本发明涉及染整工艺的技术领域，尤其是涉及一种人棉面料的染整工艺。
背景技术：
人棉，也叫人造棉或粘胶纤维，简称粘纤，是以“木”为原材料，从天然木纤维素中提取并重塑纤维分子而得到的纤维素纤维。粘胶纤维的吸湿性符合人体皮肤的生理要求，具有光滑凉爽、透气、抗静电、防紫外线，色彩绚丽，染色牢度较好等特点。其具有棉的本质，丝的品质。是地道的植物纤维，源于天然而优于天然。广泛应用于各类内衣、纺织、服装、无纺等领域。但是人造棉也存在天然的缺点，其中很重要的一个缺点就是容易发生褶皱，这就导致了人棉面料不够挺括。
如申请公布号为cn109281199a的中国发明专利申请，其公开了一种人棉弹力针织布染色方法，经过以下步骤：前处理、预定型、染色、皂洗、脱水、烘干、开幅和定型即可得到染色后的人棉弹力针织布。
上述中的现有技术方案存在以下缺陷：由于其未对人棉面料进行抗皱的处理，那么，使用该面料制成的成衣就容易发生褶皱，为了保持衣物的挺括感，常常需要对衣物进行熨烫，导致该面料的服用性能较差。因此，需要一种能够对人棉面料进行免烫整理以提高其服用性能的染整工艺。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种人棉面料的染整工艺，其具有能够提高面料的免烫性能的效果。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种人棉面料的染整工艺，包括以下工艺步骤：
s1：烧毛，得到烧毛坯布；
s2：前处理，具体为对所述步骤s1中得到的烧毛坯布进行前处理，得到前处理坯布；
s3：免烫整理，具体为取所述步骤s2中得到的前处理坯布，放入免烫改性液中，进行浸轧，轧余率为85-90％，随后将浸轧后的坯布在80-90℃的温度下烘干3-5分钟，将初步烘干后的坯布在150-160℃的温度下焙烘2-3分钟，并将焙烘完毕的坯布堆置18-24小时，得到免烫坯布；
s4：轧染，具体为对所述步骤s3中得到的免烫坯布进行轧染，得到轧染坯布；
s5：后处理，具体为对所述步骤s4中得到的轧染坯布进行后处理，得到成品坯布。
通过采用上述技术方案，对前处理坯布进行免烫改性液的浸轧，从而使免烫改性液附着在前处理坯布上，随后再对坯布进行多段热烘，即先对坯布进行低温烘干再进行高温焙烘，则能够降低免烫改性液表干内不干的可能。内部不干的免烫改性液与坯布的粘附牢度低，从而导致表面干燥的免烫改性液的粘附牢度也降低，最终导致免烫改性效果下降。此外，内部不干的溶剂挥发时，带动免烫改性液在坯布上移动，从而导致免烫改性液的均匀度低。而高温焙烘则能够使免烫改性液和坯布发生充分的反应，从而提高坯布的免烫性能。
人棉面料的染色常常使用活性染料，这是由于活性染料上存在能够与纤维素纤维形成共价键的活性基团，从而提高了染料的色牢度。而活性染料本质上是阴离子染料，那么，虽然纤维素上的羟基极性较强，但是纤维素纤维表面的羟基等极性基团在水中电离后，会使纤维本身带有一定的负电荷，也就是说，水中的人棉面料和活性染料都带有负电荷。因此，人棉面料和活性染料之间往往会产生静电相斥的作用力，从而影响上染率、上染效率和固着率等。
且人棉织物上未固着的染料必须进行水洗和皂洗，以去除大量浮色，但是未固着的染料和人棉织物之前仍然存在分子间作用力，这就导致了，即使经过水洗和皂洗，人棉织物上仍然存在部分未固着的染料。同时，部分活性染料与人棉织物之间的共价键受到外界条件影响，容易发生断键水解，这些原因都会造成人棉织物的染色色牢度较差。
而浸轧烫改性液对人棉面料进行处理后，人棉面料上存在正电荷，那么，人棉面料和活性染料之间就会存在静电吸附力，从而使活性染料更容易上染，以提高上染率和上染效率。
优选的，所述免烫改性液包括以下重量百分比的组分：
通过采用上述技术方案，次磷酸钠作为免烫整理时的催化剂，能够促进免烫改性剂与人棉面料反应，从而提高免烫整理的效果。
此外，由于活性染料中含有较多活性基团，而这些活性基团往往容易被外界环境影响而发生结构的改变，如偶氮基容易发生水解、氨基容易发生氧化等。而次磷酸钠具有一定的还原性，因此能够降低面料上存在的氧化成分氧化染料的可能，从而降低染料失效、染色不均的可能。
优选的，所述免烫改性剂包括以下重量份数比的组分：
通过采用上述技术方案，2,3-环氧丙基三烷基氯化铵能够接枝到壳聚糖的氨基上，从而在壳聚糖上引入季铵阳离子，而壳聚糖上还存在极性较强的羧基，因此，免烫改性剂可通过壳聚糖上的极性基团附着到同样极性较强的纤维素纤维上。此时，免烫改性剂上的季铵阳离子基团即可通过库仑力吸附带有负电的活性染料，从而促进染料与纤维素纤维反应着色，提高人棉面料的上染率和上染效率。
此外，由于免烫改性液中存在次磷酸钠，次磷酸钠的还原性不但可以降低漂白等工序中的漂白剂分解活性染料，还能降低壳聚糖上氨基的氧化，从而使壳聚糖具有更多可接枝的氨基，以提高2,3-环氧丙基三烷基氯化铵的接枝率。从而使免烫改性剂具有更多的季铵阳离子，从而进一步提高对活性染料的吸附效果。
优选的，所述免烫改性剂的制备工艺具体包括以下工艺步骤：
a.溶解，按照比例将壳聚糖放入异丙醇溶液中，在60-70℃的温度下搅拌，至固体全部溶解，获得壳聚糖溶液；
b.反应，按比例取2,3-环氧丙基三烷基氯化铵，溶解于异丙醇中，搅拌至固体完全溶解，并滴加到所述步骤a中得到的壳聚糖溶液中，滴加过程中保持微波震荡，微波震荡的功率为40-50w，反应5-6h，得到反应物b；
c.提取，使用无水乙醇对所述步骤b中得到的反应物b进行提取，得到粗免烫改性剂。
通过采用上述技术方案，免烫改性剂的制备条件较为温和，制备工艺也较为简单，以便在需要使用免烫改性剂时进行制备。
优选的，所述免烫改性剂的制备工艺中的步骤c具体包括以下工艺步骤：将无水乙醇分为三份a、b、c，且a、b、c三份无水乙醇的质量比为3：2：1，取所述步骤b中得到的反应物b，放入无水乙醇a中，搅拌5-10分钟，静置1-2小时后进行抽滤，得到固体a；再将固体a放入无水乙醇b中，搅拌5-10分钟，静置1-2小时后进行抽滤，得到固体b；再将固体b放入无水乙醇c中，搅拌5-10分钟，静置1-2小时后进行抽滤，得到的固体即为所述粗免烫改性剂，得到的液体可回用作为无水乙醇a使用。
通过采用上述技术方案，对反应物b进行多次提取可以提高最终得到的免烫改性剂的产率，且每次提取时使用的无水乙醇的量逐步减少，这是由于第一次提纯时需要使免烫改性剂充分析出，后续多次提纯则是为了进一步析出和洗涤。而无水乙醇c中杂质较少，回用可节约成本。
优选的，所述免烫改性剂的制备工艺中，在所述步骤c后还进行了提纯，所述提纯具体包括以下工艺步骤：
a.取所述粗免烫改性剂2重量份，放入20重量份的去离子水中，搅拌至固体全部溶解，得到溶液a；
b.取70重量份的无水乙醇，加入所述溶液a中，搅拌至无沉淀生成，抽滤后对固体进行冷冻干燥，即得到免烫改性剂。
通过采用上述技术方案，对粗免烫改性剂进行提纯能够提高最终得到的免烫改性剂的纯度，而对抽滤后的固体进行冷冻干燥则是由于，若对抽滤后的固体进行高温干燥，则壳聚糖容易发生褐色反应，从而导致免烫改性剂颜色加深，影响坯布的底色。且壳聚糖在高温下容易发生聚集从而导致难以进行分离，而冷冻干燥能够降低免烫改性剂发生变形和氧化的可能。
优选的，所述步骤s4和所述步骤s5之间还进行了疏水处理，所述疏水处理具体包括以下工艺步骤：取所述步骤s4中得到的轧染坯布，放入疏水改性剂中进行浸轧，采用二浸二轧的工艺，轧余率为85-90％，并将浸轧完毕的坯布堆置18-24小时，得到浸轧坯布；随后将浸轧坯布在90-100℃的温度下烘干3-5分钟，将初步烘干后的坯布在150-160℃的温度下焙烘2-3分钟，得到疏水改性坯布。
通过采用上述技术方案，在使用活性染料对人棉面料进行染色时，人棉面料上的亲水基团越多越好，但是在对染色后的坯布进行后处理时，人棉面料上的亲水基团过多不但会影响其服用性能，还容易导致染料的水解。
而在对轧染坯布进行后处理之前先使用疏水改性液对轧染坯布进行疏水改性，能够提高轧染坯布的疏水性，从而改善后处理时浮色和染料水解等问题。
此外，在对浸轧疏水改性剂后的面料进行干燥时，必须采用先在较低的温度下进行烘干，再在较高的温度下进行焙烘的工艺。这是由于，若直接对浸轧疏水改性剂的面料进行高温焙烘，则容易导致表干内不干的现象，表面干燥后的疏水改性剂对内部的疏水改性剂形成遮蔽，从而使内部的疏水改性剂无法充分干燥。由于内部的疏水改性剂未充分干燥，因此，表面的疏水改性剂的附着力同样不强，且随着时间的延长，内部未干的疏水改性剂逐渐渗出，将导致面料表面形成不均匀的色斑和块状花纹，影响面料的质量。
优选的，所述疏水改性液包括以下重量百分比的组分：
酶粉8-12％；
水余量；
其中，所述酶粉包括以下重量份数比的组分：
通过采用上述技术方案，
限定酶粉的特殊组成是由于，经过前道工序的处理，人棉面料表面已经引入有季铵阳离子基团，而mof-5材料中的锌离子也带有正电荷，因此，疏水改性液与人棉面料表面的季铵阳离子基团发生互斥，但是mof-5材料会被人棉面料上的羟基等带有负电的反应位点吸引，从而使酶粉可更均匀的分布到面料上。
在堆置过程中，不耐水的mof-5材料逐渐崩解，将其中吸附的纤维素酶和丁烷四羧酸释放而出，纤维素酶能够使纤维素发生水解，从而得到更多可反应的端部活性基团。由于在步骤s3中已经在面料上引入了次磷酸钠，而次磷酸钠能够催化丁烷四羧酸与纤维素上活性基团的反应。因此，次磷酸钠能够促进丁烷四羧酸与端部活性基团发生酯化反应，从而靶向将丁烷四羧酸接枝到纤维素酶解产生的端部活性基团上。
而丁烷四羧酸上的烷基具有疏水性，从而使人棉面料也具有一定疏水性，从而降低后整理过程中染料的水解，也提高了人棉面料的耐水性。且丁烷四羧酸与人棉面料反应后，人棉面料的免烫性能进一步得到提升。即丁烷四羧酸绕开季铵阳离子基团，靶向的与人棉面料发生反应以得到更良好的免烫整理和疏水改性效果。
若纤维素酶水解纤维素过度，就会导致人棉面料的强度过度下降，因此，需要严格控制纤维素酶的添加量和纤维素酶对纤维素的水解时间。经过堆置后进行焙烘，不但可以使丁烷四羧酸与面料反应更充分，还可以将纤维素酶灭活，从而降低纤维素过度水解对人棉面料强度的影响。
优选的，所述酶粉的制备工艺包括以下工艺步骤：
a.按照上述重量份数比将丁烷四羧酸放入乙醇中，搅拌至固体全部溶解，得到溶液a，随后将mof-5材料放入溶液a中，震荡吸附1小时后抽滤得到固体a，将固体a在60-70℃下烘干至恒重得到半成品a；
b.将所述步骤a中得到的半成品a放入50wt％异丙醇中，并将温度保持为3-4℃，随后将纤维素酶加入，震荡30-45分钟，抽滤得到固体b，将固体b在50-55℃的温度下烘干至恒重即得到酶粉。
通过采用上述技术方案，不论是乙醇还是异丙醇都容易引起纤维素酶的失活，因此，制备酶粉采用两步法，即先利用mof-5材料吸附丁烷四羧酸，再利用已经吸附有丁烷四羧酸的mof-5材料对纤维素酶进行吸附，降低纤维素酶与有机溶剂接触的时间，降低纤维素酶失活的可能性。此外，通过将吸附纤维素酶的温度控制在3-4℃，同样可以降低纤维素酶失活的可能性。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过对人棉面料进行免烫改性，从而提高人棉面料的抗皱能力，以提高人棉面料的服用性能；
2.通过限定免烫改性剂的成分和配比，壳聚糖能够使人棉面料具有较好的免烫性能和抗菌性能，而额外添加的2,3-环氧丙基三烷基氯化铵则能够提高人棉面料对染料的吸附力，从而提高染料的上染率；
3.额外设置疏水处理，并限定特殊的配比的疏水处理液，通过引入mof-5材料对其余成分进行吸附，而mof-5能够与人棉面料上引入的季铵阳离子基团、带有负电的基团配合，均匀的吸附到人棉面料上，纤维素酶能够酶解纤维素以产生更多的反应位点，而丁烷四羧酸则在免烫改性时引入的次磷酸钠的催化下接枝到纤维素上，从而提高人棉面料的疏水性，降低后整理时染料水解的可能性；
4.通过限定特殊的酶粉的制备工艺，能够降低在酶粉制备过程中纤维素酶失活的可能性，而纤维素酶能够提高疏水处理的效果。
具体实施方式
本发明中所使用的各类化学试剂、设备等均为市面上常规销售产品。
实施例1
本发明公开的一种人棉面料的染整工艺，具体包括以下工艺步骤：
s1：烧毛，具体为使用烧毛机对面料进行烧毛，以得到烧毛坯布。
s2：前处理，即对步骤s1中得到的烧毛坯布依次进行退煮漂、丝光、预定型，从而得到前处理坯布。
s3：免烫整理，具体为取步骤s2中得到的前处理坯布，放入免烫改性液中进行浸轧，浸轧的具体工艺为，浸轧的轧余率为85％，浸轧完成后的坯布在80℃的温度下烘干3分钟，再将初步烘干后的坯布在160℃的温度下焙烘3分钟，焙烘完成后将坯布堆置24小时，即得到免烫坯布。
其中，免烫改性液具体包括以下重量百分比的组分：
其中，免烫改性剂具体包括以下重量份数比的组分：
且免烫改性剂的制备工艺具体包括以下工艺步骤：
a.溶解，按照比例取壳聚糖和一半异丙醇，并将壳聚糖放入异丙醇中，在60℃的温度下搅拌，直至壳聚糖全部溶解，得到壳聚糖溶液。
b.反应，按比例取2,3-环氧丙基三烷基氯化铵和剩下一半异丙醇，将2,3-环氧丙基三烷基氯化铵放入异丙醇中，搅拌至2,3-环氧丙基三烷基氯化铵完全溶解，搅拌过程中保持微波震荡，微波震荡的功率为45w，反应时间为5小时，得到反应物b。
c.提取，及使用无水乙醇对步骤b中得到的反应物b进行提取，具体工艺如下：
将无水乙醇分为三份，分别为无水乙醇a、无水乙醇b、无水乙醇c，且无水乙醇a：无水乙醇b：无水乙醇c的重量比为3：2：1。第一次提取，取反应物b，加入无水乙醇a中，搅拌10分钟，搅拌完成后静置2小时，静置完成后进行抽滤，得到固体a。第二次提取，将固体a放入无水乙醇b中，搅拌10分钟，搅拌完成后静置2小时，静置完成后进行抽滤，得到固体b。第三次提取，再将固体b放入无水乙醇c中，搅拌10分钟，搅拌完成后静置2小时，静置完成后进行抽滤，得到的固体即为粗免烫改性剂，抽滤得到的液体可回用作为无水乙醇a使用。
得到粗免烫改性剂后，需要对粗免烫改性剂进行提纯，提纯的具体工艺包括以下工艺步骤：
a.取2重量份粗免烫改性剂，放入20重量份去离子水中，搅拌至粗免烫改性剂全部溶解，得到溶液a，
b.取70重量份无水乙醇，将无水乙醇加入溶液a中，搅拌至无沉淀生成，随后进行抽滤，抽滤得到的固体进行冷冻干燥，即得到免烫改性剂。
s4：轧染，即使用活性染料，对步骤s3中得到的免烫坯布进行轧染，得到轧染坯布。
疏水处理，即对轧染坯布进行疏水改性，以提高其疏水性，降低染料的水解，具体包括以下工艺步骤：
a.轧酶，具体为取步骤s中得到的轧染坯布，放入疏水改性液中进行浸轧，浸轧的工艺采用二浸二轧的工艺，且轧余率为85％，将浸轧完成后的坯布堆置24小时，得到酶处理坯布。
b.疏水处理，具体为将步骤a中得到的酶处理坯布放入疏水改性剂中进行浸轧，浸轧的工艺采用二浸二轧的工艺，轧余率为85％，将浸轧完成后的坯布在90℃的温度下初步烘干5分钟，再将初步烘干后的坯布在160℃的温度下焙烘3分钟，得到疏水改性坯布。
轧酶时使用的疏水改性液包括以下重量百分比的组分：
酶粉10％；
水90％。
其中，酶粉包括以下重量份数比的组分：
且酶粉的制备工艺具体包括以下工艺步骤：
a.按照上述重量份数比，将丁烷四羧酸放入乙醇中，搅拌至固体完全溶解，得到溶液a，将mof-5材料放入溶液a中，搅拌2分钟后进行震荡吸附，震荡功率为50w，震荡吸附1小时后进行抽滤，抽滤得到固体a，将固体a在65℃下烘干至恒重，得到半成品a；
b.将步骤a中得到的半成品a放入50wt％异丙醇中，保持温度在4℃，搅拌两分钟后放入纤维素酶，放入纤维素酶后搅拌两分钟，再进行震荡吸附，震荡功率为60w，震荡吸附30分钟后进行抽滤，抽滤得到固体b，将固体b在50℃的温度下烘干至恒重即得到酶粉。
s5：后处理，即对前道工序处理后的坯布进行后处理，具体为对坯布依次进行漂洗、脱水、开幅、定型和检验入库。
实施例2-6与实施例1的区别在于，步骤s3中，浸轧免烫改性液的各项工艺参数计为下表：
实施例7-10与实施例1的区别在于，免烫改性液中各组分的重量百分比计为下表：
实施例11-15与实施例1的区别在于，免烫改性剂中各组分的重量份数比计为下表：
实施例16-20与实施例1的区别在于，免烫改性剂的制备工艺中各项工艺参数计为下表：
实施例21-25与实施例1的区别在于，免烫改性剂的制备工艺中，步骤c中各项工艺参数计为下表：
实施例26-30与实施例1的区别在于，疏水处理中各项工艺参数计为下表：
实施例31-34与实施例1的区别在于，疏水改性液中各组分的重量百分比计为下表：
实施例35-38与实施例1的区别在于，酶粉中各组分的重量份数比计为下表：
实施例39-42与实施例1的区别在于，酶粉的制备工艺中各项工艺参数计为下表：
实施例43与实施例1的区别在于，并未在步骤s4和步骤s5之间进行疏水处理，即直接对步骤s4中得到的轧染坯布进行步骤s5后处理。
对比例
对比例1与实施例1的区别在于，步骤s2之后并未进行免烫改性，而是直接进行步骤s4轧染。
对比例2与实施例1的区别在于，免烫改性液中并未添加次磷酸钠。
对比例3与实施例1的区别在于，酶粉中并未添加纤维素酶。
对比例4为本公司采用常规染整工艺制备得到的人棉面料。
检测方法
折皱回复角按aatcc66—2008测试方法，用m003a折皱回复角测试仪测定。
面料的吸湿率的测试方法为，取10cm*10cm的试样三块，将试样在烘箱中烘干至恒重，称得重量为w0。随后将三块试样放置在90％湿度下24小时，取出后称得重量为w1，吸湿率计算公式为：
吸湿率＝(w1-w0)/w0*100％，并取三个试样的吸湿率的平均值。
耐皂洗色牢度按照gb/t3921-2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》方法d(4)测定。
耐摩擦色牢度按照gb/t3920-2008《织品色牢度试验耐摩擦色牢度》测定。
测试结果计为下表：
结论
通过对比实施例1、实施例43和对比例4，可以得出，由于实施例43中未进行疏水改性，而疏水改性中固着到面料上的丁烷四羧酸不但可以改善面料的疏水性，还能提高面料的抗皱性能，因此，实施例43中得到的面料的抗皱性能、色牢度都有所下降，而吸湿率则下降最大。但是由于进行了免烫改性，面料的色牢度和抗皱性能下降并不是特别大。
通过对比实施例1、对比例1和对比例4，可以得出，由于对比例1中并未对面料进行免烫整理，首先，面料的抗皱能力将显著下降，其次，由于并未引入次磷酸钠，则在对面料进行疏水改性时，次磷酸钠对丁烷四羧酸和纤维素纤维的促进反应的效果也就消失。也就是说，不对面料进行免烫整理，还会降低疏水改性时丁烷四羧酸接枝到面料上的量，而丁烷四羧酸的接枝率降低将影响面料的抗皱性能和吸湿率。
通过对比实施例1、对比例1和对比例2，可以得出，由于对比例1中并未在免烫改性液中添加次磷酸钠，则次磷酸钠促进免烫改性液整理面料的效果消失，使免烫改性液对面料的整理效果下降。此外，次磷酸钠促进疏水改性剂整理面料的效果也消失，从而使疏水改性剂对面料的整理效果也下降。最终导致的结果为面料的各项性能均有所下降，但是下降的整体幅度不大。
通过对比实施例1、对比例3和对比例4，可以得出，由于对比例3中并未对坯布进行酶处理，那么，即使次磷酸钠能够促进丁烷四羧酸与纤维素纤维反应，由于面料上反应位点的减少，丁烷四羧酸的接枝率也有所下降，从而导致面料的各项性能均有所下降。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。