CN107476088A - 一种提升纤维素纤维面料防水防油性能的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种提升纤维素纤维面料防水防油性能的加工方法，包含印花工序与防水防油整理工序，所述印花工序在印花色浆中含有带正电荷的有机物或带正电荷的无机金属盐，所述防水防油整理采用六碳氟系助剂或四碳氟系助剂。本发明提供的提升纤维素纤维面料防水防油性能的加工方法，加工出来的面料颜色鲜艳，面料得色较好，同一面料中无论花型颜色的深浅都具有较好的防水防油效果；即使面料经过多次洗涤后，仍具有较好的、持久的防水防油性能。

Description

一种提升纤维素纤维面料防水防油性能的加工方法
技术领域
本发明属于纤维素纤维面料染整技术领域，具体涉及一种提升纤维素纤维面料防水防油性能的加工方法。
背景技术
纺织品的防水防油整理是常见的重要功能性整理，其主要可以包含两方面的功效：一是水渍或油污对面料的沾污性要小；二是沾污到面料后，污渍也很容易去除，而不像吸附性强的污渍难以去除。
在防水防油剂领域，应用最广泛的是氟系防水剂，而传统含氟防水剂多为八碳结构，具有良好的化学稳定性和疏水、疏油性，在纺织品三防整理中具有无可比拟的优越性。然而，八碳氟类防水剂含全氟辛基磺酰基类化合物(PFOS)或全氟辛酸铵(PFOA)等化合物，这些化合物极难降解，具有高生物蓄积性和多种毒性，现已逐步被限制使用。
专利CN106320024A一种防水防油防污面料的后整理工艺中，其防水防油防污面料的后整理工艺采用染色，一次水洗，二次水洗，三次水洗，四次水洗，热轧，覆膜等工序来提升面料的三防性能，此方法水洗工艺比较繁琐，工艺流程长。
专利CN104562684A一种防水防油剂及其制备方法，采用含氟共聚物、蜡组分、乳化剂、助溶剂和去离子水，它能够提升碳原子数为1-6的短链氟烷基单体，使防水防油剂比现有的C8类产品更环保，能达到C8类产品的防水防油性能。但是该专利中采用50～70℃的微晶蜡容易造成后整理加工时蜡组分的挥发以及在长时间加工过程中形成油滴现象，同时这种蜡组分的耐久性也不好。
环保型六碳防水防油整理工艺针对市场要求及相应的环保法规而开发，相对于传统的八碳氟类防水防油剂，六碳氟类防水防油剂不含PFOS、PFOA、甲醛等禁用物质，较易降解，是环境友好型的整理剂。
然而，六碳氟类助剂也有其不足的地方，主要是其防水防油性能不及八碳氟类防水防油剂。当其应用在全棉印花面料上时，尤其是面料深色花型部分的时候，面料的防水防油性能明显降低，主要体现在面料初次防水性能和面料持久的防水性能方面。如果要提升面料的防水防油效果，只有通过加大三防助剂的用量来实现。
发明内容
针对上述不足，本发明提供一种提升纤维素纤维面料防水防油性能的加工方法，在不提升三防助剂用量和不增加工序的基础上，使面料的防水防油效果不受颜色深浅的影响，初次防水防油效果较好，尤其是经过多次洗涤后的耐久性比较好。
本发明的技术方案为：
一种提升纤维素纤维面料防水防油性能的加工方法，包含印花工序与防水防油整理工序；所述印花工序在印花色浆中含有带正电荷的有机物或带正电荷的无机金属盐，所述防水防油整理采用六碳氟系助剂或四碳氟系助剂。
所述带正电荷的有机物含有环氧基团或硅氧烷。
所述带正电荷的无机金属盐为二价金属氯化物。
所述二价金属氯化物为氯化镁、氯化钙或氯化锌中的一种或几种。
所述印花色浆中还含有脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐、活性染料、海藻酸钠、碱剂、尿素、抗还原剂和水。
所述防水防油整理工序还可加入异氰酸酯聚氨酯或丙烯酸酯交联剂。
所述印花色浆以重量份计包括：带正电荷的有机物或带正电荷的无机金属盐0.05-0.15份，脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐0.3-0.8份，活性染料5-12份，海藻酸钠2-3份，碱剂1-2份、尿素5-8份、抗还原剂0.5-1.5份，余量为水，共计100份。
所述防水防油整理工序为浸轧防水防油和柔软剂的同浴，面料的带液率为80-85％，定型时间为65-70s；定型前面4节采用低温烘干，第1节和第2节烘箱温度为110-120℃，第3节和第4节为130-140℃，后面4节采用高温烘干165-185℃，最后空气降温。
有益效果
本发明提供的提升纤维素纤维面料防水防油性能的加工方法，加工出来的面料颜色鲜艳，面料得色较好，同一面料中无论花型颜色的深浅都具有较好的防水防油效果；即使面料经过多次洗涤后，仍具有较好的、持久的防水防油性能，即防水防油的持久性较好。
附图说明
图1为纤维和乳液粒子在浸渍槽中的状态，1表示工作液浸渍槽，2表示防水防油乳液粒子，3表示纱线；
图2为被污染的乳液，初步烘干后的形态；
图3为未被污染的乳液，初步烘干后的形态；
图4为被污染后，充分烘干后所呈的皮膜形态；
图5未被污染，充分烘干后所呈的皮膜形态。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件(例如参考赵涛编著的《染整工艺与原理》，中国纺织出版社，2009；沈兰萍著的《织物结构与设计》，中国纺织出版社，2005)或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
床上用品面料采用的材质一般都以纤维素纤维面料为主，纤维素纤维由于加工过程的影响，在水中一般显示出负电性的表面电位。如图1所示，面料进行防水防油整理时采用六碳氟类助剂或四碳氟类助剂，该防水防油乳液表面电位显示高正电性，因此能使助剂均匀沉积到具有负表面电位的纤维素纤维表面上；如图3所示，在面料初步烘干后，由于带正电荷物质的作用，面料上的工作液中水分蒸发后，乳液粒子能定向吸附到面料表面；如图5所示，面料充分烘干后，防水防油剂在面料表面形成一层均匀的防水防油皮膜层，使面料获得较好的防水防油性能。
但是纤维素纤维印花面料一般在印花之前都需要加入增白剂，印花色浆中的活性染料也易发生水解，水解染料或增白剂均带负表面电位，在防水防油整理过程中水解染料和增白剂容易从面料上剥落下来而溶解在工作液中，打破了工作液中防水防油剂乳液的表面电位的平衡，使其表面电位的正电性被中和减弱，从而降低其对纤维素纤维的静电引力，最终改变了防水防油剂在纤维表面的聚集形态，如图2所示，使得面料防水防油效果变差。面料上防水防油剂聚集形态的改变直接导致了面料初始防水防油性能的降低。当防水防油工作液被带有负表面电位的染料或增白剂污染后，首先，防水防油乳液正表面电位被中和打破，乳液之间的斥力消失，乳液中防水防油剂为了获得更低的表面能而发生相互聚集；其次，聚集后的乳液粒子由于不具备电荷的定向吸附作用，会全部沉积到纱线之间或表面纤维之间的空隙，而不是均匀的分布在纱线或纤维的表面，破坏了防水防油层的皮膜的连续性，如图4所示，面料经过烘干后，这种连续性会被破坏的更加明显，最终使面料的初始防水性能都不好。通过加强对面料的水洗，在一定程度上可以减少水解染料的剥落，但没有从根本上杜绝，充分水洗只是降低了防水防油乳液被破坏的风险，针对深色花型，充分水洗甚至没有效果。
本发明在印花色浆中采用带正电荷物质，这些物质具有定向架桥功能，尤其是对深色易水解的活性染料来说，效果更加明显。所采用的带正电荷物质为能与纤维素纤维反应的有机物或无机金属盐。有机物上的活性基团能与纤维素纤维上的羟基发生反应，使有机物的整体固着在面料上，同时有机物上的正电荷基团能够吸附水解染料，使其不会剥落到工作液中。带正电荷物质还可以是无机多价金属盐，无机多价金属盐由于具有极强的正电荷性，能与海藻酸钠浆中的硬链段α-L-古罗糖醛酸(G单元)络合吸附到面料上，而染料一般是溶解在海藻酸钠大分子中，在活性染料汽蒸过程中，染料与纤维发生固色的同时也会发生水解，水解部分的染料被海藻酸大分子链包裹着，无法剥落到后整理工作液中。
然而，色浆中采用带正电荷的物质对色浆的稳定性会造成很大的影响，容易使色浆凝胶化，改变了海藻酸钠色浆的流变性、剪切性以及触变性，给印花带来了极大难度。本发明通过对色浆工艺性能参数进行了重新设计，首先，通过控制海藻酸钠色浆的粘度来维持色浆的稳定性，海藻酸钠大分子上具有较多的亲水性基团，锁水能力较强，降低色浆粘度以便加大色浆中游离水的含量。其次，采用脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐对含正电荷物质进行增溶，脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐类物质能在游离水中形成胶束，乙氧基部分在胶束外围能与游离水形成氢键而溶于水中，磺酸基能将含正电荷物质吸附并使其包含在胶束中，从而避免了正电荷的裸露在水中而被海藻酸吸附。当印花浆经过筛网刮印到面料上，这部分游离水能快速被纤维素纤维面料所吸收形成纤维素结合水，溶解在水中的胶束同时也转移到面料上，胶束体系遭到破坏，胶束里增溶的含正电荷物质也被释放到面料上与纤维素固着，从而水解染料和增白剂等含负表面电位物质的剥落，最终实现无论花型的深色部位还是浅色部分都具有较好的初始和耐久的防水防油性能。
为了使面料获得更持久防水防油性能，本发明中还在色浆中加入了柔性交联剂并提供了防水防油助剂与柔软剂同浴加工的后整理加工方法。在印染活性印花加工过程中以及消费者洗涤过程中，纤维素纤维会不断的重复着膨润收缩的过程，这造成面料、纱线或纤维上形成的防水防油皮膜层发生相对移动或脱离，降低了防水防油性能。本发明中提供的柔性交联剂具有较好的延展性和韧性，即面料在外力作用下发生形变(如伸长)或是经水膨润变粗后再干燥变细，纤维之间或纱线之间的空隙变大，仍能保持皮膜的连续性，从而仍具有较强的防水防油性，尤其是经过多次洗涤烘干后。面料耐久的防水防油性能与后整理柔软定型工艺也有密切的关系。本发明的柔软定型中，先低温干燥面料，然后高温使交联剂成膜交联覆盖，最后是空气缓慢降温，定型时间65-70s为宜；浸轧工作液时面料的带液率为80-85％。该工艺利用热风非接触烘干，在面料刚进入烘箱时，采用低温烘干，目的只为将面料上的水分蒸发而使面料干燥，避免防水防油剂因温度骤然上升而出现较强的毛细效应使其发生迁移的现象。当面料干燥后升高温度主要是为了使柔性交联剂在面料表面成膜。通过分段升温的方法成膜更加均匀，薄而细腻，手感柔软。
实施例1
面料规格：105”/40s*40s/144*76，全棉缎纹
面料经过如下常规工序：烧毛(二正二反)→退浆→煮练→漂白→拉幅→丝光→增白→印花→蒸化→水洗→防水防油整理→轧光→预缩→成品。面料经过上述工序加工后，能获得较好的防水防油效果。
其中在印花工序中，印花色浆处方：
氯化镁0.1份；脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐(3EO)0.5份；活性红3BS 8份；海藻酸钠2.5份；碳酸氢钠1.5份；尿素6份；抗还原剂0.5份；余量为水；共计100份。
面料完成印花后，对面料进行蒸化和水洗，将水洗后的面料进行防水防油整理，其防水防油整理工艺和工作液处方如下：
(1)工作液处方：平滑性阳离子柔软剂15g/L，防水防油剂LS-6720(联胜化学)30g/L，LS-710A 10g/L。
(2)定型工艺：带液率82％，定型时间70s，前面4节低温烘干，烘箱温度依次为：115℃，120℃，130℃，140℃；后面4节采用高温烘干，温度依次为165℃，174℃，180℃，185℃。
实施例2
面料规格：105”/40s*40s/133*72，全棉斜纹
面料经过如下常规工序：烧毛(二正二反)→退浆→煮练→漂白→拉幅→丝光→增白→印花→蒸化→水洗→防水防油整理→轧光→预缩→成品。面料经过上述工序加工后，能获得较好的防水防油效果。
其中在印花工序中，印花色浆处方：
氯化钙0.05份；氯化镁0.1份；脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐(3EO)0.8份；活性红3BS12份，海藻酸钠3份；碳酸氢钠2份；尿素8份；抗还原剂1.5份；余量为水；共计100份。
面料完成印花后，对面料进行蒸化和水洗，将水洗后的面料进行防水防油整理，其防水防油整理工艺和工作液处方如下：
(1)工作液处方：平滑性阳离子柔软剂12g/L，防水防油剂LS-6410(联胜化学)50g/L，LS-370 15g/L。
(2)定型工艺：带液率85％，定型时间70s，前面4节低温烘干，烘箱温度依次为：120℃，120℃，135℃，140℃；后面4节采用高温烘干，温度依次为168℃，176℃，182℃，185℃。
实施例3
面料规格：105”/60s*60s/200*100，全棉缎纹
面料经过如下常规工序：烧毛(二正二反)→退浆→煮练→漂白→拉幅→丝光→增白→印花→蒸化→水洗→防水防油整理→轧光→预缩→成品。面料经过上述工序加工后，能获得较好的防水防油效果。
其中在印花工序中，印花色浆处方：
氯化钙0.02份，氯化锌0.04份；脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐(3EO)0.3份；活性红3BS5份；海藻酸钠2份；碳酸氢钠1份；尿素5份；抗还原剂0.5份；余量为水；共计100份。
面料完成印花后，对面料进行蒸化和水洗，将水洗后的面料进行防水防油整理，其防水防油整理工艺和工作液处方如下：
(1)工作液处方：平滑性阳离子柔软剂18g/L，防水防油剂TF-5001(传化化学)50g/L，TF-569A 15g/L(传化化学)。
(2)定型工艺：带液率85％，定型时间70s，前面4节低温烘干，烘箱温度依次为：114℃，122℃，137℃，140℃；后面4节采用高温烘干，温度依次为162℃，173℃，182℃，185℃。
实施例4
面料规格：105”/40s*40s/144*76，全棉缎纹
面料经过如下常规工序：烧毛(二正二反)→退浆→煮练→漂白→拉幅→丝光→增白→印花→蒸化→水洗→防水防油整理→轧光→预缩→成品。面料经过上述工序加工后，能获得较好的防水防油效果。
其中在印花工序中，印花色浆处方：
3-氯-1,2-环氧丙烷0.15份；脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐(3EO)0.5份；活性红3BS 8份；海藻酸钠2.5份；碳酸氢铵1份；尿素6份；抗还原剂0.5份；余量为水；共计100份。
面料完成印花后，对面料进行蒸化和水洗，将水洗后的面料进行防水防油整理，其防水防油整理工艺和工作液处方如下：
(1)工作液处方：平滑性阳离子柔软剂15g/L，防水防油剂TF-5548(传化化学)30g/L，TF-569F 10g/L(传化化学)。
(2)定型工艺：带液率80％，定型时间70s，前面4节低温烘干，烘箱温度依次为：111℃，118℃，132℃，138℃；后面4节采用高温烘干，温度依次为163℃，177℃，181℃，184℃。
表1实施例1至实施例4的面料各项性能指标
性能指标 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
色光 无变化 无变化 无变化 无变化
防水/防油(0次)/级 5/6 5/6 5/6 5/6
防水/防油(10次)/级 4-5/5 4-5/5 4-5/5 4-5/5
防水/防油(20次)/级 4/4 4/4 4/4 4/4
防水/防油(30次)/级 3-4/3 3-4/3 3-4/3 3-4/3
备注：
1、防水性能测试方法按照“GBT 4745-2012纺织品防水性能的检测和评价沾水法”执行。
2、防油性能测试方法按照“GB/T 19977-2014纺织品拒油性抗碳氢化合物试验”执行。
3、防水防油性能评价：等级越高，数值越大，效果越好。
对照例1
以实施例1工艺作为参考工艺，只改变实施例1中印花色浆处方，其他所有工序和工艺均不变，即将色浆处方中“氯化镁”和“脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐”的成份去除。
对照例2
以实施例2工艺作为参考工艺，只改变实施例2中印花色浆处方，其他所有工序和工艺均不变，即将色浆处方中“氯化钙”、“氯化镁”和“脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐”的成份去除。
对照例3
以实施例3工艺作为参考工艺，只改变实施例3中印花色浆处方，其他所有工序和工艺均不变，即将色浆处方中“氯化钙”、“氯化锌”和“脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐”的成份去除。
对照例4
以实施例4工艺作为参考工艺，只改变实施例4中印花色浆处方，其他所有工序和工艺均不变，即将色浆处方中“3-氯-1,2-环氧丙烷”和“脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐”的成份去除。
表2对照例1至对照例4的面料各项性能指标
性能指标 对照例1 对照例 对照例3 对照例4
色光 无变化 无变化 无变化 无变化
防水/防油(0次)/级 4/5 4/5 4/5 4/5
防水/防油(10次)/级 4/3 4/3 4/3 4/3
防水/防油(20次)/级 2-3/2-3 2-3/2-3 2-3/2-3 2-3/2-3
防水/防油(30次)/级 0/0 0/0 0/0 0/0
从表1和表2中可以看出，对照例的初次防水防油性能明显比实施例的初次防水防油性能要低1级。经过水洗后，对照例1中的防水防油性能均发生下降，且防油性能下降的更加明显。随着水洗次数的增加，对照例中防水防油性能下降的也更加明显，直至失去防水防油性能。

Claims (8)

1.一种提升纤维素纤维面料防水防油性能的加工方法，包含印花工序与防水防油整理工序，其特征在于：所述印花工序在印花色浆中含有带正电荷的有机物或带正电荷的无机金属盐，所述防水防油整理采用六碳氟系助剂或四碳氟系助剂。
2.根据权利要求1所述的提升纤维素纤维面料防水防油性能的加工方法，其特征在于：所述带正电荷的有机物含有环氧基团或硅氧烷。
3.根据权利要求1所述的提升纤维素纤维面料防水防油性能的加工方法，其特征在于：所述带正电荷的无机金属盐为二价金属氯化物。
4.根据权利要求3所述的提升纤维素纤维面料防水防油性能的加工方法，其特征在于：所述二价金属氯化物为氯化镁、氯化钙或氯化锌中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的提升纤维素纤维面料防水防油性能的加工方法，其特征在于：所述印花色浆中还含有脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐、活性染料、海藻酸钠、碱剂、尿素、抗还原剂和水。
6.根据权利要求1所述的提升纤维素纤维面料防水防油性能的加工方法，其特征在于：所述防水防油整理工序还可加入异氰酸酯聚氨酯或丙烯酸酯交联剂。
7.根据权利要求1所述的提升纤维素纤维面料防水防油性能的加工方法，其特征在于：印花色浆以重量份计包括：带正电荷的有机物或带正电荷的无机金属盐0.05-0.15份，脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐0.3-0.8份，活性染料5-12份，海藻酸钠2-3份，碱剂1-2份、尿素5-8份、抗还原剂0.5-1.5份，余量为水，共计100份。
8.根据权利要求1所述的提升纤维素纤维面料防水防油性能的加工方法，其特征在于：所述防水防油整理工序为浸轧防水防油剂和柔软剂的同浴，面料的带液率为80-85%，定型时间为65-70s；定型前面4节采用低温烘干，第1节和第2节烘箱温度为110-120℃，第3节和第4节为130-140℃，后面4节采用高温165-185℃烘干，最后空气降温。
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