超细旦腈纶与粘胶混纺纤维开叉与染色不匀分析

顾丹凤

(中国石化上海石化腈纶部，上海 200540)

超细腈纶的细度为0.89 dtex，细旦腈纶纤维手感柔软，蓬松、强度高、色泽鲜艳、吸湿性比普通腈纶高一倍。其织物具有真丝的天然手感、轻薄柔软，透气性、悬垂性良好，与粘胶混纺可以相互取长补短，因而在市场上具有广泛应用。某客户使用上海石化的0.89 dtex超细旦腈纶与粘胶混纺纱制成的织物发生了染色不匀的情况，并在电镜下观察到纱线中的纤维有末端开叉现象，于是怀疑上海石化0.89 dtex超细旦腈纶梳棉后发生开叉不能上色才造成染色不匀，随即向上海石化反映这一质量问题，并提供了问题纤维与正常纤维的电镜照片，如图1～4所示。从照片来看，该问题织物中纤维的末端开叉情况确实比较严重。

图1 末端开叉纤维电镜照片

1 仪器与测试

1.1 主要原料

发生质量问题的上海石化0.89 dtex超细旦腈纶与粘胶混纺棉卷及未染色纱线;纯粘胶纤维;梳棉前的上海石化0.89 dtex超细旦腈纶散纤维;梳棉后的上海石化0.89 dtex超细旦腈纶/粘胶棉卷。

1.2 测试方法

1.2.1 染色

图2 末端开叉纤维电镜照片

图3 正常纤维的电镜照片

图4 正常纤维的电镜照片

利用腈纶用阳离子染料染色［1］、粘胶用活性染料、硫化染料等染色［2］的机理，可以把腈纶与粘胶分离开来。用阳离子染料孔雀绿在RT-1180高温高压染色机上加热到105℃保温保压1 h，对腈纶与其他纤维混纺的棉卷或纱线进行染色。

1.2.2 红外分析

用Nicolet6700红外分析仪对混纺纤维进行扫描得到红外图谱，根据腈纶与粘胶的特征吸收峰的不同，把两者区分开来。

1.2.3 纤维纵表面与横截面分析

对混纺纤维进行切片，在HIROX三维显微镜上观察其横截面，根据腈纶与粘胶或其他杂质纤维横截面形状的不同，把它们区分开来。此外，观察混纺纤维的纵表面，可看到纤维末端是否开叉。

2 结果与讨论

2.1 混纺纤维成分鉴别

纤维混纺时由于多种原因，如原料本身不纯或前期设备未清理干净等，很容易混入其他不需要的杂质纤维，从而影响混纺织物的染色性能，因此，对于发生质量问题的织物，首先要鉴别其组成，确保不含其他杂质。

2.1.1 染色分析

为了分析织物染色不匀的原因，该客户还提供了另外两个样品，其中一个是梳棉后的棉卷，另一个是未染色纱线，两个样品的混纺纤维组成与问题织物相同，见图5～6。把这两个样品用孔雀绿染料按腈纶的染色工艺条件进行染色，结果发现绿色中夹杂部分白色纤维，见图7所示。

图5 发生质量问题的棉卷

因为染色用的染料是阳离子染料孔雀绿，腈纶能吸收此染料而染成绿色，可以初步判断绿色纤维是0.89 dtex超细旦腈纶，而不能染色的白色纤维不是腈纶。

进一步观察发现绿色部分的超细旦腈纶有末端分叉现象，其分叉部分也是绿色的，但颜色相对较浅，可能是纤维较细引起的。同时可见不能染色的纤维也有少量的开叉现象。如图8所示。

图6 发生质量问题的未染色纱线

图7 发生质量问题的混纺棉卷用孔雀绿染色后的照片

图8 问题纤维染色后照片

2.1.2 红外光谱分析

分别从染色后的问题棉卷和纱线中仔细挑出未能上染的白色纤维，用红外压晶法进行制样，再用红外光谱仪扫描，图谱如图9所示。

由图9可见，绿线为0.89 dtex腈纶纤维的图谱，可清晰看到2 240 cm－1的吸收峰为腈纶的特征吸收峰(－CN)［3］，而棉卷和纱线中未上色的白纤维中几乎没有腈纶的特征吸收峰，进一步说明未上色的白纤维不是腈纶。同时，问题棉卷和纱线中未染色的白色纤维的红外图谱相同，说明问题棉卷和纱线中未上色的白纤维为同一类型的纤维。

图9 纯腈纶与未能染色的白色纤维的红外图谱对照图

图10 纯粘胶与未能染色的白色纤维的红外图谱对照图

拿对方提供的纯粘胶进行红外扫描，得到纯粘胶纤维图谱，如图10所示。与问题纱线中不能染色的白色纤维的红外图谱叠加在一起，二者几乎完全重合，可以认定该问题棉卷与纱线中不能染色的白色纤维是粘胶。该问题棉卷与纱线是腈纶与粘胶混纺的，不含第3种杂质。

2.1.3 横截面切片分析

利用哈氏切片法对问题纱线进行切片，在三维显微镜下进行观察，得到横截面照片如图11－12所示。

从图11中可以看出，问题纱线中有两种截面形状，一种是圆形的，另一种是锯齿状的，上海石化的0.89 dtex超细旦腈截面是圆的，再比对图12的纯粘胶横截面照片，可以认定锯齿状的是粘胶。问题纱线横截面照片中无第3种截面形状，进一步证明混纺纱线中无其他杂质，排除了杂质引起染色不匀的情况。

图11 问题纱线横截面照片

2.2 纤维末端开叉分析

在HIROX三维显微镜上观察纤维表面，粘胶的纵表面是宽扁形的，且表面有明显沟槽，0.89 dtex超细旦腈纶是光滑的圆形，根据腈纶与粘胶表面形状的不同，区分两种纤维并观察纤维的开叉情况。

在上海石化的0.89 dtex超细旦腈纶原料纤维的光学显微镜图中，并未发现纤维末端开叉现象，如图13所示。

图12 纯粘胶横截面照片

图13 上海石化超细旦腈纶纤维末端照片

再观察发生问题的棉卷与未染色纱线，发现梳棉后的0.89 dtex超细旦腈纶与粘胶都发生不同程度的开叉现象，其中0.89 dtex超细旦腈纶的开叉程度更严重一些，如图14～15所示。

图14 发生质量问题的超细旦腈纶末端开叉照片

图15 发生质量问题的粘胶纤维末端开叉照片

与常规腈纶相比，0.89 dtex超细旦腈纶单纤强力低，抗弯刚度小，回潮率小，容易起静电，在开清棉及梳棉工序中受打击及梳理后易扭曲受损，梳棉机工艺条件应缓和，各部件速度应适当降低。由于粘胶纤维具有同样细度小、强力低、易损伤等特点，开清棉工艺基本可采用与细旦腈纶相同的工艺。故上海石化在纺纱试验室内以厂方提供的粘胶及超细旦腈纶为原料进行纺纱工艺研究。在开清棉工序以适度开松为主，控制各部打手速度和隔距，减少打击强度和次数，具体工艺设计遵循采取轻定量、低速度、多梳少打、大隔距、快转移等工艺原则，在确保两者充分混合、梳理的基础上防止超细旦腈纶受到意外损伤及拉断。通过对梳棉后的棉条进行取样分析，未发现纤维末端开叉现象。如图16所示。

图16 梳棉条件优化的超细旦腈纶/粘胶混纺纤维末端

由此可知，不良梳棉工艺可能导致混纺纤维末端出现开叉，优化梳棉工艺可以解决超细旦腈纶纤维末端开叉问题。

3 结论

a)发生质量问题的混纺织物是由腈纶与粘胶混纺而成，不含其他杂质。

b)构成问题织物的两种原料纤维在梳棉加工前并未出现开叉，而在梳棉后均发生了末端开叉现象，超细旦腈纶开叉现象更严重，说明严重的开叉现象应由不良梳棉工艺导致。试验证明，优化梳棉工艺可以解决纤维末端开叉问题。

c)末端开叉的0.89 dtex超细旦腈纶也能染色，但分叉部分颜色相对较浅。不能排除由于超细旦腈纶纤维开叉部分上染颜色浅而造成织物出现染色不匀的问题。

d)腈纶与粘胶混纺纱线由于纤维的特性对纺纱工艺有特殊要求，染色用的染料性质不同，染色工艺复杂，其织物染色不匀情况可能由其他原因引起。

［1］唐振波.细旦腈纶染色工艺研究［J］.合成纤维，2011，3:36－37.

［2］杨晓丽.竹粘胶纤维面料染整工艺［J］.染整技术，2011，11:23－25.

［3］翁诗甫.傅里叶变换红外技术［M］.北京:化学工业出版社，2005:258－262.