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  • 基于助劑組合的棉筒子紗無氟防水整理的影響分析


    李中全

    (廣東湛豐精細化工有限公司  廣東佛山  528325)


    摘  要:本文討論了皂洗劑殘留、固色劑、柔軟劑、液蠟對無氟防水劑QH-3843L處理棉筒子紗的防水效果的影響。結果表明:助劑組合中,皂洗劑QH-2839一定范圍內的殘留對防水效果影極??;固色劑1189、柔軟劑QH-3519A、液蠟QH-3741P可與無氟防水劑QH-3843L在超低浴比棉筒子紗染色機中采用一浴短流程整理工藝,對其整理效果影響甚微。優選的助劑組合運用于生產實踐能滿足棉筒子紗的防水和其他功能的要求,并具有節水、節能和省時的優勢。

    關鍵詞:棉筒子紗;無氟防水劑;防水;動摩擦系數;手感;相容性


    Analysis of the influence of fluorine-free waterproof finishing of cotton cheese yarn based on the combination of additives


    Li Zhongquan

    (Guangdong Zhanfeng Fine Chemical Co.Ltd., Foshan Guangdong 528325)


    Abstract:This article discusses the effects of soaping agent residue, fixing agent, softener, and liquid wax on the waterproof effect of fluorine-free water repellent QH-3843L treated cotton cheese yarn. The results show that: in the combination of additives, the residue of soap lotion QH-2839 within a certain range has minimal impact on the waterproof effect; fixing agent 1189, softener QH-3519A, liquid wax QH-3741P can be combined with non-fluorine waterproofing agent QH-3843L adopts one-bath short-process finishing process in the ultra-low liquor ratio cotton cheese yarn dyeing machine, which has little effect on its finishing effect. The preferred combination of additives used in production practice can meet the requirements of waterproofing and other functions of cotton cheese yarn, and has the advantages of water saving, energy saving and time saving.

    Key words:Cotton cheese yarn;Fluorine-free water repellent;Waterproof;Dynamic friction coefficient;Feel;Compatibility


    1.關鍵因素

    隨著現代人生活質量的不斷提高,服裝的作用已不僅僅是遮羞保暖,而是美觀以及其他的附加功能,讓人穿得舒服。像防汗漬(單親單防)面料,已經越來越多的應用在服裝上。單親單防面料能夠防水(防汗)和吸濕速干兼得,經過該后整工藝的面料制成的服裝,使衣服具有外面防水,里面吸汗快干的功能,中間有透氣隔離層,讓人們在出汗后不會顯現汗漬,影響美觀;同時給予人們穿著舒適性的體驗,不會有悶的感覺。

    單親單防面料加工主要途徑之一是采用親水紗線和防水紗線配合特殊的織造工藝,讓親水紗線在面料里層,而防水紗線置于外層。防水紗線通常采用防水劑處理來實現,而氟類防水劑通常由含氟基團的聚合物或低聚物組成,近年來由于含氟化合物的環境生態問題被限制或禁止使用[1-2]。

    因此,很多高端品牌服裝面料要求使用生態環保的無氟防水劑,目前開發的常用無氟防水劑主要產品類型有:硅類防水劑、聚氨酯防水劑、丙烯酸酯防水劑以及它們的混合物類防水劑[1-2]。

    近年來,印染行業受環境、環保及能耗“雙控”等政策的影響,節能減排發展是必然,因此,目前棉筒子紗染整的大部分企業采用超低浴比(1︰3)的染色機及配套助劑的短流程工藝加工;為了賦予棉筒子紗線的優良絡筒性、可織性,以及極佳的各種色牢度,還需要進行皂洗、固色、柔軟或液蠟處理[1-4],然而,這些助劑在節水的短流程工藝中更容易殘留在棉筒子紗上,影響下道工序或同浴加工的效果。因此,本文探討了這些助劑對無氟防水劑加工的防水效果的影響,并將優選的助劑組合及工藝用于生產實踐。

    1.試驗

    1.1 材料、藥品與儀器

    織物:32S棉筒子紗。

    試劑:無氟防水劑QH-3843L,皂洗劑QH-2839,皂洗劑4200,皂洗劑BM,皂洗劑QH-2809M,固色劑1189,固色劑BCP,蠟乳液PEK,蠟乳液QH-3741P,柔軟劑QH-3519A,柔軟劑QH-3511,柔軟劑QH-15(廣東湛豐精細化工有限公司提供)。

    儀器:HB-HWX24紅外線染色機(佛山順德薈寶染整機械廠),LT502電子天平(常熟市天量儀器有限公司),紗線摩擦系數儀(Honnigmann設備公司),Y813織物沾水度測定儀(溫州方圓儀器有限公司),循環水式真空泵SHZ-D(上?,F代環境工程技術有限公司)。

    1.2 工藝流程

    1.2.1 染整工藝流程

    淺色工藝流程R1:煮漂(110℃×30min)→熱水洗→中和,除氧→染色→洗水→中和→皂洗(80℃×20min)→溫水洗→洗水→功能處理(柔軟和液蠟,防水)→脫水→烘干。

    中深色工藝流程R2:煮漂(110℃×30min)→熱水洗→中和,除氧→染色→熱水洗→洗水→中和→皂洗(98℃×20min,特深色皂洗兩次)→熱水洗→溫水洗→洗水→功能處理(固色、柔軟和液蠟,防水)→脫水→烘干。

    1.2.2 功能整理工藝流程

    兩浴法工藝F1:固色、柔軟和液蠟整理(40℃×30min)→防水整理(20~25℃×5min后以1℃/min升溫,70℃×20min)。

    一浴法工藝F2:固色、柔軟和液蠟整理,防水整理(20~25℃×10min后以1℃/min升溫,70℃×20min)。

    1.3 測試方法

    1.3.1 工作液穩定性

    流程:配測試液→加熱到40℃→以300ml/min流量恒流循環30min→靜置觀察。

    1.3.2 紗線動摩擦系數測定

    使用Honnigmann設備測試紗線/金屬之間的摩擦系數,按照100m/min的走線速度,測試纖維/金屬之間的摩擦系數。

    1.3.3 手感測試

    采用多人用手觸感。用數字1-5表示,1-手感最差:硬而粗糙;5-手感最好:軟而滑。

    1.3.4 防水性能測試

    紗線織成布片,按以下方法測試:

    防水性:執行AATCC-22標準,最好為100分。

    1.3.5 耐水洗色牢度測試

    參照GB/T 3921.3-2008《紡織品 色牢度試驗 耐水洗色牢度》測定。

    2.結果與討論

    2.1 染整助劑優選

    不管在棉筒子紗前處理、染色,還是后整理的過程中,為了達到某種效果,會添加各種助劑,它們會對棉筒子紗性能產生不同程度的影響,同時也會在后續使用無氟防水劑的過程中影響無氟防水劑的防水效果。

    因此,我們要特別了解和掌握各染色皂洗助劑的殘留、固色劑以及柔軟劑和液蠟的特性及對無氟防水劑防水效果的影響程度。合理篩選及使用助劑,避免其對防水效果所產生的不良影響。

    2.1.1 無氟防水劑與常用染整助劑的相容性

    棉筒子紗加工時由泵輸送工作液穿透紗線而循環,因而工作液需承受高的剪切力和離心力;取無氟防水劑QH-3843L 10g/L分別和1g/L各常用染整助劑配制測試工作液模擬棉筒子紗染色機運行條件測試其相容穩定性,結果見表1。

    圖片.png

    從表1可知,皂洗劑中陰離子皂洗劑4200與無氟防水劑的相容性極差,主要是陰陽離子型助劑相互凝聚;皂洗劑QH-2809M、固色劑BCP與無氟防水劑經過循環30min后也會出現細小顆粒析出,這些助劑如果有殘留在棉筒子紗上應會導致無氟防水劑使用問題,不宜在棉筒子紗節水短流程染色、防水整理工藝中使用。表1中其他染整助劑與無氟防水劑的相容性較好,無不良反應。

    2.1.2 各染整助劑對無氟防水劑防水效果的影響

    超低浴比棉筒子紗染色皂洗后水洗不充分,棉筒子紗表面會殘留皂洗劑等助劑,影響陽離子無氟防水劑的紗線表面吸附。表2是不同皂洗劑、不同用量對無氟防水劑的影響,無氟防水QH-3843L用量為6%。

    圖片.png

    由表2可知,皂洗劑用量越大對無氟防水劑的防水效果影響越大;其中,皂洗劑4200是陰離子的聚合物,易與陽離子無氟防水劑以離子鍵結合、凝聚,導致防水劑嚴重失效,凝聚粘附于紗表面,造成斑點等;皂洗劑QH-2809M屬于電解質皂洗劑,當無氟防水劑中電解質含量高時,容易導致其破乳,防水離子沉降,沾污紗線及降低其防水效果;皂洗劑BM主要成份是低表面張力的非離子表面活性劑,具有優異的潤濕性,降低無氟防水劑的防水效果。

    某些工廠棉筒子紗皂洗后加強洗水次數,減少皂洗劑在棉筒子紗上的殘留,保證高的防水效果,但水耗較大,不符合可持續發展要求。而皂洗劑QH-2839是非離子的特殊化合物,既無表面活性又無電解質作用,在一定用量范圍內對無氟防水劑的防水效果影響極小。

    棉筒子紗為了達到其他的功能要求,常常需要添加多種功能助劑,如固色劑、柔軟劑、液蠟等,表3是其對無氟防水劑防水效果的影響,無氟防水QH-3843L用量為6%。

    圖片.png

    由表3可知,隨著固色劑、柔軟劑、液蠟的用量的增加,無氟防水劑QH-3843L防水性能會逐步下降,且兩浴法比一浴法下降幅度更大。一浴法中,因每種助劑與棉筒子紗都有親和吸附力,助劑間形成競染現象,導致無氟防水劑QH-3843L與棉筒子紗纖維的吸附量下降,防水性能下降;兩浴法中,固色劑、柔軟劑、液蠟與棉筒子紗纖維交聯反應,以及在其表面形成膜,造成無氟防水劑難以吸附及滲透,導致整體防水效果不佳。

    由表3可知:固色劑1189、柔軟劑QH-3159A、液蠟QH-3147P在4%及以下添加量可賦予無氟防水劑QH-3843L較好的防水效果。

    綜上,正常情況下,棉筒子紗需要做防水我們都應重點關注工藝中是否有添加皂洗劑、固色劑、柔軟劑、液蠟等助劑,以及助劑的類型和用量是多少,這樣才能在最佳工藝和用量下和無氟防水劑同時配套使用一浴整理,同時做到對棉筒子紗的防水與性能的雙要求。對這來說,由表1、表2、表3的數據分析可知:皂洗劑QH-2839、固色劑1189、柔軟劑QH-3519、液蠟QH-3741P性能表現較好。

    2.2 生產實踐

    工廠在高勛的超低浴比棉筒子紗染色機上,使用上述優選的助劑組合,加工黑色防水棉筒子紗。

    生產工藝流程為:染色→熱水洗→洗水→中和→皂洗(98℃×15min,皂洗兩次)→熱水洗→溫水→洗水→固色、柔軟和液蠟整理,防水整理(20~25℃×10min后以1℃/min升溫,70℃×20min)→脫水→烘干。

    助劑用量如下:

    皂洗劑QH-2839       1.5g/L

    固色劑1189              4%

    柔軟劑QH-3519A     3.1%

    液蠟QH-3174P         0.8%

    無氟防水劑QH-3843L     7%

    連續加工10缸后,測試防水染色棉筒子紗的色牢度、動摩擦系數、防水性等,取其平均值,結果及優勢見表4。

    圖片.png

    實際生產結果進一步證實優選的助劑組合與無氟防水劑QH-3843L配套使用工藝比原產品工藝的防水效果高了5分,且皂洗牢度高0.5級;基本無色點/色斑及粘缸現象出現;動摩擦系數、手感與原產品工藝相當;能耗方面,節水兩缸、省時50min、節電(省約40min的機器運轉)。因此,此助劑組合配合設備做棉筒子紗防水整理,具有節水、節能,提高生產效率及紗線的品質和附加值的優勢。

    3.結論

    3.1 無氟防水劑QH-3843L在棉筒子紗處理時,前工序或同工序中其他助劑的殘留或加入,防水性能隨其殘留或加入的量而呈下降的趨勢。

    3.2 優選的皂洗劑QH-2839皂洗、洗水后殘留量小于0.5%時,對無氟防水劑QH-3843L的防水效果影極小。

    3.3 優選的固色劑1189、柔軟劑QH-3519A、液蠟QH-3741P分別與無氟防水劑QH-3843L在超低浴比棉筒子紗染色機中采用一浴短流程整理的防水效果優于二浴法。

    3.4 優選的助劑組合及工藝,整理棉筒子紗后的綜合性能優于原產品工藝。

    3.5 優選的助劑組合及工藝,適用于節水、節能、節時的超低浴比棉筒子紗染色機加工棉防水紗的工藝;使用最佳助劑用量、合宜的工藝條件,可獲得較好的防水效果和產品性能指標,從而提高產品的質量和附加值。

     

    參考文獻:

    [1]莫榮明,何敏珠等.紗線低溫納米防水防油整理. CN1851097A[P].

    [2]金小強,陳麗.棉筒子紗防水防油功能整理研究[J].輕紡工業與技術,2018,v.47;No.196(07):18-20+24.

    [3]關晉平,許喬崗,于洋.柔軟劑對棉織物防水整理效果的影響[J].傳化·全國印染助劑行業研討會第30屆年會:223-225.

    [4]王國根,何齊海.液體蠟在筒子紗線上的運用[J].“潤禾杯”2011年浙江省紡織印染錢春芳,助劑情報網第21屆年會論文集:323-326.

     

    作者簡介:

    李中全,高級工程師,高級技術經理,主要從事印染助劑研發及應用研究工作。申請多項國家專利并部分授權,并在《印染》、《紡織導報》、《針織工業》、《印染助劑》及相關行業協會的技術交流年會上發表數十篇文章。

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