涤纶长丝仿棉经编织物的碱减量处理

冒海文，缪旭红，陈 晴

(江南大学教育部针织技术工程研究中心，江苏 无锡 214122)

涤纶虽然具有强度高、抗皱性好等特点，但与棉纤维相比，其吸湿性、抗静电性、舒适性仍稍逊一筹［1］。纯棉织物一直备受人们青睐，但由于棉花的紧缺，仿棉织物逐渐流入市场。目前市场上的仿棉织物在手感上比较生硬，外观上光泽较强，总体来说棉感不强。为进一步提高涤纶仿棉织物的棉感，除对纤维原料进行改性外，印染方面可采用碱处理、后整理或化学变性等方法。本文利用间歇式碱减量法对涤纶长丝仿棉经编织物进行处理［2］，目的在于提高仿棉织物的柔软性，使之仿出棉纤维短纤的效果，在手感上更接近棉织物。

1 试验部分

1.1 试验材料与仪器

材料:涤纶长丝仿棉织物小样(原料为6.7 tex/36 f仿棉涤纶长丝，该长丝由不同收缩率的FDY和POY聚酯长丝构成，FDY为全拉伸丝，具有高取向度，不易变形，POY为预取向丝，是纺DTY长丝的中间产品，易收缩，织物组织为GB1:1-0/2-3//GB2:1-2/1-0//、面密度为 103 g/m2)，NaOH(分析纯)，洗净剂。

仪器:LA2002-A型红外线染色机、电子天平、电热恒温烘箱。

1.2 试验方案

1)高温高压碱减量工艺流程。碱液配制—加入试样—快速升温至规定温度—保温—降温至80℃—从染色机中取出试样，然后自然降温至室温—冷水洗净—100℃烘干—烘箱恒重称取质量—计算减量率。

2)工艺曲线。工艺曲线如图1所示。配制碱液时，固态碱溶解会放热，染杯中初始温度为15℃。T为试验温度，本试验中T有3个水平，100、110和120℃;第Ⅰ阶段为升温阶段，第Ⅱ阶段为保温阶段，第Ⅲ阶段为降温阶段，降温的主要原因是红外线染色机染杯的安全操作温度为80℃以下［3］。

图1 碱减量工艺曲线Fig.1 Process curve of alkali deweighting

3)正交试验表。正交试验提高了试验的效率和分析质量，是多因素试验设计问题中的常用手段。在碱减量试验中，NaOH质量浓度、处理时间、浴比、温度这4个因素为主要因素，为探究这些因素的主次性，本文采用L9(34)的正交试验。表1示出试验的因素表。

表1 试验因素Tab.1 Factor table

1.3 织物减量率的测定

通过测量织物质量减少率来表征碱减量的程度，即减量率。碱减量处理前，将试样在烘箱中恒重称取质量W1;将织物投入按要求配好的碱液中，在染色机中处理后一定时间，温水洗涤，自然降温，当温度达到室温时，用冷水洗净晾干。烘箱恒定质量称取质量W2。减量率的计算公式为

式中:W为减量率，%;W1为试验前待试验织物质量，g;W2为试验后织物经过烘干、室温平衡后的质量［4］，g。

2 结果与讨论

2.1 正交试验结果分析

为使该织物有一定的棉感，手感柔软，对涤纶长丝仿棉织物进行碱减量处理。但不是减量率越大越好，因为减量率越大，织物的强力损失越多，因此正交试验的衡量指标不能选择减量率，综合考虑这2个因素后，采用拉伸强度作为衡量碱减量的指标。表2示出涤纶长丝仿棉织物拉伸强度正交试验的结果。

由表2中极差R的大小关系可知，在涤纶织物碱减量整理时，NaOH质量浓度为15、25、35 g/L，处理温度在 100、110、120 ℃，处理时间为 30、40、50 min，浴比为 1∶10、1∶15、1∶20 的工艺条件下，各因子的重要性顺序为D＞A＞C＞B，即温度为影响碱减量试验结果的主要因素，碱液质量浓度次之，而处理时间及浴比的影响相对而言较小。此外，从正交表中还可得出的结论是，理论上涤纶长丝仿棉织物碱减量的最佳工艺搭配方案为A1B3C2D1。

2.2 最优工艺条件探究

由2.1的正交试验可得出涤纶长丝仿棉织物减碱量试验的理论最佳工艺参数:NaOH质量浓度为15 g/L，处理时间为 50 min，浴比为1∶15，处理温度为100℃，其中温度、碱液浓度对试验的影响较大。为使碱减量处理后的织物在各方面都接近棉织物，还需要综合考虑各方面因素，得出最佳工艺。在涤纶碱减量处理过程中，普遍存在着碱利用率低的难题，导致生产成本提高，加上涤纶降解物乙二醇和对苯二甲酸钠，使得碱减量废液成为碱度大、有机物含量高，难以达标治理的废水，对环境污染带来极大的危害，因此将碱利用率作为一个因素来分析最佳工艺具有重要意义，碱利用率的计算公式如下，其中Q为碱利用率，%;M1为织物减少的质量，g;M2为碱的质量，g。

强损率的计算公式如下。

其中:G为强损率，%;G1为碱处理前织物的质量，g;G2为碱处理后织物的质量，g。

图2示出在浴比、时间和NaOH质量浓度不变的相同条件下，测得的强力和强损率与处理温度的关系曲线。图3示出在相同条件下减量率和碱利用率与处理温度的关系曲线。首先，根据处理后织物的强力不能低于纯棉织物(此次选取的棉织物的强力为353 N)，由图2可知，温度不能高于110℃;其次是结合强力，减量率(在25%以内)，碱利用率尽量高这3个因素，由图3可知，该试验得出的最佳的碱处理温度为110℃。

图2 处理温度与强力和强损率的关系Fig.2 Relationship between handing temperature and strength，strength loss

图3 处理温度与减量率和碱利用率的关系Fig.3 Relationship between handing temperature and decrement rate，alkali utilization

图4示出在浴比、时间和处理温度不变的条件下，测得的强力和强损率与NaOH质量浓度的关系曲线。图5示出在相同条件下减量率和碱利用率与NaOH质量浓度的关系曲线。首先，根据处理后的织物的强力不能低于纯棉织物的原则，由图4可知，NaOH质量浓度不能高于30g/L;其次，结合强力、减量率(在25%以内)，碱利用率尽量高这3个因素，由图5可知，该试验的最佳NaOH质量浓度为25 g/L［5］。

图4 NaOH质量浓度与强力和强损率的关系Fig.4 Relationship between alkali dosage and strength，strength loss

图5 NaOH浓度与减量率和碱利用率的关系Fig.5 Relationship between alkali dosage and decrement rate，alkali utilization

3 织物表观及风格

3.1 织物表观观测

用SBS.Ⅰ型试样表面处理机对试样进行离子溅射法镀金，然后用分辨率为3.0 nm的JSM.6360SEM扫描电镜来观察样品形貌［6］。图6示出棉织物和碱减量处理前后织物的电镜照片。由图6(b)可知，涤纶仿棉长丝是由2种具有不同沸水收缩率的原料组成，其中较直较粗的为FDY，而蓬松弯曲的丝为 POY;由图6(c)可知，碱减量处理使得部分纤维断裂，织物结构更加蓬松，由于平直的FDY被更加蓬松的POY遮住，织物的反光降低，光泽较柔和;由图6(d)～(g)可知，FDY相对于POY而言较粗，碱处理前后2种纤维都有一定的损伤，更明显的是POY的损伤情况比FDY严重，对比图6(a)、(c)可知，位于织物表面的POY由于表面凹凸产生漫反射使得涤纶仿棉织物的光泽有所降低且趋近于棉的柔和光感［7］。

图6 棉织物和碱减量处理前后织物SEM对比照片Fig.6 Comparison between cotton fabric and fabric before and after alkali deweighting via SEM.(a)Cotton fabric(×150);(b)Untreated polyester fabric(×150);(c)Alkali treatment polyester fabric(×150);(d)Untreated POY(×5000);(e)Alkali treatment POY(×5000);(f)Untreated FDY(×5000);(g)Alkali treatment FDY(×5000)

3.2 织物风格测试

参照 FZ/T 01054.1—1999《织物风格测试方法》，使用KES FB-2-AUTO-A自动化纯弯曲试验仪、KES FB-3-AUTO-A自动化压缩试验仪对织物的风格进行客观评价［8］。针织物的弹性较大，小负荷条件下很难得到准确的试验数据，因此不适宜在风格仪上测试有关伸长的指标，所以本次试验是针对织物的弯曲和压缩性能进行测试。表3示出KES-FB风格仪测定指标及含义。表4示出棉、碱处理前后织物的KES测试结果。

表3 KES-FB风格仪测定指标及含义Tab.3 Measuring indexes and meaning of KES-FB style instrument

表4 棉、碱减量处理前后织物KES测试结果Tab.4 KES test results of cotton fabric and fabric before and after alkali deweighting

结合表3、4可得出，碱减量处理前后，涤纶长丝仿棉织物的弯曲性相差较大，压缩性有所改善。就刚柔性和活络性来说，碱处理后的涤纶长丝仿棉织物的刚柔性不及棉织物，但活络性接近棉织物且优于棉织物;就蓬松感和丰满感来说，碱处理后的织物柔软感更强，蓬松感虽不及棉织物但已向棉织物趋近［9－10］。

4 结论

1)涤纶长丝仿棉织物碱减量的最优工艺为:NaOH质量浓度 25 g/L，处理时间 50 min，浴比1∶15，处理温度110 ℃。

2)碱减量对仿棉涤纶长丝中的FDY、POY这2种成分均会产生损伤，且POY损伤的较严重，覆盖在FDY上的POY由于表面凹凸产生漫反射，从而降低了涤纶的光泽，使之趋近于棉的柔和光感。

3)经最优工艺处理的涤纶长丝仿棉织物的手感柔软并有一定的蓬松感，由于部分POY的断裂外观已有类似棉织物的毛羽感，总的来说，已达到仿棉效果，柔软度优于棉织物。

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