Lyocell_棉混纺面料的染整性能研究.pdf

2023年10 月科研与生产第5期Lyocell/棉混纺面料的染整性能研究李琪,吴华平,殷英,方斌,李军,沈佳盈现代纺织技术创新中心（鉴湖实验室），浙江绍兴3 12 0 0 0 摘要：为了优化Lyocell/棉混纺织物的产业化染整工艺，文章对比分析了10 0%Lyocell纤维、50/50 Lyocell/棉、100%棉纤维3 种不同成分、相近规格织物的坏布的白度、丝光工艺、染色工艺等，探讨了丝光碱浓度对Lyocell纤维和棉纤维的上色率的影响，确定了最佳的丝光碱浓度配方。结果表明,Lyocell/棉混纺织物的最佳产业化染整工艺流程为：退煮漂一丝光一染整，当丝光碱浓度为2 2 0 g/L时,Lyocell织物与棉织物具有最佳的同色性能,Lyocell/棉混纺面料的匀染性能最佳；实际生产中，50/50 Lyocell/棉混纺织物表观深度略高于纯棉织物，但是其K/S值却低于纯棉织物。关键词：Lyocell/棉混纺面料；染整性能；K/S值；上染率；表观深度Doi:10.3969/j.issn.2095-0101.2023.05.003中图分类号：TS190.6文献标识码：A文章编号：2 0 9 5-0 10 1(2 0 2 3)0 5-0 0 11-0 4Lyocell 纤维被誉为2 1世纪绿色纤维，它是以N-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO）为溶剂，通常用湿法纺丝工艺制得的再生纤维素纤维，几乎兼顾了现有化学纤维中再生纤维、合成纤维的优点，又避开了这2 种纤维的缺陷。Lyocell纤维与棉纤维、粘胶纤维相比，化学组成相同,皆属纤维素纤维，但其无论是物理形态还是超分子结构都与后两者有着很大的不同（见表1),实属高结晶纤维素纤维，结晶度是普通粘胶纤维的1.7 倍。根据交联程度的不同,Lyocell纤维可分为普通型（G 10 0 纤维）、半交联型（LF纤维）和全交联型（A100纤维)。另外,Lyocell 纤维横截面呈圆形或椭圆形，纤维表面光滑，弹性回复性较差，生产中易产生折皱和横档疵点，特别是停机时间越长，开车横档问题越明显。而Lyocell纤维受机械摩擦后外层纤维易发生断裂,形成毛羽,特别是在湿态下,未交联型Lyocell纤维会产生明显的原纤化现象，严重时会缠绕形成球粒，影响织物表面质量和染色均匀度，因此其染色性能具有一定特殊性，是产业界研究的热点。季莉等4为了避免织物的擦伤和折皱问题，采用冷轧堆前处理和冷轧堆染色加工方法，并采用了低温等离子体处理技术和改性壳聚糖整理剂相结合的方式，赋予织物优异的抗收稿日期：2 0 2 3-0 6-14基金项目：现代纺织技术创新中心（鉴湖实验室)2 0 2 2 年定向项目（项目编号：CXZX2022007HD)第一作者：李琪（19 8 4一）,女，浙江绍兴人,纺织工程高级工程师，硕士，长期从事新型纺织品设计及加工技术及装备方面的研究。11菌和防皱性能。表1Lyocell纤维、棉纤维、粘胶纤维的微结构参数及物理性能纤维聚合度结晶度/%种类双折射率膨胀率/%高Lyocell500棉20003000粘胶250300本文从产业化生产实际出发，对10 0%Lyocell纤维、50/50 Lyocell/棉、10 0%棉纤维3 种不同成分、相近规格织物的坏布的染色工艺及数据进行对比分析,研究Lyocell/棉混纺面料的染整工艺及性能，为Lyocell/棉混纺面料的产业化生产提供参考。1试验部分1.1原料品种规格试验品种的组织结构均为平纹组织，均采用喷气织造工艺制备，具体数据如表2 所示。表2 实验面料坏布规格产品规格序号1 100%Lyocell坏布50/50Lyocell/棉2还布3100%棉坏布取向度50(0.00611)70一30低(0.00428)品种经纬纱经纬密度/门幅克重/支规格/S(根/10 cm)40 x40120 x7840 x40133x804040133x72横向水40.08.031.0/m(g/m)1.61221.61301.61332023年10 月第5期1.2前处理试验3种规格织物的前处理工艺统一采用退煮漂一浴法，浴比均为1:3 0，具体配方及流程如表3 所示。表3 退煮漂一浴法前处理工艺配方（单位：g/L)渗透精炼双氧硅酸品种烧碱剂剂水钠100%60入布Lyocell 坏51布50/50Lyocell/棉坏布100%棉坏10布1.3丝光工艺及染色工艺配方1.3.1丝光工艺及配方取4种碱液浓度对样布进行丝光处理，丝光的碱液浓度如表4所示。表4丝光的碱液浓度（单位：g/L)分类A碱液浓度80将3 个品种的织物在一定的张力下分别进行4种浓度的碱液处理1min，后经8 5热水洗3 遍、常温水洗2 遍，最后充分水洗烘干，以确保后续染色效果。1.3.2染色工艺及配方3个品种织物的染色工艺及配方如下所示。活性染料：活性红1.0%(o.w.f),活性黄1.5%(o.w.f)，活性蓝1.5%(0.w.f)。元明粉：6 0 g/L。纯碱:3 0 g/L。浴比：1:3 0。保温条件：6 0,6 0 min。染色后，用2 g/L皂洗剂充分皂洗，水洗后烘干。染色工艺流程如图1所示。Na2CO310min30120min60染料，NazS04浴比1:40科研与生产1.4测试1.4.1.失重率测试织物的失重率测试按照公式(1)计算。失重率=（原样克重-精炼后样克重）/原样克重10 0%(1)流程1.4.2丝光布毛效测试依据工厂实际生产操作与经验，毛效按下述方式121011图1染色工艺曲线图2加温至98,保持60min后出3838B120测试：取样3 0 cmx5cm，置色液中3 0 min，记录色液在布上上升的高度,以cm表示。1.4.3白度测试4布；后经热水洗3 遍、冷水洗24遍，充分水洗后烘干CD160220染色后整理12使用白度仪（型号WSB-VI），按照GB/T7974一2002分别进行测试。1.4.4上染率测试测试设备选用SG-723型分光光度计。测试流程为：首先测定初始染液的吸光度Ao，待染色结束后再测定染色残液的吸光度A1;其次将3 个品种织物经过皂洗(9 5洗10 min,浴比1:40,2 g/L标准皂粉）、水洗，取得水洗液；最后将上述染色残液、皂洗液和水洗液各取5mL进行混合，再测定混合溶液的吸光度A2按公式(2)计算上染率。上染率=(1-m/A,/moA0)100%式中：A。为初始染液稀释mo倍后在最大吸收波长处的吸光度;Ar为染色残液稀释mi倍后在最大吸收波长处的吸光度。1.4.5上染速率曲线的测定测试样在6 0 人染后加NaSO4，在40 min后加NazCO3，以后每隔10 min分别测定染料的上染百分率，绘制上染速率曲线回。1.4.6表观深度及深染性(K/S值)的测定K/S值采用DatacolorSF600型测色配色仪进行测试，选取D65光源数值，10 视角测定。将染色后的织物对折2 次,取3 个点进行测试，结果取平均值。最终按照Kubela-Munk函数（见式3）,计算出K/S值。K/S=(1-R)2/2R式中：K为被测物体的吸收系数；S为被测物体的散射系数；R为被测物体为无限厚时的反射率。2结果与讨论2.1坏布的白度分析从3 种织物坏布表面可以看出，10 0%Lyocell坏布布面较白较干净；50/50 Lyocel/棉坏布布面较黄，有较多棉籽壳；纯棉坏布布面最黄，有少许棉籽壳；50/50Lyocell/棉坏布比纯棉坏布略白，但是布面棉籽壳略多。在与Lyocell纤维混纺的时候可以采用等级略低的棉花，这是因为Lyocell纤维的存在可以弥补低等级棉的不足，从而得到性价比高的产品。3个品种坏布的白度测试数据见表5。从表5中3(2)(3)2023年10 月科研与生产第5期个品种坏布的白度测试数据可以看出,10 0%Lyocell及被吸附。经16 0 g/L碱液丝光处理后的毛效值、白度坏布白度值已经很高，达到可染基本色的要求（在印值提高较为明显，更有利于后续织物的染色试验。染企业生产实际中，面料的白度值高于7 6，即可达到表7 丝光工艺后的试样毛效值和白度值可染基本色要求）；但是，50/50 Lyocell/棉坏布和10 0%序棉坏布的白度不能达到可染基本色的基本要求，须经品种号过前处理。表5不同规格织物坏布的白度值序号品种1100%Lyocell 坏布250/50Lyocell/棉坏布（万能坏）3100%棉坏布2.2退煮漂工艺结果分析3个品种织物经过退煮漂前处理工艺后，面料的失重率、毛效值和白度值如表6 所示。表6 前处理面料的失重率、毛效值以及白度值的数据对比序号1100%Lyocell 坏布250/50Lyocell/棉坏布3100%棉坏布根据退浆失重率数据分析,10 0%Lyocell面料的上浆量最少，大约为5%，50/50 Lyocell/棉坏布的实际上浆量大约为7%（其余3%为半纤维素纤维、棉蜡、棉籽壳等杂质），10 0%棉的实际上浆量大约为12%（其余3%为棉蜡、棉籽壳等杂质）;Lyocell/棉混纺面料的上浆量低于10 0%棉面料的上浆量约3 5%。因此，100%Lyocell、50/50 L y o c e l l/棉坏布的退浆工艺有明显的成本优势：在上浆环节，相比于10 0%棉可节省浆料5%；在退浆环节，10 0%Lyocell织物相对10 0%棉、Lyocell/棉织物可节省碱用量50%左右。表6 中3 个经退煮漂工艺样品的毛效值、白度值实验数据显示,10 0%Lyocell织物退浆时液碱用量5g/L左右，50/50 Lyocell/棉、10 0%棉坏布退浆时液碱用量10g/L左右进行退浆后,均可以用于后续试验染色。因此，在生产中，在相同的前处理退煮漂工艺流程下，50/50 Lyocell/棉织物可采用轻度的前处理工艺，在生产中即可满足基本染色的要求。2.3丝光工艺结果分析不同的丝光碱液浓度对3 个品种织物的毛效和白度值影响如表7 所示。通过不同浓度的丝光碱液处理后，结合织物的毛效值、白度值等数据，可以看出其毛效值、白度值相较于坏布均有提升。这是因为纤维膨胀度增加，使得纤维内部承载染料的缝隙和孔洞增加，有利于纤维表面扩散边界层的染料更加容易扩散毛效值/cmABCDABCD100%白度值1Lyocell10.310.514.212.181.582.881.880.5坏布79.150/5067.52Lyocell/13.413.513.613.4 82.182.580.579.063.6棉坏布100%3棉坏布13.113.213.212.6 81.282.381.179.8丝光工艺对织物上染率的影响见表8。由表8 数据可以看出：经过丝光工艺后的织物，上染率数值均明显大于未经过丝光工艺的样品；10 0%Lyocell织物毛效值上染率随着丝光的碱液浓度的增加而呈现抛物线变品种失重率/%4.9810.0214.58白度值白度值/cm10.010.910.3化，当碱液浓度达到12 0 g/L时，上染率数值最高，染色81.1效果最佳，随后当碱液浓度超过12 0 g/L后，织物上染81.2率反而下降，当碱液浓度超过2 3 0 g/L后趋于平稳。表8 丝光工艺对织物上染率的影响81.5序号100%Lyocell染色布上染率/1%250/50Lyocell/棉染色布上染率/%3100%棉染色布上染率/%1-2上染率差值/%1-3上染率差值/%此外，从上染率的差值和上染率曲线图（见图2)可以看出，丝光的碱液浓度的增加，有利于提升Lyocell 纤维和棉纤维的同色性能,从而提高织物匀染性；当丝光的碱液浓度达到2 2 0 g/L时，Lyocell织物与棉织物的同色性能最佳,最有利于后续的均匀染色。959085%/张T807570656055506080100120140160200220240260烧碱浓度/（g/L)图2 上染率曲线图13未丝120g/L220g/L品种光碱丝光 碱丝光4589377932788101311-100%Lyocell织物100%棉织物868383332023年10 月第5期2.4染色工艺结果分析活性染料对3 种织物的上染率、K/S值测试数据如表9 所示。表9 染色上染率及K/S值上染率/%序号规格ABCDABCD100%1 Lyocell染色布50/502Lyocell/棉染色布100%棉3777882838.168.4811.99 12.05染色布从表9 中的上染率数据可以看出，同一染色工艺条件下，10 0%Lyocell织物的上染率最高，达到相同染色深度时所需染料最少;50/50 Lyocel/棉混纺织物的上染率与10 0%棉织物接近。可见，虽然Lyocell纤维的结晶度和取向度比较高，但具有优良的染色性能，对活性染料具有比棉纤维更高的吸附性能及固着率，因此适合棉纤维染色的活性染料也完全适合Lyocell纤维的染色。另外,Lyocell纤维遇水膨胀现象明显，使得染料在纤维内扩散所需的孔道体积和数量增大，提高了染料在纤维内的扩散性能，在相同的染色时间内有利于染料上染。从表9 中的K/S值数据可以看出，同一染色工艺条件下，Lyocell纤维可获得很高的表观深度，具有优良的深染性,其表观深度约为棉纤维的1倍，而50/50Lyocell/棉混纺织物表观深度略低于纯棉织物。但是，实际目测条件下Lyocell/棉混纺织物的染色深度比100%棉高。可见，K/S值并不能反映不同织物间的深浅度，主要因为Lyocell/棉混纺织物的设计进一步控制了Lyocell 纤维的原纤化问题，提高了纱线的光洁度，当测试光线照射到Lyocell/棉混纺织物表面时,形成了比一般织物更强的反射性，导致其K/S测试值比10 0%棉低。3结语Lyocell纤维与棉纤维混纺的时候可以采用等级略低的棉纤维,这是因为Lyocell 的存在可以弥补低等级棉白度值的不足，从而降低生产成本，开发出性价比高的产品。优化得出丝光工艺中碱浓度这一重要因素，认为当丝光工艺的碱液浓度为2 2 0 g/L时，Lyocell纤维与棉纤维上染率相差无几，具有最佳同色性能，有助于提高Lyocell/棉混纺织物的染色均匀性，为产业化生产提科研与生产供了参考。同一染色生产工艺条件下，10 0%Lyocell纤维具有较高的表观深度，其表观深度约为棉纤维的1倍，而50/50 Lyocell/棉混纺织物表观深度略高于10 0%棉K/S值织物，但是其K/S值却低于纯棉织物。分析主要原因为Lyocell/棉混纺织物的设计进一步控制了Lyocell 纤维的原纤化问题，提高了纱线的光洁度，当测试光线照射到Lyocell/棉混纺织物表面时,形成了比一般织物更8889888516.69 17.21 16.58 15.237557981836.917.348.50 11.98强的反射性,导致其K/S测试值比纯棉低,为开发和丰富Lyocell/棉混纺织物产品提供了参考。1杨旭红,潘志娟.湿态下Lyocell 纤维的结构和性能分析).丝绸,19 9 9(6):2 2-2 4.2赵涛,宋心远.Lyocell 纤维染色性能及工艺研究.印染,2 0 0 1,2 7(5):2 0-2 2.3王卫明,陈红霞,范雪荣.不同交联类型Lyocell纤维的染色性能差异).印染,2 0 2 2,48(7):2 0-2 4,8 6.4江苏工程职业技术学院.一种抗菌防皱莱赛尔棉混纺织物的染整加工方法:CN201610428646.9P.2016-08-17.5唐勇,赵涛,朱俊伟.希赛尔织物的原纤化和染色性能 .印染,2 0 18,44(2 4):1-6.6宋春常,许海育.活性染料浸染的上染固色同浴同步工艺的探讨).印染助剂,2 0 11,2 8(1):50-53.14参考文献