1 前言
在國外,純滌綸織物及滌綸混紡織物大部分都進行減量處理以改善其服用性能,使其柔軟,減少靜電,光澤柔和,透氣性增加,并具有懸垂性,而且在一定程度上還可提高其親水性。日本的仿絲,仿毛織物幾乎達到了以假亂真的程度。這些都說明堿減量是滌綸纖維加工中的重要工序。當然,單純地依賴堿減量以期全面達標是不可能的,還必須配以各種類型滌綸纖維的混紡,后加工時采用適當的助劑,方能奏效。
我國對堿減量的研究還不夠深入,大中型國有企業雖然也有進口的連續堿減量機,但時開時停,質量控制不嚴,基本的規律性掌握不夠,甚至連堿濃也不測定。一些社隊企業樂于采用間歇式的練桶進行減量處理,憑手摸來控制加工時間,造成不少疵病,如桶上桶下,批與批之間質量有差異。凡此種種,都是缺乏科學管理所造成。連續堿減量機除其松馳程度還待進一步加以改進外,在質量控制上具有很多優點,如反應均勻性高,前后質量變化小,只要嚴格控制堿濃和反應箱的溫度,就能保證質量一致。而且如果減量率變化程度不十分大(例如相差3~4%),那末只要調節車速就可達到要求,因此品種的改變也不難,可適用于小批量生產。值得提出的是:如使用者真正掌握了參數對減量率的影響就可以根據要求預先設定工藝參數,不需進行先鋒試驗。
LMV092連續堿減量機是紡織部八五攻關項目,該機由二輥軋車,常壓,高溫汽蒸反應箱(容布量為80m)和六格平洗槽組成,并配有自動調速,自動檢測堿濃和自動控制反應箱溫度的裝置,已經通過技術鑒定。
作者結合本機的生產,進行了工藝研究,先是小樣試驗,找出規律后又在大樣機上進行反復試驗,反過來用于指導生產,經長期反復論證,證明了其可靠性。本文重點是針對連續堿減量的工藝進行研究,非產品研究,所以不討論產品風格。
2 試驗與數據
目前國內生產純滌綸仿絲綢織物有二種工藝路線:
① 間歇式:使用的設備有:掛練槽,溢流染色機或高溫高壓染色機。小樣試驗可在小燒杯中進行。
② 連
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| 圖1 堿減量工藝汽蒸試驗實驗裝置圖 |
為了簡化小樣試驗方法,我們又進行了薄膜法小樣試驗的摸索,同樣能取得所需的數據。這兩種方法所取得的數據與大樣數據基本相符,因此具有可靠性和有效性。
2.1 織物的預處理與減量工藝過程織物品種:麻紗,米絲縐,順圩縐,重量分別為200g/m2,140g/m2,120g/m2
2.1.1 織物預處理:
① 配方
純堿: 5g/L
去油靈: 2g/L
保險粉: 1g/L
浴比: 1∶8-10
② 設備:采用STOA-0型染色機(溢流噴射染色機)
③ 工藝條件:
坯布→70℃升溫至120℃(30分)→保溫60分→降溫進冷水后出布
2.1.2 減量的工藝過程
預處理織物→預定型(170-180℃ 30秒)→減量機減量(平幅連續式減量機)→70-80℃熱水洗二格→冷水洗二格→醋酸中和→冷水洗→真空吸水→出布
2.2 溫度與堿減量效果的關系
大樣試驗條件:
燒堿: 245g/L
織物: 米絲縐
時間: 4分(車速20米/分)
反應箱溫度: 分別為110℃,115℃,125℃
軋余率: 55%
試驗的減量率、懸垂系數、活絡率、彎曲剛性強力等數據見(表一)。
表一
注:1.織物為米絲縐;
2、0—織物經預處理而未經堿減量的半制品;
3、懸垂數在YG-811織物懸垂性測定儀上測試;
4、活絡率,彎曲剛性在YZ-551織物風格儀上測試;
5、強
6、以上測試數據如(懸垂系數,彎曲剛性,活絡率)是測試減量前后織物的數據。(該織物為半制品)數據比FE43002-91紡織部發布的行業標準(成品)偏高。
試驗結果說明:
① 反應溫度提高,減量率基本上呈線性遞增,反應溫度每相差10℃,減量率約相差5%左右。
② 代表柔軟的幾項指標如活絡率,隨反應溫度的升高而升高,彎曲剛性隨反應溫度的升高而降低,即柔軟性隨反應溫度的升高而升高。
③ 代表絲綢特性的懸垂系數,也隨反應溫度的升高而降低,即懸垂性提高。
④ 〖JP2〗織物在反應箱中反應時受高溫和濕度的影響,織物收縮,因此門幅也有適當縮小。
⑤ 強力隨反應溫度升高而降低,隨著減量率提高,強力損失相應增大。
2.3 堿液濃度與堿減量效果的關系
大樣試驗條件:
時間: 4分(車速20米/分)
反應箱溫度: 115℃
燒堿濃度:分別為200,246,260g/L
軋余率: 55%
試驗后測定減量率、懸垂系數、活絡率、彎曲剛性、強力等數據見(表二)。
表二
試驗結果說明:
① 減量率隨燒堿濃度增加而提高,但不呈線性關系,堿濃相差20g/L減量率一般差異3%左右。
② 織物的柔軟性和懸垂系數也隨堿濃的提高而改善,不呈線性關系。
③ 強力隨燒堿濃度提高而降低,隨減量率提高,強力相應損失大。
2.4 反應時間與堿減量效果的關系
大樣試驗條件:
燒堿濃度: 245g/L
反應箱溫度: 115℃
反應時間: 2.4,4,5分
軋余率: 55%
反應時間與減量率、懸垂系數、活絡率,彎曲剛性,強力等關系見表(三)
表三
試驗結果說明:
① 反應時間延長,減量率也提高,一般反應時間延長1分鐘,減量率約相差4%左右,而不呈線性關系,時間越長,其增量越小。
② 其它指標也相應變化。
③ 強力隨反應時間延長而降低,減量率增高,強力損失加大。
2.5 預定型對堿減量效果的影響
滌綸在熔融紡絲時聚合度并不完全一致,分子內存在不均衡的內應
定型織物的減量率比較試驗,發現經預定型的減量率略增1% 左右。(試驗條件燒堿245g/L 車速20米/分 溫度115℃)不定型者比定型者染色也略深。經預定型的柔軟性略好一點,這是因為預定型是用濕坯布進行,因此,在定型過程中一半時間是濕熱定型而干熱定型的時間較短,因此結晶度有所改變,導致堿減量反應的可及區增加。如果門幅符合要求(而且采用平幅退漿設備),我們認為預定型工藝可以考慮取消。因為堿減量反應箱中也有門幅收縮作用可起到預定型相同的效果。
2.6 助劑的選擇
在間歇式滌綸仿真絲工藝中,燒堿液中可以加陽離子促進劑以提高其減量率。而在連續堿減量中,采用的堿濃大于200g/L,國內生產的一般陽離子促進劑不耐濃堿,不宜采用。國外新穎的陽離子促進劑能耐強堿,也適用于連續堿減量處理,以降低堿濃。濃堿液的粘度很高,織物不易潤濕,如在濃堿中加入滲透劑可降低燒堿液的表面張力,使織物很快潤濕滲透,從而使減量均勻,防止染色時發花,還可克服由于織造時造成的某些疵點。我們收集了國內幾只耐高堿的滲透劑進行試驗,如Leopen ML,滲透劑F-6,滲透劑OPE,滲透劑PPE-942,它們的潤濕性數據如下(帆布沉降法)
| 助劑 | 潤濕時間(秒) |
| Leopen ML | 10.0 |
| F-6 | 11.5 |
| OPE | 15 |
| PPE-942 | 11 |
除考慮潤濕性外,還要考慮到滲透劑在堿液中的溶解度和儲存穩定性及成本。對比這些數據,我們選用國產耐堿滲透劑PPE-942,用量為2g/L左右。滲透劑加入后布面滲透性及染色均勻性較好,對減量率無明顯影響。
2.7 平洗方法
理論上講,1克分子的滌綸分子經2克分子燒堿水解成1克分子的對苯二甲酸鈉和1克分子的乙二醇,該反應是定量進行的。用80克燒堿,可以水解滌綸纖維192克,即理論水解量為每克燒堿水解2.4克滌綸纖維。據我們測試,在一般情況下,大約有30-50%的燒堿參與反應,其余的堿液都經水洗而除去。經測試,二格70-80℃熱水洗后再進行二
冷水洗,就可使織物上殘留的燒堿液洗凈,測得織物上的pH值接近中性。如果洗不清,布面呈堿性,則對染色有影響,易使耐堿性差的分散染料水解造成色變。在洗滌時,堿與水中的Ca離子,Mg離子形成Ca(OH)2,Mg(OH)2沉淀,積在輥筒上造成鈣鎂垢,久之便易使織物擦傷,影響產品產量與質量。為此我們選擇了一只堿液防垢劑DH-941,用量很少,即可使設備保持清潔。
2.8 品種的影響
我們試驗了麻紗、順紆縐、米絲縐織物。在同一條件下進行減量,其減量率不同。這是因為組織結構不同,紗絲的加捻程度不一,因此減量率有差異。大約相差1-2%左右。即使是同一縐類織物,因密度不一,加捻程度不一,則減量率也不一樣。另外,縐類織物在預處理時如起縐效果不好,則減量后會影響起縐效應,因此,縐類處理時要選用合適的設備進行。
2.9 電鏡觀察
我們對不同減量率的織物進行電鏡觀察,并攝制電子顯微照片如圖2—6。
由于滌綸大分子的水解,外層一部分纖維被腐蝕,從而使纖維變細,變軟。但堿反應
3 結果與討論
3.1 連續堿減量機用于滌綸堿減量,不論其減量率高低均能生產,可以代替間歇式堿減量設備。產品質量前后一致,反應均勻。利用堿濃,反應溫度和反應時間三個參數可以調節減量率。其反應規律與國外所介紹的資料基本一致,但減量率的絕對值不完全相同。
3.2 反應溫度,堿液濃度和反應時間三者都是影響減量率、柔軟性、懸垂系數和強力的重要因素,并具有一定的規律性。其中以反應溫度的影響最大,堿濃和反應時間次之,因此工藝操作時控制溫度恒定極為重要。
3.3 在堿液中添加滲透劑是染色均勻性的重要保證,使用國產滲透劑PPE-9422g/L左右可以滿足要求。為防止鈣垢,在平洗槽中添加堿性防垢劑DH-941相當有效,可采用滴加辦法滴入平洗機第二槽中。
3.4 不同組織規格,不同的纖維品種在連續堿減量機上進行減量處理,其反應規律相同,而絕對值有所改變。減量率相差約1~2%。我們曾用超細纖維在連續堿減量機進行試驗,也能獲得很好效果。因此連續減量機非但適用于仿絲織物,同樣也適用于仿毛織物的處理。
3.5 連續堿減量前織物是否必須進行預定型,我們認為值得進一步探討。如果門幅符合要求,在連續堿減量機運轉時不起皺的情況下,可以免除預定工序,而在噴射、溢流機中進行減量,因去皺問題而必須進行預定型。
3.6 變化三個工藝參數,可以改變減量率。若設定某一所需的減量率,可以預計所能實現的幾套工藝參數條件。在大樣生產時,我們反復考驗論證,證
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