纯棉织物的后整理之二-防皱整理课件.ppt
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- 纯棉 织物 整理 防皱 课件
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1、防皱整理(免烫整理)Wrinkle Resistant Finish单元单元2 1、防皱整理的起因1.1. 棉、粘胶纤维及其混纺织物具有许多优良特性,但也存棉、粘胶纤维及其混纺织物具有许多优良特性,但也存在着弹性差、易变形、易折皱等缺点在着弹性差、易变形、易折皱等缺点; ;在纺织印染加工过在纺织印染加工过程中,这种织物由于不断受到各种外力的作用而引起变程中,这种织物由于不断受到各种外力的作用而引起变形,但在洗涤过程中遇到湿热条件,纤维的变形就会立形,但在洗涤过程中遇到湿热条件,纤维的变形就会立即恢复,从而产生剧烈的收缩现象即缩水。即恢复,从而产生剧烈的收缩现象即缩水。一、防皱整理概述2、防皱整
2、理的概念防皱整理防皱整理就是利用防皱整理剂来改变纤维及织物的物理和就是利用防皱整理剂来改变纤维及织物的物理和化学性能,提高织物防缩、防皱性能的加工过程。化学性能,提高织物防缩、防皱性能的加工过程。由于最初是利用脲醛树脂作为整理剂对纤维素纤维进行防由于最初是利用脲醛树脂作为整理剂对纤维素纤维进行防皱整理的,因此该整理又称为皱整理的,因此该整理又称为树脂整理,树脂整理,先后出现了脲醛先后出现了脲醛树脂、三聚氰胺一甲醛树脂、二羟甲基乙烯脲、醚化的三树脂、三聚氰胺一甲醛树脂、二羟甲基乙烯脲、醚化的三聚氰胺树脂、醚化脲醛树脂及相应整理工艺。聚氰胺树脂、醚化脲醛树脂及相应整理工艺。3、防皱整理的历史棉织物
3、抗皱整理的开发,早在棉织物抗皱整理的开发,早在2020世纪世纪3030年代就已经开年代就已经开始;始;7070年代美国出现第一个有关棉织物免烫整理的专利;年代美国出现第一个有关棉织物免烫整理的专利;到到19781978年已有相关专利年已有相关专利300300多项。多项。防皱整理的两个高活跃期196019607070年代年代由于化学纤维的问世,棉花市场受到冲击,为了与化学纤维争夺市场,美国棉农资助进行纯棉织物的防皱研究。 19901990年代年代天然纤维重新赢得人们的青睐,纯棉织物的防皱整理研究又重新引起人们的重视;由于发现甲醛可能对人体造成危害,这阶段的研究主要集中于无甲醛整理剂的开发。199
4、0s重新成为热点九十年代初,美国和日本市场上的全棉或高棉含量的涤/棉混纺防皱服装获得了巨大的成功。 美国:不皱(Wrinkle-free)整理 日本:形态安定(Form Stability)整理 或形状记忆(Shape Memory)整理整理发展的四个个阶段防缩防皱防缩防皱 仅明显改善干防皱性。仅明显改善干防皱性。WRAWRA(干)(干)220230220230,表面平,表面平整度(整度(DPDP级)级)2323,抗张强力损失,抗张强力损失1530%1530%。 特点:特点: 只只赋予整理品干防缩防皱性能,洗涤后仍要进行赋予整理品干防缩防皱性能,洗涤后仍要进行熨烫。熨烫。洗可穿(免烫)洗可穿(
5、免烫) 提高干、湿防皱性,赋予其免烫性能。提高干、湿防皱性,赋予其免烫性能。WRA250260WRA250260,DPDP级级3434,抗张强力损失,抗张强力损失3040%3040%。 Wash & Wear, Easy Care, Non-iron, Mini Wash & Wear, Easy Care, Non-iron, Mini CareCare 特点:特点: 具有具有干、湿两方面的防皱性能。干、湿两方面的防皱性能。耐久压烫(耐久压烫(PPPP或或DPDP) 洗可穿,改善缝线部分或褶裥处的平挺度。洗可穿,改善缝线部分或褶裥处的平挺度。 WRA280300WRA280300,DPDP级
6、级4545,抗张强力损失,抗张强力损失5060%5060%。 Permanent PressPermanent Press或或Durable PressDurable Press可统称为可统称为“防皱整理(树脂整理)防皱整理(树脂整理)”低、无甲醛整理织物抗皱性的提高和改善使得其他性能恶化,尤其是强度;每提高折皱回复角20,其相应强力指标下降7% ;发展目标:平衡弹性提高和强力下降的关系 减少织物甲醛释放如:醚化二羟甲基二羟基亚乙基脲 多元羧酸、环氧类树脂、乙二醛类树脂等折皱回复角 crease recovery angle测量方法:在规定条件下,受力折叠的试样卸除负荷,经一定时间后,两个对折
7、面形成的角度。评定指标:折皱回复性大小通过测定整理织物经向加纬向的折皱回复角的大小来衡量。回复角越大,弹性越好 。折皱回复角(折皱回复角)WRA、CRA 国际标准:一级:180。二级:200 。三级:210 。 240 。四级:240 。 280 。 五级:280 。未整理棉织物150160一般防皱整理220230洗可穿整理 250280耐久压烫整理280300DP等级主观判断外观平整度、接缝外观、褶裥外观三个指标AATCC立体耐久压烫平挺度标样分为1、2、3、3.5、4、5级4、织物产生折皱的原因 折皱的形成可以简单地看成是由于外力使纤维弯曲变形、放松后未能完全复原所造成。 纤维晶区的变化纤
8、维无定型区的变化拉伸压缩纤维素大分子结构00197.swf(1)纤维晶区变化在纤维的晶区,纤维素大分子间存在强的氢键作用和分子间引力,当受到外力作用时,能够阻滞纤维素分子链之间的相对运动,因而只能发生较小程度形变。可以认为纤维的晶区是防皱的。(2)无定型区变化在纤维的无定形区内,大分子链间排列较松,大分子或基本结构单元间存在的氢键数较少,在外力作用发生变形时,大分子间的部分氢键被拆散,并能在新的位置上重新形成新的氢键。当外力去除后,由于新形成氢键的阻碍作用,使纤维素大分子不能立即回复到原来状态。如果新形成的氢键具有相当的稳定性,则发生永久形变,使织物产生折皱。认为折皱主要发生在纤维的无定形区。
9、 (3)织物产生折皱的原因 由于纤维素分子上有很多极性羟基,在纤维受到拉伸由于纤维素分子上有很多极性羟基,在纤维受到拉伸时,纤维素大分子或基本结构单元发生相对移动后,能在时,纤维素大分子或基本结构单元发生相对移动后,能在新的位置上形成新的氢键。新的位置上形成新的氢键。OHOHOHOHOHOH氢键的拆散和重建氢键的拆散和重建织物的折皱通常出现在纤维的无定形区,并且折皱主要是由于纤维中的分子间力较弱,新的氢键易于形成造成的。为了提高纤维素纤维的防皱性能,普遍采用在纤维素大分子或基本结构单元之间建立适当的交联,这样不仅强化了纤维大分子之间的作用力,而且交联也封闭了部分羟基,减少了新氢键的形成,有利于
10、折皱的回复,提高了织物的防皱性能。其他纤维的弹性分析羊毛 弹性好 二硫交键使分子间不易相对滑移,受力后变形,内能增加,放松后,回复力大 肽链柔性大,卷曲 伸直,变形大,回复大 锦纶 弹性很好 大量的(CH2)n 存在,柔性大,弹性好。 涤纶 弹性较好 大分子有苯环结构,刚性较大,模量高,受力后不易产生移动 可通过CH2 CH2 的内旋转回复 二、防皱原理防皱的基本措施是在纤维素的大分子或基本结构单元之间建立适当的交联,减少纤维大分子或基本结构单元之间的相对位移,限制新的氢键的形成从而达到防皱的目的。但就纤维之间所形成交联的性质问题有以下两种不同观点;树脂沉积理论和交联理论。沉积理论共价交联理论
11、1.沉积理论整理剂初缩体在纤维内自身缩合成网状结构的整理剂微粒,沉积在纤维素纤维的无定形区并和纤维素大分子链之间形成氢键和范德华引力,把纤维素大分子链相互网状缠结起来,靠机械阻力限制了大分子链的相对滑移,提高了织物的防皱性能。2.共价交联理论防皱整理剂和相邻的两个纤维素分子链上的羟基反应,生成共价键,从而把相邻的大分子链互相连接起来,减少了两个大分子链间的相对滑移,同时使纤维素大分子羟基在一定程度上得到封闭,减少了大分子在新的位置上重建氢键的能力,使得纤维素分子链或基本结构单元的回复能力得到加强,提高了织物的防缩、防皱性能。OCH2CNNCH2CHCHOHOHOO2D树脂抗皱原理要设法减少棉纤
12、维在外力作用下产生大分子间相要设法减少棉纤维在外力作用下产生大分子间相对位移的机会,或当大分子发生相对位移时能阻对位移的机会,或当大分子发生相对位移时能阻碍在新的位置形成氢键,因而当外力去除后,大碍在新的位置形成氢键,因而当外力去除后,大分子能较快回复至原位置。分子能较快回复至原位置。防皱整理的理论基础:在纤维素大分子链和基本防皱整理的理论基础:在纤维素大分子链和基本结构单元间引进一定数量的化学键(共价交联),结构单元间引进一定数量的化学键(共价交联),可以阻止纤维基本结构单元间的相对位移,提高可以阻止纤维基本结构单元间的相对位移,提高纤维素纤维的弹性回复。纤维素纤维的弹性回复。三、抗皱整理工
13、艺(一)、树脂整理工艺1、工艺流程浸轧树脂工作液预烘(拉幅烘干)焙烘后处理2、工作液组成: 树脂初缩体 抗皱整理剂催化剂(常用MgCl2) 加快整理剂与纤维的反应润湿剂(常用JFC)帮助渗透柔软剂改善手感和耐曲磨性,提高撕破强力热塑性树脂改善耐平磨性3、浸轧轧液率: 轧液率越低越好, 一般70 80 轧液率高的缺点: 能量浪费 烘干时发生泳移,产生表面树脂 手感僵硬 弹性差 强度低 摩擦牢度差 4、预烘目的:使初缩体均匀渗透到纤维内部意义:直接影响树脂分布和整理品的质量原理:浸轧后,浓度外大于内,预烘时,依浓度梯度,使树脂向内扩散。控制条件:轧液率尽量低预烘温度不宜太高,一般80最好不用接触式
14、烘干,而用红外和热风烘干5、焙烘目的:使初缩体与纤维发生交联反应条件控制: 温度和时间 催化剂为MgCl2,150160,35min高效催化剂,170180,3060s烘房温度要均匀张力 尽量采用低张力,以免内能储存,引起尺寸不稳定良好的密封和通风排气 排出CH2O,H2O,CH3OH6.后处理水洗皂洗水洗烘干 洗去: 游离甲醛 甲醛有毒,有刺激性,其含量越少越好 未反应的树脂 表面树脂 表面树脂会影响织物手感,降低防皱性 副产物 甲胺等副产物有鱼腥味 (二)免烫整理工艺主要有四种加工方式(1)干态交联法:增加整理剂的用量。(2)湿态联法:织物在水溶胀状态下交联,浸轧打卷处理15h(2025)
15、问题:干防皱性优:湿防皱性好、手感柔软、耐洗性优良。 (3)潮态交联:织物浸轧后烘至一定含水率(棉织物为612%)打卷处理24h水洗耐磨性好,手感柔软,湿弹性好,但干防皱性仍差。(4)温和焙烘法:浸轧工作液低温烘燥(纤维充分溶胀、部分溶胀,及干瘪状态的变化中逐步完成交联反应)(5)两次焙烘法:织物经干、湿态两次交联处理,从而获得较好干,湿防皱性。总之,尽管织物经不同工艺整理后,防皱性在不同湿度下不一致,但整理品的含湿若与交联时的含湿(这是什么意思?)相当,防皱性最佳。(三)耐久压烫整理工艺 两种工艺(1)延迟焙烘法:浸轧烘干成衣缝制压烫、焙烘成品由于织物在烘干后至压烫、焙烘间隔长,要求整理剂不
16、会过早地与纤维反应(即敏化织物在贮藏期间性能稳定)用于免烫整理。(2)预焙烘:浸轧整理液预烘成衣缝制压烫成品, 此法只适用于羊毛织物,且在折裥处需喷洒特殊药剂。此外涤/棉混纺织物藉涤纶纤维部分的热塑性,也有类似效果。 湿防皱机理示意溶胀态交联的溶胀态交联的纤维素纤维素纤维素干燥纤维素干燥和瘪缩和瘪缩再溶胀后的交联再溶胀后的交联纤维素纤维素四、常用抗皱整理剂醚化反应:N羟甲基酰胺类 酯化反应:多元羧酸,如1,2,3,4-丁烷四羧酸(BTCA);1,2,3-丙烷三羧酸(PTCA);柠檬酸(CA);聚马来酸酐;还有乙二醛、环氧类化合物等 1. N1. N羟甲基酰胺类羟甲基酰胺类 (1)脲素甲醛树脂(
17、UF)(2)三聚氰胺甲醛树脂(TMM)(3)二羟甲基环次乙基脲(DMEU)(4)二羟甲基二羟基环次乙基脲 (DMDHEU或2D)(5)二羟甲基氨基甲酸乙酯(6)二羟甲基三嗪酮OCHOH2CNNCH2OHCHCHOHOHDMEUDMDHEU或2DOCHOH2CHNNHCH2OHCH2CH2N羟甲基羟甲基优点优点可以使整理后的纯棉织物达到耐久压烫的水平可以使整理后的纯棉织物达到耐久压烫的水平焙烘温度低,一般焙烘温度低,一般150160150160焙烘即可焙烘即可. .缺点缺点整理后织物的强力有显著的下降整理后织物的强力有显著的下降在应用加工过程中,会释放出大量的甲醛,影响在应用加工过程中,会释放出
18、大量的甲醛,影响操作人员的健康操作人员的健康整理后的织物在存放和穿着过程中,还会释放甲整理后的织物在存放和穿着过程中,还会释放甲醛,刺激人类肌肤和呼吸道粘膜,并且还可能诱醛,刺激人类肌肤和呼吸道粘膜,并且还可能诱发皮肤癌发皮肤癌2.低甲醛整理剂通过醚化反应制的低甲醛树脂整理剂。如六羟甲基三聚氰胺树脂的游离甲醛1%,整理后织物上游离甲醛达660ppm,经甲醇醚化后,游离甲醛降到0.6%,织物上仅225ppm。这种改性物主要是2D的醚化改性。醚化二羟甲基二羟基环次乙基脲氯损小,不泛黄,释放甲醛也少;醚化剂:甲醇、乙醇、异丙醇、多元醇等; 甲醇有毒,想得到极低甲醛整理剂,必须用多元醇醚化; 由于醚化
19、改性后的反应速率大大降低,能获得耐水解的树脂整理剂和整理品。 另一方面,对于反应性很低的树脂整理剂,可以采用高效催化剂来获得必要的反应速率。3.多元羧酸用多元羧酸对织物进行防皱整理,从根本上避免了甲醛对环境和人体造成的各种危害,因此受到人们的重视。多元羧酸作为防皱整理剂的开发和研究,也推动了纤维素纤维防皱理论酯化交联的深入发展,以及相关的催化剂体系和催化机理的发展。防皱整理催化剂:凡是能加速加速树脂或交联剂与纤维进行交联反应,降低降低反应温度,缩短缩短反应时间的化学药剂,都可以成为防皱整理催化剂。催化剂的作用:加速树脂与纤维反应,降低反应温度和缩短反应时间。五、催化剂1、防皱整理中催化剂应具备
20、的条件:(1)具有优良的促使树脂焙固的作用。催化剂的用量要少,对纤维无损伤。(2)具有良好的相容性。选用的催化剂应与柔软剂、荧光增白剂和硬挺剂等常用添加剂有良好的相容性。(3)在工作液中要有良好的稳定性。催化剂与树脂在室温下不发生化学反应,不会发生树脂过早聚合或经甲基水解现象。(4)不影响整理织物的物理机械性能。(5)价格便宜、无毒、无腐蚀性、无气味,而且整理后,织物不具有难闻的气味。2、防皱整理中的催化机理 N-羟甲基化合物:属于碳正-亚铵正离子机理常用催化剂:酸、潜酸、路易斯酸路易斯酸:路易斯酸:能接受外来电子对的原子、分子 离子、原子团,所有阳离子都是 路易斯酸路易斯碱:路易斯碱:能供给
21、电子对的原子、分子、离 子、原子团,所有阴离子都是路 易斯碱催化剂的选择要根据树脂的活性活性大小、所采用的工艺来确定,活性高的树脂要选用活性较低的催化剂。配制工作液时,其他各种助剂可预先混合并加水稀释至所需要的浓度,临用前加入已溶解好的催化剂,以维持浸轧液的稳定性。六 添加剂目的:改善整理后织物的手感、外观及机械性能。常用的添加剂:渗透剂 柔软剂硬挺剂水溶性聚氨酯 (1)渗透剂作用:为了使整理剂充分渗透到纤维内部,提高整理剂在纤维内部分布的均匀性。常用:平平加O、渗透剂JFC。(2)柔软剂作用:改善织物的手感,使织物的手感变得柔软、润滑并减少整理织物物理机械性能的变化。常用的柔软剂主要有有机硅
22、、吡啶季铵盐类。 添加柔软剂改善撕破强度柔软剂不能改变整理后纤维的断裂延伸度,但可使纤维或纱线间的摩擦系数减小,以提高纤维及纱的移动性。织物在撕裂时,纱线易于聚拢而有较多的纱线来共同承受撕力,使整理品的撕破强度得到一定的改善。柔软剂对撕破强力的影响(3)硬挺剂作用:改善防皱整理织物的弹性、耐磨性和撕破强度,使整理织物具有手感丰满、厚实的效果。常用:聚丙烯酸酯乳液、聚乙烯醇(PVA)。 (4)水溶性聚氨酯作用:改善整理织物的撕破强力和耐磨性,提高织物的弹性,改善手感。防皱整理中,通常以PU和2D树脂拼混应用于涤/棉和涤/粘纤织物及真丝绸的低甲醛整理。七、防皱整理的工艺与设备七、防皱整理的工艺与设
23、备 半制品准备半制品准备浸轧工作液浸轧工作液预烘、拉幅烘干预烘、拉幅烘干焙烘焙烘后处理。后处理。 v干态交联法工艺流程:干态交联法工艺流程:(一)防皱整理对织物的要求(一)防皱整理对织物的要求 织物上不能有折痕,否则防皱整理后会产生永久性折痕。织物上不能有折痕,否则防皱整理后会产生永久性折痕。 具有良好的吸水性,毛细管效应要在具有良好的吸水性,毛细管效应要在10cm/30min以上。以上。 织物上应不含浆料、不带碱性和有效氯,一般织物上的织物上应不含浆料、不带碱性和有效氯,一般织物上的pH 值控制在值控制在67之间。之间。 对染色、印花织物进行整理时,必须预先进行试验,以免对染色、印花织物进行
24、整理时,必须预先进行试验,以免 发生变色和色牢度下降。发生变色和色牢度下降。 半制品织物不宜过度拉伸,以减少织物的缩水率。半制品织物不宜过度拉伸,以减少织物的缩水率。 织物的含湿量不能太大。织物的含湿量不能太大。 (二)浸轧工作液(二)浸轧工作液轧余率要求低,防止产生表面树脂。轧余率要求低,防止产生表面树脂。刻纹滚筒、轧吸法、单面给液辊刻纹滚筒、轧吸法、单面给液辊配制工作液时,除了催化剂外,其他各种助剂可预先混合并配制工作液时,除了催化剂外,其他各种助剂可预先混合并加水稀释至所需要的浓度,临用前加入已溶解好的催化剂,加水稀释至所需要的浓度,临用前加入已溶解好的催化剂,以维持浸轧液的稳定性。浸轧
25、液的配制一般在室温下进行。以维持浸轧液的稳定性。浸轧液的配制一般在室温下进行。采用一浸一轧两次或二浸二轧。采用一浸一轧两次或二浸二轧。 浸轧一般在室温下进行,以避免温度过高而导致整理剂初缩浸轧一般在室温下进行,以避免温度过高而导致整理剂初缩体发生缩聚。体发生缩聚。(三)预烘、拉幅烘干(三)预烘、拉幅烘干1.1.预烘的作用预烘的作用有利于整理剂初缩体扩散进入纤维内部。有利于整理剂初缩体扩散进入纤维内部。 2. 预烘温度 控制预烘温度,避免形成表面树脂 表面树脂的形成:预烘温度的过高使整理剂初缩体可能会随着水分蒸发移向受热面,即产生泳移泳移现象而积聚,也可能发生过早的缩聚缩聚,使较多的整理剂残留在
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