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技术文章

户外运动锦纶面料的超泼水防风抗紫外整理

 

盛虹集团 张建国 钱琴芳 吴中华 陈婷

 

锦纶纤维具有优异的强力、耐磨性能,回潮率为4.5%7%,织物手感柔软,质感轻盈,穿着舒适,具有良好的服用性能,在合成纤维中占有重要的地位。近年来,随着超细纤维的发展,大大提高了锦纶以及锦纶混纺面料的轻便、舒适等附加值,尤其适宜于制作户外运动面料,如登山服、泳衣等。

 

高密锦纶纤维织物采用冷轧堆前处理;185℃预定形时,添加20g/L抗黄变剂RUCOGEN NOX;采用酸性染料染色,加入抗紫外整理剂CEL;防水防油后整理时,添加适量交联剂CA-A-01,以提高其耐久性;并进行一定压力的轧光处理,以提高其抗钻绒性。通过分析工艺的各因素,提出了相关的注意事项。经该工艺生产的高密锦纶纤维织物,手感柔软,光泽柔和,具有超强泼水耐洗性、抗紫外和抗钻绒等功能,提升了产品的附加值。

 

前言

 

锦纶纤维具有优异的强力、耐磨性能,回潮率为4.5%~7%,织物手感柔软,质感轻盈,穿着舒适,具有良好的服用性能,在合成纤维中占有重要的地位。近年来,随着超细纤维的发展,大大提高了锦纶以及锦纶混纺面料的轻便、舒适等附加值,尤其适宜于制作户外运动面料,如登山服、泳衣等。

 

在锦纶织物上施加防水、防油和防污整理剂,改变织物的表面性质(降低织物表面张力),从而获得抗沾污和易去污等效果;通过轧光后处理,进一步提高面料的抗钻绒性,以更好地应用于羽绒服面料。

 

本文就户外运动面料的功能整理,如超强泼水、抗紫外和防风等产品的开发,作简单介绍。

 

1. 工艺流程和测试方法

 

1.1 织物

 

织物:全消光FDY 22.2 dtex/24 f锦纶长丝(上浆)×全消光FDY 22.2 dtex/24 f锦纶长丝 770根/lOcm×740根/10cm,162cm,55g/m2(采用平纹组织在津田驹系列喷水织机上织造)。

 

1.2 工艺流程

 

退卷、缝头→退浆前处理(冷堆,平幅退浆水洗)→预定形→染色(抗紫外整理,超防水纳米材料预处理)→固色→脱水→开幅→后整理(烘干,防水拉幅定形)→轧光一检验、码布、包装。

 

1.3 测试方法

 

(1) 拒水性根据AATCC 22-2005《纺织品拒水性测试喷淋法》,采用YH286型织物沾水度仪测定;

(2) 拒油性根据AATCC 11.8-1997《拒油性:耐烃类化合物试验》,测定织物的拒油性;

(3) 断裂强力按GB/T 3923.1-1997《纺织品织物拉伸性能第1部分断裂强力和断裂伸长率的测定》方法测定;

(4) 撕破强力按GB/T3917.2-2009《纺织品织物撕破性能第2部分:裤型试样(单缝撕破强力的测定》方法测定;

(5) 接缝滑移按GB/T13772.2-2008《纺织品机织物接缝处纱线抗滑移的测定第2部分定负荷法》测定;

(6) 耐洗性按AATCC 135-2010《织物家庭洗涤尺寸变化》测定;

(7) 透气性按GB/T5453-1997《纺织品织物透气性的测试》,在每块试样不同部位测10次,取平均值;

(8) 摩擦牢度按照GB/T3920-1997纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》,用Y507L型摩擦牢度仪测定固色前后的摩擦牢度;

(9) 防紫外线性能按GB/T18830《纺织品防紫外线性能的评定》测定;

(10) 耐水洗色牢度按IS0105/C06: 2010《纺织品色牢度试验第C06部分:耐家庭和商业洗涤色牢度.A2S》测定;

(11) 耐汗渍色牢度按IS0105/E04: 2008《纺织品色牢度试验第E04部分:耐汗渍色牢度》测定:

(12) 防钻绒按GB/T12705.1-2009《纺织品织物防钻绒性试验方法第1部分:摩擦法》测定。

 

2 .染整工艺探讨

 

2.1 退浆前处理

 

2.1.1 冷堆

 

我厂采用冷堆工艺+ 高效平幅退浆水洗进行前处理。

工艺处方/(g.L-1):

液碱                          100

去油剂TF-115C                 5

四合一精练剂TF-170            5

带液率/%                     30

温度/℃                       24

时间/h                        36

 

2.1.2 高效水洗

 

一般锦纶织物织造浆料中含有硅油润滑剂,需进行去油前处理。如果坯布不除油,高温定形时硅油会发生交联,吸附在锦纶丝上,染色时会严重阻碍酸性染料上染,从而导致染花。

 

在平幅退浆机的前处理槽中加入退浆、乳化、防止浆料(油、蜡剂)反沾等功能的助剂,并借助水洗槽的高频率超声波振荡功能,对完成冷堆的坯布进行水洗处理,洗除冷堆过程中织物上已降解、皂化、乳化和碱水解的浆料、油剂和杂质,加速氧化产物的化学降解及碱的水解,为后续染色做准备。

 

处理工艺/(g.L-1):

氧化退浆剂TF-127K             5

螯合分散剂TF-188A             2

除油剂TF-126                  2

液碱                          20

温度/℃                       98

车速/(m.mm-1)                 80

 

2.2 预定形

 

锦纶纤维具有较高的结晶度,通过预定形,可以使结晶区和非结晶区的排列变得有序,降低或消除锦纶纤维在纺丝牵伸,以及织造加工中产生的应力不匀,有效提高染色均匀度。预定形还可以提高织物表面的平整度和抗皱能力,减少织物在染色中因运行产生的皱印及织物回缩皱,同时增加织物在后续加工中的尺寸稳定性。然而,锦纶织物在高温条件下,会损伤弹力,末端氨基极容易被氧化(酸性染料发色基团),破坏锦纶的染色性能。因此,在预定形时,采用20g/L抗黄变剂RUCOGEN NOX,对白色锦纶织物进行浸轧整理。

 

l RUCOGENNOX抗高温黄变效果

结果

 

未定形

 

使用抗黄变剂

190℃定形60s

未使用抗黄变剂

190℃定形60s

白度

82.03

79.3

40.23

 

在预定形时,采用20g/L抗黄变剂RUCOGEN NOX对锦纶织物进行浸轧整理,不同的预定形温度对上色率和撕破强力有影响。

 

抗黄变整理剂RUCOGEN NOX是一种高分子化合物,分子链上含有各种不同类型的抗氧化活性基团,其在高温条件下分解生成的活性基,能够捕捉锦纶织物在高温条件下降解生成的自由基,切断自由基链反应,从而防止共轭有色化合物的生成,减少锦纶织物在高温条件下的黄变。

 

从表1可以看出,未经过抗黄变整理直接高温定形,布面白度大幅降低;而使用高温抗黄变剂RUCOGEN NOX,布面泛黄现象明显减轻,这说明抗黄变剂对纤维有较好的保护作用。

 

确定预定形处理工艺如下:

抗黄变剂RUCOGEN NOX/(g.L-1)        20

pH值调节剂RUCO-ACID ABS/(g.L-1)    2

轧液率/%                            30

温度/℃                             180

车速/(m.min-1)                       60

 

2.3 染色和抗紫外线整理

 

2.3.1 染色

 

锦纶产品通常在弱酸性染浴中进行染色,通过控制匀染剂、染色温度、升温速率和染液pH值等工艺参数,以达到匀染目的。为了提高织物拒水、拒油和防污的耐洗性能,在染色过程中加入阴离子助剂ECO-EVER(含分散剂)。该助剂是高分子纳米材料,在染色中借助分散剂的作用,纳米粒子能高度分散在纱线之间、纤维之间和纤维表面。在后整理防水加工中,阴离子助剂ECO-EVER与有机氟树脂在纤维表面形成一层很薄而致密的膜,阻止油污的进一步渗透,大大提高了拒水、拒油、防污性能以及耐洗性。

 

锦纶织物的抗紫外线的能力一般都较差,在染色时可加入紫外线吸收剂CEL。该助剂对紫外线有强烈的选择性吸收,并能进行能量转换而减少它的透过量,提高面料品质。

 

以深咖啡色为例

工艺处方:

A)

冰醋酸/(g.L-1)                     1.5

抗紫外吸收剂CEL/% (omf)           4

ECO-EVER/% (omf)                  5

酸性匀染剂TF-217F/(g/L-1)          2

B)

酸性藏青M-R(雅运)/%(omf)        1.35

酸性黄M-2R(雅运)/%(omf)         3.35

酸性酱红M-B(雅运)/%(omf)        1.15

C)

阴离子固色剂NBS(拓纳)/(g.L-1)    2

冰醋酸/(g.L-1)                     2

pH值                              4~4.5

 

2.3.2 固色

 

为提高酸性染料染色后锦纶织物的湿处理牢度,采用阴离子固色剂NBS对锦纶染色织物(咖啡色)进行固色处理。阴离子固色剂NBS用量对色牢度性能的影响见表2~5。

 

2  阴离子固色剂NBS用量对摩擦牢度的影响

固色剂NBS用量/(g.L-1)

 

摩擦牢度/级

湿

0.0

4

3~4

1.0

4~5

4

2.0

4~5

4

 

3  阴离子固色剂NBS用量对水洗牢度的影响

固色剂NBS用量/(g.L-1)

原变/级

沾色/级

羊毛

涤纶

醋酯

0.0

4~5

4

4~5

4~5

4

4~5

4~5

1.0

4~5

4

4~5

4~5

4~5

4~5

4~5

2.0

4~5

4~5

4~5

4~5

4~5

4~5

4~5

 

4  阴离子固色剂NBS用量对碱性汗渍牢度的影响

固色剂NBS用量/(g.L-1)

原变/级

沾色/级

羊毛

醋酯

0.0

4~5

3~4

4~5

4~5

3

4

4

1.0

4~5

4

4~5

4~5

3~4

4~5

4~5

2.0

4~5

4~5

4~5

4~5

4~5

4~5

4~5

 

5 阴离子固色剂NBS用量对酸性汗渍牢度的影响

固色剂量/(g.L-1)

原变/级

沾色/级

醋酯

0.0

4~5

4

4~5

4~5

3~4

4~5

4~5

1.0

4~5

4~5

4~5

4~5

4

4~5

4~5

2.0

4~5

4~5

4~5

4~5

4~5

4~5

4~5

 

由表2~5知,NBS固色剂能提高各项色牢度,用量在2.Og/L时效果最好。NBS固色剂为高分子化合物,内含磺酸根基团,可与锦纶纤维之末端氨基键合,生成微溶或不溶于水的盐类,在织物上形成网状结构,封闭染料的水溶性基团,包覆染料,防止染料在水中电离和溶解而脱落,提高色牢度。该固色剂是分子质量较大的阴离子助剂(带负电荷),由于氢键、范德华力使固色剂附着于纤维表面,且酸性染料本身带负电荷,由于两者相斥的缘故,减少纤维内部染料迁移出来,达到增进牢度之目的。

 

2.3.3 抗紫外线整理

 

在染色加工400T尼丝纺织物咖啡色时,分别加入2%(omf)和4%(omf)抗紫外整理剂,测试抗紫外性能,结果见表6。

 

6 抗紫外整理剂及轧光效果

效果

 

未使用抗紫外

整理剂

1%抗紫外

 

整理剂

4%抗紫外

 

整理剂

4%抗紫外整

 

理剂+轧光

UPF值

9

22

34

44

UVA透过率/%

19.9

9.3

5.1

3.5

UVB透过率/%

4.5

2.5

1.8

0.9

UPF等级

<15

20

30

40

 

从表6可以看出,在未使用抗紫外助剂时,锦纶织物的抗紫外能力较差;使用抗紫外整理剂4%时,织物的抗紫外能力有明显提升,轧光后织物更紧密,抗紫外效果更佳。

 

2.4 后整理

 

2.4.1 防水防油和轧光整理

 

使用防水防油整理剂CN-A-03进行处理,提高防水防油的耐洗性。如2.3.1节所述,染色时添加的纳米材料ECOEVER与交联剂与拒水整理剂协合作用,交联剂用量为拒水整理剂用量的10%,结果见表7。

 

工艺处方/(g.L_1):

防水防油剂CN-A-03                 60

渗透剂CN-A-02                     2

交联剂CN-A-01                     6

硅酮体柔软剂米加索特JET-LF2

轧余率/%                         30

预烘温度/℃                       100

预烘车速/(m.min_1)                 50

焙烘温度/℃                       170

焙烘车速/(m.min_1)                 60

 

7 交联剂对织物防水防油耐洗性能的影响

工艺

 

防水防油剂

/(g.L-1)

初始

水洗10次

水洗30次

拒油/级

拒水/分

拒油/级

拒水/分

拒油/级

拒水/分

常规

工艺

 

40

90

3

80

1

0

0

60

100

5

90

2

50

O

轧光后

90

4

80

1

0

0

改进

工艺

 

40

90

4

90

3

80

2

60

100

5

100

4

100

 4-

轧光后

95

5-

90

4-

80

3

 

由表7知,在常规工艺中,随着水洗次数增加,整理织物的拒水拒油效果下降。这是因为水洗后,部分交联程度较低的拒水整理剂被洗除,织物表面含氟量下降,表面膜变得不连续且凹凸不平,因而织物拒水拒油效果下降。而在改进工艺中,添加交联剂及纳米材料对织物的初始拒水拒油效果基本无影响,但耐洗性得到明显改善。这是因为交联剂两端反应性基团可分别与纤维和拒水整理剂反应,在纤维上形成三维网状结构,增加了纤维分子间滑移的摩擦阻力;而阴离子纳米材料的添加更增强了这一性能,减少了水洗过程中纤维表面整理剂的洗除。


2.4.2 轧光整理

 

轧光整理是织物通过弹性软辊与金属热辊组成的轧点时,在施压区中因软辊变形,辊径变化使织物角速度产生微小差异造成微滑动,通过表面剪切和压搓作用,使纤维在压区中受热而达到玻璃化温度从而产生塑化并“流动”,受到缓和搓动,从而使织物表面的紧度趋于一致,并使与金属辊接触的织物表面平滑,减小交织点间的空隙,达到理想的织物气密性和织物表面光洁度。

 

影响织物轧光效果的主要技术参数有压区数(两辊或三辊)、生产车速、织物张力控制、线压力、热辊温度等。采用适宜的工艺参数,即线压力60kN/m,车速50m/min,热辊温度165℃,可达到对产品的质量要求。

 

2.4.3 拒水拒油+轧光对织物机械性能的影响

 

按优化工艺,以不同用量整理剂整理锦纶,整理织物的各项性能见表8。

 

8整理后锦纶织物的机械物理性能

防水防油剂

/(g.L-l)

断裂强力/cN

接缝滑移/ mm

撕破强力/cN

纬向

经向

纬向

经向

纬向

经向

0

435

420

2

2

3.9

4.3

40

415

402

2.6

3.1

7.6

7.9

60

395

375

3.1

3.6

9.3

9.1

轧光后

367

345

2.5

2.8

8.9

8.7

 

由表8可知,锦纶织物经拒水整理剂整理后,断裂强力有所下降,撕破强力提高。这是因为整理剂可在纤维表面形成一层光滑的膜,使纱线间的摩擦阻力降低,纱线间容易滑移,受力三角区变大而使织物撕破强力有所提高。

 

2.4.4 轧光整理对织物透气性、防钻绒性的影响物的透气性能虽有较大程度减少,但对织物的透湿量影响不大,抗钻绒性有明显的提高,且减少了化学涂层助剂的使用(见表9)。

 

9 轧光整理后锦纶织物防钻绒效果和透气性 

防水防油剂/(g.L-1)

透气性能Mm/S

透湿量/[g.(m2.24h)-1]

钻绒性/根

0

5.1

11203

35

60

4.2

10 198

26

轧光后

2.1

9 805

11

涂层产品

1.1

6 209

5

 

 3 .结论

 

(1) 选用冷堆前处理对高支高密锦纶纤维织物进行前处理,织物全过程低张力运行,减少折皱的产生。

(2) 预定形时使用抗黄变剂以对锦纶纤维易氧化基团起保护作用,降低高温黄变现象,但织物的上染率会有所降低。

(3) 染色加工时,添加紫外线吸收剂可提高锦纶织物的抗紫外能力,改善面料品质。

(4) 对于耐洗性和织物手感要求较高的拒水拒油产品,整理工作液中可添加适量的交联剂及撕裂牢度提升剂JET-LF。结果是织物断裂强力有所下降,撕破强力有所提升,对防水耐久性无影响。

(5) 轧光整理会对织物的物理性能(断裂强力、接缝滑移、撕破强力)、初始防水性及耐洗性产生一定影响,但不影响织物产品性能。采用轧光整理后,高密锦纶面料无需再进行涂层处理,即可达到优良的防钻绒性。

参考文献:

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[2] 何秀玲.纺织品抗紫外线保持性测试方法[J].印染,2010,36 (13):36-41.

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[4] 万众,王玉环,王建庆.棉型针织物的冷堆连续前处理技术[C].第十届全国印染行业新材料、新工艺、新产品技术交流会论文集.上海,2011,04

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[6] 杨栋棵.紫外线屏蔽整理近况[J].印染,2002,28 (3):38-43.

 

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点击次数:  更新时间:2017-05-27  【打印此页】  【关闭