液氨處理后棉織物的免燙整理工藝探討
南通工學(xué)院 朱國(guó)華楊靜新
【摘要】本文對(duì)液氨處理后棉府綢織物的免燙整理工藝進(jìn)行了初探，用中心旋轉(zhuǎn)法優(yōu)化最佳工藝條件。整理后的織物干折皺回復(fù)角高于270°，釋放甲醛量低于75ppm，強(qiáng)力保留值大于70%，達(dá)到綠色免燙整理水平。
【關(guān)鍵詞】免燙整理液氨處理棉織物中心旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)
0.前言
純棉織物具有手感柔軟、透氣透濕性好和穿著舒適的優(yōu)點(diǎn)，但也存在著容易起皺、洗滌后需熨燙的麻煩。因此有必要開發(fā)研究純棉織物綠色免燙整理工藝，以滿足消費(fèi)者的要求。
無水液氨是棉纖維的一種優(yōu)良的溶脹劑。棉織物經(jīng)液氨處理后，織物尺寸的穩(wěn)定性和抗皺性明顯提高，物理機(jī)械性能獲得較大的改善，手感柔軟。經(jīng)液氨處理后的織物，再經(jīng)低甲醛樹脂整理，可使織物達(dá)綠色免燙整理水平。
中心旋轉(zhuǎn)法是一種優(yōu)化工藝參數(shù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，已在染整［1］［2］中得到應(yīng)用。在免燙整理中，同樣也涉及到多種因素對(duì)整理結(jié)果的影響。本文用中心旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，優(yōu)化最佳整理工藝條件，可在工廠生產(chǎn)中推廣使用。
1.試驗(yàn)材料和方法
1.1織物
9.8×9.8547×28365液氨處理后棉府綢江陰市康源印染公司
1.2主要藥品
Fixpret FR-ECO上海巴斯夫公司
MgCl2·6H2O、有機(jī)硅柔軟劑、TX-10、均為工業(yè)品
1.3試驗(yàn)
根據(jù)中心旋轉(zhuǎn)法，對(duì)于3個(gè)變量5個(gè)水平，設(shè)計(jì)了20個(gè)試驗(yàn)［3］。變量的水平值和試驗(yàn)條件分別見表1和表2。棉織物按表2中工藝條件進(jìn)行軋烘焙整理。
1.4測(cè)試
織物干折皺回復(fù)角按GB/T3819-1977，采用回復(fù)角法的折痕垂直回復(fù)法，在YG
織物釋放甲醛量按GB/T2912.1-1998，游離水解的甲醛(水萃取法)進(jìn)行測(cè)定。
織物斷裂強(qiáng)度按GB/T3923.1-1997，在YG065電子織物強(qiáng)力試驗(yàn)儀上測(cè)定。
表1 變量的編碼值和真實(shí)值。
| 編碼值 | 真實(shí)值 | ||
| X1 (FR-ECO，g/I) | X２ （焙烘溫度，℃） | X３ (焙烘時(shí)間，sec) | |
| -1.682 | 19.5 | 140 | 30 |
| -1 | 40 | 148 | 79 |
| 0 | 70 | 160 | 150 |
| 1 | 100 | 172 | 221 |
| 1.682 | 120.5 | 180 | 270 |
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| 圖1折皺回復(fù)角恒值圖(T＝ | 圖2折皺回復(fù)角恒值圖(T＝ | 圖3折皺回復(fù)角恒值圖(T＝ | <||||||||||||||||||
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| 圖4折皺回復(fù)角恒值圖(T＝ | 圖5釋放甲醛量恒值圖(T＝ | 圖6釋放甲醛量恒值圖(T＝ | ||||||||||||||||||
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| 圖7釋放甲醛量恒值圖(T＝ | 圖8釋放甲醛量恒值圖(T＝ | 圖9強(qiáng)力保留值恒值圖(T＝ | ||||||||||||||||||
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| 圖10強(qiáng)力保留值恒值圖(T＝ | 圖11強(qiáng)力保留值恒值圖(T＝ | 圖12強(qiáng)力保留值恒值圖(T＝ |
表2試驗(yàn)條件、試驗(yàn)結(jié)果和預(yù)測(cè)值。
| 實(shí)驗(yàn) 編號(hào) | FR-ECO (g/I) | 焙烘 | 回復(fù)角(°) | 釋放甲醛(ppm) | 強(qiáng)力保留值(%) | ||||
| (℃) | (s) | 實(shí)驗(yàn)值 | 預(yù)測(cè)值 | 實(shí)驗(yàn)值 | 預(yù)測(cè)值 | 實(shí)驗(yàn)值 | 預(yù)測(cè)值 | ||
| 1 | 40 | 148 | 79 | 273 | 269.0 | 102.1 | 108.5 | 84.5 | 84.6 |
| 2 | 100 | 148 | 79 | 286 | 282.8 | 141.2 | 141.8 | 76.3 | 77.2 |
| 3 | 40 | 172 | 79 | 283 | 280.7 | 44.6 | 53.2 | 72.1 | 73.2 |
| 4 | 100 | 172 | 79 | 271 | 269.0 | 81.4 | 91.3 | 66.7 | 69.1 |
| 5 | 40 | 148 | 221 | 242 | 246.0 | 55.8 | 48.8 | 78.8 | 76.8 |
| 6 | 100 | 148 | 221 | 278 | 282.3 | 83.8 | 78.1 | 74.9 | 74.1 |
| 7 | 40 | 172 | 221 | 274 | 279.3 | 24.7 | 27.0 | 62.8 | 62.3 |
| 8 | 100 | 172 | 221 | 284 | 290.1 | 64.6 | 61.1 | 62.5 | 62.8 |
| 9 | 19.5 | 160 | 150 | 261 | 260.3 | 31.9 | 27.2 | 71.0 | 72.0 |
| 10 | 120.5 | 160 | 150 | 283 | 281.0 | 83.3 | 83.9 | 67.8 | 66.3 |
| 11 | 70 | 140 | 150 | 278 | 278.4 | 87.7 | 92.5 | 76.7 | 78.0 |
| 12 | 70 | 180 | 150 | 298 | 294.8 | 40.7 | 31.8 | 60.7 | 59.0 |
| 13 | 70 | 160 | 30 | 263 | 270.9 | 158.8 | 145.1 | 88.0 | 85.5 |
| 14 | 70 | 160 | 270 | 280 | 269.3 | 59.8 | 69.5 | 71.7 | < 3.7 |
| 15 | 70 | 160 | 150 | 289 | 290.5 | 55.0 | 54.4 | 73.5 | 71.1 |
| 16 | 70 | 160 | 150 | 287 | 290.5 | 45.4 | 54.4 | 70.3 | 71.1 |
| 17 | 70 | 160 | 150 | 298 | 290.5 | 51.0 | 54.4 | 71.7 | 71.1 |
| 18 | 70 | 160 | 150 | 293 | 29 0.5 | 58.2 | 54.4 | 71.4 | 71.1 |
| 19 | 70 | 160 | 150 | 283 | 290.5 | 51.8 | 54.4 | 69.2 | 71.1 |
| 20 | 70 | 160 | 150 | 293 | 290.5 | 64.6 | 54.4 | 70.6 | 71.1 |
注：ZK(。其它實(shí)驗(yàn)條件MgCl?2.6H?2O
2.數(shù)據(jù)回歸分析
中心旋轉(zhuǎn)法的3個(gè)變量的二次回歸方程的一般形式是［3］：
式中：Y—試驗(yàn)值或預(yù)測(cè)值；
b—回歸系數(shù)；
根據(jù)表2的試驗(yàn)結(jié)果，按b和F的計(jì)算公式［3］，求出的回歸系數(shù)值和F檢驗(yàn)結(jié)果見表3。表3的F檢驗(yàn)結(jié)果表明，上述的結(jié)果的可信度都達(dá)到99%，可以用來預(yù)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果和優(yōu)化整理工藝條件。
表3回歸系數(shù)和F檢驗(yàn)。
| < 數(shù) | 回復(fù)角 | 釋放甲醛 | 強(qiáng)力保留 |
| B0 | 290.52 | 54.43 | 71.11 |
| B1 | 6.15 | 16.86 | -1.70 |
| B2 | 4.88 | -18.06 | -5.68 |
| B3 | -0.47 | -22.47 | -3.52 |
| b12 | -6.38 | 1.20 | 0.80 |
| b13 | 5.63 | -1.00 | 1.18 |
| b23 | 5.38 | 8.37 | -0.80 |
| b11 | -7.03 | 0.39 | -0.69 |
| b22 | -1.38 | 2.73 | -0.93 |
| b33 | -7.21 | 18.68 | 3.01 |
| F1 | 2.34 | 3.26 | 2.78 |
| F2 | 11.93 | 53.20 | 43.15 |
| 可信度(%) | 99 | 99 | 99 |
3.結(jié)果與討論
3.1回復(fù)角
圖1至圖4是整理后織物回復(fù)角的二維恒值圖，由于織物經(jīng)過液氨處理后的回復(fù)角已達(dá)到210°，因此圖中回復(fù)角值相對(duì)較高。織物回復(fù)角是樹脂與纖維素共價(jià)交聯(lián)后應(yīng)程度的一種反映。從圖1-4中可以看出，回復(fù)角開始隨樹脂用量和焙烘時(shí)間的增大而增加，并達(dá)到最大值，這時(shí)再增加樹脂濃度或焙烘時(shí)間，回復(fù)角反而減小。這是因?yàn)楸汉鏁r(shí)，樹脂主要與無定形區(qū)纖維素大分子發(fā)生共價(jià)交聯(lián)，增強(qiáng)了大分子間的作用力，提高了纖維素大分子在外力作用下變形的回復(fù)能力，即提高了織物的回彈性。因此，隨著樹脂用量的增大和焙烘時(shí)間的延長(zhǎng)，織物的干折皺回復(fù)角就有
從圖1-4中還可以看出：焙烘溫度從
3.2甲醛釋放量
圖5至圖8是整理后織物釋放甲醛量的二維恒值圖。從這四個(gè)圖中直觀地發(fā)現(xiàn)，焙烘時(shí)間長(zhǎng)，樹脂用量低，則織物釋放甲醛量就低。這是因?yàn)闃渲c纖維素和共價(jià)交聯(lián)化學(xué)反應(yīng)需要一定的反應(yīng)時(shí)間。焙烘時(shí)間長(zhǎng)，交聯(lián)反應(yīng)較充分，樹脂反應(yīng)程度高，交聯(lián)鍵穩(wěn)定，在宏觀上所測(cè)的釋放甲醛量低。另外，吸附在織物上樹脂不可能全部參與與纖維素大分子的交聯(lián)反應(yīng)，同時(shí)還伴隨著很多副反應(yīng)發(fā)生，因此，樹脂用量增大，未反應(yīng)樹脂量增加，參與副反應(yīng)樹脂量也增加，其結(jié)果有較多樹脂在水溶液中水解釋放出甲醛來，宏觀上所測(cè)的織物釋放甲醛量增大。
在同樣整理?xiàng)l件下，焙烘溫度高，樹脂與纖維素共價(jià)交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行得充分，交聯(lián)鍵多且穩(wěn)定，因此釋放甲醛量必然低。但過高的焙烘溫度，將使織物強(qiáng)力受到嚴(yán)重的損傷(圖11)，因此焙烘溫度不宜過高。
3.3強(qiáng)力保留值
棉纖維經(jīng)過免燙整理后，大分子間增加了新的共價(jià)交聯(lián)，在外力作用下，大分子的移動(dòng)受到一定的限制，承受外力更加不均勻，應(yīng)力更易集中，強(qiáng)力必然下降。在一定條件下，樹脂與纖維
樹脂用量增大，交聯(lián)反應(yīng)程度也相應(yīng)增大，強(qiáng)力損傷也增大，這與圖9-12中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一致的。
3.4優(yōu)化工藝參數(shù)
從圖1-12可知，樹脂用量增大，釋放甲醛量和強(qiáng)力損傷增大，對(duì)于回復(fù)角則有最佳用量的一個(gè)范圍。焙烘時(shí)間增加，釋放甲醛量降低，但強(qiáng)力保留值變小，對(duì)回復(fù)角同樣也有一個(gè)最佳焙烘時(shí)間范圍。提高焙烘溫度，釋放甲醛量和回復(fù)角增大，但強(qiáng)力保留值顯著降低。綜合考慮免燙整理棉織物性能和生產(chǎn)成本，在回復(fù)角達(dá)到270°，釋放甲醛量小于75ppm，強(qiáng)力保留值大于70%，樹脂用量確定為60
表4：樹脂整理后織物的性能。
| 織物 | 回復(fù)角(°) | 釋放甲醛(ppm) | 強(qiáng)力保留值(%) |
| 液氨處理 | 286 | 52 | 75.2 |
| 未經(jīng)液氨處理 | 251 | 94.4 | 60. |
4.結(jié)論
(1)經(jīng)液氨處理織物與未經(jīng)液氨處理織物相比，在同一免燙整理工藝條件下，具有較低的釋放甲醛量，較高的干折皺回復(fù)角和強(qiáng)力保留值。
(2)經(jīng)液氨處理后棉府綢免燙整理工藝條件為：織物二浸二軋60
參考文獻(xiàn)：
［1］楊靜新、朱國(guó)華等“棉粗平布汽蒸一步法前處理工藝探討”《紡織學(xué)報(bào)》1992，13(1)：14-18
［2］楊靜新等“中心旋轉(zhuǎn)法優(yōu)化B型活性染料卷染工藝”《印染》1999，25(9)：28-30
［3］朱偉勇等《最優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與應(yīng)用》沈陽：遼寧人民出版社，1981，301-307
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