毛用活性染料低溫染色工藝研究

欒文輝，邢建偉，徐成書，曹貽儒，張國生，劉剛中

(1.西安工程大學，陜西 西安 710048；2.山東南山智尚科技股份有限公司，山東 煙臺 265706)

1 引言

羊毛是紡織工業(yè)的重要原料，羊毛制品具有手感柔軟豐滿、彈性和保暖性優(yōu)良、穿著高檔舒適等特點，但由于羊毛纖維表面鱗片層會對染料的吸附上染起到阻礙作用，傳統(tǒng)染色必須在沸染條件下進行，從而導致纖維損傷、羊毛失重、產量降低[1]。

傳統(tǒng)染色工藝對羊毛纖維造成損傷的主要有兩方面原因：染色工藝時間長；羊毛長時間處于沸染狀態(tài)。為了獲得良好的服用性能，提高生產效率，本文在毛用活性染料蘭納素染色初期加入低溫促染劑LDW-630CE，使染色溫度由傳統(tǒng)的98℃降為85℃，保溫時間從80 min降為50 min，通過低溫染色工藝與傳統(tǒng)染色工藝的比較，充分證明了毛用活性染料低溫染色工藝在染品色牢度和染色深度不受影響的情況下，能夠有效降低羊毛纖維損傷的程度。

2 毛用活性染料低溫染色原理

羊毛纖維外表有鱗片，在60℃以上水中，其鱗片角才張開，鱗片外層還有疏水膜，這使得羊毛纖維具有天然的拒水性，難以潤濕。阻礙了染料對纖維的滲透和擴散，生產中多采用提高溫度的方法來促進染料對羊毛纖維的染色，但是羊毛在80℃以上時開始受到損傷，尤其是長時間沸染，纖維之間交聯(lián)的二硫鍵出現(xiàn)斷裂，纖維強力降低[2]。低溫染色劑是一種有機溶劑，能通過中心原子“P”所帶的孤電子對與氧原子形成配位共價結合，而具有選擇還原性，其對蛋白質中的二硫鍵具有較高的反應活性。在羊毛染色初期加入，打開含硫量較高的鱗片層中的二硫鍵交聯(lián)，羊毛結構就會變得疏松，染料擴散也變得容易，從而降低羊毛的染色溫度并縮短染色時間。低溫染色劑通過還原作用打開羊毛二硫鍵，二硫鍵斷裂后產生的還原態(tài)物質又會在接觸氧氣的過程中轉化為較高價態(tài)的硫化合物，在此過程中二硫鍵發(fā)生重組[3]，使纖維具有良好的強力和色牢度。

羊毛纖維在低溫條件下，用蘭納素染料進行染色，通過改變助劑、醋酸用量、溫度等參數并優(yōu)化工藝后，使羊毛纖維的染色深度及色牢度有一定程度的提高，同時由于染色溫度較低，羊毛纖維在染色后斷裂強力得到改善，并且通過助劑的優(yōu)化，染色后纖維的色牢度也得到提升。

3 實驗

3.1 實驗材料與設備

材料：羊毛纖維，設備：Datacolor 600型電腦測色儀、電子天平、電子恒溫水浴鍋、耐摩擦色牢度測試儀等，實驗試劑見表1。

表1 實驗試劑及廠家

3.2 助劑的選擇

3.2.1LDW-630CE促染劑

低溫促染劑LDW-630CE通過工藝試驗、改進，可將蘭納素染色工藝由98℃降至85℃，實現(xiàn)低溫染色。

3.2.2米勒藍Q助劑

染色同浴加入米勒藍Q，可減少染色時毛條間摩擦系數，起到保護羊毛的作用，減少毛纖維損傷，提高后續(xù)可紡性。

3.3 染色實驗

采用蘭納素CE染料作為標準染料上染織物，進而對低溫染色工藝進行優(yōu)化，得出最佳優(yōu)化工藝后，在最佳工藝條件下對羊毛纖維進行染色，并與傳統(tǒng)工藝染色試樣進行比較。

3.3.1傳統(tǒng)染色工藝

毛用活性染料傳統(tǒng)染色工藝染色溫度為98℃，染色工藝曲線見圖1，傳統(tǒng)染色工藝配方見表2。

圖1 傳統(tǒng)染色工藝曲線

3.3.2低溫染色工藝

毛用活性染料低溫染色工藝加入低溫促染劑，將染色溫度由傳統(tǒng)的98℃降為85℃，低溫染色工藝曲線見圖2，低溫染色工藝配方見表3。

3.4 染色樣品測試指標

3.4.1K/S值的測定

在D65光源下，使用DataColor 600型電腦測色儀，對傳統(tǒng)工藝和低溫工藝的染色樣品進行表觀深度測定，測試方法：在染色毛條上任取10個點測試，求10個測試值的平均值即為樣品的表觀深度K/S值。

表2 傳統(tǒng)染色工藝配方

3.4.2兩種工藝及罐蒸前后的色光差異

采用Datacolor 600電腦測色儀進行測試，分別記錄兩種工藝下染色樣品和樣品罐蒸前后Da、Db、Dc、DH、DE值的變化。

表3 低溫染色工藝配方

圖2 低溫染色工藝曲線

3.4.3耐摩擦及耐煮呢色牢度測試

耐摩擦色牢度分干摩擦色牢度和濕摩擦色牢度兩種。將染色毛條按照廠部規(guī)定方法測試：將毛樣均勻平整的固定在紙板上(面積不小于50 mm×200 mm)，濕摩測試時用3級水噴濕摩擦用布，用耐摩擦牢度測試儀進行干摩擦色牢度及濕摩擦色牢度測試。

耐煮呢色牢度將煮呢劑配成2 g/L的溶液，準確稱取1 g毛條在水浴鍋中進行85℃、10 min的煮呢。然后將其夾于毛布和棉布之間，放在溫度不超過60℃的空氣中干燥，根據毛布和棉布的沾色情況用灰色樣卡進行耐煮呢色牢度評級[4]。

3.4.4單纖維強力及成紗性能測試

根據本廠生產狀況，對傳統(tǒng)和低溫染色工藝染色樣品，抽取100根毛纖維進行強力測試；對該批次的染色羊毛進行后續(xù)紡紗跟蹤試驗，對其成紗率和單紗強力進行測試。

4 結果與討論

本文是以車間生產為研究主體，因此隨機抽取低溫染色樣品與傳統(tǒng)高溫染色樣品進行性能測試并對比實驗的結果。

4.1 染色毛條表觀深度K/S值

染色樣品表觀深度K/S值測試結果如表4所示。

表4 毛條K/S值測試結果

從表4中數據可以得到：采用低溫染色工藝織物表觀深度要明顯小于傳統(tǒng)工藝。經分析原因可能是有以下幾個方面造成：(1)染色過程中采用低溫染色，致使染料的上染率降低，部分染料沒有充分吸附在纖維上并有效固著，在后處理過程中使得染料以廢水形式排放掉[5]。(2)采用低溫染色工藝，染料在纖維內部的分布狀態(tài)不均一。染色后毛條的表觀深度，不僅與上染染料的量有關，與具體染化料在纖維內部的分散狀態(tài)也有很大的關系，在溫度低時間短的狀態(tài)下進行染色，吸附在纖維表面的染化料，在纖維內部的擴散肯定沒有高溫長時間的充分[6]，因此，低溫染色樣品的表觀深度低于傳統(tǒng)工藝所染樣品的表觀深度。

4.2 色光對比

兩種工藝下染色樣品的色光對比測試結果如表5所示。

表5 色光對比結果

從表5數據可以得出，通過調整染料用量，低溫染色工藝得到的毛條比傳統(tǒng)染色工藝的毛條偏紅0.09，偏藍0.37，偏深0.16，顏色主要偏藍，略深。

樣品罐蒸前后的色光變化如表6所示。

表6 罐蒸前后色光變化

由表6可以得出傳統(tǒng)染色和低溫染色工藝罐蒸后顏色都是偏藍、淺，且低溫染色工藝顏色變化程度比傳統(tǒng)工藝稍小。

4.3 耐摩擦及耐煮呢色牢度對比

兩種染色工藝染色樣品耐摩擦色牢度測試摩擦布對比如圖3所示。

圖3 兩種染色工藝耐摩擦色牢度摩擦布對比

耐摩擦、耐煮呢色牢度測試結果如表7所示。

由圖3及表7可以得出，傳統(tǒng)染色工藝與低溫染色工藝的耐摩擦色牢度和耐煮呢色牢度等級相近。

4.4 纖維單纖強力及成紗性能

100根單纖強力及成紗性能測試結果如表8、表9所示。

表7 耐摩擦及耐煮呢色牢度測試結果

表8 單纖強力測試結果

表9 紡紗性能測試結果

從表8和表9可知：采用低溫染色工藝，單纖的強力和紡紗后紗線的強力都能明顯提高。采用低溫染色使得纖維能夠盡可能地減少損傷，這不僅是對纖維的直接損傷減少，同時對纖維的潛在損傷也得到很大程度減少[7]，使得纖維盡可能趨于完整，同時減少了羊毛在高溫濕熱環(huán)境下受到染液沖擊，使纖維之間的糾纏能力下降[8]，后續(xù)容易烘干與牽伸。

5 結語

通過毛用活性染料低溫染色實驗，最終得出以下結論：

(1)從生產實驗角度來看，采用低溫染色工藝染色樣品的表觀深度沒有傳統(tǒng)工藝的明顯。

(2)低溫染色工藝得到的毛條與傳統(tǒng)工藝染色得到的毛條顏色差異不大，并且可以調整配方將色差消除；低溫染色工藝和傳統(tǒng)染色工藝的毛條罐蒸后顏色偏藍、淺，且低溫染色工藝顏色變化程度比傳統(tǒng)工藝稍小。

(3)低溫染色工藝和傳統(tǒng)染色工藝耐摩擦色牢度和耐煮呢色牢度等級接近。

(4)低溫染色纖維的單纖強力和成紗強力等都有不同程度的提高與改善。

(5)低溫染色工藝使用LTD和低溫促染劑LDW-630CE，染色溫度由98℃降低至85℃，保溫時間由80 min降至50 min，減少了高溫染色對纖維造成的損傷，縮短了活性染料染色時間，節(jié)能降耗的同時提高了生產效率。