半精纺色纺羊绒染色保护的研究

本文对羊绒纤维低温等电点染色，媒介染料低铬染色工艺进行了理论及实践探讨。按照从小样实验到批量生产的程序，对羊绒低温等电点染色与高温染色工艺，低铬染色与传统媒染工艺进行了对比。实践证明：在半精纺羊绒染色过程中采用低温等电点染色、低铬染色能够减少纤维损伤，提高半精纺色纺纱的质量。

近年来，半精纺产品以其独特的加工工艺以及产品风格在市场上独树一帜，半精纺产品的开发使原来在纯精纺不能纺的丝绒、棉绒等高比例混纺纱成为现实，大大拓展了精纺原料使用范围。但其服用缺陷也日显突出，半精纺产品极易掉毛、起球，这一服用缺陷日渐成为制约半精纺产品市场发展的瓶颈。解决这一难题必须从设备、原料选用、染色、纺纱工艺等多种渠道采取措施，在染色过程中采用低温染色、低铬染色，不仅减少了能源消耗，而且最大限度地减少了纤维损伤，可以大大提高半精纺纺纱的可纺性。本文根据半精纺色纺纱的生产实践，从染色角度对半精纺色纺纱纤维的染色保护加以探讨。

1　低温染色

1.1　羊毛纤维结构与染色性能

众所周知，羊毛等蛋白质纤维由于其纤维表面的鳞片层、拒水性皮质层的阻碍，低温状态下染液中染料分子很难向纤维内部扩散，因此传统的羊毛、羊绒染色都是在95℃以上近沸点状态完成，以提高上色率，保证染色均匀，保证色牢度。但在高温、酸性条件下长时间作用，羊毛纤维中的酰胺键、二硫键极易发生部分水解、断裂，从而造成羊毛纤维损伤，强力下降失去其天然的手感和光泽，并可导致半精纺纺纱困难，制成率降低。

1.2　阻碍染料分子对羊毛纤维上染的因素

羊毛纤维表面鳞片层、羊毛纤维中羧基所带负电荷对染料阴离子的排斥作用、染液对纤维的表面张力等是阻碍染料分子常温下上染羊毛纤维的主要因素。

1.3　实现低温染色要解决的技术问题

(1)酸性浴中表面活性剂作用下纤维的充分溶胀；

(2)染液表面张力的降低，染浴中染色纤维表面扩散边界层变得更薄更易于染料分子的扩散；

(3)在低温促染剂作用下，染料、染液形成一个低共溶混合物体系，染液沸点降低，染液中染料分子扩散速度加快，更容易上染到纤维中，从而使染色更加均匀，上染率提高，保证染色各项牢度指标。

1.4　低温染色与高温染色后羊绒纤维损伤对比试验

1.4.1　原料及工艺选择

原料：山羊绒(白)，试验投量5kg×2缸，浴比1：10。

染色工艺处方：

低温染色　高温染色

Lanasol黄4G(％，o.w.f)

0.82

0.82

Lanasol红6G(％，o.w.f)

0.68

0.68

Lanasol　蓝3G(％，o.w.f)

0.54

0.54

匀染剂(g/L)

-

1

低温促染剂(g/L)

2.5

-

渗透剂(g/L)

0.5

0.5

80％冰醋酸(％，o.w.f)

3

3

高、低温染色升温曲线分别如图1、图2所示：

1.4.2　试验结果

两种染色工艺条件下羊绒纤维的长度变化、纤维强力及伸长的变化检测对比如表1所示。

由表1可知，与高温染色相比，低温染色条件较温和，对羊绒纤维的损伤较小。

2　等电点染色

2.1　酸、碱性浴对羊毛纤维的影响

羊毛等蛋白质纤维分子结构中含有一个氨基、一个羧基，因此羊毛纤维既可以吸酸又可以吸碱。在酸性浴中，当pH值降至羊毛等电点后，进一步降低pH值，羊毛中的酰胺键开始大量吸附H+。此时酰胺键水解，发生超当量吸附，羊毛纤维受损伤加大，强力、伸长率迅速下降。在pH值4～9范围内，羊毛纤维既不易受H+攻击又不易受OH攻击，羊毛纤维中的酰胺键比较稳定，这是因为羊毛纤维吸收质子或氢氧根离子后带正电或负电，由于库仑斥力的作用阻滞了质子或氢氧根离子对其进一步进攻。

羊毛等蛋白质纤维在弱酸性条件下比较稳定，但这是相对的，随着温度提高、作用时间的延长，纤维中的肽链同样会降解而断裂，造成纤维潜在损伤。

2.2　不同pH值下羊绒纤维损伤实验

2.2.1　原料及试剂

原料：白绒，强力3.63 cN；试剂：冰醋酸(80％)、氨水。

2.2.2　实验过程设计

每样取羊绒纤维20 g，分别投入盛有不同pH值溶液的烧杯中，将烧杯置于水浴锅中在85℃温度下处理1 h。将羊绒水洗、脱水，置于恒湿烘箱内烘干，并保持样品回潮率在16％±0.5％。分组多次测量处理后单纤维的强力，取平均值。纤维强力损伤率结果如图3所示。

从图3可看出，当pH值在4.0～4.5时，羊绒纤维的损伤程度最小。因此，染羊绒时pH值宜控制在此范围内。

3　酸性媒介染料低铬染色

3.1　酸性媒介染料的使用缺陷

酸性媒介染料是一类通过媒染剂对羊毛纤维发生氧化作用，从而固着在纤维上的染料。其优点是湿牢度好，得色深，成本低廉。但是六价铬盐作为主要的媒染剂具有强氧化作用，可对纤维造成损伤，并易污染环境，因此导致酸性媒介染料传统染色工艺存在如下问题：

(1)染色废水中残存的Cr6+对环境造成严重污染；

(2)重铬酸盐对羊毛纤维中胱氨酸剩基、酪氨酸剩基的氧化造成羊毛纤维氧化损伤，纤维强力降低，纺纱制成率降低，织物失去自然手感、光泽。

3.2　酸性媒介染料媒染剂的选用

传统染色工艺选用六价铬盐而不直接选用污染较小的三价铬盐作媒染剂，其原因有二。

(1)六价铬盐都是以阴离子形式存在于溶液中，铬盐对羊毛的吸附比较均匀。

(2)六价铬盐与羊毛纤维的络合反应快，生产效率高。实验表明，在25℃三价铬和羊毛反应达到平衡，约需8-9个月时间，而六价铬则只需140 h；在60℃，三价铬盐需两个月，而六价铬盐则只需90 min。