天然彩色棉织物的绿色环保设计

天然彩色棉织物的绿色环保设计

1彩色棉织物性能的影响天然彩色棉花是利用生物酶技术培育的新型高科技纺织原料。由于其在织茧过程中具有自然色彩，因此在服装生产过程中无需染色加工，被称为“绿色环保服装”。天然彩棉织物因其自身特点,只能用汽蒸或其他物理机械整理方法来稳定其性能,但这些方法只能部分改善性能,难以完全达到所需的产品性能。特别是彩棉织物不用传统白棉煮练和漂白工艺处理,织物纤维中的果胶质、蜡质等非纤维素成分不能有效去除,严重影响织物毛效,从而影响织物吸湿性能。在外观质量上,如棉结杂质、毛羽未去除,会使织物手感较硬、布面粗糙、纹路不清,从而影响天然彩色棉最终产品的风格,降低了产品档次。为使天然彩色棉织物既保持“绿色环保服装”之美誉,又不失为细致高雅之品,本项目对天然彩色棉织物生物酶后整理加工工艺对产品质量的影响进行研究。通过试验,将生物酶整理加工技术应用到彩棉针织物后整理加工上,成功地改善和提高了最终产品的内在质量和外观效果,提高了产品质量档次和附加值。2纤维素酶处理棉织物长期以来,纤维素酶主要用于传统白棉织物的光洁整理,或用于麻类织物以消除麻纤维刺痒感。其原理是借助于纤维素酶的生物降解作用,使纤维素分子的β-1,4葡萄糖苷键在短时间内水解成可溶性低聚短链寡糖和葡萄糖。由于生物酶分子体积较大,不易渗透到纤维内部,所以水解反应只在纤维表面进行。正是纤维素酶的这一特殊作用削弱了纤维表面的小绒毛与主体纤维之间的结合力,再经过机械摩擦作用,这些小绒毛便从纤维表面脱落下来,使织物表面组织更加清晰,手感更加柔软,服用性能明显改善,且在使用过程中不会起毛起球。同样,纤维素酶用于天然彩色棉织物后整理也会获得类似的处理效果。由于酶的专一性,仅用纤维素酶处理尚不能有效去除棉纤维表面的其他杂质,如果胶质等,从而影响织物毛效,最终影响织物的服用性能。使用果胶酶能有效分解织物纤维中的果胶分子,所以结合使用果胶酶,以获得预期效果。3试验材料3.1试验材料试样B2540天然棕色棉针织坯布和G2540天然绿色棉针织坯布(新疆蝶王针织有限公司提供)生物酶果胶酶、纤维素酶3.2试验方法和设备检测设备白度仪、顶破强力机、抗起毛起球仪、毛效测试仪、耐水洗色牢度机、染色摩擦牢度仪、耐汗渍牢度仪和日晒牢度仪等生产设备Q113型绳状染色机4工艺路线和主要工艺参数4.1工艺路线彩棉针织坯布→预处理→酶煮练(果胶酶等)→净洗→光洁整理(纤维素酶)→失活→净洗→脱水→烘干→轧光定形→缝制→成品4.2主要工艺参数4.2.1酶煮法果胶酶适量渗透剂(g/L)3~5pH值8~9温度(℃)50~60时间(min)60~904.2.2清洁清洁纤维素酶适量pH值4.5~5.5温度(℃)50~55时间(min)60~905试验结果与讨论5.1实验室样本测试5.1.1颜色的变化从表1可知,天然彩色棉织物经水处理后颜色发生了明显变化,毛效比坯布有所提高。如在同样条件下加入果胶酶对织物进行处理,织物颜色有所加深,毛效明显提高。5.1.2整理工艺对彩棉织物颜色的影响果胶酶和纤维素酶处理工艺对彩棉织物色泽和毛效的影响见表2。由表2可知,①从白度和色差值看,不同的酶整理工艺对彩棉织物颜色的影响程度依次是:果胶酶>果胶酶+纤维素酶>纤维素酶;②从毛效看,单独使用纤维素酶处理,织物的毛效改善很小,如单独使用果胶酶处理,虽然织物的毛效尚可,但不能有效去除织物表面的毛羽和棉结杂质,而将纤维素酶和果胶酶结合使用,不仅对织物色泽影响小,而且能有效去除布面杂质提高毛效。5.2车间大样本测试5.2.1环保固色剂对天然彩棉织物的固色效果在大样试验中,对每一步生物酶整理不同阶段的取样进行测定,考察所设计的生物酶整理工艺对织物各项色牢度指标的影响情况。有关色牢度指标的实测值见表3。表3中,1#为酶整理前的预处理工艺取样,工艺条件是85℃下水洗10min;2#为预处理工艺加果胶酶整理后的取样;3#为预处理工艺加果胶酶整理加纤维素酶整理后的取样;4#在3#基础上进行了一道固色处理,目的是考察环保型固色剂对天然彩棉织物的固色效果。表3表明:①天然彩棉织物经生物酶整理后不影响耐摩擦、耐汗渍和耐光牢度,耐洗牢度平均提高0.5~1.0级;②分段取样的色牢度值检测结果还表明各工序所选用的生物酶和相关助剂对彩棉织物的色牢度均没有影响,说明本项目所设计优选出的酶整理工艺及处方用于处理天然彩棉织物是合适的;③棕色彩棉织物经生物酶整理后,各项色牢度值均能达到4~5级,绿色彩棉织物经生物酶整理后,耐洗、耐摩擦和耐汗渍牢度可以达到棕色棉织物水平,但耐光牢度相对较差;④固色整理对天然彩棉织物没有效果。5.2.2彩棉织物的物理性能指标彩棉织物酶整理后的实物质量指标见表4。表4中1#~3#同表3,变化量指标采用1#和3#对比所得,反映了天然彩棉织物生物酶整理前后实物质量的变化。从表4可看出,天然彩棉织物经生物酶整理后物理性能指标发生明显变化,其中棕色棉织物强力下降6%,棉结杂质减少28%,抗起毛起球性能提高1~2级;绿色棉织物强力下降12%,棉结杂质减少33%,抗起毛起球性能提高1级。在本项目中棉结杂质去除率还略偏低,但除杂率过高,织物强力损失太大。本项目中强力下降平均值尚不到10%,这表明工艺还需调整,从而可进一步提高棉结杂质的去除效果。6生物酶整理后织物的结构变化6.1天然彩棉织物属于绿色环保类产品,结合纤维自身特点,后加工不宜采用传统白棉织物的煮、漂、染工艺,而采用环保型的生物酶整理工艺。目前,这一工艺的研究成果已在新疆针织企业产业化应用。6.2根据果胶酶和纤维素酶的特性,将两者有机地结合应用,既起到了去除织物表面的毛羽、棉结、果胶及部分蜡质等杂质的作用,提高了天然彩棉织物的质量、附加值和服用性能,又确保天然彩棉织物在整个纺织加工过程中的“零”污染,是清洁生产工艺。6.3天然彩棉纤维的色素不稳定,必须考虑工艺对色泽及织物色牢度的影响,本试验通过对工艺进行分段检测证明所设计工艺的合理性。6.4天然棕色彩棉和绿