靛蓝牛仔耐湿摩擦色牢度加固工艺方法
牛仔经纱靛蓝染色在室温下进行,染透性差,同时靛蓝染料以不溶性颗粒状态附着在纤维上,因而靛蓝牛仔坯布的耐湿摩擦色牢度只有1~2级,随着近年来深色牛仔服装的兴起,人们对耐摩擦色牢度和手感的要求越来越高,但提升耐湿摩擦色牢度和改善手感相互冲突,提高耐摩擦色牢度和改善手感是目前牛仔服装加工中亟须解决的生产难题。目前,湿摩牢度提升剂大多采用阳离子型水性聚氨酯高聚物,对活性染料染色织物通过离子间作用和在纤维表面形成高分子膜降低摩擦系数,提高耐摩擦色牢度。靛蓝染料属于还原染料,没有亲水基团,提升耐摩擦色牢度主要是在纤维表面形成高分子膜,但由于高分子膜会降低柔软剂的吸附性能,导致手感降低。本实验采用湿摩牢度提升剂WT处理牛仔织物,研究了不同处理条件对织物柔软性、平滑性和耐摩擦色牢度的影响,并进一步探讨复合柔软剂和湿摩牢度提升剂施加方法对处理效果的影响。
一、实验部分
材料和仪器
材料:靛蓝牛仔织物(6tex×10tex×60/10cm×45/10cm,织物组织3/1右斜,特深蓝,幅宽59cm/61cm,),湿摩牢度提升剂WT、复合柔软剂OK、退浆酶DL、中性纤维素酶CS。
仪器:5电脑测色配色仪,色牢度摩擦仪、评定沾色用灰色样卡,织物风格仪,日晒气候试验机,织物摩擦带电荷量测试仪(法拉第筒法),电子织物强力机,台式电子显微镜,工业洗衣机、离心脱水机、热风烘干机和焙烘机。
实验方法
1.退浆、酵洗
将5kg牛仔面料加入到洗涤量为30kg的工业洗衣机中,加入约50L水(浴比1∶10),加入100 g退浆酶DL,转动洗衣机并升温至50℃,保温20min,放掉残液,加入清水冲洗1次,2min。重新加入约50L水和100g中性纤维素酶CS,转动洗衣机并升温至40℃,保温30min,放掉残液,加入清水冲洗两次,每次5min。
2.湿摩牢度提升剂处理
控制浴比1∶10,根据实验方案计算湿摩牢度提升剂用量,将退浆后的布样在水洗机中在一定温度下浸洗一定时间,在离心脱水机中脱水后,用热风烘干机烘干,焙烘机中焙烘。
3.柔软处理
控制浴比1∶10,根据实验方案将柔软剂分别在湿摩牢度提升剂处理前、同浴和处理后施加。
4.测试
K/S值:将处理后的试样折叠4层(不透光),采用测色配色仪测定K/S值,测定4处不同位置,取平均值。耐摩擦色牢度:参照GB/T 3920—2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》测定并评级。拉伸强力:参照GB/T 3923.1—2013《纺织品织物拉伸性能部分:断裂强力和断裂伸长率的测定(条样法)》测定,测3次,取平均值。
毛效(吸湿性):参照FZ/T 01071—2008《纺织品毛细效应试验方法》,测定30min试样的液体芯吸高度,测3次,取平均值。
日晒褪色率:参照AATCC 169《纺织品耐气候测试1:疝弧灯曝晒法》,将布样在日晒牢度仪下曝晒11h,测试曝晒前后织物的K/S值,并计算日晒褪色率=(晒前织物K/S值-晒后织物K/S值)/晒前织物K/S值×100%。摩擦带电量:参照GB/T 12703.3—2009《纺织品静电性能的评定第3部分:电荷量》测定。
织物风格:在标准条件下,采用织物风格仪的拉伸剪切测试仪、弯曲性能测试仪、压缩性及厚度测试仪、摩擦及表面粗糙度测试仪测试织物的各项力学性能,计算综合值,评价柔软性,用动摩擦系数评价平滑性。
扫描电镜:采用电子显微镜捕捉放大50倍的纱线电镜图。
二、结果与讨论
1.不同处理条件对牛仔织物性能的影响
以浸洗温度、浸洗时间、湿摩牢度提升剂WT用量和烘干温度作为影响因子,设计3水平正交实验。
通过测试悬垂性及折皱回复性可以评价柔软效果,但不够全面。利用KES风格仪可以综合评价织物的柔软性能。在标准温湿度条件下测量织物的弯曲刚度B(cN·cm2/cm)、弯曲滞后矩2HB(cN·cm/cm)、剪切刚度G[cN/cm·(°)]、剪切角为0.5度和5度时的剪切滞后值2HG(cN/cm)和2HG5(cN/cm)、压力为0.5 cN/cm2和50cN/cm2的厚度T(0mm)和Tm(mm)(力学指标符号下标t代表经向测量值,下标w代表纬向测量值),结果见表2(0#号布样为退浆酵洗后未经湿摩牢度提升剂处理的布样)。
利用表2中的数据,根据线性回归方程y=-3.7+0.966x1+0.883x2+0.757x3+0.746x4+0.973x5+1.74x6+0.113x7+0.085x8+0.037x9+0.033x10+0.045x11+0.025x12计算综合评价值M,对织物进行柔软性评价,M值越小,柔软性越好;利用动摩擦系数评价其平滑性能,动摩擦系数越小,织物越平滑。处理前后织物的各项性能指标见表3。
由表3可知,对比未经湿摩牢度提升剂处理的布样,处理后织物的柔软性变差,平滑性有不同程度改善,耐干摩擦色牢度提升0.5级,耐湿摩擦色牢度降低0.5级,因为烘干温度较低时,整理液中的活性基团与织物和染料的交联作用不充分,成膜效果较差,对织物耐摩擦性能的改善效果不佳。
为提升织物的耐湿摩擦色牢度,织物在浸渍湿摩牢度提升剂烘干后再进行焙烘,使整理液形成牢固的高分子薄膜并附着在织物表面。与其他样品比较,6#样品的柔软性和耐摩擦色牢度较好,据此固定烘干温度为70℃,再以浸洗温度、浸洗时间、湿摩牢度提升剂WT用量、焙烘温度作为影响因子,设计3水平正交实验,按表4实验方案对织物进行处理(焙烘3min),处理前后织物的各项性能指标见表5。
利用表5数据计算综合评价值M,处理后织物的各项性能指标见表6。
对比表3、表6中的数据可知,经焙烘处理后的布样,在相同浸洗温度、时间和湿摩牢度提升剂用量时,织物柔软性和平滑性均有所提升;耐干摩擦色牢度提高0.5级,耐湿摩擦色牢度提升程度差异显着。对表6实验结果进行正交分析,得出各因素在不同水平下的均值和极差(见表7)。
从均值看,当浸洗温度20℃,浸洗时间5 min,湿摩牢度提升剂用量20 g/L,焙烘温度110℃时,织物柔软性好,表明湿摩牢度提升剂施加到织物上越多,柔软性越差。当浸洗温度40℃,浸洗时间5 min,湿摩牢度提升剂用量20 g/L,焙烘温度110℃时,动摩擦系数小,织物平滑性好。极差反映各因素对评价指标的影响大小,越大表明对评价指标影响越大。由表7可以看出,各因素对综合评价值M(柔软性)的影响显着次序为E>A>C>B,对动摩擦系数影响显着次序为A=C=E>B,因而焙烘温度是影响织物柔软性和平滑性的关键因素。
由表7可以看出,当浸洗温度为20和40℃,浸洗时间为5和15 min,湿摩牢度提升剂用量为20和30g/L,焙烘温度为130℃时,耐干摩擦色牢度好。当浸洗温度为20和40℃,浸洗时间为15 min,湿摩牢度提升剂用量为20和30 g/L,焙烘温度为150℃时,耐湿摩擦色牢度好。当湿摩牢度提升剂用量超过30g/L时,耐摩擦色牢度反而下降,可能是因为助剂用量过多,烘焙固色时水分不容易挥发,受热不均匀,湿摩牢度提升剂在织物上形成粗糙且不连续的薄膜,无法将纤维和染料分子很好地包覆其中,也不利于耐摩擦色牢度的提高。各因素对耐干摩擦色牢度的影响显着次序为E>A=B=C,各因素对耐湿摩擦色牢度的影响显着次序为E>B>A=C。因而用湿摩牢度提升剂处理时,焙烘温度是影响织物耐摩擦色牢度的关键因素,要求耐湿摩擦色牢度大于3级时,焙烘温度选择150℃为宜。
2.柔软剂和湿摩牢度提升剂添加顺序对牛仔织物性能的影响
采用复合柔软剂OK和湿摩牢度提升剂WT,在浸洗温度20℃、浸洗时间15min、湿摩牢度提升剂用量20g/L、烘干温度70℃条件下,改变处理的先后顺序,实验过程见表8,其中焙烘条件为150℃,3min。测得织物的性能见表9~10。
除柔软性、平滑性和耐摩擦色牢度外,牛仔织物的强力、耐日晒性能、静电性能和亲水性能也是服装穿着性能的重要指标。由表10可知,A#、B#和C#对比,同时加入柔软剂和湿摩牢度提升剂烘干后的B#柔软性和平滑性好,而先加入湿摩牢度提升剂,烘干后加入柔软剂的C#柔软性和平滑性比较差,3个样品的耐摩擦色牢度基本相同,C#的毛效降低,带电量增加,这可能是湿摩牢度提升剂阻碍了柔软剂的吸附造成的。
经高温焙烘后,C1#、A1#和B1#对比,织物耐湿摩擦色牢度提高2级,带电量少,吸湿性好,强力相当,柔软性和平滑性略低,参照图1,C1#耐湿摩擦色牢度提升除了湿摩牢度提升剂在纤维表面形成一层保护膜外,其黏结作用导致纱线表面绒毛减少也是原因之一。综合考虑,先经湿摩牢度提升剂浸洗,烘干,焙烘,然后经柔软剂浸洗,烘干可以兼顾靛蓝牛仔织物对耐摩擦色牢度、手感以及其他性能的要求。