前言
聚乳酸纖維,簡稱PLA纖維,是一種可完全生物降解的脂肪族聚酯纖維(化學結構見圖1),廢棄后在自然環境中一定條件的作用下,可分解為二氧化碳和水,是一種環保型纖維。
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PLA纖維具有與滌綸相似的性能和真絲般的光澤,其回潮率和吸濕性都優于滌綸,因此PLA織物的舒適性較好(見表1)。它雖然不是阻燃纖維,但具有低可燃和低發煙量的性能。它的彈性回復性、卷曲保持性、手感和懸垂性很好。所以PLA纖維可制成長絲、短纖、復絲和非織造布材料,廣泛用作醫療衛生產品,內衣、運動衣,家具裝飾布,人造草坪和土工布等。
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聚乳酸纖維與棉纖維混紡做內衣,有助于水分的轉移,不僅接觸皮膚時有干爽感,還可賦予優良的形態穩定性和抗皺性;不會刺激皮膚,對人體而言安全舒適,并且對人體健康有益,非常適合制作內衣面料。
由于PLA纖維屬于聚酯纖維,不耐堿,當PLA纖維與纖維素纖維混紡時,在前處理時不宜采用濃堿浸軋,酶退漿應用于聚乳酸織物前處理較為合適,可以避免堿性條件下聚乳酸纖維的水解,我們采用退煮漂一浴一步法對聚乳酸/棉混紡織物進行前處理,并探討了各種因素對混紡織物前處理后效果的影響。
1實驗材料、工藝原理與測試方法
1.1實驗材料、儀器和設備
材料:聚乳酸/棉(30/70)混紡織物(坯布),山東齊賽紡織有限責任公司生產。
染料:DystarTurqu翠蘭;CN-2G翠蘭。
實驗藥品:退漿酶A-2,冰醋酸(化學純),醋酸鈉(分析純),硅酸鈉(分析純),雙氧水(30%),勻染劑平平加-O,滲透劑Β,高效分散劑JS-N,高溫勻染劑2011,非離子表面活性劑524,元明粉(分析純)。
實驗儀器:HH-S型雙列四孔電熱恒溫水浴鍋,RY-1261型高溫染樣機,FA2104N電子天平,PH-3C酸度計,LFY-207自動織物硬挺度試驗儀,x•rite8400測色配色儀。
1.2纖維性能及工藝流程
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1.2.2工藝流程
配制前處理所需要的浸漬液→升溫至所需溫度→加入織物→在浸漬液中處理一定時間→取出織物→溫水洗(10～15分鐘)→冷水洗(10～15分鐘)→自然條件下晾干至恒重→織物性能測試。
1.3性能測試方法
1.3.1減量率
減量率計算方法:未進行處理時織物的重量與浸漬處理后織物的重量(在室溫下平衡24小時)之差,占未進行處理時織物重量的百分數,衡量織物去除漿料和部分天然雜質的效果。
1.3.2白度值
用x•rite8400測色配色儀,采用標準的D65光源照明色樣,使用CIE1986年推薦的標準白度公式,將試樣折疊成四折,在前后面不同位置各測量4次,然后取8次測量平均值的方法,測定浸漬處理后織物(在室溫下平衡24小時)的白度值。
1.3.3彎曲長度
衡量織物的挺括性、懸垂性、柔軟性,彎曲長度越短,織物越柔軟。將試樣裁成長20厘米、寬2.5厘米的長條,試樣被作為均布載荷懸臂梁平置于LFY-207自動織物硬挺度試驗儀的工作平臺上,通過驅動機構使其沿長度方向作勻速運動,測量滑出長度。試樣測量均為徑向。
1.3.4染色后織物的K/S值
用x•rite8400測色配色儀,采用標準的D65光源照明色樣,將試樣折疊成四折,在前后面不同位置各測量4次,然后取8次測量平均值的方法,測量染色后織物的K/S值。
2結果與討論
2.1退漿酶A-2用量對織物處理效果的影響
退煮漂一浴一步法前處理工藝條件:浴比1:30,溫度80℃,時間30min,硅酸鈉5g/L,平平加-O0.5g/L,滲透劑Β2g/L,30%雙氧水用量8ml/L,pH值為8,酶用量分別設定為2g/L、3g/L、4g/L
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從表3種數據可以看出,隨著酶用量的增加,減量率逐漸增加;彎曲長度變短;酶用量對白度值沒有多大影響。這是因為隨著整理液中酶用量的增加,溶液中酶濃度增加,酶與果膠及蠟質反應速度加快,除雜效果好,因此減量率增加。酶用量初步確定為5g/L。
將處理后織物進行染色,分散染料和活性染料的用量(owf)均為1.5%。染色后織物的K/S值見表4。
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從表4中數據可以看出,隨著酶用量的增加,染色織物的K/S值是逐漸增加的,說明織物表面果膠及蠟質等雜質去除量增加,更有利于染料上染織物,織物上色率逐漸提高。
2.2雙氧水用量對織物纖維性能處理效果的影響
退煮漂一浴一步法前處理工藝條件:浴比1:30,溫度80℃,時間30min,硅酸鈉5g/L,平平加-O0.5g/L,滲透劑Β2g/L,酶用量5g/L,pH值為8,30%雙氧水用量分別設定為5ml/L、6ml/L、7ml/L、8ml/L,經處理后的織物性能見表5
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聚乳酸/棉混紡織物漂白主要是為了去除棉纖維中的天然色素,賦予織物必要和穩定的白度。
從表5中的數據可以看出,隨著雙氧水用量的增加,減量率逐漸增加,但增加不明顯;織物白度值逐漸增大;彎曲長度變短,柔軟性能比較好。這是因為隨著雙氧水用量的增加,其分解成游基的分解率加大,所以白度值增加[5];雖加入穩定劑硅酸鈉,但織物仍不可避免存在有極少量的重金屬離子,對纖維素有損傷,所以減量率增加,彎曲長度變短。雙氧水用量初步確定為8ml/L。
將處理后織物進行染色,分散染料和活性染料的用量(owf)均為1.5%。染色后織物的K/S值見表6。
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從表6中數據可以看出,隨著雙氧水用量的增加,染色后織物的K/S值逐漸減小,這說明隨著雙氧水用量的增加,提高了織物的白度,所以染色后織物的表觀色深降低。
2.3溫度對織物處理效果的影響
生物酶退漿,由于隨著溫度
退煮漂一浴一步法前處理工藝條件:浴比1:30,時間30min,硅酸鈉5g/L,平平加-O0.5g/L,滲透劑B2g/L,酶用量5g/L,30%雙氧水用量8ml/L,pH值為8,溫度分別設定為75℃、80℃、85℃,經處理后的織物性能見表7。
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從表7中數據可以看出,溫度在80℃時,減量率最大;白度值隨著溫度的升高逐漸增大,但從80℃～85℃白度值增大不明顯;彎曲長度隨著溫度的升高變短,柔軟性能變好。這是因為隨著溫度的升高,酶的活化分子數增加,反應速度加快,但是當溫度升高到80℃左右時,酶蛋白逐漸變性失活,而且隨著溫度的升高,加速了聚乳酸纖維的分解,彎曲長度變短,織物的機械性能降低。溫度初步確定為80℃。
將處理后織物進行染色,分散染料和活性染料的用量(owf)均為1.5%。染色后織物的K/S值見表8。
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從表8中數據可以看出,隨著溫度的升高,染色后織物的K/S值逐漸增大,但從80℃～85℃,K/S值增加不明顯,但由于溫度對聚乳酸纖維的機械性能影響較大,溫度越高,聚乳酸纖維越易分解,所以我們選擇處理溫度為80℃。
2.4處理時間對織物處理效果的影響
在生產過程中,隨著酶濃度的不斷增加,反應速度也不斷增加,所需反應時間減少,當酶濃度一定時,所需處理時間有一適合值。
退煮漂一浴一步法前處理工藝條件:浴比1:30,硅酸鈉5g/L,平平加-O0.5g/L,滲透劑B2g/L,酶用量5g/L,30%雙氧水用量8ml/L,溫度為80℃,pH值為8,處理時間分別設定為20min、30min、35min、40min,經處理后的織物性能見表9。
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從表9中數據可以看出,隨著處理時間的增加,減量率逐漸減小;白度值逐漸增大;彎曲長度逐漸減小,但變化不是很明顯。這是因為隨著處理時間
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從表10中數據可以看出,隨著處理時間的增加,染色后織物的K/S值逐漸增大,說明雙氧水處理時間增加,織物白度增強,染色后織物的表觀色深則降低。
2.5pH值對織物處理效果的影響
處理液的pH值會影響酶蛋白的構象和酶分子及底物分子的解析狀態,從而影響酶的活性。在某一pH值下這種酶的反應速度達到最大值,這一pH值通常稱為該酶作用的最適pH值。酶的品種不同,其最適pH值不同。處理液pH值也會影響雙氧水的漂白效果。
退煮漂一浴一步法前處理工藝條件:浴比1:30,時間35min,硅酸鈉5g/L,平平加-O0.5g/L,滲透劑B2g/L,酶用量5g/L,30%雙氧水用量8ml/L,溫度為80℃,處理液pH值分別為5.5、6.5、7.5以及8.5,經處理后的織物性能見表11。
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從表11中數據可以看出,隨著處理液pH值的增大,減量率先逐漸增加又逐漸減小,pH值為7.5時減量率最大;白度值逐漸增大;彎曲長度先增大后減小。這是因為酶退漿時具有一最適pH值,處理液的pH值高于或低于其最適pH值時,酶的活性都會降低,遠離最適pH值時甚至導致酶的變性失活,所以減量率在pH值為7.5左右時最大;隨著pH值的增大,雙氧水漂白速率也增大,所以白度值逐漸增加。pH值初步確定為7.5。將處理后織物進行染色,分散染料和活性染料的用量(owf)均為1.5%。染色后織物的K/S值見表12。
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從表12中可以看出,隨著pH值的增大,染色后織物的K/S值逐漸增大,在pH值7.5～8.5,K/S值變化不明顯,說明隨著處理液pH值的增大,酶的
3結論
(1)采用酶退漿,方法簡單,速度快,退漿率較高,對棉纖維無損傷,適合連續生產;由于聚乳酸纖維熱穩定性差、不耐堿等特點,因此聚乳酸纖維與棉混紡時,在前處理時不宜采用濃堿處理,只能采用低溫低堿處理，這對棉纖維來說不能滿足染前處理的要求,因此要靠加入氧化劑來彌補不足,由于聚酯/棉織物不宜用次氯酸鈉等漂白劑漂白,所以我們選用雙氧水漂白。
(2)采用退煮漂一浴一步法對聚乳酸/棉混紡織物進行染前處理,影響酶退漿的因素有酶液的濃度、漂白劑的種類、處理液的溫度、處理時間、處理液的pH值等。
(3)經過大量的實驗,我們初步確定了退煮漂一浴一步法染前處理工藝條件:浴比1:30,溫度80℃,時間35min,硅酸鈉5g/L,平平加-O0.5g/L,滲透劑B2g/L,30%雙氧水8ml/L,pH值為7.5,酶用量為5g/L。
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