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基于生物基材料的記憶T400織物染整加工

發(fā)布時(shí)間：2020-04-27 點(diǎn)擊：

定型機(jī)、涂層機(jī)專業(yè)生產(chǎn)廠家無錫前洲興華機(jī)械2020年4月27日訊 為了使染整加工后的生物基記憶T400織物染色效果均勻，無縐印、擦傷等病疵，本文選用高溫高液流染色機(jī)進(jìn)行染色加工，通過選取合適的前處理、染色、后整理定型等工序，保證染色后的織物滿足來樣定制需要。生產(chǎn)結(jié)果表明，加工后的織物色彩重現(xiàn)性好，手感柔軟，且形狀記憶功能和彈力效果明顯，滿足相關(guān)服用要求。

關(guān)鍵詞生物基 T400 記憶絲染整

引言

隨著石油天然氣等不可再生能源危機(jī)以及對(duì)環(huán)保審查要求不斷升級(jí)，資源和環(huán)境友好型材料成為各國企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的研發(fā)重點(diǎn)。利用可再生能源轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)材料，對(duì)當(dāng)下社會(huì)發(fā)展具有十分重要的意義。生物基材料就是一類使用可再生原料通過生物轉(zhuǎn)化方法獲得生物高分子材料或者單體，然后再通過進(jìn)一步聚合形成通用的高分子材料。由于材料先經(jīng)生物改性，因此在生物相容性和生物降解性方面對(duì)環(huán)境更加友好。

作為克服PET剛性和PBT柔性，具有優(yōu)異的回彈性、易染色、耐磨性、抗污性，兼具滌綸、錦綸甚至氨綸的優(yōu)點(diǎn)的聚酯化合物。雖然杜邦公司在四十年前就開發(fā)出聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯，但限于原材料1，3．丙二醇(1，3-PDO)價(jià)格昂貴，一直未能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。近年來隨著科技進(jìn)步，新工藝和基因工程等技術(shù)的突破，最終使得1，3-PDO成本大幅降低。

生物基PTT纖維目前主要是以甘油、葡萄糖或淀粉等為原料，通過微生物發(fā)酵法生產(chǎn)l，3-PDO聚合單體，然后經(jīng)PTA直接酯化法形成大分子切片，再經(jīng)熔融紡絲制備成PTT長(zhǎng)絲或短纖。由圖1可看出，PTT高分子基本化學(xué)結(jié)構(gòu)中包含一個(gè)苯環(huán)和三個(gè)亞甲基，這種奇數(shù)個(gè)亞甲基單元會(huì)在大分子之間產(chǎn)生“奇碳效應(yīng)”，使得苯環(huán)不能與亞甲基在同一個(gè)平面，臨近的兩個(gè)羰基斥力使得其不能呈180度排列，只能形成120度空間錯(cuò)開，這就導(dǎo)致了PTT大分子空間螺旋的結(jié)構(gòu)。Dandurand通過X射線和電子衍射方法研究了PTT晶體，結(jié)果表明PTT大分子鏈呈“Z”字型構(gòu)象，使得其具有線圈式彈簧一樣的彈性。在受縱向外切應(yīng)力情況下，C-C和C-O鍵旋轉(zhuǎn)，分子鏈開始伸長(zhǎng)，而在這種鍵旋轉(zhuǎn)過程中分子的構(gòu)型并未發(fā)生變化，所以構(gòu)象轉(zhuǎn)變完全是可逆的。在宏觀上這就賦予了以PTT為主體的面科柔軟的手感、形變記憶能力和良好的懸垂性。

T400織物是杜邦旗下威達(dá)公司研發(fā)的專利產(chǎn)品，由PTT和PET兩種聚酯纖維通過并列復(fù)合加工制得。由于兩組分的微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)不同，經(jīng)濕熱處理后，纖維會(huì)產(chǎn)生不同程度的收縮，使得其在產(chǎn)生強(qiáng)烈的縱向應(yīng)力的同時(shí)，又產(chǎn)生偏離縱軸的扭轉(zhuǎn)，從而使纖維呈現(xiàn)永久性的立體螺旋卷曲。這種三維卷曲結(jié)構(gòu)，賦予了纖維極佳的彈性。由于卷曲由其自身分子結(jié)構(gòu)特性所決定，因此T400的彈性和回復(fù)性較普通彈性纖維更好、更耐久。

生物基記憶T400織物是由PTT和T400交織組成，由于含有較多的PTT成分，使得面料本身具有較好彈性以及形變記憶性，被廣泛應(yīng)用于制作運(yùn)動(dòng)服、休閑服、內(nèi)衣、外套、家具裝飾布等領(lǐng)域。但在染整加工過程中，由于工藝或者參數(shù)使用不當(dāng)，面料易出現(xiàn)色差、染色不勻、擦傷擦亮、縐印、以及手感偏硬等情況，因此需要嚴(yán)格控制生產(chǎn)流程，保證生產(chǎn)質(zhì)量。

本文選取市場(chǎng)上常見的生物基記憶T400面料，根據(jù)其織物自身特性，通過制定合適的染前處理、染色工藝以及定型工藝，使得在保證染色質(zhì)量的前提下，賦予織物較好的彈性、記憶性和附加功能。

1 生產(chǎn)加工

1.1 面料規(guī)格

生物基記憶T400（幅寬175cm，密度l55g/m3）。

1.2 儀器與設(shè)備

OS-9V1200平幅退漿機(jī)（臺(tái)灣鴻榮染整機(jī)械股份有限公司）、CSF18020高溫高壓液流染色機(jī)（海寧亞東機(jī)械有限公司）、MEGATE定型機(jī)（韓國美光機(jī)械株式有限公司）、RVMC-12瑪諾光電整緯機(jī)（德國Mahlo公司）。

1.3 檢測(cè)方法

對(duì)加工后的織物，摩擦牢度按照GB/T3920-2008《紡織品色牢度試驗(yàn)?zāi)湍Σ辽味取窚y(cè)定；變色評(píng)定按照GB/T 250-2008《紡織品色牢度試驗(yàn)評(píng)定變色用灰色樣卡》測(cè)定；沾色評(píng)定按照GB/T 251-2008 《紡織品色牢度試驗(yàn)評(píng)定沾色用灰色樣卡》評(píng)定。

1.4 加工流程

根據(jù)生物基記憶T400織物的理化特性以及客戶來樣要求，主要加工流程如下所示：配桶→白坯退卷→平幅退漿→冷堆→平幅退漿→（機(jī)缸煉布）→染色→脫水開幅→定型→成品打卷。

2 加工過程與分析

2.1 平幅退漿

生物基記憶T400織物退漿工藝處方如下：

液堿 5%

長(zhǎng)車快速退漿劑TF-127B lg/L

乳化精煉劑TF-188A lg/L

去油靈SB-101 0.5g/L

三聚磷酸銨 lg/L

溫度 98℃

車速 55m/min

生物基記憶T400織物在織造加工過程中，經(jīng)向受到較大張力和摩擦，易發(fā)生斷裂，為了減少斷裂，提高織造效率和坯布質(zhì)量，需要對(duì)經(jīng)紗上漿。但漿料有利于織造卻不利于染整，表面覆蓋的漿膜會(huì)阻礙染色過程中染料向纖維內(nèi)部擴(kuò)散。本文選取的TF-127B氧化型退漿劑在98℃熱堿條件下，具有較好的耐堿穩(wěn)定性，可以將化纖類織物織造常用的聚丙烯酸酯類漿料大分子中的酯鍵進(jìn)行氧化分解，變成水溶性較好的小分子鏈段，黏度迅速降低，進(jìn)而在物理重力以及槽內(nèi)溶液動(dòng)態(tài)條件下從織物上脫落下來。為了使?jié){料退盡且使水解后的漿料不繼續(xù)沾污在織物上，乳化精煉劑TF-188A可使?jié){料在水中溶脹而被乳化成分散狀態(tài)，有利于除去。三聚磷酸銨對(duì)金屬離子具有很好的螯合作用，不僅可以防止脫落漿料反沾污，而且可以軟化前處理用水的水質(zhì)。去油靈SB-101存在，也進(jìn)一步協(xié)同作用增強(qiáng)對(duì)織物的退漿處理。

經(jīng)過平幅退漿處理，生物基記憶T400織物表面的漿料、油跡、污漬等基本上可以得到有效處理。由于濕熱作用，織物內(nèi)部應(yīng)力得到消除，門幅有一定程度的收縮。

2.2 冷軋堆

生物基記憶T400冷軋堆工藝處方如下：

液堿 8%

長(zhǎng)車快速退漿劑TF-127B lg/L

乳化精煉劑TF-188A lg/L

雙氧水 0.5g/L

三聚磷酸銨 lg/L

溫度室溫

時(shí)間 24h

由于生物基記憶T400織物通常較硬挺，手感僵硬粗糙，經(jīng)平幅退漿后雖然能得到一定改善，但仍不能滿足來樣加工要求。為了使手感柔軟豐盈，可對(duì)經(jīng)平幅退漿后的織物浸軋上述配方的工作液，保證織物有足夠的帶液率，然后對(duì)帶液的織物打卷，外部套一層塑料薄膜扎緊密封，使其在常溫條件下充分反應(yīng)。

由于冷軋堆前處理整個(gè)過程中，織物無需特別的溫度，因此沒有水或其他設(shè)備能源消耗，節(jié)能減排效果十分明顯。堆置時(shí)間一般24h足夠，可視具體手感決定，如不夠可適當(dāng)增加，但要注意過度浸漬燒堿會(huì)使織物強(qiáng)力有一定損傷。

2.3 平幅退漿

對(duì)冷軋堆處理后的織物，再次經(jīng)平幅退漿機(jī)處理，第二次平幅退漿工藝處方如下：

液堿 3～4%

長(zhǎng)車快速退漿劑TF-127B lg/L

乳化精煉劑TF-188A lg/L

三聚磷酸銨 lg/L

溫度 65 ℃

車速 65m/min

第二次平幅退漿的主要目的為去除冷軋堆處理過程中織物帶的大量堿液，由于經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間浸漬，堿已經(jīng)在纖維內(nèi)外達(dá)到充分的膨潤(rùn)。如不處理干凈，會(huì)使接下來的染色工序布面有一定的黏滑，造成染色不勻以及色斑等病疵。

2.4 染色

由于生物基記憶T400織物主要成分為PET、PTT，本文選取聚酯類常用的分散染料利用高溫高壓液流染色機(jī)進(jìn)行染色加工。

本文客戶來樣為桔紅，配方如下：

分散藍(lán)2BL 0.003%owf

分散紅FB 0.72%owf

分散黃E-GL 0.4%owf

50%冰醋 0.8g/L

硫銨 0.4g/L

滌綸超細(xì)纖維高溫勻染劑TF-212 0.6/L

浴中柔軟劑YC-165 lg/L

勻染修補(bǔ)劑HTP-2124 0.2g/L

溶液 2500L

浴比 1：6

生物基記憶T400織物利用高溫高壓液流染色機(jī)進(jìn)行染色，助劑和染料均在染缸內(nèi)溫度達(dá)到45℃時(shí)加入。助劑首先加入時(shí)，可在料缸采用直抽方法注入；分散染料加入時(shí)，需采用比例注料方式，控制染料注入流速均勻注入，注料時(shí)間為20min，防止注料過快產(chǎn)生的染色不勻等問題。需要注意的是，染色前的布應(yīng)進(jìn)行縫邊，將正面縫在里面，反面在外面，防止染色過程中在缸內(nèi)的擦傷。

PTT纖維又叫做彈性滌綸，但由于大分子鏈中重復(fù)單元含有的亞甲基數(shù)目不同，奇碳效應(yīng)使得T400類織物其染色方法較常規(guī)PET有所不同。研究表明，T400的染色轉(zhuǎn)變溫度TD（上染速率顯著加快轉(zhuǎn)折點(diǎn)）由于PTT纖維的加入，為70-80℃，較PET低10℃左右。因此控制溫度升溫速率和保溫時(shí)間，可以使織物獲得較好的染色效果。隨著染缸內(nèi)溫度升高和開始加壓，織物分子鏈段運(yùn)動(dòng)開始加劇，微觀結(jié)構(gòu)的變化可以形成較多的“空穴”，有利于染料的擴(kuò)散，且溫度越高擴(kuò)散效果越明顯。由于染料在PTT組分上的上染速率對(duì)溫度變化較敏感，因此要適當(dāng)降低升溫速率，不僅可以保證染色均勻性，也可以防止形成縐印。

染色后的織物，可在80℃左右選擇對(duì)樣，如無太大問題，接下來可進(jìn)行染色后的水洗操作。第一次水洗在70℃左右進(jìn)行中溫水洗，時(shí)間為30min左右，可以洗去大部分浮色，泡沫等。第一次溫度水洗后的織物，再進(jìn)行一次5min左右的常溫水洗，其洗滌效果以缸內(nèi)水清澈，無明顯泡沫等即可。如第二次洗滌未達(dá)到要求，可視具體情況，繼續(xù)清洗。

2.5 定型

對(duì)染色后的生物基記憶T400織物進(jìn)行定型加工，其工藝及處方如下：

防水劑TF-4109 20g/L

整理劑FS-105 5g/L

溫度 150℃

車速 45m/min

風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 1200r/min

正超喂 +3％

門幅 153cm

根據(jù)顧客戶來樣要求，染色后的成品布出廠，如無特殊要求需要對(duì)其進(jìn)行一般性防水加工。浸軋防水劑后的織物，在定型機(jī)兩側(cè)針板拉伸作用下，隨著溫度提高，分子鏈段重組，結(jié)晶度和取向度提高。但由于PTT組分對(duì)溫度較敏感，過高的分子規(guī)整性會(huì)使得面料手感較僵硬，因此需要控制溫度在140℃左右。防水劑TF-4109為有機(jī)氟類防水劑，作用到織物表面后，由于C-F鍵化合物分子間凝聚力小，使得化合物的表面自由能顯著降低。當(dāng)織物表面滴有水滴時(shí)，根據(jù)楊氏方程，其接觸角通常會(huì)在90o以上，可獲得較好的防水效果。

3 加工效果

3.1 染色效果

經(jīng)過高溫高壓液流染色機(jī)加工出來的生產(chǎn)樣，和客戶來樣顏色吻合。且在常溫條件下具有形狀記憶功能，保型性好，彈力效果明顯，手感柔軟，滿足服用要求。

3.2 色牢度

對(duì)加工后的織物按照1.3種對(duì)應(yīng)國標(biāo)方法評(píng)測(cè)其色牢度，具體結(jié)果如下表1所示。由表1可看出，加工處理后的織物，無論是耐干摩擦還是濕摩擦，耐變色以及沾色性能，均具有較高等級(jí)，滿足客戶來樣加工要求。

表1 生物基記憶T400色牢度

項(xiàng)目	摩擦牢度			耐洗牢度
項(xiàng)目	干摩擦	濕摩擦		變色	沾色
	干摩擦	濕摩擦		變色	沾色
級(jí)數(shù)	4-5		4	4-5	4

3.3 防水效果

對(duì)加工后的生物基記憶T400織物，按照1.3種對(duì)應(yīng)國標(biāo)方法評(píng)測(cè)其防水效果。

結(jié)果表明，經(jīng)過處理后的織物，其防水等級(jí)為3級(jí)，具有抗沾濕性能，滿足紡織品客戶和產(chǎn)品生物基記憶要求。

4 結(jié)論

(1) 對(duì)生物基記憶T400織物用高溫高壓液流染色機(jī)進(jìn)行加工，通過制定合適的染色工藝，可以使加工出彩的織物與客戶來樣，具有很好的色彩重現(xiàn)性，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)；

(2) 前處理、染色、后整理全流程工序的合理設(shè)計(jì)及配合，不僅可以使加工后的生物基記憶T400織物無縐印、擦傷等病疵，而且彈力明顯，具備形變記憶性；

(3) 生物基記憶T400織物經(jīng)過合理的加工處理，色牢度和防水效果均滿足客戶要求：

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