基于生物基材料的锦涤T400织物染整加工

钱琴芳，陈 威

（盛虹集团有限公司，江苏苏州 215168）

随着纺丝技术的不断改进以及人们对服装的要求趋于多样化与舒适性，常规的纤维已经不能全方位满足人们对高品质生活的需求。作为化学纤维向高技术、高性能、高仿真化方向发展的新合纤典型代表，差别化纤维由于纺丝技术的突破，纤维及相关制品的特性发生了明显的改变，有效提高了产品的档次和附加值。目前，差别化纤不仅是高档服装、家用纺织品的原料，也被广泛应用于航天、生物、医学、电子和水处理等领域[1]。

作为差别化纤维的重要大类，复合纤维一般利用特殊的分配板将两种或者两种以上的高聚物或性能不同的同种聚合物熔体分流，然后在同一个喷丝孔中挤出成形[2-4]。按照纺丝形态，一般可分为共混型、并列型、皮芯型、裂片型、海岛型五大类。

锦涤复合纤维作为纺织行业发展的热点之一，其单丝或丝束中由于含有两种不同组分，集不同组分的优点于一身；既具有锦纶的耐磨、高强、易染、吸湿等优点，又具有涤沦弹性好、保形性好、挺括、免烫等优点。但采用锦涤复合丝加工的织物若未经开纤加工，与常规化纤织物没有太大区别[5]。因此，选择合适的开纤方式和工艺，不仅能突出锦涤复合纤维的性能优势，也能提升其附加价值。

T400 织物是杜邦旗下英威达公司研发的专利产品，由PTT和PET两种聚酯纤维通过并列复合加工制得[6-8]。按照T400织物中主要成分PTT纤维的原料来源不同，一般可分为石油基T400 和生物基T400。生物基T400 纤维中的PTT 组分主要是以甘油、葡萄糖或淀粉等可再生物质为原料，通过微生物发酵法生产1,3-PDO（1,3-丙二醇）聚合单体，然后经PTA直接酯化法形成大分子切片，再经熔融纺丝制成PTT长丝或短纤。由于材料先经生物改性，在生物相容性和生物降解性方面对环境更加友好。

生物基T400织物由于两组分的微观形态结构不同，经湿热处理后，纤维会产生不同程度的收缩，在产生强烈纵向应力的同时，产生偏离纵轴的扭转，从而使纤维呈现永久性的立体螺旋卷曲。这种三维卷曲结构赋予了纤维极佳的弹性[9]。由于卷曲是由自身分子结构特性决定的，生物基T400 的弹性和回复性较普通弹性纤维更耐久[10]。

生物基锦涤T400织物是由锦涤复合丝和生物基T400复合丝交织而成，二者的成功结合不仅使面料本身具有较好的弹性以及形变记忆能力，而且赋予了织物锦纶涤纶的优点。但在染整加工过程中，由于工艺或者参数使用不当，开纤不充分，易导致面料出现色差、染色不匀、皱印以及手感偏硬等情况，需要严格控制生产流程，保证生产质量。

本研究选取市场上的生物基锦涤T400 面料，通过制定合适的前处理、染色以及定型工艺，在保证染色质量的前提下，赋予织物较好的弹性和手感，提升其附加价值。

1 生产加工

1.1 面料规格

生物基锦涤T400（经向锦涤单丝，Nyl 20D/1F×Pol 75D/72F；纬向T400，150D/72F，斜纹，幅宽214 cm，经纬密度92根×42根，表面密度255 g/m3）。

1.2 仪器与设备

OS-9V1200 平幅退浆机（台湾鸿荣染整机械股份有限公司），HLM-2082冷轧堆机（江都市东盛印染机械厂），CSF18020高温高压液流染色机（海宁亚东机械有限公司），MEGATE 定型机（韩国美光机械株式有限公司），RVMC-12 玛诺光电整纬机（德国Mahlo公司）。

1.3 检测方法

耐摩擦色牢度按照GB/T 3920—2008《纺织品色牢度试验 耐摩擦色牢度》测定；变色按照GB/T 250—2008《纺织品 色牢度试验 评定变色用灰色样卡》评定；沾色按照GB/T 251—2008《纺织品 色牢度试验 评定沾色用灰色样卡》评定。

1.4 加工流程

根据生物基锦涤T400织物的理化特性以及客户来样要求，主要加工流程为：配桶→白坯退卷→冷堆→平幅退浆→染色→脱水开幅→定型→成品打卷。

2 加工过程与分析

2.1 冷轧堆

工作液配方：液碱8%，长车快速退浆剂TF-127B 1 g/L，温度常温，时间36 h。对锦涤T400织物浸轧上述配方的碱溶液，然后打卷，外部套一层塑料薄膜扎紧密封，使其在常温条件下充分反应。

锦涤T400织物经向的锦涤复合单丝中的锦纶成分，即使在100 ℃左右时也没有太多变化，因此，其强度损伤可以忽略不计[11]。但涤纶成分由于含有大量的酯键，碱性条件下可被分解，碱剥蚀的效果随着碱液质量浓度和冷堆的时间变化会有一定不同。碱减量的作用可使锦涤复合丝中的锦纶和涤纶剥离，得到异形纤维，这个过程便是锦涤复合丝的开纤[12-14]。由于剥离后的锦和涤比原来的复合丝更细，导致比表面积增大，且由于涤纶被部分或全部分解，纤维上出现不同程度的凹坑，可使织物手感柔软丰盈，且有利于后续的染色加工。

由于冷轧堆前处理整个过程中，织物无需特别的温度、压力作用，也没有水或其他设备的能源消耗，节能减排效果十分明显。堆置时间一般选择36 h，可视来样织物的单位面积质量和客户具体要求决定，如不够可适当增加，但要注意过渡浸渍碱液会使织物强力损伤。

2.2 平幅退浆

对冷轧堆处理后的织物经平幅退浆机处理，平幅退浆工艺配方：液碱5%，长车快速退浆剂TF-127B 1 g/L，乳化精炼剂TF-188A 1 g/L，三聚磷酸铵1 g/L，温度98 ℃，时间65 min。

生物基锦涤T400 织物在织造的过程中，经向锦涤单丝受到较大的张力和摩擦力，易发生断裂；为了减少断裂，提高织造效率和坯布质量，需要对经纱上浆[15]。目前，合成纤维所用的浆料主要为聚丙烯酸酯类和聚丙烯醇类，合成浆料的存在能保证织造的顺利进行，但积聚在表面的浆膜会阻碍染料向纤维表面吸附和内部扩散。本研究选取的TF-127B 氧化型退浆剂在98 ℃热碱条件下，具有较好的耐碱稳定性，可将化纤类织物织造常用的合成浆料大分子氧化分解，变成水溶性较好的小分子链段，黏度迅速降低，在物理重力以及槽内溶液动态作用下从织物上脱落下来。为了使浆料退尽且使水解后的浆料不继续沾污在织物上，乳化精炼剂TF-188A可使浆料在水中溶胀而被乳化成分散状态，有利于除去。三聚磷酸铵对金属离子具有很好的螯合作用，不仅可以防止脱落浆料反沾污，而且可以软化前处理用水。去油灵SB-101 存在进一步协同作用增强对织物的退浆处理。

冷轧堆后的平幅退浆处理不仅是为了洗去织物前道工序携带的大量碱液，由于机器槽内溶液温度在98 ℃且含有大量的助剂和表面活性剂，还能使前道处理的浆料、纺丝油剂、储存运输过程中的污渍得到更充分的去除。此外，高温条件下碱液的作用还能使经向锦涤复合丝和纬向T400复合丝的涤纶组分继续分解，使织物开纤更充分，进一步提高织物的染色能力和手感。

2.3 染色

生物基锦涤T400 织物主要成分为PET、PTT 和锦纶，本研究选取聚酯类常用的分散染料和聚酰胺类常用的酸性染料，利用高温高压液流染色机（如图1所示）进行一浴法染色加工。由于客户来样要求套平，因此，此类织物的双色效应优势未能得到发挥。

图1 高温高压液流染色机

客户来样为红色，配方：分散大红GS 1%（omf），分散嫩黄 SFN 0.075%（omf），分散红 19941 1.15%（omf），酸性红 4371 0.3%（omf），酸性橙 GSN 0.4%（omf），50%冰醋1 g/L，酸性匀染剂A-1Z 0.5 g/L，环保修补剂STD-2124 0.5 g/L，溶液2 500 L，浴比1∶6。染色工艺流程如下：

生物基锦涤T400织物利用高温高压液流染色机进行染色，助剂和染料在染缸内温度达到40 ℃左右时分开加入。首先加入搅拌均匀的助剂，采用直抽方法快速注入；然后加入酸性染料，待注完后，间隔10 min 左右；最后加入分散染料，均采用比例注料方式，控制染料注入流速均匀注入。酸性和分散的比例注料时间可分别设置为40 min 和15 min，防止注料过快产生的局部颜色过深问题。

锦涤T400 面料中的锦纶组分玻璃化温度较低，一般在50～60 ℃左右，由于其注料温度在40 ℃左右，为了防止染液在染缸内扩散不均匀，影响染色效果，需严格控制升温速度。锦涤类面料选用的酸性染料一般为弱酸性和中性类为主，对锦纶具有较好的亲和力，但导致了其匀染性和移染性较一般。为了获得均匀的染色效果，需加入酸性匀染剂A-1Z，其对酸性染料上染锦纶会有一定的“竟染”作用，通过与酸性染料磺酸基竞争纤维上的“染座”，可防止染色过快、过深。

PTT组分通常被叫做弹性涤纶，但由于大分子链中的重复单元含有三个亚甲基，使得苯环不能和三个亚甲基处在同一平面，而相邻亚甲基之间碳碳单键的排斥作用又使三个亚甲基不能呈180°水平排列，这种“奇碳效应”导致T400类织物染色方法较常规PET有所不同。研究表明[9，16]，T400的染色转变温度TD（上染速率显著加快转折点）由于PTT 纤维的加入降为70～80 ℃，较常规PET低10 ℃左右。因此，控制温度升温速率和保温时间可使织物获得较好的染色效果。

随着染缸内的温度和压力逐渐升高，面料分子链段热运动加剧，纤维与纤维之间由于开纤的原因，比表面积较复合单丝更大，染料与纤维之间得到充分的接触，有利于染料的吸附和扩散；随着染色温度升高，染料扩散效果越明显。由于染料在PTT 组分上的上染速率对温度变化较敏感，要适当降低升温速率，可以保证染色均匀性，也可以防止形成皱印。锦纶组分由于高温的原因，酸性染料固有的染色不匀和移染性较差等问题得到了明显改善[17]。

2.4 定型

对染色后的生物基锦涤T400织物按照客户要求增加抗静电整理并进行定型加工，工艺及配方：抗静电剂AN-2502 20 g/L，温度180 ℃，车速35 m/min，风机转速1 500 r/min，正超喂+3个，门幅155 m。

浸轧抗静电整理液的生物基锦涤T400织物在定型机两侧针板的拉伸作用下，由于高温作用，其取向程度和规整性都得到提高；但应注意温度不宜过高，防止由于取向度和结晶度的改变导致手感僵硬。抗静电剂AN-2502 为非离子型表面活性剂，由于含有的羟基和氧乙烯基能与水分子形成氢键，增加了纤维的吸湿能力，含水量的提高可降低纤维表面电阻，使静电易于消除[18]。

3 加工效果

3.1 染色效果

加工后的织物效果如图2所示。由图2可看出，经过高温高压液流染色机加工出来的生产样和客户来样颜色高度重合；且在常温条件下，纬向有形状记忆功能，保型性好，弹力效果明显；面料整体手感柔软丰盈，满足服用要求。

图2 生物基锦涤T400生产样

3.2 色牢度

对加工后的织物测其色牢度，结果如表1所示。由表1可看出，加工处理后的织物，无论是耐摩擦色牢度、变色以及沾色性能均具有较高等级，满足了客户来样加工要求。

表1 生物基锦涤T400的色牢度

3.3 抗静电效果

加工后的生物基锦涤T400 织物在温度（20±2）℃，相对湿度为（35±2）%的条件下，平衡3 h，测试其静电压、表面比电阻和半衰期，结果如表2所示。

表2 生物基锦涤T400抗静电性能

由表2可看出，经过处理后的织物表面比电阻由1013数量级下降至109数量级，半衰期降低至不足1 s，静电压则降到了1/7。织物抗静电性能得到很大提高，满足出厂要求。

4 结论

（1）对生物基锦涤T400 织物用高温高压液流染色机进行加工，通过制定合适的染色工艺，可以使加工织物与客户来样具有很好的色彩重现性。

（2）前处理、染色、后整理全流程工序的合理设计及配合不仅可以使加工后的生物基锦涤T400织物开纤充分，染色布无皱印、擦伤等病疵，而且纬向由于T400的加入弹力效果明显。

（3）生物基锦涤T400 织物经过合理的后整理处理，色牢度和抗静电效果均满足客户要求。