李 琪，吳華平，殷 英，方 斌，李 軍，沈佳盈

[現(xiàn)代紡織技術(shù)創(chuàng)新中心（鑒湖實(shí)驗(yàn)室），浙江 紹興312000]

Lyocell 纖維被譽(yù)為21 世紀(jì)綠色纖維，它是以N-甲基嗎啉-N-氧化物（NMMO）為溶劑，通常用濕法紡絲工藝制得的再生纖維素纖維，幾乎兼顧了現(xiàn)有化學(xué)纖維中再生纖維、合成纖維的優(yōu)點(diǎn)，又避開了這2 種纖維的缺陷[1]。

Lyocell 纖維與棉纖維、粘膠纖維相比，化學(xué)組成相同，皆屬纖維素纖維，但其無(wú)論是物理形態(tài)還是超分子結(jié)構(gòu)都與后兩者有著很大的不同（見表1）[2]，實(shí)屬高結(jié)晶纖維素纖維，結(jié)晶度是普通粘膠纖維的1.7 倍。根據(jù)交聯(lián)程度的不同，Lyocell 纖維可分為普通型（G100 纖維）、半交聯(lián)型（LF 纖維）和全交聯(lián)型（A100纖維）[3]。另外，Lyocell 纖維橫截面呈圓形或橢圓形，纖維表面光滑，彈性回復(fù)性較差，生產(chǎn)中易產(chǎn)生折皺和橫檔疵點(diǎn)，特別是停機(jī)時(shí)間越長(zhǎng)，開車橫檔問題越明顯。而Lyocell 纖維受機(jī)械摩擦后外層纖維易發(fā)生斷裂，形成毛羽，特別是在濕態(tài)下，未交聯(lián)型Lyocell 纖維會(huì)產(chǎn)生明顯的原纖化現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)纏繞形成球粒，影響織物表面質(zhì)量和染色均勻度，因此其染色性能具有一定特殊性，是產(chǎn)業(yè)界研究的熱點(diǎn)。季莉等[4]為了避免織物的擦傷和折皺問題，采用冷軋堆前處理和冷軋堆染色加工方法，并采用了低溫等離子體處理技術(shù)和改性殼聚糖整理劑相結(jié)合的方式，賦予織物優(yōu)異的抗菌和防皺性能。

表1 Lyocell 纖維、棉纖維、粘膠纖維的微結(jié)構(gòu)參數(shù)及物理性能

本文從產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，對(duì)100% Lyocell 纖維、50/50 Lyocell/棉、100% 棉纖維3 種不同成分、相近規(guī)格織物的坯布的染色工藝及數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，研究Lyocell/棉混紡面料的染整工藝及性能，為L(zhǎng)yocell/棉混紡面料的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 原料品種規(guī)格

試驗(yàn)品種的組織結(jié)構(gòu)均為平紋組織，均采用噴氣織造工藝制備，具體數(shù)據(jù)如表2 所示。

表2 實(shí)驗(yàn)面料坯布規(guī)格

1.2 前處理試驗(yàn)

3 種規(guī)格織物的前處理工藝統(tǒng)一采用退煮漂一浴法，浴比均為1∶30，具體配方及流程如表3 所示。

表3 退煮漂一浴法前處理工藝配方（單位：g/L)

1.3 絲光工藝及染色工藝配方

1.3.1 絲光工藝及配方

取4 種堿液濃度對(duì)樣布進(jìn)行絲光處理，絲光的堿液濃度如表4 所示。

表4 絲光的堿液濃度（單位：g/L)

將3 個(gè)品種的織物在一定的張力下分別進(jìn)行4 種濃度的堿液處理1min，后經(jīng)85℃熱水洗3 遍、常溫水洗2 遍，最后充分水洗烘干，以確保后續(xù)染色效果。

1.3.2 染色工藝及配方

3 個(gè)品種織物的染色工藝及配方如下所示。

活性染料：活性紅1.0%（o.w.f），活性黃1.5%（o.w.f），活性藍(lán)1.5%（o.w.f）。

元明粉：60g/L。

純堿：30g/L。

浴比：1∶30 。

保溫條件：60℃，60min。

染色后，用2g/L 皂洗劑充分皂洗，水洗后烘干。

染色工藝流程如圖1 所示。

圖1 染色工藝曲線圖

1.4 測(cè)試

1.4.1 失重率測(cè)試

1.4.2 絲光布毛效測(cè)試

依據(jù)工廠實(shí)際生產(chǎn)操作與經(jīng)驗(yàn)，毛效按下述方式測(cè)試：取樣30cm×5cm，置色液中30min，記錄色液在布上上升的高度，以cm 表示。

1.4.3 白度測(cè)試

使用白度儀（型號(hào)WSB-VI），按照GB/T 7974—2002 分別進(jìn)行測(cè)試。

1.4.4 上染率測(cè)試

測(cè)試設(shè)備選用SG-723 型分光光度計(jì)。

測(cè)試流程為：首先測(cè)定初始染液的吸光度A0，待染色結(jié)束后再測(cè)定染色殘液的吸光度A1；其次將3 個(gè)品種織物經(jīng)過皂洗（95℃洗10min，浴比1∶40，2g/L 標(biāo)準(zhǔn)皂粉）、水洗，取得水洗液；最后將上述染色殘液、皂洗液和水洗液各取5mL 進(jìn)行混合，再測(cè)定混合溶液的吸光度A2。

按公式（2）計(jì)算上染率[5]。

式中：A0為初始染液稀釋m0倍后在最大吸收波長(zhǎng)處的吸光度；A1為染色殘液稀釋m1倍后在最大吸收波長(zhǎng)處的吸光度。

1.4.5 上染速率曲線的測(cè)定

測(cè)試樣在60℃入染后加NaSO4，在40min 后加Na2CO3，以后每隔10min 分別測(cè)定染料的上染百分率，繪制上染速率曲線[6]。

1.4.6 表觀深度及深染性(K/S 值)的測(cè)定

K/S 值采用Datacolor SF600 型測(cè)色配色儀進(jìn)行測(cè)試，選取D65 光源數(shù)值，10°視角測(cè)定。將染色后的織物對(duì)折2 次，取3 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果取平均值。最終按照Kubela-Munk 函數(shù)（見式3），計(jì)算出K/S 值。

式中：K 為被測(cè)物體的吸收系數(shù)；S 為被測(cè)物體的散射系數(shù)；R 為被測(cè)物體為無(wú)限厚時(shí)的反射率。

2 結(jié)果與討論

2.1 坯布的白度分析

從3 種織物坯布表面可以看出，100% Lyocell 坯布布面較白較干凈；50/50 Lyocell/棉坯布布面較黃，有較多棉籽殼；純棉坯布布面最黃，有少許棉籽殼；50/50 Lyocell/棉坯布比純棉坯布略白，但是布面棉籽殼略多。在與Lyocell 纖維混紡的時(shí)候可以采用等級(jí)略低的棉花，這是因?yàn)長(zhǎng)yocell 纖維的存在可以彌補(bǔ)低等級(jí)棉的不足，從而得到性價(jià)比高的產(chǎn)品。

3 個(gè)品種坯布的白度測(cè)試數(shù)據(jù)見表5。從表5 中3個(gè)品種坯布的白度測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，100% Lyocell坯布白度值已經(jīng)很高，達(dá)到可染基本色的要求（在印染企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際中，面料的白度值高于76，即可達(dá)到可染基本色要求）；但是，50/50 Lyocell/棉坯布和100%棉坯布的白度不能達(dá)到可染基本色的基本要求，須經(jīng)過前處理。

表5 不同規(guī)格織物坯布的白度值

2.2 退煮漂工藝結(jié)果分析

3 個(gè)品種織物經(jīng)過退煮漂前處理工藝后，面料的失重率、毛效值和白度值如表6 所示。

表6 前處理面料的失重率、毛效值以及白度值的數(shù)據(jù)對(duì)比

根據(jù)退漿失重率數(shù)據(jù)分析，100% Lyocell 面料的上漿量最少，大約為5%，50/50 Lyocell/棉坯布的實(shí)際上漿量大約為7%（其余3%為半纖維素纖維、棉蠟、棉籽殼等雜質(zhì)），100% 棉的實(shí)際上漿量大約為12%（其余3%為棉蠟、棉籽殼等雜質(zhì)）；Lyocell/棉混紡面料的上漿量低于100% 棉面料的上漿量約35%。因此，100% Lyocell、50/50 Lyocell/棉坯布的退漿工藝有明顯的成本優(yōu)勢(shì)：在上漿環(huán)節(jié)，相比于100% 棉可節(jié)省漿料5%；在退漿環(huán)節(jié)，100% Lyocell 織物相對(duì)100% 棉、Lyocell/棉織物可節(jié)省堿用量50%左右。

表6 中3 個(gè)經(jīng)退煮漂工藝樣品的毛效值、白度值實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，100% Lyocell 織物退漿時(shí)液堿用量5g/L左右，50/50 Lyocell/棉、100% 棉坯布退漿時(shí)液堿用量10g/L 左右進(jìn)行退漿后，均可以用于后續(xù)試驗(yàn)染色。

因此，在生產(chǎn)中，在相同的前處理退煮漂工藝流程下，50/50 Lyocell/棉織物可采用輕度的前處理工藝，在生產(chǎn)中即可滿足基本染色的要求。

2.3 絲光工藝結(jié)果分析

不同的絲光堿液濃度對(duì)3 個(gè)品種織物的毛效和白度值影響如表7 所示。通過不同濃度的絲光堿液處理后，結(jié)合織物的毛效值、白度值等數(shù)據(jù)，可以看出其毛效值、白度值相較于坯布均有提升。這是因?yàn)槔w維膨脹度增加，使得纖維內(nèi)部承載染料的縫隙和孔洞增加，有利于纖維表面擴(kuò)散邊界層的染料更加容易擴(kuò)散及被吸附。經(jīng)160g/L 堿液絲光處理后的毛效值、白度值提高較為明顯，更有利于后續(xù)織物的染色試驗(yàn)。

表7 絲光工藝后的試樣毛效值和白度值

絲光工藝對(duì)織物上染率的影響見表8。由表8 數(shù)據(jù)可以看出：經(jīng)過絲光工藝后的織物，上染率數(shù)值均明顯大于未經(jīng)過絲光工藝的樣品；100% Lyocell 織物上染率隨著絲光的堿液濃度的增加而呈現(xiàn)拋物線變化，當(dāng)堿液濃度達(dá)到120g/L 時(shí)，上染率數(shù)值最高，染色效果最佳，隨后當(dāng)堿液濃度超過120g/L 后，織物上染率反而下降，當(dāng)堿液濃度超過230g/L 后趨于平穩(wěn)。

表8 絲光工藝對(duì)織物上染率的影響

此外，從上染率的差值和上染率曲線圖（見圖2）可以看出，絲光的堿液濃度的增加，有利于提升Lyocell 纖維和棉纖維的同色性能，從而提高織物勻染性；當(dāng)絲光的堿液濃度達(dá)到220g/L 時(shí)，Lyocell 織物與棉織物的同色性能最佳，最有利于后續(xù)的均勻染色。

2.4 染色工藝結(jié)果分析

活性染料對(duì)3 種織物的上染率、K/S 值測(cè)試數(shù)據(jù)如表9 所示。

表9 染色上染率及K/S 值

從表9 中的上染率數(shù)據(jù)可以看出，同一染色工藝條件下，100% Lyocell 織物的上染率最高，達(dá)到相同染色深度時(shí)所需染料最少；50/50 Lyocell/棉混紡織物的上染率與100% 棉織物接近?？梢姡m然Lyocell 纖維的結(jié)晶度和取向度比較高，但具有優(yōu)良的染色性能，對(duì)活性染料具有比棉纖維更高的吸附性能及固著率，因此適合棉纖維染色的活性染料也完全適合Lyocell纖維的染色。另外，Lyocell 纖維遇水膨脹現(xiàn)象明顯，使得染料在纖維內(nèi)擴(kuò)散所需的孔道體積和數(shù)量增大，提高了染料在纖維內(nèi)的擴(kuò)散性能，在相同的染色時(shí)間內(nèi)有利于染料上染。

從表9 中的K/S 值數(shù)據(jù)可以看出，同一染色工藝條件下，Lyocell 纖維可獲得很高的表觀深度，具有優(yōu)良的深染性，其表觀深度約為棉纖維的1 倍，而50/50 Lyocell/棉混紡織物表觀深度略低于純棉織物。但是，實(shí)際目測(cè)條件下Lyocell/棉混紡織物的染色深度比100% 棉高?？梢?，K/S 值并不能反映不同織物間的深淺度，主要因?yàn)長(zhǎng)yocell/棉混紡織物的設(shè)計(jì)進(jìn)一步控制了Lyocell 纖維的原纖化問題，提高了紗線的光潔度，當(dāng)測(cè)試光線照射到Lyocell/棉混紡織物表面時(shí)，形成了比一般織物更強(qiáng)的反射性，導(dǎo)致其K/S 測(cè)試值比100%棉低。

3 結(jié)語(yǔ)

Lyocell 纖維與棉纖維混紡的時(shí)候可以采用等級(jí)略低的棉纖維，這是因?yàn)長(zhǎng)yocell 的存在可以彌補(bǔ)低等級(jí)棉白度值的不足，從而降低生產(chǎn)成本，開發(fā)出性價(jià)比高的產(chǎn)品。

優(yōu)化得出絲光工藝中堿濃度這一重要因素，認(rèn)為當(dāng)絲光工藝的堿液濃度為220g/L 時(shí)，Lyocell 纖維與棉纖維上染率相差無(wú)幾，具有最佳同色性能，有助于提高Lyocell/棉混紡織物的染色均勻性，為產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供了參考。

同一染色生產(chǎn)工藝條件下，100% Lyocell 纖維具有較高的表觀深度，其表觀深度約為棉纖維的1 倍，而50/50 Lyocell/棉混紡織物表觀深度略高于100% 棉織物，但是其K/S 值卻低于純棉織物。分析主要原因?yàn)長(zhǎng)yocell/棉混紡織物的設(shè)計(jì)進(jìn)一步控制了Lyocell 纖維的原纖化問題，提高了紗線的光潔度，當(dāng)測(cè)試光線照射到Lyocell/棉混紡織物表面時(shí)，形成了比一般織物更強(qiáng)的反射性，導(dǎo)致其K/S 測(cè)試值比純棉低，為開發(fā)和豐富Lyocell/棉混紡織物產(chǎn)品提供了參考。