改善莱赛尔织物原纤化的三种思路概论

文摘   2024-12-21 10:18   浙江  

改善莱赛尔织物原纤化的方法目前有三种思路,分别是“加法”、“减法”和物理压制法。

1,“加法”是指用交联剂增强其原纤间及原纤内部的侧向联结,使其不易在湿剪切作用下发生原纤化。

交联即可以在纤维端进行,使之成为交联型的莱赛尔,比如赛得利交联型莱赛尔CL;也可以在染整端进行交联,染整端的交联可分为染前、染色同浴和后整整理交联三种模式。

染整端的染色同浴交联目前均采用同类交联剂,这类交联需同时满足两个条件,一个是交联后没有大的阻染性,对后续的染料上染不产生大的影响;另一个是其交联条件要在碱性条件下,以适配和活性染色的同浴条件。目前这类交联剂在进行研发或已量产的有德美、中纺化工、传化等。下图为四种交联剂在四个用量下染色同浴工艺处理后的针织布经15次洗涤后的原纤化指数情况,原纤化指数越高,布面原纤化程度越剧烈。当原纤化指数大于15时,布面肉眼可观察到明显的起毛和色浅情况,而原纤化指数小于6时,布面光洁如新,肉眼看不到与洗前的显著差异。

                                      备注:按照国标GB/T 8427-4N水洗15次后的测试数据 

同浴交联在取得良好抗原纤化效果同时,其强力损伤较后整理交联的PDC工艺要小很多,40S紧赛纺32针莱赛尔针织汗布做到水洗15次原纤化指数小于5,后整交联PDC工艺的强降率在30%左右,而同浴交联只有10%左右。见下表

同浴交联除了可以在溢流或气流这类染色设备上进行,也可以在长车、冷染和卷染上进行,但这三类的染色浴比都很小,因此对交联剂的溶解度有较高要求,这对目前主流的同浴交联剂是一个挑战,目前主流的同浴交联剂溶解度都不高,大多在1-2%之间,很难满足生产所需的浓度条件,因此,在这三类设备上工艺还需要摸索与工艺上的创新。

一些双(多)活性基的活性染料也会对莱赛尔织物有抗原纤化效果,典型的如活性黑5,当其轧染用量大于60g/L或浸染用量超5%owf时,便可显现明显的织物抗原纤化效果。(这就是有些印花厂在采用染活性黑色印白花布面洗后效果还好,而直接印黑底洗后原纤化严重的原因,染底一般用活性黑5,而印花则不一定用活性黑5,还有可能用活性黑39之类的无交联效果的黑,导致其洗后原纤化差异)。其他诸如活性红228等用量达到一定后,也会有抗原纤化效果,但这些染料价格昂贵且目前市场上并不常见,而且其抗原化效果受其用量限制,应用缺乏普适性,因此很难成为一种主流的抗原纤化的方式。

染整端的染前交联目前所能选用的交联以染色同浴交联剂为主,它主要就是将染色和交联由一部法分为两步法。

染整端后整理交联的交联剂主要是抗皱整理的醚化2D类的交联剂,这类交联剂的生产厂商相对较多,其中鲁瑞CR-LF、中纺化工FK-705F等助剂有比较好的效果。醚化2D这类交联剂一般具有阻染性,交联后颜色回修困难,但价格相对便宜,且抗原纤化效果优良。下图为不同交联剂在P-D-C工艺处理后的针织布经15次洗涤后的原纤化指数情况,原纤化指数越高,布面原纤化程度越剧烈。

需要说明的是,我们对市面上主流的醚化2D类的交联剂进行了比对测试,发现与抗皱有两点显著差异的是,(1),所有预催化体系的交联剂在抗原纤化效果上表现均不如交联剂与催化剂分开来的效果,预催化的交联剂的强降更大更快,导致其在达到强降率30%的安全限度时,其抗原纤化还处于并不优良的水平,而几只交联剂和催化剂没有提前预混的,则在强降率到30%的限度时,其抗原纤化以及达到非常优良的水平,其15洗后的原纤化指数接近0,即洗前洗后没有差别,(2)树脂交联要取得好的抗原纤化效果,需要做两步法,即定型机上先烘干,染后再在定型机或焙烘机上进行焙烘。一步法提高温度并不能取得好的效果,这个也是树脂交联在一些产量型工厂不能取得优良效果的重要原因。

醚化2D类的交联剂有优良的抗原纤化效果,但其会释放微量甲醛,一般工艺得当均可控制在75ppm以内,即复合GB18410的B、C类要求,要做婴幼儿类服装,则需要0甲醛,目前市场常用的零甲醛后整交联剂DMeDHEU将2D树脂1,3位的羟甲基改性位甲基,从而彻底解决了甲醛产生的问题,但同时降低了反应活性,导致耐洗性能差,对于一些非常高要求的抗原纤化要求无法满足,因此,在零甲醛的后整抗原纤化层面,也需要探索诸如多元羧酸等之前在抗皱整理取得过成效的其它交联剂的可能性。

加法抗原纤化的三种方式:纤维交联、同浴交联、后整交联都可以改善莱赛尔织物的原纤化后果,而且三种还可以相互叠加,以取得更佳的效果。三种方式均有适合的场景与条件,采用哪一种,取决于当时的资源以及对品质、成本、风险的敏感程度差异。


2,“减法”是指在染整端用比家庭洗涤更剧烈的溶胀及剪切手段,使织物上的原纤充分暴露显现,然后再用纤维素酶抛光的手段将暴露的原纤去除,从而保证了消费者买回成衣或家用纺织品进行家庭洗涤时,布面不会再产生严重的原纤化后果。

             

在浙江萧绍地区乃至江苏吴江地区的染厂,上述使原纤充分暴露的过程也被称为莱赛尔织物的“开纤”。

莱赛尔织物的原纤化的发生,一般需要两个条件,一个是湿态下,一个是有外在的剪切作用。而是否充分“暴露”取决于这个几个因素:

a,酸碱环境:碱性越强,其溶胀越剧烈,其原纤间的侧向作用更弱,原纤更容易因外界剪切作用从纤维中分裂出来。

b,温度:温度越高,其溶胀越剧烈,其原纤间的侧向作用更弱,原纤更容易因外界剪切作用从纤维中分裂出来。(对于这一点,我们还有一些疑虑,后续我们会有更详细的文章来分析这个事情,究竟是高温更好,还是低温更好)

c,浴比:浴比越小,其原纤化越剧烈。

d,剪切作用:剪切作用越强,原纤间更容易发生分裂。

e,剪切作用时间:作用时间越长,原纤“暴露”越充分

在萧绍地区,常用的莱赛尔“开纤”工艺为:气流机烧碱2-10g/L,100℃×40min ,然后进行酶抛光。

如上图,是标准型莱赛尔针织物100次家庭洗涤后的布面毛羽量和布面的色旧色浅程度曲线。我们可以明显的看到两条曲线中都有清晰的临界点,减法抗原纤化的机理就是,让临界点之前的部分都在染厂发生,那么消费者买回家后,发生的都是临界点之后的事情,即不会发生严重的洗后起毛起球和色旧色浅情况。

  染整端典型的“减法”工艺就是在萧绍地区广泛应用的“开纤砂洗”工艺,其砂洗在工业洗衣机和干衣机内完成,有手感丰满柔软悬垂性佳的优点,但也存在匹长短损耗大、工人劳动强度大、一致性不佳等问题,因此,开发一种连续式的平幅砂洗机一直是解决上述问题的一种途径,目前白卡拉尼、月发均在对这类设备进行开发与尝试,但这类始终接近不了剪切力度过小的问题,导致其效果与传统砂洗差异过大,而未能获得主流大厂的认可。

3,物理压制法其基本思路是通过控制纱体外层莱赛尔的裸露比例,以及控制裸露莱赛尔的两个浮线长度——纤维裸露纱体外部的纤维长度以及织造组织的浮线长度来达到抑制原纤化后果的目的。

巨原纤大概是1mm长度,棉型莱赛尔纤维38mm,原纤化的发生只有很少一部分是从纱线端毛羽开始的,应该会会很大部分是从巨原纤单体的发生与纤维的“断裂”分离开始的;因此,如果在这个尺寸框架内有混纺纱的缠绕和纱体捻度的束缚,以及织造组织交织点压制,必然对织物原纤化后果有积极的抑制作用。具体的做法是通过混纺纤维的引入,对其纱支、比例、捻度、纺纱方式与参数、径向分布控制、织物结构设计、起毛起球性能等等工艺条件的研究,达到一个抗原纤化结果。比如下图的引入混纺纤维:

或者从莱赛尔织物可暴露原纤总量模型的角度来理解,物理压制法就是如何通过各种纺纱、织造、染整的方式,来减少织物可暴露原纤总量的供给,以达到改善织物原纤化后果的目的。

以上,三种改善莱赛尔织物原纤化后果的方法,皆是思路性的概论,后续我们会就每一种方法,进行更为详细的解析与阐述,大概会有6-7篇文章左右。

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