染色
再生纤维类的性能特点及印染加工工艺技术
佚名
2019/7/5
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再生纤维类的性能特点及印染加工工艺技术

        近年来,国内外纺织新材料发展很快,新型天然纤维、再生纤维素纤维、再生蛋白质纤维及新型功能性合成纤维不断地应用于纺织产品中,使纺织品具有新颖化、多元化、功能化、仿真化和个性化特点,吸引了广大消费者兴趣。这些新纤维制成的纺织品附加值高、技术含量高,增加了纺织印染加工的难度。本文重点对再生纤维类(再生纤维素纤维和再生蛋白质纤维)的结构特点与染整加工技术进行分析讨论。

1  新型再生纤维品种、结构和性能

1.1  品种
   新型再生纤维分为两大类:          

        (1)再生纤维素纤维
        这类纤维原料来自天然植物(木材、竹子、芦苇、短麻、桑皮、菠萝叶、棉短绒等),从中提炼出纤维素,制成浆粕,经不同的湿法纺丝工艺,获得各种再生纤维素纤维。

        高湿模量纤维,如奥地利Lenzing(兰精)公司的Modal®和Micro Modal® AIR(直径0.8 dtex,细旦莫代尔)、山东海龙公司的纽代尔®、日本东洋纺公司的Polynosic、丹东东洋特种纤维有限公司的Richcel®(丽赛®)等;溶剂湿纺纤维,如Lenzing公司的Lyocell系列纤维(短纤、长丝、普通型、交联型等)、韩国Magan公司的Gocel、台湾聚隆纤维股份有限公司的Acell®等;竹浆粘胶纤维,如河北吉藁化纤公司的天竹®纤维;功能性粘胶纤维,如智能调温粘胶、抗菌粘胶纤维等;其它再生纤维素纤维,如铜氨纤维(德国Cuprese、Cuprema等)、醋酯纤维等。

        (2) 再生蛋白(复合)纤维
        这类纤维原料来自于动物、植物,从中提炼出蛋白质(需变性)与其它高分子物(如粘胶、聚丙烯腈、聚乙烯醇、羧甲基纤维素等)按一定比例共混湿法纺丝而得。

        大豆蛋白/PVA复合纤维,如江苏常熟江河天绒丝纤维有限公司的产品;牛奶蛋白/丙烯腈复合纤维,如日本东洋纺公司生产的Chinon、上海正家牛奶丝服饰有限公司生产的长丝、山西恒天纺织新纤维科技有限公司生产短纤;蚕蛹蛋白/粘胶复合纤维,如四川宜宾丝丽雅股份有限公司的产品;甲壳素/甲壳胺纤维,有纯甲壳素/甲壳胺(脱乙酰度80 % ~ 90 %)纤维和甲壳素/粘胶共混纤维,如山东海龙公司生产的“Chitcel(康特丝)”纤维,华兴集团海慈新材料有限公司的“Hismer(海斯摩尔)”等;海藻纤维(Seacell),如Lenzing公司开发了海藻/Lyocell纤维,青岛大学研发了海藻纤维的生产技术及中试,预计在近1 ~ 2年内产量达500 ~ 1 000 t的海藻酸钠/羧甲基纤维素共混纤维生产线建成;再生羊毛蛋白/丙烯腈复合纤维,如山西恒天纺织新纤维科技有限公司的产品;仿蜘蛛丝,如加拿大Noxia生物公司开发的产品;其它蛋白质复合纤维,如珍珠粉/粘胶复合纤维、丝素/壳聚糖共混纳米纤维、稻糠/化纤复合纤维等



1.2  再生纤维素纤维结构与性能
        要制定合理的染整加工路线、加工工艺及适用的加工设备等关键技术必须了解被加工的对象(纤维、纱线、织物组成)的基本结构和性能。现将产业化的几种新型再生纤维素纤维结构和性能与普通粘胶比较归纳在表1中。

表1  再生纤维素纤维的基本结构和性能

        由表1可知,再生纤维素纤维化学结构基本相似,仅在分子链长短上有些差异。虽然都采用湿法工艺进行纺丝,但由于纺丝工艺不同,普通粘胶具有明显皮芯层结构,其它几种纤维皮芯层结构都不明显。几种新型再生纤维素纤维结晶和取向都比普通粘胶高,竹浆纤维与粘胶相似。再生纤维素纤维的化学性能与棉、麻纤维相似,它们耐碱性较好,耐酸性很差(特别是无机酸),大分子链上羟基(-OH)与各种试剂反应性与棉相同。但由于纤维结构比棉疏松,其反应程度和反应速度比棉大;耐热性、耐氧化剂性能与棉相近,可采用活性、直接、还原、硫化等染料染色。由于再生纤维素纤维聚集态结构不同于棉,结构疏松、暴露的羟基比棉多,在同样条件下染色,其得色深度比棉高,上染速度比棉快。

1.3  再生蛋白复合纤维结构与性能
        追溯到20世纪30 - 40年代,各种酪素纤维的研究已引起各国研究者注意,从实验室到小试生产过程积累了一定技术基础,但由于当时缺乏产业化条件,未形成工业产品。近10年来,面临全世界能源紧缺.

3 新型再生纤维素及其纺织物染色技术

        新型再生纤维素纤维(Lyocell、Modal、丽赛®、竹浆等)大多采用活性染料染色,也可用还原染料、直接染料染色,其染色性能基本上接近粘胶纤维。这里重点探讨Lyocell、竹浆纤维的染色方法和染色性能。

3.1 Lyocell纤维的活性染料染色

        可采用浸染(卷染、溢流机)、冷轧堆和轧蒸法染色,Lyocell纤维与其它纤维素纤维染色深度比较如图1所示。由于Lyocell纤维的结构特点对染料亲和力、上染性能稍微不同于其它纤维素纤维,在纤维线密度、纱线支数和捻度、组织结构等参数相同或相近的情况下,染料对Lyocell纤维的上染量、固着率、染色深度高于粘胶纤维,显著高于棉纤维。



(1)Levafix活性染料冷轧堆染色

(2)Procion H?EXL活性染料浸染

图1 Lyocell纤维与其它纤维素纤维染色深度比较

 

3.2 竹浆纤维活性染料染色

        竹浆纤维和普通粘胶活性染料染色性能比较,可在下列染色处方下按升温法染色,测定染色特征值SERF值(表5)。染色条件:Everzol® ED 2 %(o.w.f)、平平加O 4 g/L、元明粉60 g/L、纯碱15 g/L,浴比1∶40,温度(保温)60 ℃。

表5 Everzol® ED活性染料对竹浆和粘胶的SERF染色特征值

        活性染料染色特征值SERF值可大致比较染料的染色特性。S值为第一次达到染色平衡的上染率,代表染料对纤维素亲和力大小;E值表示加碱后染色最终上染百分率;R值表示加碱5 min和10 min时的固色率与最终固色率的比值;F值表示洗去浮色后染料的固着率。从表5可知,活性染料在竹浆与粘胶纤维上的上染速率和固着率基本相同,说明竹浆和粘胶纤维具有相同的活性染料染色特性。

4 再生蛋白复合纤维及其纺织物染色

        再生蛋白复合纤维大多采用棉用活性、酸性、中性染料染色,也有用直接、阳离子染料染色,它们的染色性能和染色方法各不相同。

4.1 影响再生蛋白复合纤维染色性的因素

        影响再生蛋白复合纤维染色性能的因素很多,主要有纤维中蛋白质组分和另一组分的混合比例,聚集态结构(结构排列整齐和疏松度)、化学组成(表面电荷性质、等电点)、膨润性、纤维表面积、有效容积、耐酸碱性、耐热性、纱线和织物组织结构及前处理工艺等因素,对染色性能和染色质量都有很大影响。这些因素对单一组分纤维影响小一些,而对含蛋白质组分的复合纤维来说,本身结构和性能的均匀性对染色质量影响甚大,造成这类纤维的染色加工难度大,表现在染色深度、匀染性、透染性及重染性方面都很难掌握。影响染色性的因素如表6所示。

表6 再生蛋白复合纤维结构性能与染色关系



4.2 大豆蛋白复合纤维染色

        根据多年的研究和各企业的生产实践,适合大豆纤维染色的染料有活性、酸性、中性、直接染料等。按产品的要求不同,可选用不同染料染色。一般来说,色牢度要求高的可选用活性染料染色,染深浓色的可选用酸性、中性染料染色,直接染料因色牢度不好很少使用。

4.2.1 活性染料染色

        活性染料种类很多,不同的母体结构、活性基、桥基(连接基)的活性染料对大豆纤维的染色性能差别较大,并不是每种活性染料均适合大豆纤维染色。研究表明,毛用活性染料对大豆纤维反应性较差,得色很浅淡,又因价格昂贵,不适用于大豆纤维染色。棉用活性染料品种多,上染率和固着率较高,价格便宜,因此可选择合适的品种用于大豆纤维染色。染色温度、碱剂类型和用量、中性电解质用量、浴比、染色时间、皂洗工艺等都对染色质量有很大影响.



              

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