亚麻针织色纱生产的工艺研究与生产实践
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  • 亚麻针织色纱生产的工艺研究与生产实践 
  • 关键词:
  • 亚麻针织色纱生产的工艺研究与生产实践 
  • 作者(排名):
  • 蒋少军(兰州理工大学) 左峰(甘肃省武威亚麻纺织厂) 
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  • 文章来源:
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  • 发表年份:
  • 30/08/2006 
  • 分类:
  • 亚麻纤维加工 

  亚麻是纺织原料之一,在天然纤维中,它是唯一的束纤维,具有天然纤维的纺锤形结构和独特的果胶质斜边孔,所以,纤维具有透气性、吸湿性、清爽性及排湿性等 特点而被冠以“能够自然呼吸”的产品称号。因此,亚麻纤维可以广泛用于生产内外衣料、家庭装饰用布、抽绣工艺品、防水帆布和消防水龙带等产品而颇受消费者 的喜爱。特别是自上世纪八十年代以来,随着天然纤维的兴起,亚麻纺织品较之苎麻、大麻、罗布麻等纺织品服用性能更舒适、挺括,色调柔和大方,手感更滑爽。 其中的亚麻针织纱在近几年中产量较大,规格较多。

  亚麻针织纱在其加工过程中除要达到普通细纱所要求的各项指标外,还要求纱线柔软富有弹性,条干均匀一致,要利于以后的针织生产。但亚麻 纤维刚性大,纤维粗糙、坚硬,而亚麻针织纱主要是针织T恤的夏季材料,虽能充分发挥它的透气性好、散热快、滑爽不贴身的优点,但其粗硬、易折皱等缺点,却 令消费者难以忍受,因此,消除织物的粗硬感,提高其抗折皱性是改善亚麻织物服用性能的关键问题。

  1 工艺流程

  传统的亚麻纺纱工艺,由粗纱到络纱要经过十七道工序,即粗纱→细纱→摇纱→挂纱→常压煮练→热水洗→冷水洗→漂白→水洗→酸洗←水洗→ 去氯→水洗→脱水→开纱→干燥→成捆→络纱。而现在各亚麻生产厂普遍是先对粗纱进行煮练、漂白和染色等处理,然后再进行细纱湿纺,即粗纱→装纱→高温高压 煮练→热水洗→漂白→水洗→柔软处理→粗纱筒子染色→水洗→细纱湿纺→干燥→络纱,这样由粗纱到络筒只要经过7~11道工序,大大缩短了加工过程。

  粗纱的染色不仅要求纱线具有优良的色牢度和较高的固色率,而且还能满足细纱纺纱的要求。亚麻纤维的纺纱是属于工艺纤维纺纱,完全脱胶后 的亚麻单纤维因又短又细,不能纺纱,因此要求纤维不仅具有一定的长度,而且要有较高的分裂度和足够的强力。煮漂粗纱在进行染色的同时,还兼有脱胶的作用。 为了防止纤维变得过短,染前的煮漂工艺也应与普通的工艺有所区别,同时为了使粗纱染色具有较高的得色量和较高的染料利用率,粗纱的煮漂和染前的柔软处理也 应考虑提高和改善纤维的染色性能。染色前的柔软处理其目的是为了改善纤维的粗硬状况、光泽和提高纤维的染色性能。

  2.1煮漂

  由于染色时要求粗纱中木质素、脂蜡、无机盐的含量要低,不应含有Cl-等不利于染色而影响色光的离子,而且纤维要有较高的白度值,这对 于染浅色尤为重要。所以,亚麻纤维中的木质素、果胶质、半纤维和麻皮等杂质,需在煮漂时尽可能地除去。对于这些杂质的去除,首先要加强煮练工艺,这样才能 在漂白时有效地除去。粗纱的漂白必须在煮练的基础上进行,但煮练的浓度与时间等参数,可不同于单纯的粗纱煮练。因此,粗纱的漂白必须先按工艺要求进行煮练 后,减去锅中的压力,在进行完一次热水洗后,即换上漂白溶液,按工艺处理完后,根据所用的漂白剂(如漂白粉、亚氯酸钠、双氧水等),再决定不同的后处理工 艺。在加工过程中,还应保证纤维不受或少受损伤,保持纤维具有一定的长度,考虑以上因素,粗纱煮漂采用亚氧漂工艺,这种工艺是先经亚漂后再经氧漂。此方法 同其它煮漂工艺相比,具有去除木质素和杂质的效果好、白度高、纤维长等特点。

  2.1.1 工艺流程及配方

  煮漂工艺条件的制定,配方中各种化学药剂的用量,要依粗纱的理化指标,纺纱支数,后道染色工序的深浅而灵活掌握。并且考虑染色时的脱胶 作用,工艺上因长短麻理化指标上的差异,方法也应有别,以免使工艺纤维变得太短。煮漂工艺流程可采用如下过程:粗纱→酸洗→亚漂→中和去氯→氧漂→水洗→ 煮漂粗纱

  (1)酸洗 酸洗中硫酸浓度一般为1.5~1.7g/L,渗透剂(三聚磷酸纳)0.4~0.5g/L,温度为常温,时间是10min,酸洗后可不必经过水洗。

  (2)亚漂 亚漂最适宜的酸度是pH值在4.0~4.5之间,在此酸度条件下,纤维的强度、脱胶和除杂效果最优,pH值高,纤维损伤大,pH值低,在强酸条件下,会使 ClO2产生速率过快,造成浪费,环境污染也较严重。生产中可采用亚氯酸纳2.2g/L,硝酸钠3g/L,醋酸2.5~2.7g/L,温度45℃,时间 30min。

  (3)中和去氯 采用NaOH中和,直至NaOH的剩余浓度在0.1~0.2g/L,再用亚硫酸纳(NaSO3)去氯,直至没有有效氯存在。

  (4)氧漂 在氧漂时就纤维的强力、白度、脱胶、脱氯效果、双氧水(H2O2)的利用率上来讲,pH值应控制在9~10之间。生产中硫酸镁0.1~0.2g/L,三聚 磷酸钠0.4~0.5g/L,NaOH浓度1.8~2.0g/L,Na2CO3浓度22~23g/L,Na2SiO3浓度14~15g/L,H2O2浓度 1.0~1.1g/L,使溶液总碱度为12~13g/L。升温时间30min,达95~98℃时保持60min。

  (5)水洗 热水和冷水各洗一次,每次10~15min。

  2.1.2 设备及煮漂纱理化指标

  粗纱煮漂设备采用一次能煮漂192只粗纱的中型高压锅,其浴比为1:10。生产中对长麻粗纱和短麻粗纱煮漂 后各项理化指标经测定如表1所示。从表中可明显看出,经煮漂后粗纱的纤维素含量有一定提高,各种杂质有所下降,但其加权平均长度有较大的下降,为今后的纺 纱带来了一定的困难。

表1 煮漂粗纱理化指标对比表
纱别 化学成分/% 加权平均长度/mm 细度/公支 白度/坦伯公式
纤维素 半纤维素 水溶物 果胶 木质素 脂蜡
长麻粗纱 72.71 15.10 4.53 3.10 3.38 1.09 183.17 514 /
煮漂长麻粗纱 83.09 11.96 1.50 0.65 1.92 0.89 134.65 643 69.68
短麻粗纱 71.21 15.59 4.95 2.02 5.46 0.76 119.43 476 /
煮漂短麻粗纱 79.71 15.03 2.79 1.53 1.06 0.39 89.32 589 67.73


  2.2 柔软处理

  由于亚麻纤维刚性大,纤维粗糙,坚硬,这样织成的织物其柔软程度较差,影响了使用的舒适性,为了消除其粗硬、易折皱和穿着时的刺痒感,需对纱线进行柔软处理,以提高产品的服用性能。

  2.2.1 柔软机理

  亚麻纤维分子是β-D-葡萄糖剩基之间以1.4甙键连接而成的高分子,通常以Cell-OH表示,在每个葡 萄糖基环上至少有3个羟基,其中的仲羟基在水溶液中会电离,即Cell-OH→Cell-O-+H+,煮漂后的亚麻纤维因在煮漂过程中空气和氧化性漂白剂 的作用,纤维上含有羧基,表示为Cell-COOH,在水中亦会有电离,即Cell-COOH→Cell-COO-+H+,因而麻纤维在水中带有负电荷, 所以它同阳离子型的柔软剂具有很大的亲和性,可形成牢固的结合。用阳离子柔软剂处理后的纤维具有很强的耐洗性和柔软保持性,并且柔软效果亦较优,正确地选 用适宜的阳离子型柔软剂,不仅可使纤维获得优良的柔软性,而且还可以提高纤维的反应性,改善纤维的染色性能,提高染料的利用率和纤维的得色率。还原染料上 染亚麻纤维的亲和力来自于氢键和范德华力,还原染料属阴离子型染料,纤维与染料之间存在着库仑斥力,亚麻纤维用阳离子型的柔软剂进行柔软处理后,因电性上 的中和作用,染料与纤维之间的亲和力增加,从而使染料易于上染纤维。再者由于柔软
O

处理后的亚麻纤维上带有─OH、─NH2、─NH─、─NH─C─ 等官能团,这些官能团都可与还原染料的羰基发生氢键结合,从而使亚麻纤维上染率提高。在诸多用于纤维进行柔软处理的柔软剂中,我们选用反应型或阳离子型柔 软剂,如柔软剂VS、ES、HC和Ceranine Hc39等。
  2.2.2 柔软工艺
  柔软剂VS 5.0g/L
  CH3COOH 1.0g/L
  浴比  1:10
  温度  50~60℃
  时间  20min

  2.3 染色

  由于亚麻纤维大分子聚合度、结晶度、整列度都较高,粗纱尽管经过前煮漂和柔软处理,但仍有残留的果胶质存在,导致纤维染色性能差,表现为色浅、萎暗、不均匀等现象。如何使生产出来的产品达到染色均匀,鲜艳度和染色牢度好,其染色工序是关键所在。

  2.3.1 染料的选择和染色机理

  亚麻与棉一样同属于纤维素纤维。原则上棉用的染料,如活性染料、还原染料、偶氮染料等都可用于亚麻纤维的染 色,但是,亚麻纤维和棉纤维非纤维杂质的含量不同,加工方式和产品风格及要求也各不同。亚麻纤维采用束纤维纺纱,在整个加工过程(包括物理的、化学的)中 随着束纤维的不断变化,纤维的分裂度、长度、以及强度等主要特性也在不断变化。因此,用于棉纤维染色的染料,有些并不宜于亚麻纤维染色,特别是煮漂粗纱的 染色。这是因为前道工序酸、碱、氧化剂的作用,已使纤维受到强力损伤,不宜再选用适合高温、强碱、强酸介质中染色的染料。否则,会引起纺纱质量的进一步恶 化。根据实践证明,亚麻粗纱的染色选用还原染料和活性染料较为适宜,在这里,只介绍还原染料染色的情况。

  还原染料用于纤维素染色,它们不溶于水,染色时要在碱性溶液中先将它们还原成隐色体钠盐才能上染。亚麻粗纱 染色采用悬浮体染色较为适宜,此法是将染料细粉调成悬浮体液,使细小的染料颗粒均匀地透入纤维之间的空隙中,加烧碱、保险粉、还原剂等,上染后进行氧化皂 煮。染料采用悬浮体染色,染料的细度是关系染色能否获得均匀结果的重要因素,因此,一般选用超细粉,适用于乙法染色的染料。碱剂选用烧碱和磷酸三钠混合, 其中,磷酸三钠可软化硬水,烧碱稳定染液的pH值,保险粉的用量采用乙法,纤维染液有足够的还原能力,氧化时用冷循环水氧化后,用双氧水(H2O2)40 ℃氧化40min即可。

  2.3.2 染色设备和工艺配方

  (1)染色设备 高温高压筒子染色机(浴比1:10)。
  (2)工艺配方 见表2。

表2 还原染料染色配方
染化料 黑色 深咖啡 艳红 淡黄
还原黑BB50%/%O.W.f 4.00 0.62 / /
还原大红R100%/%o.W.f / 0.36 1.05 /
还原黄G100%/%O.W.f / / 0.25 0.2
NaOH/g.L-1 8.0 5.0 4.0 5.0
Na2S2O485%/g.L-1 5.0 3.0 4.0 3.0
Na2SO4/g.L-1 10.0 5.0 5.0 0
NaClO/g.L-1 有效氯1.0 / / /
NaBO2.H2O2.3H2O/g.L-1 / 2.0 2.0 2.0
还原温度/℃ 60 60 50 50
染色温度/℃ 80 80 50 50
氧化酸度/用NaOH或CH3COOH调节 9~10 4.5~5.5 4.5~5.5 4.5~5.5
氧化温度/℃ 25 50~60 50~60 50~60

  2.3.3 染色注意事项

  (1)还原染色需在碱性介质中还原成隐色体钠盐后进行上染,这样上染率高。粗纱煮漂工艺可采用:酸洗→亚漂→酸洗→亚氯酸纳复漂。这样能避免亚麻纤维染色后粗纱湿态强度的过分损伤。

  (2)染料调配用冷水、扩散剂N打浆,用少许冷水和一定的非离子表面活性剂混合并不断搅拌,待分散均匀后,配制在副缸,加水调配到待用液位。温度25 ℃左右,保持一定的搅拌速度,用滤纸测定染料的分散程度,当滤纸上染液无明显圈痕时,说明染液的分散程度均匀。

  (3)染色时将调配好的染液在不断循环的情况下打入,缓慢升温,在45~50℃时染色30min,排放残液。采用乙法染色中还原液的用量原则调配还原液,40℃还原15min,改用冷水循环净洗10min,用双氧水40℃氧化10min,冷热水溢流洗涤4次。

  3 结束语

  通过以上分析就亚麻纤维针织色纱的生产而言,粗纱煮漂柔软处理后再进行染色的工艺路线是可行的,染前的柔软 处理对后道的上染和改善纤维的服用性能都很有益,对还原染料的染色来讲,可节约染料15~45%。若对纤维染色后再进行柔软处理,虽说也可以达到柔软的目 的,但染料的利用率不高,柔软剂的用量也较大。

  亚麻粗纱的化学加工工艺,要因原料的情况具体分析而灵活掌握,对于深色纱的生产,可以去掉氧漂工序,此法加工的有色纱线,一般来说具有较高的强力,纤维短绒含量也低。对于胶质和色素含量高的粗纱煮漂也可以采用碱煮—亚漂工艺。