竹浆纤维的防缩抗皱整理刘玉磊;孟家光;胡海霞【摘要】为更好地说明竹浆纤维缩水变形的原因,测试了竹浆纤维及其纱线的性能.采用2步法:第1步在碱质量浓度为150 g/L、水温为30 ℃、时间为2 min的条件下对竹浆纤维绞纱进行松弛碱处理,取出后用质量分数为2%的H2SO4(含Zn"、Mg2+)溶液中和5 min,获得初步的防缩水效果;第2步是对竹浆纤维织物进行树脂整理.讨论整理剂用量对竹浆纤维针织衫的折皱回复角、缩水尺寸、甲醛含量、白度、顶破强力、手感等性能的影响,通过实验数据和图表分析获得了最佳的工艺条件为:戊二醛低温自交联免烫树脂60 g/L,催化剂20 g/L,强力助剂50 g/L,柔软剂SAPAMINE(R)HS 10 g/L.【期刊名称】《纺织学报》【年(卷),期】2011(032)003【总页数】5页(P91-94,99)【关键词】竹粘纤维;工艺;整理;针织衫;折皱回复角【作者】刘玉磊;孟家光;胡海霞【作者单位】西安工程大学,纺织与材料学院,陕西,西安,710048;西安工程大学,纺织与材料学院,陕西,西安,710048;浙江工业职业技术学院,浙江,绍兴,312000【正文语种】中文【中图分类】TS131.9竹浆纤维的白度与普通粘胶纤维接近，干强、韧性和耐磨性较高，可纺性优良，制成的织物吸湿性和透气性能优良［1］，但是其湿强低，易皱，易起毛起球，手感差，首次洗涤缩水率超过10%，这些因素严重影响了其服用性能［2］，阻碍了竹浆纤维的实质性推广。
李星海尝试设定单纱每2.54 cm捻度为100～150个，再以多根这样的单纱加捻成纱线，然后在60～100℃蒸汽定型;也可用单纱或股线经过粘胶拖浆定型，即可织造服装，但经测试其效果有限。
本文对竹浆纤维进行碱松弛和树脂2道工艺处理，获得了良好的防缩抗皱性能，成果在东莞圣旗路时装有限公司进行了应用，效果显著。
1.1 材料与试剂材料:竹浆纤维;双股31.25 tex、670捻/m竹浆纤维针织用纱。
化学试剂:固态袋装NaOH(99%天津天工牌片碱)，按质量浓度为 100、150、200 g/L稀释试剂;戊二醛低温自交联免烫树脂(液态、非离子型，香港先进化工)。
催化剂:氯化镁和柠檬酸混合缓冲溶液。
强力助剂:聚乙烯乳液(非离子、乳液)，改善织物抗磨损和撕破强力，作为纤维素纤维免烫整理的添加剂。
柔软剂:SAPAMINE®HS(液体、阳离子型，亨斯迈纺织染化有限公司)。
1.2 实验方法1.2.1 纤维基本性能实验将试样放在温度为(20±2)℃，相对湿度为(65±2)%的条件下平衡24 h，用3365型 INSTRON强力仪，参照 GB/T 14337—1993《合成短纤维断裂强度及断裂伸长实验方法》对竹浆纤维的干湿态拉伸性能和黏弹性能进行测试［3］。
纤维拉伸性能的测试条件:试样夹持距离为10 mm，拉伸速度为10 mm/min，测定50次，然后取其平均值，干态预加张力为0.5 cN/tex，湿态预加张力为干态时的一半，且测试前需在去离子水中浸泡3 min。
蠕变和松弛性能测试条件为:预加张力0.1 cN，夹持距离10 mm，统计次数10次，初始拉伸速度5 mm/min，松弛时间500 s，定伸长 2%、5%、8% 和10%，蠕变时间6 000 s，定负荷2.0 cN。
1.2.2 纱线松式碱处理将绞圈直径为80 cm的绞纱分为3份，分别浸入质量浓度为100、150、200 g/L 的NaOH溶液，水温30℃松弛处理2 min。
取出后用质量分数为2%的 H2SO4溶液(含 Zn2+、Mg2+)中和5 min。
再用去离子水充分洗涤。
1.2.3 防缩抗皱处理将150 g/L碱处理的竹浆纤维纱在横机上织成“L”码毛衫，下机尺寸身长/胸阔/领阔/领深为56 cm/49 cm/22 cm/12 cm。
分别将30、50、60、90、120 g/L戊二醛低温自交联免烫树脂与催化剂(30 g/L)、强力助剂(50 g/L)、柔软剂(10 g/L)同浴混合均匀;pH值调为5.0，用吸尽法处理竹浆纤维针织物。
处理后将针织品脱水，并于140℃烘干，160℃焙烘3 min。
1.3 测试方法对整理过的竹浆纤维针织衫进行测试。
1.3.1 折皱回复角测定依据GB/T 3819—1997《纺织品织物折痕回复性的测定》，使用YG541B型折皱弹性测试仪测织物折皱回复角［4］。
1.3.2 织物顶破测定在YG065H型电子测试织物强力机上，根据GB/T 8878—1997《棉针织内衣》进行测试。
试样直径为6 cm;机器夹布圆环的内径为2.5 cm，弹子直径为2 cm;实验机器的下降速度为100 mm/min，隔距为100 mm，边距为535 mm，定位移为95 mm。
1.3.3 白度的测定在Ultra Scan XE型电脑测配色仪(美国Hunter Lab公司)上测定白度(WH)。
1.3.4 甲醛含量测定根据 GB/T 2912.1—2009《纺织品甲醛的测定第1部分:游离和水解的甲醛(水萃取法)》和GB/T 2912.2—2009《纺织品甲醛的测定第2部分:释放的甲醛(蒸汽吸收法)》进行测定。
第1步甲醛标准曲线绘制:将标定好的不同浓度的甲醛溶液5 mL和5 mL乙酰丙酮混合，移取5 mL H2O和5 mL乙酰丙酮混合液做参比液。
在40℃水浴中反应30 min，再测定其吸光度，绘制标准浓度曲线。
第2步释放甲醛含量的测定:称取1 g剪碎后试样，分别置于密封广口瓶，加入100 g蒸馏水，40℃水浴处理60 min，每5 min摇瓶1次，然后过滤至烧杯中。
分别测试样品的吸光度，然后在标准浓度曲线上查得对应的甲醛质量浓度(μg/mL)。
至少做3个平行样，取其平均值作为最终甲醛含量［5］。
2.1 纤维的力学性能表1示出竹浆纤维的拉伸性能测试结果。
图1、2为竹浆纤维的蠕变性能和松弛性能曲线。
从图1可看出，竹浆纤维在2.17 cN力的作用下5 100 s蠕变4 mm，说明竹浆纤维具有较优异的蠕变性能，从而得出竹浆纤维的保形性比较好。
从图2可看出，竹浆纤维的应力-应变屈服点在伸长率为8%附近，说明竹浆纤维的弹性回复性较差，对其织物来说，表现为尺寸稳定性差，易起拱变形。
这是因为竹浆纤维的分子质量结晶度取向度均较小分子链更易滑移，产生塑性变形，使得弹性较小。
从表1可发现，竹浆纤维在干态时断裂强度较低，而伸长率较高，属于低强高伸高回复型纤维。
经湿处理后，竹浆纤维的断裂强度、断裂伸长率、断裂比功和初始模量分别下降了10.25%、35.76%、43.12%和11.31%。
通过测定密度发现，竹浆纤维具有较多的微孔，更易吸收水分，水分进入纤维后改变了纤维分子间的结合状态，导致纤维的强度下降［3］。
随纤维含水率的提高纤维拉伸率应随之增大而本文实验发现纤维含水率提高后，纤维的拉伸率反而下降。
这是由于纤维易吸水，当纤维从浸泡的水中提取出来时，纤维已被部分拉伸，变得更直;纤维吸水后，其质量增大，由于重力因素，使得纤维在仪器上夹持瞬间有所伸长，在拉伸过程中，纤维较易被拉断，从而导致纤维伸长率下降较多，说明纤维经水处理后，更易伸长;因此，再生竹纤维在加工和使用过程中需注意防潮防湿，不能经受剧烈的机械作用和水作用［6－8］。
2.2 纱线的碱处理结果和红外光谱分析表2示出竹纤维绞纱碱处理前后各项物理指标的实验结果。
图3示出竹纤维经不同质量浓度碱处理后的红外光谱图。
由图3可看出:当碱质量浓度为30～150 g/L时，吸收峰呈上升趋势，上升的越快表明结晶度提高越显著但是当碱质量浓度超过时吸收峰变化相对缓和，甚至出现了下降现象。
原因可能是:1)纤维表层被部分水解使表面黏着，阻止了碱溶液的渗入;2)纤维重结晶破坏了纤维分子结构中的氢键，使部分结晶结构转变为无定形结构。
从表2看出，烧碱质量浓度为150 g/L时，纱的收缩率、捻度损失、失重率是最为理想，这与文献［9－10］以及上述的红外光谱分析是一致的。
将处理过的纱线织成满针罗纹在针电脑横机上编织，在不产生布面漏洞的情况下牵拉力尽量调小。
织成的衣服经水洗烘干后发现，领口、衫身歪斜，布面的起皱缩水现象虽有所减轻，但依然达不到要求，所以还需要进行树脂整理来达到抗皱防缩定型效果。
表3为按照1.2.3树脂整理工艺对针织衫整理各项指标的实验结果对比。
从表3可看出，随着整理剂质量浓度的增加，干湿态折皱回复角增大，甲醛含量增高，手感变差［11－12］。
值得注意的是在树脂整理剂质量浓度为60 g/L时，干湿态折皱回复角值变化趋缓(对于横机编织的针织衫而言)，手感开始变差，顶破强力降低开始变化明显。
另外身长/胸阔/领阔/领深变化尺寸在树脂整理剂质量浓度为60 g/L时已经达到要求(在1.5 cm以内)，甲醛含量符合环保要求(≤10)，所以树脂整理剂以60 g/L为宜。
烘干温度≤140℃，焙烘温度≤160℃，时间3 min为宜。
因为温度过高和时间过长会严重损伤针织衫中的弹性拉架(弹性莱卡)，为实现较好催化效果，催化剂以30 g/L为宜，为保护竹纤维强力，强力助剂以50 g/L 为宜，柔软剂SAPAMINE®HS质量浓度为10 g/L。
在竹浆纤维的防缩抗皱整理中，第1步碱处理的最佳工艺为:将绞圈直径为80 cm 的绞纱浸入150 g/L的NaOH溶液，在水温为30℃的条件下浸泡2 min;取出后用质量分数为 2% 的 H2SO4(含Zn2+、Mg2+)溶液中和5 min，再用去离子水充分洗涤。
第2步是对针织物进行树脂整理，戊二醛低温自交联免烫树脂以60g/L为宜;烘干温度≤140℃，160℃焙烘3 min;催化剂的质量浓度为30 g/L，强力助剂为50 g/L，柔软剂SAPAMINE®HS为10 g/L。
经过这2步处理的针织衫，防缩水效果良好(身长/胸阔/领阔/领深变化尺寸在1.5 cm以内)，手感柔软，具有良好的服用性能。
【相关文献】［1］刘军.竹材纤维及在毛纺产品中的应用［J］.毛纺科技，2009，37(7):32 －34.LIU Jun. Fibers from bamboo material and its application in wool product［J］.Woo1 Textile Journal，2009，37(7):32 －34.［2］潘云鹏.竹纤维的特点、鉴别及使用中的注意事项［J］.染整技术，2009，31(8):50 －51. PAN Yunpeng.Features，identification of bamboo fiber and the matters needing attention when used ［J］.Dyeing Technology，2009，31(8):50 －51.［3］黄艳辉.毛竹单根纤维的力学性质研究［J］.中国造纸，2009，28(8):10 －12.HUANG Yanhui.Study on the mechanical properties of moso bamboo single fiber ［J］.China Pulp ＆ Paper，2009，28(8):10 －12.［4］王劲伟，韩风丽，李建华.碱·尿素改性条件下亚麻纤维微观结构的变化研究［J］.西安工程大学学报，2009，23(3):15 －18.WANG Jinwei，HAN Fengli，LI Jianhua.The change on micro-structure of modified flax fibers under alkali-urea condition ［J］.Journal of Xi′an Polytechnic University，2009，23(3):15 －18.［5］施星星.乙酰丙酮光度法测定甲醛方法的改进［J］.污染防治技术，2008，21(6):92 －93. SHI Xingxing.The method improved for determination of the method formaldehyde improved photometry by acetylacetone photometry［J］.Pollution Control Technology，2008，21(6):92 －93.［6］姚穆，周锦芳，黄淑珍.纺织材料学［M］.2版.北京:中国纺织出版社，2000.YAO Mu，ZHOU Jinfang，HUANG Shuzhen.Textile Materials［M］.2nd ed.Beijing:ChinaTextile ＆Apparel Press，2000.［7］何建新，章伟，王善元.竹纤维的结构分析［J］.纺织学报，2008，29(2):20 －24.HE Jianxin，ZHANG Wei，WANG Shanyuan.Analyzing the structure of bamboo fiber ［J］.Journal of Textile Research，2008，29(2):20 －24.［8］DESHPANDE A P，RAO MB，RAO C L.Extraction of bamboo fibers and their use as reinforcementin polymeric composites［J］.Journal of Applied Polymer Science，2000，76(1):83 － 92.［9］陶丽珍，蔡苏英，蒋耀兴.丝光碱缩工艺对竹原纤维纱线性能的影响［J］.印染，2005，31(14):21 －24.TAO Lizhen， CAISuying， JIANG Yaoxing. The influence of mercerization and alkali shrinkage to the property of bamboo yarn［J］.Dyeing ＆ Finishing，2005，31(14):21－24. ［10］刘基宏，范雪荣.绞纱热碱丝光工艺研究［J］.印染，2000，9:19 －20.LIU Jihong，FAN Xuerong. Hotalkalimercerizing technology research on yarn［J］.Dyeing ＆ Finishing，2000，9:19 －20.［11］ANDREWSBA Kottes，BLANCHARD EJ.Fabric whiteness retention indurable press finishing with citric acid［J］.TCC，2003(25):52 －54.［12］张宏伟，赵海梅，万雅波，等.水解淀粉与乙二醛对棉织物的抗皱整理［J］.纺织学报，2007，28(3):72－75.ZHANG Hongwei，ZHAO Haimei，WAN Yabo，et al.Crease-resistant finishing of cotton fabric with glyoxal and hydrolyzed starch［J］.Journal of Textile Research，2007，28(3):72 －75.。