基于助剂组合的棉筒子纱无氟防水整理的影响分析


李中全

(广东湛丰精细化工有限公司  广东佛山  528325)


摘  要:本文讨论了皂洗剂残留、固色剂、柔软剂、液蜡对无氟防水剂QH-3843L处理棉筒子纱的防水效果的影响。结果表明:助剂组合中,皂洗剂QH-2839一定范围内的残留对防水效果影极小;固色剂1189、柔软剂QH-3519A、液蜡QH-3741P可与无氟防水剂QH-3843L在超低浴比棉筒子纱染色机中采用一浴短流程整理工艺,对其整理效果影响甚微。优选的助剂组合运用于生产实践能满足棉筒子纱的防水和其他功能的要求,并具有节水、节能和省时的优势。

关键词:棉筒子纱;无氟防水剂;防水;动摩擦系数;手感;相容性


Analysis of the influence of fluorine-free waterproof finishing of cotton cheese yarn based on the combination of additives


Li Zhongquan

(Guangdong Zhanfeng Fine Chemical Co.Ltd., Foshan Guangdong 528325)


Abstract:This article discusses the effects of soaping agent residue, fixing agent, softener, and liquid wax on the waterproof effect of fluorine-free water repellent QH-3843L treated cotton cheese yarn. The results show that: in the combination of additives, the residue of soap lotion QH-2839 within a certain range has minimal impact on the waterproof effect; fixing agent 1189, softener QH-3519A, liquid wax QH-3741P can be combined with non-fluorine waterproofing agent QH-3843L adopts one-bath short-process finishing process in the ultra-low liquor ratio cotton cheese yarn dyeing machine, which has little effect on its finishing effect. The preferred combination of additives used in production practice can meet the requirements of waterproofing and other functions of cotton cheese yarn, and has the advantages of water saving, energy saving and time saving.

Key words:Cotton cheese yarn;Fluorine-free water repellent;Waterproof;Dynamic friction coefficient;Feel;Compatibility


1.关键因素

随着现代人生活质量的不断提高,服装的作用已不仅仅是遮羞保暖,而是美观以及其他的附加功能,让人穿得舒服。像防汗渍(单亲单防)面料,已经越来越多的应用在服装上。单亲单防面料能够防水(防汗)和吸湿速干兼得,经过该后整工艺的面料制成的服装,使衣服具有外面防水,里面吸汗快干的功能,中间有透气隔离层,让人们在出汗后不会显现汗渍,影响美观;同时给予人们穿着舒适性的体验,不会有闷的感觉。

单亲单防面料加工主要途径之一是采用亲水纱线和防水纱线配合特殊的织造工艺,让亲水纱线在面料里层,而防水纱线置于外层。防水纱线通常采用防水剂处理来实现,而氟类防水剂通常由含氟基团的聚合物或低聚物组成,近年来由于含氟化合物的环境生态问题被限制或禁止使用[1-2]

因此,很多高端品牌服装面料要求使用生态环保的无氟防水剂,目前开发的常用无氟防水剂主要产品类型有:硅类防水剂、聚氨酯防水剂、丙烯酸酯防水剂以及它们的混合物类防水剂[1-2]

近年来,印染行业受环境、环保及能耗“双控”等政策的影响,节能减排发展是必然,因此,目前棉筒子纱染整的大部分企业采用超低浴比(1︰3)的染色机及配套助剂的短流程工艺加工;为了赋予棉筒子纱线的优良络筒性、可织性,以及极佳的各种色牢度,还需要进行皂洗、固色、柔软或液蜡处理[1-4],然而,这些助剂在节水的短流程工艺中更容易残留在棉筒子纱上,影响下道工序或同浴加工的效果。因此,本文探讨了这些助剂对无氟防水剂加工的防水效果的影响,并将优选的助剂组合及工艺用于生产实践。

1.试验

1.1 材料、药品与仪器

织物:32S棉筒子纱。

试剂:无氟防水剂QH-3843L,皂洗剂QH-2839,皂洗剂4200,皂洗剂BM,皂洗剂QH-2809M,固色剂1189,固色剂BCP,蜡乳液PEK,蜡乳液QH-3741P,柔软剂QH-3519A,柔软剂QH-3511,柔软剂QH-15(广东湛丰精细化工有限公司提供)。

仪器:HB-HWX24红外线染色机(佛山顺德荟宝染整机械厂),LT502电子天平(常熟市天量仪器有限公司),纱线摩擦系数仪(Honnigmann设备公司),Y813织物沾水度测定仪(温州方圆仪器有限公司),循环水式真空泵SHZ-D(上海现代环境工程技术有限公司)。

1.2 工艺流程

1.2.1 染整工艺流程

浅色工艺流程R1:煮漂(110℃×30min)→热水洗→中和,除氧→染色→洗水→中和→皂洗(80℃×20min)→温水洗→洗水→功能处理(柔软和液蜡,防水)→脱水→烘干。

中深色工艺流程R2:煮漂(110℃×30min)→热水洗→中和,除氧→染色→热水洗→洗水→中和→皂洗(98℃×20min,特深色皂洗两次)→热水洗→温水洗→洗水→功能处理(固色、柔软和液蜡,防水)→脱水→烘干。

1.2.2 功能整理工艺流程

两浴法工艺F1:固色、柔软和液蜡整理(40℃×30min)→防水整理(20~25℃×5min后以1℃/min升温,70℃×20min)。

一浴法工艺F2:固色、柔软和液蜡整理,防水整理(20~25℃×10min后以1℃/min升温,70℃×20min)。

1.3 测试方法

1.3.1 工作液稳定性

流程:配测试液→加热到40℃→以300ml/min流量恒流循环30min→静置观察。

1.3.2 纱线动摩擦系数测定

使用Honnigmann设备测试纱线/金属之间的摩擦系数,按照100m/min的走线速度,测试纤维/金属之间的摩擦系数。

1.3.3 手感测试

采用多人用手触感。用数字1-5表示,1-手感最差:硬而粗糙;5-手感最好:软而滑。

1.3.4 防水性能测试

纱线织成布片,按以下方法测试:

防水性:执行AATCC-22标准,最好为100分。

1.3.5 耐水洗色牢度测试

参照GB/T 3921.3-2008《纺织品 色牢度试验 耐水洗色牢度》测定。

2.结果与讨论

2.1 染整助剂优选

不管在棉筒子纱前处理、染色,还是后整理的过程中,为了达到某种效果,会添加各种助剂,它们会对棉筒子纱性能产生不同程度的影响,同时也会在后续使用无氟防水剂的过程中影响无氟防水剂的防水效果。

因此,我们要特别了解和掌握各染色皂洗助剂的残留、固色剂以及柔软剂和液蜡的特性及对无氟防水剂防水效果的影响程度。合理筛选及使用助剂,避免其对防水效果所产生的不良影响。

2.1.1 无氟防水剂与常用染整助剂的相容性

棉筒子纱加工时由泵输送工作液穿透纱线而循环,因而工作液需承受高的剪切力和离心力;取无氟防水剂QH-3843L 10g/L分别和1g/L各常用染整助剂配制测试工作液模拟棉筒子纱染色机运行条件测试其相容稳定性,结果见表1。

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从表1可知,皂洗剂中阴离子皂洗剂4200与无氟防水剂的相容性极差,主要是阴阳离子型助剂相互凝聚;皂洗剂QH-2809M、固色剂BCP与无氟防水剂经过循环30min后也会出现细小颗粒析出,这些助剂如果有残留在棉筒子纱上应会导致无氟防水剂使用问题,不宜在棉筒子纱节水短流程染色、防水整理工艺中使用。表1中其他染整助剂与无氟防水剂的相容性较好,无不良反应。

2.1.2 各染整助剂对无氟防水剂防水效果的影响

超低浴比棉筒子纱染色皂洗后水洗不充分,棉筒子纱表面会残留皂洗剂等助剂,影响阳离子无氟防水剂的纱线表面吸附。表2是不同皂洗剂、不同用量对无氟防水剂的影响,无氟防水QH-3843L用量为6%。

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由表2可知,皂洗剂用量越大对无氟防水剂的防水效果影响越大;其中,皂洗剂4200是阴离子的聚合物,易与阳离子无氟防水剂以离子键结合、凝聚,导致防水剂严重失效,凝聚粘附于纱表面,造成斑点等;皂洗剂QH-2809M属于电解质皂洗剂,当无氟防水剂中电解质含量高时,容易导致其破乳,防水离子沉降,沾污纱线及降低其防水效果;皂洗剂BM主要成份是低表面张力的非离子表面活性剂,具有优异的润湿性,降低无氟防水剂的防水效果。

某些工厂棉筒子纱皂洗后加强洗水次数,减少皂洗剂在棉筒子纱上的残留,保证高的防水效果,但水耗较大,不符合可持续发展要求。而皂洗剂QH-2839是非离子的特殊化合物,既无表面活性又无电解质作用,在一定用量范围内对无氟防水剂的防水效果影响极小。

棉筒子纱为了达到其他的功能要求,常常需要添加多种功能助剂,如固色剂、柔软剂、液蜡等,表3是其对无氟防水剂防水效果的影响,无氟防水QH-3843L用量为6%。

图片.png

由表3可知,随着固色剂、柔软剂、液蜡的用量的增加,无氟防水剂QH-3843L防水性能会逐步下降,且两浴法比一浴法下降幅度更大。一浴法中,因每种助剂与棉筒子纱都有亲和吸附力,助剂间形成竞染现象,导致无氟防水剂QH-3843L与棉筒子纱纤维的吸附量下降,防水性能下降;两浴法中,固色剂、柔软剂、液蜡与棉筒子纱纤维交联反应,以及在其表面形成膜,造成无氟防水剂难以吸附及渗透,导致整体防水效果不佳。

由表3可知:固色剂1189、柔软剂QH-3159A、液蜡QH-3147P在4%及以下添加量可赋予无氟防水剂QH-3843L较好的防水效果。

综上,正常情况下,棉筒子纱需要做防水我们都应重点关注工艺中是否有添加皂洗剂、固色剂、柔软剂、液蜡等助剂,以及助剂的类型和用量是多少,这样才能在最佳工艺和用量下和无氟防水剂同时配套使用一浴整理,同时做到对棉筒子纱的防水与性能的双要求。对这来说,由表1、表2、表3的数据分析可知:皂洗剂QH-2839、固色剂1189、柔软剂QH-3519、液蜡QH-3741P性能表现较好。

2.2 生产实践

工厂在高勋的超低浴比棉筒子纱染色机上,使用上述优选的助剂组合,加工黑色防水棉筒子纱。

生产工艺流程为:染色→热水洗→洗水→中和→皂洗(98℃×15min,皂洗两次)→热水洗→温水→洗水→固色、柔软和液蜡整理,防水整理(20~25℃×10min后以1℃/min升温,70℃×20min)→脱水→烘干。

助剂用量如下:

皂洗剂QH-2839       1.5g/L

固色剂1189              4%

柔软剂QH-3519A     3.1%

液蜡QH-3174P         0.8%

无氟防水剂QH-3843L     7%

连续加工10缸后,测试防水染色棉筒子纱的色牢度、动摩擦系数、防水性等,取其平均值,结果及优势见表4。

图片.png

实际生产结果进一步证实优选的助剂组合与无氟防水剂QH-3843L配套使用工艺比原产品工艺的防水效果高了5分,且皂洗牢度高0.5级;基本无色点/色斑及粘缸现象出现;动摩擦系数、手感与原产品工艺相当;能耗方面,节水两缸、省时50min、节电(省约40min的机器运转)。因此,此助剂组合配合设备做棉筒子纱防水整理,具有节水、节能,提高生产效率及纱线的品质和附加值的优势。

3.结论

3.1 无氟防水剂QH-3843L在棉筒子纱处理时,前工序或同工序中其他助剂的残留或加入,防水性能随其残留或加入的量而呈下降的趋势。

3.2 优选的皂洗剂QH-2839皂洗、洗水后残留量小于0.5%时,对无氟防水剂QH-3843L的防水效果影极小。

3.3 优选的固色剂1189、柔软剂QH-3519A、液蜡QH-3741P分别与无氟防水剂QH-3843L在超低浴比棉筒子纱染色机中采用一浴短流程整理的防水效果优于二浴法。

3.4 优选的助剂组合及工艺,整理棉筒子纱后的综合性能优于原产品工艺。

3.5 优选的助剂组合及工艺,适用于节水、节能、节时的超低浴比棉筒子纱染色机加工棉防水纱的工艺;使用最佳助剂用量、合宜的工艺条件,可获得较好的防水效果和产品性能指标,从而提高产品的质量和附加值。

 

参考文献:

[1]莫荣明,何敏珠等.纱线低温纳米防水防油整理. CN1851097A[P].

[2]金小强,陈丽.棉筒子纱防水防油功能整理研究[J].轻纺工业与技术,2018,v.47;No.196(07):18-20+24.

[3]关晋平,许乔岗,于洋.柔软剂对棉织物防水整理效果的影响[J].传化·全国印染助剂行业研讨会第30届年会:223-225.

[4]王国根,何齐海.液体蜡在筒子纱线上的运用[J].“润禾杯”2011年浙江省纺织印染钱春芳,助剂情报网第21届年会论文集:323-326.

 

作者简介:

李中全,高级工程师,高级技术经理,主要从事印染助剂研发及应用研究工作。申请多项国家专利并部分授权,并在《印染》、《纺织导报》、《针织工业》、《印染助剂》及相关行业协会的技术交流年会上发表数十篇文章。

电  话:13534382888

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