毛滌混紡織物染色的工藝選擇

張旭楓，王冉冉，劉玉建，田紅霞

（上海安諾其集團(tuán)股份有限公司，上海 201703）

近年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)總量的不斷提高，人們對于生活質(zhì)量的追求也在不斷地提升。在這個高度信息化、物流化，經(jīng)濟(jì)呈爆發(fā)性增長的時代，對于服裝面料的顏色純正度、舒適度、色牢度的要求，從當(dāng)年的千篇一律，轉(zhuǎn)變?yōu)槿缃竦淖非箢伾r艷度、高色牢度、舒適度好等方面。在面料的染整加工中，對于面料生產(chǎn)商、染色加工廠來說，了解并達(dá)到消費(fèi)者的需求，不斷滿足客戶的要求，是需要不斷解決的新課題，從而在日益激烈的競爭中獲得訂單，創(chuàng)造利潤。

1 毛滌混紡的意義

作為天然纖維的羊毛，有著保暖性強(qiáng)、防水性好、穿著舒適、透氣性好的特點(diǎn)；同時其缺點(diǎn)也比較明顯：價格昂貴、纖維強(qiáng)力較差、纖維光澤度不高，容易蟲蛀，不宜存放。了解以上優(yōu)缺點(diǎn)后，面料設(shè)計者需要考慮添加一些其他纖維彌補(bǔ)以上缺點(diǎn)，同時又能夠保留羊毛固有的優(yōu)點(diǎn)，由此，毛滌混紡面料應(yīng)運(yùn)而生。

滌綸纖維化學(xué)名稱為聚對苯二甲酸二乙酯，在全球范圍內(nèi)的產(chǎn)量很高，現(xiàn)在已經(jīng)是纖維（包括棉纖維）中產(chǎn)量最大的品種。其優(yōu)點(diǎn)是價格低廉，纖維強(qiáng)度高，化學(xué)鍵合特別穩(wěn)定，有光澤。由于紡絲技術(shù)的進(jìn)步，滌綸纖維直徑已經(jīng)可以做到比常規(guī)的羊毛纖維細(xì)，甚至達(dá)到0.05旦以下。

羊毛和滌綸的混紡產(chǎn)品可以進(jìn)行隨意設(shè)計，一般羊毛/滌綸的比例為80/20、70/30，也可以是50/50。但也有一些回毛廠生產(chǎn)羊毛量在10%～20%（甚至于染色后再開纖的回毛）的產(chǎn)品，滌綸及其他纖維占比70～80%的面料。

羊毛和滌綸兩種纖維性質(zhì)不同，所采用的染料和染色工藝也不同，故毛滌混紡織物染色加工中存在讓染色生產(chǎn)廠頭痛的問題，如羊毛強(qiáng)力降低、色變大、色牢度差等。

2 兩種纖維染色工藝的差異

羊毛纖維染色：一般用媒介染料、酸性染料、1∶2金屬絡(luò)合染料或毛用活性染料在98～100℃染色，在弱酸性條件下沸煮60～90min，就可以完成上色[1]。對于毛用活性染料來說，以上染色工藝完成后，可以用氨水或者純堿調(diào)節(jié)pH=8.0～8.5，在80℃染缸里做后處理，以提高羊毛活性染色的色牢度。

滌綸纖維染色：一般用分散染料，E型、SE型或者S型，按照所需的色牢度進(jìn)行選擇，在120～130℃、弱酸性條件下染色60min，在由分散皂洗劑、燒堿和保險粉組成的80～90℃還原浴中處理，達(dá)到滌綸纖維染色所需的色牢度。

3 染料的選擇

3.1 羊毛染料的選擇

國際上對服裝面料的環(huán)保檢測及生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)趨于嚴(yán)格，我國在保護(hù)生態(tài)環(huán)境方面的力度不斷加強(qiáng)，人們對所處生活環(huán)境的質(zhì)量需求也在提高，針對羊毛染色所用的染料，大致分為如下4類：

（1）酸性媒介染料作為統(tǒng)治了羊毛染色百余年的首選染料，染色產(chǎn)品有色澤純正，勻染性、透染性及色牢度好，后整理變色小的特點(diǎn)，但在染色中由于存在重金屬，導(dǎo)致嚴(yán)重的生態(tài)污染及操作人員的安全隱患，現(xiàn)已被絕大多數(shù)羊毛染色廠摒棄。

（2）弱酸性染料色譜齊全，顏色鮮艷，勻染性較好，染深色牢度（包括耐日曬色牢度）較差，后整理變色較為嚴(yán)重[2]。故對于染廠來講，一般用于淺色或者鮮艷色的染色。

（3）金屬絡(luò)合染料是目前羊毛染色最大的品種之一，主要特點(diǎn)是色譜較為齊全、色牢度較好、后整理色變小[3]，但由于顏色比較萎暗，一般染廠主要用于中深色，對于高色牢度要求的訂單，需要染色后處理。

（4）毛用活性染料由于含有改良的特殊活性基團(tuán)和結(jié)構(gòu)，對于羊毛染色來講，已經(jīng)被越來越多的染廠所認(rèn)識。其特性：色譜齊全，顏色鮮艷，色牢度高，對于淺色的耐日曬色牢度，通過篩選的三原色，比如安諾菲克斯黃A4G、紅A6G、藍(lán)A3G可以達(dá)到極高的耐日曬色牢度。所以將取代媒介染料成為染色廠重點(diǎn)選擇的染料，但是缺點(diǎn)也是顯而易見，比如染色均勻性、遮蓋性及后整理變色等問題。雖然很多染廠在取代媒介染料的過程中有所反復(fù)，但是只要堅持不懈地實驗，選擇合適的染料和工藝，這些問題都可以解決。至于后整理變色，現(xiàn)在有很多染廠已經(jīng)掌握得較好，所以此類染料的需求量將呈幾何級數(shù)增長。

3.2 分散染料的選擇

3.2.1 精紡廠染色

毛滌混紡產(chǎn)品的生產(chǎn)過程為羊毛毛條和滌綸條分別染色，最后按比例并條成紗線，再織成面料，如圖1所示。考慮條染后續(xù)工藝苛刻，流程較長，采用兼顧色牢度和染色的參數(shù)和工藝是毛滌混紡產(chǎn)品加工最好的方式。這種加工方式的優(yōu)點(diǎn)：兩種染色工藝分別上染滌綸和羊毛，羊毛的強(qiáng)力損傷最小，滌綸染色后可以用還原清洗等后處理工序洗去浮色，色牢度可得到最大限度的保證，同時在同一種毛滌面料上染有不同顏色（仿色織或正反面效果），避免交叉沾色，顏色純度高。染料按照訂單要求有很大的選擇余地，一般選擇SE型和S型分散染料，比較適合后整理工序的要求，特別是耐升華色牢度，是每個精紡廠必須注意的問題。

圖1 毛滌混紡產(chǎn)品的生產(chǎn)過程

3.2.2 粗紡廠染色

散羊毛和滌綸條的分缸染色可以按精紡廠染羊毛毛條及滌綸條的方法進(jìn)行染料和染色工藝選擇。毛滌混紡產(chǎn)品的一浴法染色，必須選擇染色時對羊毛沾色小的分散染料。這是因為如果分散染料對羊毛有很多沾色，首先會影響染色時的色澤，造成生產(chǎn)匹差、缸差；其次由于羊毛沾色，對于后整理的色光影響較大，造成成品色光難以掌握；最后是影響色牢度，由于羊毛上沾有分散染料，羊毛上的分散染料沒有上染或者上色很少，未形成化學(xué)鍵合，成品的色牢度一般是不合格的，這也是產(chǎn)品色牢度問題引起產(chǎn)品質(zhì)量不佳，染廠經(jīng)常發(fā)生退貨的原因。目前，兩浴法和一浴法染色工藝在染廠并存，難度較大的還是一浴法染色，不易掌握。

4 毛滌混紡產(chǎn)品一浴法染色的特點(diǎn)

以匹染或紗線染色（包括筒子紗染色）為主；以一浴法染色（為追求色牢度，也有先染滌后染毛的二浴法）；通過篩選的分散染料和1∶2金屬絡(luò)合/弱酸性染料同浴分別上染滌綸和羊毛[4]；通過添加載體，染色溫度一般控制在100～115℃，或者加少量載體，在115～120℃染色；在染色溫度高于105℃時，需要加羊毛保護(hù)劑，保證羊毛在高溫下不受或者少受強(qiáng)力損傷。由于滌綸染色和羊毛染色溫度不同，常規(guī)染色工藝條件如表1所示。

表1 毛滌混紡常規(guī)染色工藝條件

如表1所示，分散染料和1∶2金屬絡(luò)合/弱酸性染料的染色工藝條件最大的區(qū)別在于染色溫度，而兩種染料的pH條件相差不大，所以分散、1∶2金屬絡(luò)合/弱酸性染料同浴染色毛滌混紡產(chǎn)品成為可能。

兩種纖維上染溫度不同的解決方法主要是分散染料在不損傷或少損傷羊毛的溫度下，以較低溫度上染（低于130℃），同時使得染料上染羊毛，方法是：（1）由于在高溫條件下羊毛中的化學(xué)鍵斷裂，影響最終產(chǎn)品品質(zhì)，為保護(hù)羊毛強(qiáng)力不受高溫?fù)p傷，在100℃染色時加入載體，染色時間可以控制在60～80 min；在105～115℃染色時加入羊毛保護(hù)劑，如安諾科WPC等，同時分散染料上染滌綸纖維。（2）在115～120℃染色時，加入少量載體或者不加載體，同時加入羊毛保護(hù)劑，染色時間必須控制在50min以內(nèi)，以防止羊毛損傷。（3）染色pH一般控制在4.5～5.0，由于此范圍在羊毛纖維的等電點(diǎn)附近，可使羊毛在染色中的損傷降到最低，同時也保護(hù)了分散染料在此弱酸性條件下不被分解，能更好地發(fā)色。

5 毛滌混紡一浴法染色的染料和助劑選擇

5.1 染料的選擇

1∶2金屬絡(luò)合或者弱酸性染料用于染滌綸纖維，在100～120℃條件下沒有沾色的可能。但是由于染料結(jié)構(gòu)有差異，不同染料對羊毛上色的提升性會有差異。如果差異比較大，容易產(chǎn)生色光不穩(wěn)定，生產(chǎn)上也會經(jīng)常出現(xiàn)回修加色、染色準(zhǔn)確率差的問題，成為工廠正品率不高、生產(chǎn)成本居高不下、勞動效率差的主要原因之一。圖2為安諾賽特染料的提升性。

圖2 安諾賽特染料的提升性

如圖2所示，安諾賽特系列的竭染率都達(dá)到97%以上，保證了染色時從小樣到生產(chǎn)樣的重現(xiàn)性，而染料竭染率高，染色污水排放少，也符合目前國家倡導(dǎo)的節(jié)能減排環(huán)保要求。但我們也需要注意到同類型染料的配伍性問題，舉例如圖3所示。

圖3 安諾賽特染料的配伍性

雖然這4個染料在75min時竭染率幾乎都達(dá)到99%以上，但是從上染的每個階段來看，安諾賽特醬紅B在前面升溫階段（100℃之前）以及上染階段（0～60 min）中，和安諾賽特黃2R、紅G、灰G（此3只染料為1∶2金屬絡(luò)合安諾賽特的三原色）有明顯的差異。如果用此染料取代安諾賽特紅G，和其他兩個三原色拼色，只要染色條件稍有差異，就會引起色花、色差或者色淺。所以在毛滌混紡織物染色時，推薦竭染率在每個階段幾乎一致的三原色，以減少染色病疵的發(fā)生。

安諾賽特染料的優(yōu)點(diǎn)還在于它和分散染料在同浴中的相容性佳，不相互反應(yīng)，能夠在相同pH下完成羊毛纖維的上色[5]。這套染料的色譜比較齊全，所以染色色域?qū)拸V，色牢度也比較高，是目前混紡產(chǎn)品中染蛋白質(zhì)類纖維所采用的性能突出的金屬絡(luò)合染料，廣為染色工廠所接受。

5.2 分散染料的選擇

對于染廠來講，分散染料直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，在毛滌混紡織物染色時的選擇因素：（1）要選擇合適的染色溫度和對羊毛纖維沾色小的分散染料，由于染色溫度越高，分散染料對羊毛的沾色越小，分散染料的選擇性就越廣。但需要注意織物定型后的色變，即需要考慮分散染料的耐升華色牢度等因素。（2）由于羊毛的存在，必須選擇不易發(fā)生還原反應(yīng)的分散染料，因為有些偶氮結(jié)構(gòu)的分散染料容易受到還原物質(zhì)的影響，生成無色化合物，所以當(dāng)羊毛量高于20%時，選擇對還原物質(zhì)不敏感的分散染料。（3）需要篩選出三原色，使生產(chǎn)時的重現(xiàn)性、色牢度問題發(fā)生的概率大為降低，生產(chǎn)出合格的毛滌混紡產(chǎn)品。表2為目前毛滌染色工廠所選擇的分散染料對羊毛的沾色情況。

表2 毛滌染色中分散染料對羊毛的沾色情況

5.3 載體和羊毛保護(hù)劑的選擇

5.3.1 載體

羊毛在高于105℃時染色存在明顯損傷，據(jù)資料顯示：如果不采取保護(hù)措施，羊毛在120℃染色60 min，強(qiáng)力幾乎損失30%；在130℃染色60min，強(qiáng)力損失高于70%。而在毛滌混紡織物一浴染色時，如果在100℃染色，1∶2金屬絡(luò)合染料上染羊毛已經(jīng)較充分，但是分散染料上染滌綸，高中低能量的分散染料在低于120℃染色，都有上染率不高、染料浪費(fèi)嚴(yán)重、重現(xiàn)性和色牢度差的問題，所以染色工廠需要找到一種能夠幫助分散染料在較低溫度（如100～120℃）下打開滌綸分子緊密的鏈段，使分散染料上染滌綸，又不影響羊毛上色或者引起色變的助劑，俗稱載體。

載體被認(rèn)為是對滌綸纖維有吸附作用，對纖維有膨化增塑作用，使纖維的無定形區(qū)分子鏈段更易活動，從而降低滌綸玻璃化溫度（Tg）的有機(jī)化合物。載體增加了纖維分子鏈的活動性，使分子鏈的空隙增多增大，幫助染料向纖維內(nèi)部擴(kuò)散。同時它又是攜染劑，非水溶性載體在纖維表面形成薄膜，而分散染料在膜內(nèi)的高溶解性，被認(rèn)為提高了分散染料的濃度，更有助于染料被纖維吸附并上染。這樣分散染料可以在較低溫度下上染滌綸（100～120℃），也保護(hù)了羊毛在高溫下免受損傷。

載體選擇應(yīng)遵循如下原則：對纖維無副作用，如損傷、色變等；不影響分散染料的色牢度，特別是耐日曬色牢度；和其他化學(xué)品、染料有好的相容性；染色重現(xiàn)性好；無味或氣味??；后道易洗除；載體乳液穩(wěn)定性好，易存放；價格較低；最好不污染大氣環(huán)境，對人體傷害小。研究發(fā)現(xiàn)，下列化學(xué)品可用作載體：冬青油（水楊酸甲酯，毒性微小）、鄰苯基苯酚（3～5 g/L，效果好，毒性小）、對苯基苯酚（耐日曬色牢度差）、苯甲酸（效果不理想）、甲基萘（對分散染料有溶解作用，毒性稍大）、聯(lián)苯（有毒）、一氯苯、二氯苯（效果好，但毒性大）、環(huán)保載體HZV（無毒，不揮發(fā)，對人體、環(huán)境無危害）。同時，染色溫度越高，加入載體的量可以相對減少，在115～120℃時，只需加入微量載體或者加入擴(kuò)散劑，這樣就使羊毛上沾色大為減少，色牢度有較大程度的提高。

5.3.2 羊毛保護(hù)劑

在染色過程中，隨著溫度升高，羊毛纖維胱氨酸的殘基二硫鍵會水解使多肽鍵發(fā)生斷裂，導(dǎo)致羊毛膠質(zhì)溶于液體中，引起羊毛的損傷。圖3為羊毛纖維膠質(zhì)在水中的溶解率和染色溫度、時間的關(guān)系。

圖3 羊毛纖維在不同染色溫度、時間下的膠質(zhì)溶解率

羊毛保護(hù)劑的加入使羊毛滌綸混紡織物一浴法染色成為可能。研究表明：在羊毛等電點(diǎn)附近（通常認(rèn)為pH在4.5～5.0），100℃染色不超過100min，羊毛的損傷程度一般是可以接受的。但如果溫度高于沸點(diǎn)，羊毛的損傷很可能發(fā)生在等電點(diǎn)范圍外。此外，加入甲醛等還原物質(zhì)，對羊毛在高溫下染色60min有明顯的保護(hù)作用，如圖4所示。

圖4 羊毛纖維相對濕強(qiáng)度隨溫度和pH的變化曲線

由圖4可以看到，由于甲醛的存在，羊毛上胱氨酸的降解會下降，在水中測得的羊毛纖維膠質(zhì)量就會減少，羊毛強(qiáng)力有比較明顯的提高。眾所周知，甲醛是一種影響環(huán)境，對人體有害的化學(xué)品，所以在染浴中直接加入甲醛是不能被接受的。目前的羊毛保護(hù)劑主要是在羊毛染色過程中釋放甲醛的助劑，其中，N,N-二羥甲基環(huán)亞乙基脲（DMEU）在100℃以下相對穩(wěn)定，無味，在更高溫度時，緩慢釋放游離甲醛，并和羊毛充分反應(yīng)，防止羊毛纖維溶解，同時解決了危害人體和環(huán)境的問題。

隨著科技進(jìn)步和人們對環(huán)境污染的重視，科研工作者已經(jīng)開發(fā)出取代甲醛的功能性保護(hù)劑，多數(shù)是特殊羧酸衍生物、磺酸衍生物以及特殊表面活性劑、樹脂和初期縮合物等，在高溫下阻止羊毛纖維水解，或是通過交聯(lián)使羊毛強(qiáng)力得到保持。從圖5可以清楚地看到羊毛在加和不加羊毛保護(hù)劑時的損傷程度。

圖5 羊毛在115℃染色50 m in的圖片

6 不同染色工藝的優(yōu)缺點(diǎn)

兩種染色工藝曲線和參數(shù)如下：

其中，A配方：滲透消泡劑0.5 g/L，酸性勻染劑安諾科SET 0.5%，環(huán)保載體安諾科OE 1～2 g/L，硫酸銨3.0%，醋酸x，pH=4.5～5.0；B配方：安諾賽特染料y，安諾可隆ERD染料z；C配方：滲透消泡劑0.5 g/L，酸性勻染劑安諾科SET 0.5%，環(huán)保載體安諾科OE 0～0.5 g/L，羊毛保護(hù)劑4.0%，硫酸銨3.0%，醋酸x，pH=4.5～5.0；D配方：安諾賽特染料y，安諾可隆ERD染料z。

相比低溫工藝，高溫（115～120℃）工藝染色時間縮短了近1/2，載體用量大為減少，羊毛沾色減少，殘液更少，色光及工藝穩(wěn)定性好；但是對羊毛損傷大，必須加羊毛保護(hù)劑，在制作鮮艷色時，若時間掌握不好，羊毛容易發(fā)黃發(fā)暗。毛滌混紡織物染色后，必須做好后處理，以提高色牢度。

對于二浴法，后處理相對容易，即分散浴染滌綸后，在新浴中進(jìn)行還原清洗，當(dāng)然還原劑的用量和后處理溫度（如65～75℃）都必須調(diào)整，以保護(hù)羊毛。羊毛用弱酸性/1∶2金屬絡(luò)合染料染色后，可以用固色劑進(jìn)行固色，用毛用活性染料染色后，可以在新浴中調(diào)節(jié)pH為8.0～8.5呈弱堿性時去除未固著的毛用活性染料，以達(dá)到高的色牢度。

一浴法后處理比較復(fù)雜，由于是分散染料和弱酸性/1∶2金屬絡(luò)合染料同浴染色，后處理一般有兩種方式：（1）有機(jī)溶劑干洗法。這是去除纖維上浮色較好的方式，特別是羊毛上分散染料的沾色，對于色牢度的提高有很大幫助。用四氯乙烯類有機(jī)溶劑在常溫、密閉容器內(nèi)進(jìn)行干洗。這種處理方式設(shè)備昂貴，而且處理后的干洗溶劑必須回收和處理，對于國內(nèi)絕大部分染廠來說成本太高，難以接受。（2）3步法清洗一浴染色后的毛滌混紡織物。第一步：在新浴中加入分散皂洗劑2～3 g/L，pH調(diào)節(jié)到8.0～8.5（弱堿性），溫度60～65℃，洗滌30min后排放。第二步：新浴中加入1～2 g/L酸性還原清洗劑，2～3 g/L分散皂洗劑，溫度55～65℃，洗滌20min后排放。第三步：新浴中加入2～3 g/L防沾色皂洗劑，pH=8.0，溫度70℃，洗40min，過水排放。

毛滌混紡織物的染色最好是在洗呢缸內(nèi)進(jìn)行，織物在洗呢機(jī)內(nèi)借助壓輥的機(jī)械擠壓和水的沖力，最大限度地將織物上所沾的浮色洗去；如果想進(jìn)一步提高1∶2金屬絡(luò)合/弱酸性染料的色牢度，通常也可以通過加入反應(yīng)型固色劑的方法來實現(xiàn)。這個方法已經(jīng)為多數(shù)粗紡廠所接受，成為有效提高毛滌混紡織物一浴法染色的主要方法。

7 總結(jié)

（1）要實現(xiàn)毛滌混紡織物一浴法染色，必須對現(xiàn)有的染料進(jìn)行篩選，特別是要選擇對羊毛沾色小的分散染料，在100～120℃下能比較充分地上染滌綸，同時又能夠在后處理中去除染料。

（2）在篩選助劑時，載體必須對滌綸有好的促染作用，比較容易在后處理時去除，同時要符合毒性小，不易揮發(fā)，對環(huán)境污染小或者無害等要求。羊毛保護(hù)劑必須可以保護(hù)羊毛不易損傷，同時不能對織物染色時的色光產(chǎn)生影響。

（3）制定成熟穩(wěn)定的染色工藝，既要考慮到成本和工藝操作的可行性，又要考慮染色產(chǎn)品的色光穩(wěn)定性、重現(xiàn)性好，色牢度符合目前流行品牌公司的要求，以及工藝對羊毛纖維的強(qiáng)力損傷小等。