海島紡超細(xì)旦滌綸絲織物染整加工中的若干問題
楊棟樑(全國染整新技術(shù)應(yīng)用推廣協(xié)作網(wǎng))
1前言 1970年海島超細(xì)旦滌綸纖維首先在日本東麗公司開始投入工業(yè)化生產(chǎn)，其代表性產(chǎn)品為人造麂皮“Ecsdine”進(jìn)入90年代海島紡纖維的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展和提高，而海島紡纖維生產(chǎn)也隨由日本幾家公司擴(kuò)大到歐美、南韓和臺(tái)灣省有關(guān)化纖生產(chǎn)公司。海島紡纖維生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)志是：(1)島數(shù)由16，37，64等，最高達(dá)600島，甚至1000島；(2)海與島的比例從原來60：40，發(fā)展到20：80甚至更高。海島紡纖維的一般纖度不論長絲和短纖可達(dá)0．1～0．001d水平，是其它剝離紡絲法不可能達(dá)到的，據(jù)稱：在實(shí)驗(yàn)室已生產(chǎn)的單纖為0．0001d纖維，也就是說，只需4．
2海島紡纖維[1，2，17]海島紡纖維是將兩種熱力學(xué)上不相容的高聚物，按一定比例進(jìn)行復(fù)合紡絲或共混紡絲，制得有海、島結(jié)構(gòu)的雙組份復(fù)合纖維，其中連續(xù)相為海，分散相為島。用有機(jī)溶劑或堿液溶解除去島組分，可得海組分的中空或微孔纖
海島紡纖維的復(fù)合紡絲法，一般以水溶性聚酯(COPET)為海組分，聚酯(PET)為島組分，海與島的比例一般為30：70或20：80，最高可達(dá)5：95。海島纖維中的海組分COPET一般在1％NaOH溶液中，100％處理70分鐘，便被溶解，水解為齊聚物及其分解產(chǎn)物而完成開纖后，便得到島組分的超細(xì)旦PET纖維，單纖維纖度一般小于0．1d，其水解過程示意圖，如圖3所示。海島紡纖維的島數(shù)通常為37～100左右，這取決于噴絲板組件的精度。據(jù)稱目前已有可紡500島超細(xì)旦纖維的高技術(shù)產(chǎn)品，甚至出現(xiàn)了可紡1000島以上的技術(shù)。海島纖維在織物染整加工中，海組分要求能溶解去除，不僅會(huì)造成原材料的浪費(fèi)，還要增加污染環(huán)境，而且海組分大小，與織物中紗線間空隙直接有關(guān)，即與最終成品的風(fēng)格(手感)有關(guān)。為此不同紡織品要求用不同海島比的海島紡纖維。 共混紡絲法生產(chǎn)的海島紡纖維，使用兩種組分為PA6，PE、PET和COPET等，其技術(shù)難點(diǎn)是纖維的密度不易控制，斷頭率較高。由于聚合物分散相是經(jīng)伸拉而形成超細(xì)旦纖維，所以目前尚不能生產(chǎn)長絲產(chǎn)品，但其單纖可達(dá)0．0005～0．0008dtex水平。2．2配套用的纖維 海島纖維的
3海島紡超細(xì)旦滌綸(絲)織物的一般性能和染色性[2-6]
海島紡超細(xì)旦滌綸織物纖維的纖度小(一般為D．P．F<0．1dtex)，以致其織物的一般特性具有如下：3．1力學(xué)特性
纖維的慣性矩(10)與纖維的直徑(D)的關(guān)系是纖維的慣性矩隨其直徑的4次方而變化，如下式表示：Io=(π/32)D4。即隨著纖度的變小，其撓曲剛性和扭轉(zhuǎn)剛性會(huì)大幅度降低，這是海島紡超細(xì)旦織物手感柔軟和懸垂性優(yōu)良的來源。由于海島紡超細(xì)旦纖維的纖度甚小，由它組成的高密度或超高密度織物，在織物中形成大量的微細(xì)空隙或通道產(chǎn)生“微氣候室”(Micro-cell)，導(dǎo)致織物的保溫性、隔音性、透氣性等極為良好。3．2表面特性具有較大的比表面積，故織物的覆蓋性、蓬松性和吸附性等較高?？椢锏谋缺砻娣e大，織物內(nèi)微細(xì)空隙多且形成大量的毛細(xì)管網(wǎng)絡(luò)，以致織物的吸水性較好。同時(shí)織物表面較平滑，流體阻力較小。3．3光學(xué)特性超細(xì)旦纖維在織物上排列致密度，每根纖維對(duì)入射光的反射光雖小，由于其數(shù)量較多，致使反射光較大且柔和。同時(shí)，纖維染著相同的染料時(shí)，纖度較小的纖維表現(xiàn)染色深度則較淺?；诤u紡超細(xì)旦纖維的纖度小和比表面積大兩大特性
表1超細(xì)纖維的特性和應(yīng)用
| 纖度小 | 柔軟性 懸垂性 高密性 | 人造麂皮、仿真絲綢、桃皮 絨、仿短纖風(fēng)格織物、干爽 風(fēng)格織物、透濕防水織物、 油水分離織物、防羽絨織物 |
| 高比 表面積 | 吸附性 流體阻力小 | 高性能清潔布、空氣過濾膜 織物、滑雪服裝面料，滑水 運(yùn)動(dòng)服面料 |
同樣，基于超細(xì)旦纖維的兩大特性，其的染色性能也產(chǎn)生了如下幾方面的變化。(1)上染速度快和起始染色溫度較低由于纖維纖度小，比表面積大，對(duì)染料的吸附較快，且擴(kuò)散速率高(擴(kuò)散路程短)。超細(xì)旦滌綸纖維的上染起始溫度約為50～60℃(普通滌綸約為
表2超細(xì)旦纖維與常規(guī)纖維的染色牢度
| 分散染料 | 2．Od纖維 | 0.4d纖維 | 0.1d纖維 | |||||||
| C．I．分散 | 濃度 ％owf | 耐光 牢度 | 洗滌牢度 | 耐光 牢度 | 洗滌牢度 | 耐光 牢度 | 洗滌牢度 | |||
| 醋纖 | 尼龍 | 醋纖 | < 龍 | 醋纖 | 尼龍 | |||||
| 黃211 黃54 黃42 橙30 紅167：1 紅91 蘭56 蘭165 蘭60 | 0.5 1.44 5.26 2.0 1.35 2.5 2.47 2.O 1.7 | >6 >6 5～6 6 >6 6 6 5～6 >6 | 5 4～5 4～5 4 4～5 4 4～5 5 5 | 5 4 5 4～5 4～5 4 4～5 4～5 5 | 6 5 5～6 5～6 6 6 5～6 5 6 | 4～5 4 3 3～4 3～4 2～3 4 4～5 5 | 4～5 3～4 4 4～5 4 2 3～4 4～5 5 | 6 5 5 ～6 5～6 6 6 5 5 6 | 4 3 2 3 3 2 4 4 5 | 4 2～3 3 4 3～4 l～2 4 4～5 5 |
超細(xì)旦纖維織物的各項(xiàng)染色牢度，普遍比常規(guī)纖維差，其原因還是由纖度小和比表面積大引起的。表面積大受光的照射量大，纖度小光易透入纖維內(nèi)部，以致影響耐光牢度。與常規(guī)纖維織物相同的表觀深度，則超細(xì)旦纖維染料染著量高，自然也會(huì)使耐洗牢度降低。同理，可以推測(cè)其升華牢度和熱遷移等性能也有類似影響。即使同一染料濃度染不同纖度的織物，其染色牢度也有差異如表2所示。由于海島紡纖維的纖度一般均小于0．1d，以致有人稱它為極細(xì)纖維，它與常規(guī)纖維纖度(1．5～3．0d)差異至少在20～30倍以上，以致在同一染料濃度染色時(shí)，其表面染色深度和染色牢度的差異將更為懸殊。如住友化學(xué)推薦用于超細(xì)旦滌綸染色用的SumikaronMF四種染料分別染3．Od和0．06d纖維的上染性(指表觀深度)和染色牢度，如圖8所示。
同樣，由SumikaronMF染料染0．1d／1．5d和0．03d／5d兩組不同纖度試樣的染色牢度，也反映了類似情況，如表3所示。表3染色溫度與堅(jiān)牢度的關(guān)系
| 染色溫度 | 耐光堅(jiān)牢度 | 洗滌堅(jiān)牢度 | |
| 異纖度纖維 （O．1d／1．5d) | | 3～4 | 3 |
| | 3～4 | 3 | |
| | 3～4 | 3 | |
| 異纖度纖維 (0．03d／5d) | | 3 | 3 |
| | 3 | 3 | |
| | 3 | 3 |
染料組成： Simikaron MF yellow R l％(o．w．f)、Simikaron MF Red 3B o．8％(0．w．f)、Simikaron MF Blue B 0．5％(o．w．f)；耐光：JIS L 0．842(碳弧燈法)，洗滌：AATCC—II A法(耐隆污染)，熱定型(
| 項(xiàng)目 | 鐘紡 | 南亞 | 揚(yáng)州新惠 |
| 表觀粘度／n／dl.g-1 熔點(diǎn)Tm／℃ 端羧基含量／mol.t-1 溶解性／min | 0.72 240 27 40 | 0.45～0.5 220～230 | O．70～0.73 ≥242 ≤25 35 |
溶解性指在一定量1％OH溶液中，95℃時(shí)溶解的時(shí)間。揚(yáng)州新惠纖維材料研究所研制的堿溶性滌綸COPET與常規(guī)PET的溶解性(以時(shí)間表示)如圖9所示。COPET在水中的溶解情況觀察發(fā)現(xiàn)：COPET是先溶脹后溶解，并發(fā)現(xiàn)它的組成，結(jié)構(gòu)，分子量以及溶解條件都對(duì)其溶解性有一定影響，溶解條件的影響如圖10所示。由圖9可知，曲線1為COPET在95℃熱水中的溶解行為，是先以溶脹為主，當(dāng)達(dá)到一定溶解度后，才以溶解為主。曲線2為COPET在95℃0．5％NaOH水溶液的溶解情況，它也是一個(gè)溶脹—溶解過程。但
| 初染率高 不易勻染的染料 | 初染率低勻染 和竭染性好的染料 |
| 分散藍(lán)2BLN 分散紅FB 分散黃3G 分散紅M-SR 分散藍(lán)M-SR 分散黃棕H-2RL 分散藏青SE-1B300％ 分散大紅 | Palanil黃棕R-CF Palanil紅3BLS-CF Palanil深藍(lán)GLS Palanil黃5GL-CF Palanil紅F-3BS (C．I．分散紅343) 分散黃M-3R 分散黑SE-4B |
在海島紡超細(xì)旦纖維染色時(shí)，大多數(shù)偶氮型分散染料的初染率較高，雜環(huán)型分散染料的初染率最低，而最終竭染率又以雜環(huán)型最高(約為93-99％)達(dá)基本完全竭染了，而偶氮型的竭染率平均為86～92％之間。試驗(yàn)結(jié)果表明：有些初染率高的分散染料，勻染性就差；有些初染率較低其竭染率較高，勻染性也好，如表5所示。由于海島紡超細(xì)旦纖維比表面積大，引起其染色產(chǎn)品的耐光、耐水洗等牢度不佳。必須選用染色牢度最好的分散染料，即使因其纖度小牢度下降1～2級(jí)，也還可以滿足服用上的要求。分散染料在滌綸纖維上的耐光和升華牢度，可以說基本上取決于染料的化學(xué)結(jié)構(gòu)，偶氮型分散染料，在重氮組分上引入較多的吸電子基(-CN、-N02、-X)和偶合組分上引入氰乙基后，這些吸電子基可阻止染料的光氧化反應(yīng)，而使耐光牢度有所提高，或設(shè)法使其分子量增大和增加分子的空間位阻，則其升華牢度可望改善。蒽醌型分散染料的耐光牢度比偶氮型好些，主要是α-氨基羥基葸醌結(jié)構(gòu)，由于氨基和羥基處于α位，可與蒽醌環(huán)上羰基的氧原子形成穩(wěn)定的占員環(huán)分子內(nèi)氫鍵，減少光氧化反應(yīng)，從而提高了耐光牢度。此外，引入取代基，降低氨基的堿性，如生成不易氧化的羥胺或p位引入吸電子基，降低氨基堿性都能使耐光牢度提高。此外，部分雜環(huán)結(jié)構(gòu)的分散染料，其耐光牢度均可達(dá)5～7級(jí)，升華牢度為3～5級(jí)，如Foron艷黃SE-6GFL，F(xiàn)oron大紅S-3GFL等。近年，分散染料的熱遷移問題甚囂塵上，這是滌綸纖維經(jīng)分散染料染色后，經(jīng)高溫處理(如定形等)，由于助劑的影響，分散染料產(chǎn)生一種熱泳移所、致，但這
5結(jié)語(1)海島紡纖維是高科技產(chǎn)品，價(jià)值昂貴限用于一些高價(jià)(檔)的紡織品，加工這類紡織品的技術(shù)難度大，經(jīng)濟(jì)效益與風(fēng)險(xiǎn)共存。海島紡纖維織物的染整加工，需要有高性能的專用分散染料和助劑的配合外，適應(yīng)小批量、多品種和快交貨的生產(chǎn)機(jī)制及良好的設(shè)備的客觀條件
表6各種不同纖度織物的染色例
| 編號(hào)織物形態(tài) | 最大 纖度差 | 染色 效果特征 | 同色染色溫度 KayalonMicroesterB-LS系列染料 |
| 1經(jīng)0.2旦／1旦 緯1.5旦 | 7.5倍 | 表里同色性 遮蓋性 | 130℃×30min |
| 2經(jīng)0.3旦 緯3旦 | 10倍 | 表里同色性 | 120℃×30min |
| 3 經(jīng)2旦 緯0.07旦／2旦 | 28.6倍 | 表里同色性 | 110℃×30min |
| 4經(jīng)0.17旦粗細(xì)節(jié)花式絲 緯0.07旦／0.07旦／2旦 | 28.6倍 | 表里同色性 里面遮蓋性 | 110℃×30rain |
| 5經(jīng)0.17旦 緯5日／2旦強(qiáng)捻絲 | 29.4倍 | 表里同色性 | 115℃×30min |
| 6經(jīng)／緯0.17旦／6旦／2.7旦 | 35.3倍 | 染色效果(不勻) | 必須在110℃以下低溫染色 |
| 經(jīng)0.01旦、1.5旦／3-4旦 7無捻上漿收縮絲 緯和經(jīng)絲一樣的強(qiáng)捻絲 | 400倍 | 染色效果 (經(jīng)向條花) | 要在110℃以下低溫染色 100℃時(shí)用載體染色染得同色 |
| 8 經(jīng)2旦芯絲／0.01—0.05旦 緯2旦強(qiáng)捻絲 | 200倍 | 染色效果 (經(jīng)向條花) |
120℃×30min |
| 9 經(jīng)5旦芯絲／0.01—0.05旦 緯2旦強(qiáng)捻絲 | 500倍 | 染色效果 (經(jīng)向條花) | 110℃×30min |
(2)海島紡纖維紡織品在染整加工過程中，其海組分一可溶性聚酯部分(約占海島紡纖維重量的30～40％)要全部除去，猶如細(xì)旦和超細(xì)旦滌綸的紡絲綢產(chǎn)品，染整加工中的堿減量處理，在排放的廢水中含大量的水溶性共聚酯及其低聚、和分解物，如對(duì)苯二甲酸、乙二醇、間苯二甲酸．5．磺酸鈉等有機(jī)物，給污水處理和環(huán)境保護(hù)增加困難和負(fù)擔(dān)。(3)海島紡纖維紡織品一般是三異纖維(異纖度、異收縮、異形)不同比例的組合體，有時(shí)甚至還可有不同纖維(如錦綸)的混併情況。因此，這類紡織品的染整加工，在充分發(fā)揮各組分纖維的特長，同時(shí)要估計(jì)到某些組分纖維可能會(huì)受到的不良影響，合理制訂工藝流程時(shí)結(jié)合現(xiàn)有的設(shè)備條件，要綜合平衡好各工序加工的技術(shù)條件。(4)合成纖維紡織品的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，似乎已明顯告誡我們：纖維一紡織一染整生產(chǎn)鏈的信息傳遞(或交流)，在這類產(chǎn)品開發(fā)中至關(guān)重要的，甚至毫不夸張地說是成敗的關(guān)鍵。尤其是海島紡纖維紡織品生產(chǎn)，不可設(shè)想，在不知原紗的纖維品種組成和配置、織物的設(shè)計(jì)意圖和要求的情況下，染整加工能生產(chǎn)出質(zhì)量上乘，風(fēng)格良好的產(chǎn)品來。因此，加強(qiáng)纖維一紡織—染整一條龍，甚至將下游服裝加工和市場(chǎng)營銷己組成整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的信息交流網(wǎng)絡(luò)，逐步建立紡織品生產(chǎn)鏈的信息傳遞系統(tǒng)，應(yīng)該說是提到議事日程上的時(shí)候了。
參考文獻(xiàn)[1]薛文等．海島纖維加工技術(shù)及其應(yīng)用．紡織導(dǎo)報(bào)，2003，(5)：94
[12]揚(yáng)州新惠纖維材料研究所．堿溶性聚酯的性能與應(yīng)用．[13]陶再榮等．海島型復(fù)合超細(xì)旦纖維的研制及其紡織產(chǎn)品的開發(fā)．[14]羅先金等．超細(xì)旦纖維用染料的進(jìn)展．染料工業(yè)，1996，33(4)：1-7[15]余賢延譯．滌綸微纖維(品質(zhì)、特征、技術(shù)問題、解決方法)．印染譯叢，1996，(4)：78-88[16]何中琴譯．新合纖的分散染料最佳染色法．印染譯叢，1997，(5)：60-66[17]福茂化學(xué)公司．新合纖染色用分散染料系列SumikaronMF染料．染化雜志，1997，N0174：46-51文中附圖共計(jì)
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