弹性纤维检测
弹性纤维纺织品
对于纺织品纤维成分的含量，相信大家对此不太熟悉，他家只是对服装面俩摸起来舒服不舒服，穿起来好看不好看，但是，真正到了含量检测的时候，让大家也是很没有头脑吧！
合成纤维发展已有七八十年之久，最初主要是用于服装，开发的只有几种常用纤维，例如锦纶、涤纶等，自1960年以后，随着合成纤维性能的提高，品种不断扩大，特种纤维、超细纤维、弹性纤维和工业高强纤维有了迅速的发展，其中弹性纤维不仅用于各种高性能的服装，还用于装饰纺织品等，目前合成纤维主要朝可持续发展、可回收、具有生物降解性以及纳米功能的方向发展，弹性纤维也是这样，出现了一批新的弹性纤维，主要是通过以下途径来开发的：
(1)改变基本材料，即聚合物的分子结构；
(2)改变聚合物的超分子或微结构；
(3)将不同聚合物共混或混入适当添加物；
(4)改变纤维形态结构，例如纤维粗细、截面形状、卷曲程度等
(5)将长丝组分复合或合股，制成双或多组分复合纤维；
(6)对纤维表面改性或改变表面结构；
(7)将长丝加捻或复合，改变纱线股数和形态。
上述途径都可以改变纤维材料的性能(包括弹性功能)，最主要的途径首先是改变纤维的基本组成(即聚合物分子结构)，近年来开发了许多新聚合物，并纺制了一大批分子结构不同的弹性纤维；其次，将不同聚合物共混或复合，由于纤维含有多种聚合物后，其性能包括弹性会改变，再通过改变复合和混合方式，改变各组分的混合比，可以进一步改变其性能。例如使双组分复合纤维呈卷曲状后可大大提高弹性；此外，改变纤维的截面形状或对表面进行改性或改变表面结构，也可以改变其性能，包括改善纺织品的弹性；最后，将纤维复丝合股，改变股数结构，或对纱线加捻变形等，均可以提高纺织品的弹性。
目前纺织品主要朝强韧、安全、耐用、精细、环保、舒适、美观和易护理等方向发展，其中安全、环保和舒适尤为重要，而这些功能和纤维的弹性关系密切，纺织品的弹性是一种重要的服用性能，它是指材料对抗和回复形变的能力。近年来，纺织品对弹性要求愈来愈高，为了适应需要，目前开发了许多新的弹性纤维和纺织品，这些新弹性纤维纺织品的加工要求很高，特别是其染整加工难度非常大，为此，本文讨论了弹性纤维纺织品的染整加工。
1弹性纤维纺织品的染整加工工艺
弹性纤维纺织品穿着舒适，具有良好的保形性和抗皱性，应用日趋广泛，其品种已从针织向机织、从内衣向外衣、从女装向男装、从服用向家纺及医用等方面延伸，已成为当前主流纺织产品之一。目前，弹性纤维除了氨纶之外，出现了许多种新型弹性纤维。即使是氨纶，由于原料和纺丝工艺不同，其弹性等性能也不同。从弹性来讲，弹性纤维纺织品已逐渐形成高、中、低系列产品，它们的染整加工工艺要求不同。只有合理的加工工艺，才能保留或改善它们的弹性和服用性能。
目前应用较成熟的弹性纤维产品主要有氨纶(国外以Lycra商品为代表)、PTT纤维、PTT/PET纤维(以T-400为代表)、聚烯烃弹性纤维(以XLA弹性纤维为代表)等几种，它们分别与天然、化学纤维混纺或交织制成各种纺织品。
1.1氨纶(或Lycra)纺织品
氨纶除了少数情况下是以裸丝形态应用外，多半是以包芯纱、包覆纱、包缠纱和包捻纱形态应用。织物的弹性方向和程度取决于氨纶在织物中的含量和织造方式。机织面料中应用氨纶包覆纱和包芯纱后能提高其保形性，使服装更加舒适、时尚和贴身。目前国内生产的牛仔面料、衬衣面料不少都含有一定比例的氨纶，具有优良的弹性、尺寸稳定性和良好的吸湿透气性，受到消费者的喜爱。针织面料中应用氨纶的品种更多，大大提高了产品的质量和附加值。大多数情况下，氨纶是不专门进行染色的。从理论上讲，虽然氨纶也可以选用普通的分散染料染色。由于分散染料主要进入纤维内的软链段区，而软链段区的分子链不但长和柔顺，而且缺少与染料分子发生作用的极性基团；加上微隙较大，染料虽然容易扩散进去，也容易解吸和扩散出纤维，因此染色牢度差，且深染性差。为此国内外一直在研究如何改善氨纶的染色性能，主要途径有以下几方面：
(1)开发或筛选适用的分散染料：
(2)对纤维改性，在氨纶分子链上引入适当的基团，增强纤维与染料的结合能力。例如在分子链中引入氨基后，可使氨纶与酸性染料结合，使它和聚酰胺纤维一样用酸性染料染色：
(3)改善染色条件，包括应用一些新的助剂，以提高氨纶的染色性能。
在改善氨纶染色性能方面，笔者课题组做了一些研究开发工作，发现分散染料选用得当，氨纶用某些分散染料还是可以染得深色，色牢度也不错，分散染料结构和染色性能存在一定的关系；另外，选用一些助剂可以大大提高分散染料的染色性能，即进行分散染料助剂增溶染色。
含氨纶纤维纺织品染整加工的重要任务是染深色、提高色牢度和抗黄变。特别是近年来出现在市场上的高氨纶含量的超细锦纶混纺织品。由于具有多功能、多用途的服用性能，其产品的地位与日俱增，已生产成许多时尚风格的产品，但存在难染深、色牢度差和易泛黄的缺点，影响这些性能的主要因素有以下一些：
(1)锦纶和氨纶纤维的类型及混纺比；
(2)纺织品的组织结构；
(3)染整加工的工艺条件(特别是前处理和染色)；
(4)染料和荧光增白剂的种类和性能；
(5)染色用的固色剂及应用工艺条件；
(6)后整理剂(柔软剂等)及应用工艺条件；
(7)抗黄变剂的性能(高温或贮存时抗黄变性能)：
(8)加工设备特点。
上述因素中纤维类型、染整加工条件、染料和荧光增白剂种类以及抗黄变剂的性能影响最为重要。
对染色深度来说，除了纤维和染料的类别和性能外，加工方式也影响很大。轧染由于上染时间短，染色深度一般不高。另外，由于氨纶染色性差，超细锦纶上染率虽然高，但深染性(即显色性)和色牢度差，也难染成坚牢的深色。另外这类产品的白度不高，这既和纤维粗细以及纤维混纺比有关，还和它们前处理难、易沾色有关。泛黄(即黄变)则和纤维、纤维上的油剂以及荧光增白剂、抗黄变剂的性能有关。为了提高白度和防止泛黄，应从前处理、染色清洗和选用适当的抗黄变剂多方面着手。
首先，染色前应充分前处理，尽量除尽纤维上的润滑剂、硅油等助剂。为此，合理选用具有高乳化效果的助剂非常重要，特别是对硅油有很强乳化能力的洗涤精练剂。
其次，防止泛黄，包括防止在高温加工时黄变和贮存时(较低温度，但时间长)黄变，应合理选用抗黄变剂。不同抗黄变剂的性能和功效是不同的。不同抗黄变剂处理工艺也是不同的，选用时可参看各种产品的应用技术说明。
产品泛黄和纺织品的酸碱性有密切关系，一般来说，在碱性条件下易泛黄，故加工时应选用还原性的有机酸(例如柠檬酸)来控制pH值，酸性也不能太强，尽量接近中性，从而避免穿着时对皮肤的刺激；加工时水中不能含有重金属离子，所以不仅要用软水，还要加入有较强络合能力的金属螯合剂；产品如果要进行压模整理，则需要进行抗热黄变整理，以防止产品在高温下黄变。
此外，应提高产品颜色鲜艳度，这除了选用适当的染料外，采取合理的洗涤工艺也非常重要，所以染后水洗时先选用高效分散能力的净洗剂水洗，然后再进行固色处理。
锦纶/氨纶混纺织物目前仍主要选用高牢度的酸性染料染色，其中超细锦纶的色牢度不高。混纺织物中的氨纶虽然也可以吸附一些酸性染料，但上染率不高，而且色牢度差。因此，这种纺织品既染不深，色牢度又差。为了提高深染性，除了合理选用染料外，染色时选用适当的固色剂也很重要。固色剂有多种类型，固色机理也不同。从电性上分主要有阴离子类和阳离子类。阴离子类主要通过静电作用防止进入纤维内部的染料阴离子扩散出来，达到提高牢度的目的；阳离子类则主要通过与染料阴离子发生静电吸引起固色作用。它们可以分别应用，也可以前后一起联合应用。
近几年出现了一些新的氨纶品种，例如XtraLifeLycra等。它们有的有很好的抗氯漂性能，有的有优良的保形性和弹性。此外还有一些含功能性微胶囊的氨纶，具有特种功能性。这些新的氨纶品种，染整加工性能往往不同于常规品种，应加以注意。
1.2PTT纤维纺织品
PTT纤维是一种新型聚酯纤维，模量较低，回复性较高，与氨纶相比易于加工，特别是易于染色，目前广泛用于制作“记忆面料”。PTT记忆面料不易折皱，折叠压皱后用手就可抚平，可塑性好，已广泛用于高档风衣、夹克衫和女性时装等。这种面料已从素色向色织、提花、印花、特色整理等多品种发展，不仅能染成各种颜色，还可进行防水拒水、防皱、抗静电、易洗快干和免烫等多功能整理。但染整加工也会遇到不少问题，主要有以下几方面：
(1)染色时织物表面易出现色点和色雾；
(2)染色易产生缸差；
(3)易产生条花、白斑或色斑以及极光印痕；
(4)由于纤维在湿热下易收缩，纺织品难染透。
PTT纤维的玻璃化温度较低，熔点也比PET纤维低。因此，染色温度比PET纤维低，浅色品种甚至可在常温常压下用适当的分散染料染色。由于纤维模量较低，染整加工时纺织品对张力和机械摩擦作用较敏感，易变形和擦伤，纺织品表面易产生极光。出现这些疵病的原因主要是这种纤维受机械力作用时容易变形，而且容易出现“蠕变”和“应力松弛”现象。即使在较小应力下，纤维变形也随时间延长不断增加，或者在恒定的变形时，纤维内部应力会随时间延长而下降。这都表现在纤维内部结构或外形会随时间而变化，引起各种染整疵病，故要严格控制张力、温度和时间。和其他聚酯纤维一样，因含有较多的低聚物、PTT纺丝时还会粘附上较多的油剂等物质，也会使染整加工出现问题。因此，制定适当的染整工艺，合理选择染化料和助剂，并进行严格管理，才能得到高性能产品。
总的说来，PTT纤维纺织品染整加工重点要加强前处理，严格控制热定形和染整加工的张力，基本加工流程如下：坯布→(精练&碱减量)→预定形(130～140℃)→染色&R/C(100～120℃，40min；60～80℃，20min)→防水/柔软处理→热定形(130～150℃)→检验。
PTT弹性聚酯纤维染整加工时应特别仔细控制张力、温度和时间。张力过大(或机械摩擦、挤压力过强)容易使纤维发生过大变形或损伤，温度过高和处理时间过长也会使纤维变形过大。另外，它虽然化学稳定性较好，但仍然属聚酯纤维，碱性太强容易发生水解损伤。所以PTT纤维纺织品前处理温度为80～100℃，时间约为20min，pH值为l3左右。需选用PTT专用除油剂，它应能有效去除油脂和蜡质，还可以溶解低聚物。机织物宜采用平幅无张力或低张力处理，前处理时或之前应进行松弛处理。松弛处理可消除纤维的内应力，提高纺织品弹性，有利于后续加工。前处理要加强洗涤，除油剂应有良好的乳化能力。由于PTT纤维的疏水性比PET还强，油蜡易沾污纤维。
热定形加工是提高PTT纤维纺织品尺寸稳定性和染色均匀性的重要手段，热定形工艺条件主要是温度、张力和时间。其中，温度影响最大，在不同温区纤维分子链发生不同的运动和调整。时间愈长，分子运动愈充分，张力则主要控制纤维(或纺织品)的收缩程度，使纺织品的门幅大小规一，表面平整，还会直接影响纺织品的弹性和手感。为了改善染色均匀性，可以在染前进行预定形。预定形温度稍低(130-140℃)，热定形温度较高(130～150℃)，都比PET纤维低。因为PTT纤维的玻璃化温度和软化温度均比PET纤维低，它的玻璃化温度约为45～65℃。
PTT纤维适用分散染料染色，由于纤维玻璃化温度低，无定形区分子链容易运动，所以在较低温度下染料就有较高的扩散速率，在常压沸染下也可以染成较深的颜色。但由于上染速度快，PTT纤维匀染性相对较差。所以PTT纤维的起染温度和最高染色温度均比PET纤维低。在60～100℃上染速度已很快，即高于玻璃化温度后，上染速度快速增加。所以在此温区应严格控制升温速率，甚至可以在80℃保温染l0min左右后再升温染色，最高染色温度应不超过120℃。为了提高匀染效果，应选用适当的匀染剂(缓染作用强的匀染剂)。为了防止低聚物沉积，特别是染色温度高过l00℃后，应加入防低聚物沾污剂。由于PTT纤维面料往往是高密度组织，纤维收缩后纺织品更加紧密，透染性很差。因此匀染剂应具有较强的移染能力。PTT纤维纺织品染色时要特别防止纤维擦伤和产生极光痕印，所以还可以添加适当的润滑剂或柔顺剂。PTT纤维纺织品染色容易产生色点或色渍，这主要是前处理不充分，残存不少油蜡和低聚物。所以前处理一定要充分，也可以在染色时加入适量分散剂或分散螯合剂以及低聚物防沾污剂。
目前市场上的分散染料主要是针对PET纤维染色而开发的。由于PTT纤维的疏水性比PET纤维强，纤维超分子结构也不同，特别是对温度的染色依存性不同，选用分散染料和染色助剂时应更加仔细。应选用PTT纤维专用染料和助剂，不同类别的分散染料混用往往难有好的配伍性，应选用配伍性好的分散染料。
PTT纤维目前广泛用于各种交织或混纺面料，例如PTT/棉(麻)、PTT/毛、PTT/丝绸以及PTT/新型再生纤维素纤维等面料，这些面料往往要用2种染料染色。2种染料染色有两浴法、一浴两步法和一浴法工艺。一浴法染色优点多，但难度也大，是当前开发的重点。例如PTT/棉混纺织物用分散/活性染料一浴法染色国内外都在推广应[10]，它比PET/棉混纺织物染色温度低，最高染色温度为ll0℃左右。如果选用染料合理，一浴法染色效果不错。PTT纤维纺织品的染后整理视品种不同而不同，包括常规和特定功能整理。
1.3T-400弹性纤维纺织品
复合聚酯弹性纤维的代表是PTT/PET复合纤维，例如Invista公司生产的T-400纤维。由于2种聚酯组成收缩性和弹性不同，T-400纤维具有永久的立体卷曲形和弹性，同时其截面具有较深的沟槽。因此含有这种纤维的纺织品不仅膨松，而且具有良好的吸湿导湿作用，易于吸湿排汗和快干，穿着舒适。总的来说，含这种纤维的面料具有的优点：
(1)适中弹性，穿着舒适；
(2)良好的尺寸稳定性；
(3)良好的悬垂性和外观；
(4)吸湿排汗性良好；
(5)耐氯性良好。
这种弹性纤维虽然具有许多优点，它也容易用分散染料染成各种颜色，但由于染料上染快和纤维收缩大，使染色产生许多困难。主要难点是纺织品透染性和匀染性差，另外在有张力下高温处理后，纤维弹性损失大。所以要降低染整加工时的张力和温度，并严格控制染色升温速度和处理时间。
T-400纤维的弹性优于变形纱，但比氨纶差，所以在纺织品中的质量分数比氨纶高。因此它不仅对纺织品的弹性有重要影响，还对其他性能(包括染色性和外观等)也有明显的影响，它是纺织品中主要纤维组成之一。
目前T-400纤维已用于牛仔布，生产耐氯性好的牛仔面料，还可生产仿旧、水洗磨白和喷砂整理等面料，产品具有独特的软弹性和良好的舒适性和尺寸稳定性。此外，这种纤维也愈来愈多地用于生产衬衫面料，生产快干吸湿排汗、凉爽舒适、回弹性好的衬衫面料。最近在色织、丝绸等面料中也有应用。T-400纤维用于不同面料后，虽然各种面料的染整加工工艺都有所不同，但共同点是，应尽量低温、低张力和低密度堆积，特别是W(T-400纤维)较高的纺织品更应如此。
染整加工通常都需要经过一些高温处理，由于温度高，T-400纤维易变形收缩，产生折痕，降低弹性，高温还会由于收缩大造成染色透芯度差等问题。所以不仅要防止温度过高，处理时间也应短。为此，含这种纤维的面料不适合采用传统的高温强碱精练，较适合用冷堆工艺或低温前处理。为了提高尺寸稳定性、织物平整度和染色均匀性，通常要进行热定形加工，定形温度不应超过l55℃，时间40s左右。含棉纤维的这种弹性面料，往往要进行丝光加工。丝光时张力适中，烧碱浓度相对低一些，一般为160～170g/L。染色工艺也随这种弹性纺织品的组成而定，纯纺的T-400纤维织物只需用分散染料染色。分散染料可以同时染纤维的2种聚酯组成，但对2种组成的上染速率和吸附量是不同的。对PTT组成上染快，染色温度较低，在100～120℃就可染色，而PET组成染色温度为130℃左右。所以温度低于l20℃时，会染成双色效果；130℃则可以使2种组成染成均匀颜色；但温度高，由于PTT组成结构变化，使T400弹性降低。要平衡两者的得失，可选用适当的染料或添加适当的助剂，降低染色温度，使PET组分也染得较深。始染温度宜低，70℃后升温宜慢，并在70～80℃保温一定时间，最高染色温度不应超过125℃，轧染时焙烘固色温度也应低，一般在140℃左右，时间为40S左右，不能采用过高的温度固色。染色后应加强洗涤，含有纤维素纤维的纺织品还可以用活性染料染其中的纤维素纤维，例如采用一浴法染色。
1.4XLA弹性纤维纺织品
聚烯烃弹性纤维的代表是XLA弹性纤维，由于这种弹性纤维不含极性基团，所以它没有适合的染料染色。染色时主要纤维纺织品中的其他纤维：梭织面料中通常加入3％～5％XLA纤维，例如含XLA纤维的防皱弹性棉织物，包括衬衫、运动衫以及牛仔布等。这些织物具有柔软而不紧绷的弹性，多次洗涤不变形，耐高温、耐氯漂等，它{fin样可用于含羊毛等蛋白质纤维的纺织品。
由于XLA纤维在低温和低应力下就有良好的弹性回复性能，在高温下又具有较好的保形功能，所以含这种弹性纤维的纺织品形态稳定，皱褶易于消除。而且和一些不耐高温的纤维混纺或交织后，染色前可以不进行预定形。例如这种纤维和羊毛、牛奶纤维等的混纺或交织品。另外，它的高温稳定性好，适合用于需热定形的纤维纺织品。由于这种纤维的基本组成是聚烯烃，石油溶剂易使它溶胀，所以它不适合应用溶剂来染整加工。
含XLA弹性纤维的纺织品染整加工工艺主要取决于与XLA纤维共混的纤维。例如共混纤维是棉纤维，则按棉织物的染整工艺进行加工，包括烧毛、精练、漂白及丝光等前处理，染色主要用活性染料染色，后整理包括拉幅、热定形及有关功能整理等。染整加工整个过程应特别注意保持纺织品良好的手感、弹性和形态稳定性。这种弹性纤维纺织品，织造时与其他纤维的共混状态会直接影响纺织品的弹性和手感。由于它在低张力下易伸长，在常温下回复性不及氨纶，是一种典型的软弹性纤维，所以染整加工时受到的张力比其他弹性纤维低，加工温度和处理时间也宜低和短，这有利于提高弹性，而且织物经向张力大，还有可能出现断纱或破洞。因此，要根据这种纤维与其他纤维的共混状态(共混比等)，合理制定染整工艺条件。通常在染整加工，特别是在前处理时，进行松弛处理。
XLA纤维网络结构的节点是由晶体和交联共价键构成，晶体在80℃左右就会熔化，所以染整加工升温时不仅要控制最高温度，而且要控制升温速率。一般宜在常温下添加染化料，然后缓慢升温，到50℃左右后更应缓慢升温，以免升温过快，纤维晶体过快熔化，纤维变形过大。逐步缓慢升温有利于消除纤维内应力，稳定网络结构，保持弹性。
高温染色或精练后，溶液温度应降到70℃以下后再排液，即纤维降温要缓慢、均匀，这样有利于纤维分子链重新排列和结晶，消除内应力，形成稳定的网络结构和形态。对XLA纤维来说，130℃时，分子链就可以充分运动排列，形成稳定的形态结构，故热定形温度只需130℃。如果共混的纤维热定形温度需更高，XLA纤维也可以耐更高温度，可在更高温度下进行热定形加工。
总之，含XLA纤维的纺织品染整加工工艺决定于共混纤维，但加工时应注意张力和升温速率，宜采用低张力、缓升温和降温的加工工艺。
2弹性纤维纺织品染整加工的助剂
弹性纤维纺织品染整加工难度很大，其原因主要有以下几点；(1)弹性纤维的纺织品加工时易变形，包括易伸长或收缩，易起皱和卷边，它们还对温度和有机溶剂敏感；
(2)随着弹性纤维种类、混纺或交织的纤维类别、纺织品组织结构不同。它们的弹性和加工性能各不相同，染整工艺应不同；
(3)这类纺织品最重要的性能是要有良好的弹性，染整加工不能损伤弹性，而应改善弹性。
所以这类纺织品染整加工时，除了合理制定染整工艺和选用适当的加工设备外，还应选用合适的助剂。目前虽然已开发出一些专用助剂(例如氨纶精练助剂等)，但随着一批新型弹性纤维推广应用后，对助剂的要求愈来愈高。适用于氨纶的助剂不一定适用于新弹性纤维纺织品。所以弹性纤维纺织品染整加工的助剂有待加速开发。
弹性纤维纺织品染整助剂仍然主要包括前处理、染色和后整理几类。前处理助剂主要是高效、低温处理的环保型助剂，要求有很强的除油(包括去除有机硅油)乳化清洗性能，而且应属低温型助剂。因为弹性纤维纺织品的染整加工温度不宜太高：染色助剂主要是分散、活性和酸性染料染色的各种助剂，即匀染剂、固色剂(例如活性染料染色的低碱或中性固色剂)、促染剂或低盐染色助剂、防沾色剂以及染后高效洗涤剂等。由于弹性纤维纺织品通常属多组分纤维纺织品，所以开发一浴法染色助剂特别有意义。包括分散/活性、分散/酸性以及活性/酸性染料一浴法染色助剂。为适应低碳染整加工，还应开发各种短流程加工染色助剂；后整理助剂主要是改善手感和弹性的助剂，此外还包括抗紫外线、抗菌等功能助剂。目前加工主要选择常用的一些助剂，不过性能好的不多。为提高弹性纤维纺织品的性能，特别是弹性，应开发专用助剂。弹性纤维品种多，和它共混的纤维品种就更多，制成的纺织品组织结构各种各样，它们的染整加工工艺互不相同，适用的助剂也各不同，但有一点是共同的，即它们都要求应用低温助剂。为降低加工时纺织品的张力，应用一些润滑剂(尤其是后整理)也很重要。一些易褪色、色牢度差的品种还需选用固色剂。此外，根据产品要求不同，还要选用一些专用助剂来染整加工。
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