布艺之家讯：彩棉是一种在棉花吐絮时纤维就具有色彩的新型纺织原料，种植过程中不施用农药、化肥、除草剂等化学物质；加工过程中不经漂白、印染等工序，不仅大大降低了坯布上化学物质的残留，而且降低能耗，省去大量的染色用水，减少污水处理的压力和对环境的污染。同时，其制品具有舒适、对皮肤无刺激、抗静电、透湿性好等特点，广受消费者的青睐。但是，绿色彩棉织物的日晒牢度很差，这严重阻碍了绿色彩棉产品的发展和应用。根据目前市场发展的需求，急需解决绿色彩棉产品的日晒牢度问题。对75％绿棉坯布进行日晒牢度检测，仅为2级，日晒前后的颜色变化非常明显，要想使其日晒牢度提高到常规服装用织物的4级标准有很大难度。
目前，国内外对提高天然彩棉日晒牢度的研究有很多。从文献查阅可知，提高绿棉日晒牢度的方法有螯合法、络合法、交联法、辐射法等。但由于对彩棉变色机理不完全清楚，对于上述每一项的研究都并不深入。
本课题采用前处理剂和金属络合剂对绿棉织物进行处理，来提高绿棉日晒牢度并实现产业化生产。研究步骤是先分析处理剂和处理条件对绿棉织物的日晒牢度的影响规律，然后选择出最佳的试剂和工艺组合，最后，进一步研究出适应产业化需要的最佳的处理工艺，从而开发出具有自主知识产权的绿棉纤维新产品。
1试验
1．1仪器与设备
小样染色机；烘干机；YG(B)611一Ⅲ日晒气候试验机；SW一12AⅡ耐洗色牢度试验机；Color i5爱色丽测色仪。
1．2材料与试剂
75％绿棉针织物；多种前处理剂、金属络合剂。
1．3工艺条件和处方
1．3．1前处理工艺
处理液浓度X g/L，时间15～75 min，温度60％～130％，浴比1：20。
1．3．2金属络合处理
处理液浓度xg/L，时间30～90 min，温度40℃～80~t：，浴比1：20。
1．4测试方法
1．4．1毛效测定
毛细管效应一般方法。
1．4．2色牢度评级
用Color i5爱色丽测色仪测定处理前后织物的日晒牢度和皂洗牢度的评级。
1．4．3日晒牢度测定
用YG(B)611一Ⅲ日晒气候试验机进行测试，参照GB／T 8427?1998《纺织品色牢度试验耐人造光色牢度：氙弧》标准评定。
1．4．4皂洗牢度测定
根据GB／T 3921．3?1997《纺织品色牢度试验耐洗色牢度：试验3》(等同于Is0 105 C03：1989)测定。 2结果与讨论
2．1前处理
绿棉坯布本身并没有毛效，不利于金属络合剂的渗透，若坯布直接进行金属络合，则极易引起渗透和反应不均匀，造成布花。因此需要先对坯布进行前处理，达到一定的毛效后再用金属络合剂处理。
本实验以毛效作为前处理效果的评价指标，对前处理剂、前处理温度和前处理时间进行筛选，综合考虑生产成本，得出前处理的最优化处方和工艺。 2．1．1前处理助剂的筛选
通过大量的资料分析和试验，初步选定12种前处理助剂，并确定出最佳用量。再采用同样的前处理条件(90℃，30 min)，对75％绿棉坯布进行处理，分析比较处理后织物的的毛效值和日晒牢度，见表1。 从表1可看出，处理后的绿棉织物都有很好的毛效，相互问区别也不大；日晒牢度只比坯布提高了1～1．5级，还未达到常规纺织品要求的日晒牢度4级的标准；另外，从成本角度考虑，选择3#处方。
2．1．2前处理温度
在3#处方基础上，以温度60cC一130％：分别进行前处理，时间固定为30min，对75％绿棉坯布处理后的毛效值日晒牢度表2。 从表2看出，不同前处理温度处理后的绿棉织物的毛效略有差异，90℃处理时毛效较好，温度再升高，毛效变化不大；不同温度处理后的日晒牢度差异不大，均无明显提高。因此，最终选择最佳温度为90~C。
2．1．3前处理时间
在3#处方的基础上，以时间15～75 min分别对75％绿棉坯布进行前处理试验，温度固定为90℃，处理后的毛效值和日晒牢度见表3。
从表3看出，前处理时问不同毛效差异较小，处理时间为30 min时毛效就很好，再延长时间毛效提高不大；日晒牢度无明显提高。因此，可以确定30 min为最佳前处理时间。
2．1．4筛选出最佳前处理处方、温度及时间
通过以上分析筛选，得出前处理的最佳处方，最佳工艺条件为：助练剂1为3 g／L，中纺海天精练剂5g/L；处理温度为90％，处理时间为30 min。
2．2金属络合处理
2．2．1金属络合剂的种类和用量
采用金属络合剂A、B、C、D分别对已进行过前处理的绿棉织物进行处理，并经过大量试验摸索，以日晒牢度为依据，优选出每种金属络合剂的最佳用量，金属络合剂处理温度为60℃，处理时间为60min，每种金属络合剂的最佳用量见表4。
从表4可知，金属络合剂确有提高绿棉日晒牢度的作用，其效果随络合剂的种类、用量的不同而有差异。络合剂c的用量2％时可以使绿棉织物的日晒牢度达到4级，因此，优选出络合剂c作为提高绿棉日晒牢度的最佳助剂。
2．2．2金属络合处理温度
选定络合剂c作为最佳金属络合剂后，再通过试验分析不同温度下金属络合剂处理绿棉后的日晒牢度情况，金属络合处理时间固定为60min，结果见表5。 从表5可看出，温度变化对金属络合处理后的日晒牢度影响不大，因此，从经济成本和操作简便考虑，选定，40％：作为金属络合处理的最佳温度。
2．2．3金属络合处理时间
选定络合剂c作为最佳金属络合剂后，再通过试验分析不同时间下金属络合剂处理绿棉后的日晒牢度情况，金属络合处理温度固定为40℃，结果见表6 从表6可看出，不同时间处理后日晒牢度变化不大，因此，可以选定30min作为金属络合处理的最佳时间。
2．2．4筛选最佳金属络合处理助剂、温度及时间
最佳金属络合剂为络合剂c；最佳金属络合处理温度为40℃；最佳金属络合处理时间为30 min。
2．3大生产优化
绿棉产品日晒牢度在实验室小试成功后，进行大生产优化分析，促进研究成果产业化。大生产的产品直接面对消费者，消费者在选用面料或服装时，十分看重织物的柔软性、舒适性和健康性。这就需要对产品进行柔软整理，使其具有良好的手感；有一定的吸湿透气性，保证穿着舒适；布面呈中性或弱酸性，符合国标18401标准的pH值标准范围；还要求大生产工艺的简单、节能、省料、操作方便等。
2．3．1柔软剂的筛选
对金属络合处理后的织物分别试验了几种不同类型的柔软剂，柔软剂用量固定在4％，结果见表7。 从表7可看出，柔软剂的加入对织物的日晒牢度没有影响。而且，4种柔软剂各有优缺点，亲水型柔软剂有好的毛效，但手感一般，非亲水型柔软剂手感好，但毛效低。因此，选择将亲水型和非亲水型复配使用。根据毛效高低，选择亲水型柔软剂1。对于非亲水型柔软剂，因柔软剂3是硅类柔软剂，在溢流机的高速转动下，会有破乳的危险，所以选择柔软剂4。将两种柔软剂复配使用，并通过大量试验，最终确定柔软剂的最佳用量：柔软剂l为2％，柔软剂4为2％。
2．3．2调节pH值
对75％绿棉金属络合处理后的织物分别用3种酸处理并调节成不同的pH值以分析比较出最佳的。pH值条件。根据处理后的布面pH值变化和日晒牢度变化分析处理液pH值的影响，结果见表8。 从表8可看出，用不同的酸调节的处理液pH值在3～5范围内，处理后的布面pH值均符合国标18401对织物布面pH值的限定范围(4．0～7．5)。从经济的角度考虑，说明用此3种酸调处理液pH=5就能满足布面pH值要求。但从△Ecmc值看，酸3的△Ecmc=1．69，说明其处理的色差变化最小，日晒牢度也达到4级。所以，最终可确定用酸3调节处理液pH=5为最佳条件。
2．3．3工艺的合并优化
在研究分析完每一步工艺的处方后，本着工艺条件越简单越好的原则，对工艺条件进一步合并优化。目前的工艺是：前处理一金属络合处理一柔软过酸。若将金属络合处理合并到前处理上，试验证明织物布面很“花”，不可行；若将金属络合处理合并到柔软过酸上，试验证明织物布面均匀，可行。新工艺可确定为：前处理一金属络合加柔软过酸。进一步对合并工艺处理后的织物进行布面pH值和日晒牢度检测，并对比原来工艺处理后的检测数据，结果见表9。 从表9可看出，两个工艺处理后的织物的布面pH值和日晒牢度均合格，这就证明2#工艺可行，且可缩短工艺流程。
2．3．4最终处方、工艺确定及中样生产
通过以上分析研究，得出最终处方和工艺如下。
(1)前处理处方：助练剂1为3g/L，海天精练剂5 g／L，最佳前处理温度90℃，最佳前处理时间30 min。
(2)金属加柔软过酸：络合剂c为2％，柔软剂1为2％，柔软剂4为2％，酸C调节pH=5，最佳络合处理温度为40％：，最佳络合处理时间为30min。
按照上述处方和工艺进行了50 kg织物的中样生产，并对成品进行各项性能检测，结果如下：日晒牢度4级，毛效11．6 cm／30min，布面pH值6．91，手感柔软、丰满。中样生产结果可证明，采用新工艺、新配方对。75％绿棉织物进行处理，织物颜色靓丽、性能稳定，各项指标均达到(国标18401标准要求)，解决了国内多年来绿棉日晒牢度差的问题。
3结语
(1)通过大量的试验分析，筛选出前处理工艺和处方为：助练剂1为3g/L，中纺海天精练剂5g/L，处理温度为90％：，处理时问为30 min。处理后织物毛效可达到12 cm／30 min。
(2)采用金属络合剂c处理，处理温度为40℃，处理时间为30min，处理后可有效提高绿棉日晒牢度到4级。
(3)按照大生产的要求筛选出最佳处方和工艺进行中样生产，工艺有很好的重现性，产品的日晒牢度达到4级，并有很好的毛效和手感。
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