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Lyocell纤维印染布生产实践


来源:锦桥纺织网     发布时间:2003-12-19 10:26:50  

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Lyocell纤维是一种新型再生纤维素纤维,纤维生产对环境无影响,纤维废弃物能自然降解,因此有“绿色纤维”、“环保纤维”之称。1 Lyocell纤维性能
(1)Lyocell纤维具有纤维素纤维的优异特性,吸湿透气,柔软舒适,有优良的染色性能和生物降解性。
(2)由于Lyocell纤维纺丝过程中木质纤维素原有的晶体未遭破坏,纤维纵向结晶度高,晶区长,具有相当高的干强,接近涤纶;湿状态下仅下降15 %,比湿态棉还强,而粘胶湿态强力是干态的50 %。
(3)具有原纤化特点。Lyocell原纤间结合较弱,又不具备溶胀性较差的皮层结构,在湿态机械作用下,纤维纵面剖离产生微细纤维,直径小于1~4 mm,使得整理后织物有泛白效果。利用这一特性可生产具有桃皮绒效果产品。
(4)Lyocell纤维湿态时横向膨胀40 %,烘干后能赋予织物悬垂感和流动性。织物湿润后,纱线直径明显增大,包绕纱线的路径变长,而纱线长度未增长,结果是织物尺寸缩小。烘干后纱线直径恢复到原来大小,而织物尺寸不变,这样纱线间空隙较大,产生优良的悬垂性。
(5)Lyocell纤维有较高的杨氏系数,有较好的尺寸稳定性。
(6)Lyocell纤维选用纤维素纤维染色用染料,其染色性能超过其它纤维素纤维,其上染率类似于粘胶,高于棉纤维,不易匀染。
2 生产工艺流程制定
选用英国Acordis公司G100纤维作为坯布原料,生产桃皮绒产品。100 % Lyocell纤维织物的传统生产工艺为 : 烧毛 → 退浆 → 原纤化 → 酶处理 → 染色 → 拉幅 → 机械柔软处理 → 成品。除前后处理外均采用绳状松式处理,该工艺生产的成品风格独特,手感柔糯,悬垂飘逸,尺寸稳定性好,但加工时间长、效率低、成本高,且质量难以控制,极易产生擦伤,影响成品外观。
为此,我们将溢流染色改为平幅轧染或卷染,减少染色过程中出现的质量问题,并增加一道碱处理,使纤维充分溶胀,改善湿态下的硬挺度。对于Lyocell纤维含量较低的混纺产品,可采用轻磨毛达到表面桃皮的效果,工艺流程为:烧毛 → 退煮 → 碱处理 → 轻磨毛 → 平幅染色 → 上柔拉幅 → (Airo - 2000)柔软处理 → 成品。该工艺流程生产的成品在机洗时仍会发生不同程度的原纤化,影响成衣外观效果。因此,根据需要可在后整理时增加免烫处理,即烧毛 → 退煮 → 碱处理 → 轻磨毛 → 平幅染色 → 免烫整理 → (Airo - 2000)柔软处理 → 成品。总之,生产工艺流程的确定要综合考虑面料成份、成品风格、生产成本和效率等诸多因素。
3 关键生产设备
Lyocell纤维桃皮绒产品是利用其原纤化特点生产的,由于Lyocell纤维织物湿态下手感硬挺,加工中易产生擦伤,对生产设备要求较高,适宜在气流设备中原纤化、酶处理,我们选用意大利Airo - 2000柔软处理机和德国Thies高温高压气流染色机。
4 关键生产工艺分析
4.1 碱处理
碱处理是将Lyocell纤维织物短时间浸浓碱:纯纺织物一般用12°~ 15°Be烧碱(约90 ~ 110 g/L),混纺织物可提高碱浓,促使纤维充分溶胀。这样,洗涤去碱烘干后,纱线间存在着较大空隙,在后序的湿加工过程中织物硬挺度大大降低,减少擦伤和折痕的产生。纤维充分溶胀后,染色时染料分子更易进入纤维,并向内部扩散,上染率得到明显提高(表1)。

表1 碱处理对染色性能的影响 %
测试指标 未碱处理 碱处理
上染率
表观深度
60
75
100
120

选用荷兰Brugman直辊丝光机进行碱处理,浸碱时间控制在40 ~ 45 s,加强去碱水洗,并用醋酸中和布面带碱,确保布面pH值呈中性,满足后工序要求。
4.2 初级原纤化
原纤化是Lyocell纤维的一大特点,在湿状态下受机械力的作用纤维表面会产生不同程度的原纤化,即单根纤维表面有微细纤维裂离。利用这一特点可以生产桃皮绒效果的面料,同时也给染整加工带来了麻烦,在整个过程中必须确保不发生不均衡的原纤化,否则染色会出现白条、擦伤。
我们先后在德国Thies Luft - roto溢流机和意大利Airo - 2000柔软处理机中进行原纤化,从批量生产效果看,柔软处理机生产的质量稳定,原纤化均匀,而Thies溢流机由于是半气流,织物还借助提布辊运行,不可避免地会产生局部过原纤化。在处理浴中加入平滑剂,可以改善其硬挺度,减少疵布的产生。
影响原纤化效果的因素有碱用量、处理温度和时间、运行速度、浴比等。pH值越高,温度越高,机械力作用越强,原纤化程度越明显,而强力随着下降。因此必须合理控制工艺条件,使纤维表面的长原纤充分裂离,又不损伤织物本身 。以Airo - 2000柔软处理机为例,工艺如下(100 %Tencel,20×20、102×57、63")。
液位,1 500 L;车速,80 m/min;风量,75 %;处理条件,80 ℃ × 60 min。
原纤化处方:纯碱 3 g/L
烧碱(36°Be) 2 g/L
洗涤剂 1 g/L
浴中柔软剂 1 g/L 
4.3 酶处理
经过原纤化处理后的织物表面出现许多纤毛,需通过纤维素酶处理去除。
酶的活性受温度、酸碱度影响较大,受热不稳定,活化能低,仅能适应较窄的pH值范围,生产过程中要严格控制,最好用缓冲剂调节处理浴pH值,可选用醋酸 - 醋酸钠缓冲液。酶处理还要控制适当的处理时间,既要去除表面原纤,又不至于破坏织物强力。酶处理可在Thies气流机和Airo - 2000柔软处理机中进行。我们选用诺维信公司Cellusoft Plus L进行酶处理,用量范围2%~3%(o.w.f),调节pH值5 ~ 5.5,处理条件50 ℃×45 min,酶处理结束后加入纯碱2 g/L,并升温至80 ℃使酶失活。
从酶处理效果看,Cellusoft Plus L适合纯Lyocell织物酶处理。酸性纤维素酶对麻纤维作用较为剧烈,麻纤维失强难控制,因此Lyocell / 亚麻织物酶处理时须综合考虑去原纤效果和强力变化,根据不同品种调整酶的用量和生产工艺。Lyocell织物从退浆、原纤化到酶处理,强力有所下降,以 20×20、102×57、63" 为例,在Airo - 2000中进行原纤化、酶处理纬强变化如表2。

表 2 前处理各工序纬强变化比较
退浆下 原纤化下 酶洗下
纬强/N·(5×20cm) -1
下降幅度(%)

658
-


580
11.8
471
18.7

4.4 磨毛
Lyocell / 棉织物磨毛可以安排在织物碱处理后染色前,通常选用320目、400目砂皮,可以磨出细密的短绒,类似桃皮绒手感。我们使用德国Suker Muller 四辊磨毛机,磨毛辊在高速转动时(1 600 r/min)能左右小幅度移动,避免磨毛条痕的产生。磨毛需选择张力、磨毛辊包覆角、车速等工艺参数,正常运行时随时检查对比磨毛效果,调整张力和包覆角,确保磨毛前后一致性。以 12×12、78×60、47"、40 % Tencel / 棉为例,磨毛车速15 m/min,总张力2.1,磨毛辊包覆角控制在160°~ 180°,磨毛绒感好。
4.5 染色
Lyocell纤维可选用纤维素纤维染色用染料,如活性、还原等,其染色性能超过其它纤维素纤维。瑞士Ciba公司通过试验比较几种纤维的得色量,以棉纤维(未丝光)得色量为标准(100 %)(表3)。

表3 几种纤维得色量比较



Modal 粘胶 Lyocell
直接染料染色
活性染料染色
100
100
130
111
162
161
172
185
注:直接染料 Solophenyl绿BLE; 活性染料 Cibacron大红LS-2G

生产可选用连续平幅轧染、卷染、冷轧堆染色和气流机染色工艺。连续平幅染色效率高,是避免织物擦伤的主要手段,但对设备平整度要求高,特别要防止加工过程中出现皱条;同时浸染液时间短,染料渗透不如浸染。卷染和冷轧堆染色可以明显提高染成品质量,但要求操作工有一定的生产经验和操作技巧,确保色光的符合性。气流机染色的优势在于染色过程中织物表面产生次级原纤化,通过机械作用和织物间摩擦表面出现短小细密的绒毛,使成品具有桃皮绒风格,值得注意的是织物呈绳状运转,必须严格操作,尽量减小提布辊、导辊和织物线速度差距。使用气流染色机,织物循环一次后能重新展开,避免持久保持一种状态,减少擦伤,同时在染浴中使用抗皱润滑剂,防止织物内部纤维之间的粘附,使纤维间位移容易,提高织物弹性,改善手感。
我们选用Ciba公司开发的染浴宝(Cibafluid C)和意大利宁柏迪公司生产的抗折痕剂AM,效果良好,有效减少了擦伤和折皱,不影响染色过程。从以上分析可以看出,选择染色方式要根据织物组织规格、成品风格、设备操作性能和生产批量等多方面因素考虑。总的来说平幅染色正品率较高,操作更为容易,可以作为首选,但成品风格如手感、悬垂性次于绳状松式染色,要通过后序加工得以改善。
由于Lyocell纤维价格昂贵,成品质量要求高,技术人员选择性能优良的Ciba公司Cibacron HW型、C型和上海万得化工公司B型双活性染料用于生产,双活性基团染料可以控制原纤化均匀程度。以B型染料浸染为例,采用65 ℃恒温染色,元明粉促染30 min,纯碱固色40 ~ 60 min。
4.6 免烫整理
为了避免成品在服用过程中进一步发生原纤化,提高其抗皱性能,有必要进行免烫树脂整理。我们使用德国BASF公司生产的FR - ECO树脂整理剂改善棉织物的平整度和折皱回弹性。FR - ECO的主要成份是改性二羟甲基二羟基乙烯脲,是超低甲醛树脂交联剂,整理后产品游离甲醛含量非常低,能达到“Oeko - Tex标准100”对纺织品甲醛含量的要求,低于75 ×10 -6 ,可以应用于Lyocell纤维织物。
根据Lyocell织物的组织规格,用量控制在70 ~ 100 g/L,催化剂MgCl 2 ·6H 2 O用量是交联剂量的15 %。为确保整理后平整度达3 ~ 4级,必须严格控制工艺操作,加强染色后水洗,充分去除浮色和表面活性剂,最好在最后一格用醋酸中和,待整理织物布面呈中性。严格控制焙烘工艺,生产时注意表头显示温度与布面实际温度的差距,使交联剂在合适温度充分交联。
4.7 机械柔软整理
为生产Lyocell纤维织物,公司购置了意大利白卡拉尼公司Airo - 2000四管道新型柔软处理机,容布量为300 kg。织物以绳状方式进入到气动喷射管,获得很大的推力高速撞击到机器后部的格栅,消除平幅处理产生的内应力,织物得到充分抛松,如此循环运作,获得悬垂飘逸、丰满柔糯的手感和质感。
机械柔软整理结合化学柔软整理效果更佳,可采取湿柔、含潮机柔和干柔等3种处理方式。湿柔即按一定比例在料槽中配制柔软整理液,通过给液装置喷洒在运行的织物上,待织物均匀润湿后利用每管小轧车轧去多余的整理液,排液后织物边运行边烘干,调节合适的布速和风量,直到完全烘干,整理时间取决于容布量、克重、热风温度等。含潮机柔即织物先平幅浸轧柔软剂,带液率70 % ~ 80 %进入Airo处理机抛松烘干。干柔即织物在拉幅机上轧柔软剂烘干后进行干态机械整理。3种处理方式各有优缺点,对比如表4。

表4 三种机械柔软处理方式比较
能耗

助剂消耗

生产效率 强力损伤 整理效果
湿柔
含潮机柔
干柔

一般
最小

一般
最小

较高
较大
一般
较小
最好
较好
一般

由于织物在湿状态下进行机械柔软整理表面产生次级原纤化,因此获得更丰满的手感。含潮机柔要控制好带液率,且对织物染色牢度要求较高,防止湿状态下堆置造成色斑,影响成品质量。生产过程中要根据成品风格要求选择Airo机械处理方式,以满足客户要求。通常Airo机械柔软整理后布面有细微堆皱,可增加一道喷雾拉幅整理,稳定成品门幅,同时改善外观平整度。
5 成品物理技术指标
目前Lyocell纤维印染布尚无统一的国际标准和国家标准,我们根据国外客户的具体技术要求,参照GB/T411 - 93、GB/T 5326 - 1997制定了《Lyocell纤维印染布企业标准》,并在实际生产应用中不断修改完善,指导批量生产。
6 总结
应用先进的染整技术,我们已成功试验、生产了几十个品种Lyocell纤维织物,有Lyocell纯纺、Lyocell/棉、Lyocell/涤、Lyocell/亚麻、Lyocell/棉/氨纶和Lyocell/粘胶等六大类:纹路有平纹、斜纹和小提花;有交织和混纺面料;Lyocell纤维含量有40 %、45 %、50 %、60 %、70 %等。其中已有7个产品获得英国Acordis公司亚洲技术部授予的TQ号码,允许申请Tencel吊牌。Lyocell纤维印染布色彩绚丽,手感柔糯,光泽柔和,悬垂飘逸,有桃皮绒风格,穿着舒适透气,是高档的服装面料。

淮北印染有限责任公司 代 明 刘儒初 吴桂英
淮北长华印染公司 梅肖瑾 兰 峰

参考文献
1 赵培华.Lyocell织物染色.印染,1999(3):44 ~ 50
2 高鹏.Lyocell织物碱处理的应用研究.印染,2002(1):13 ~ 15


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