国内所生产的具有夹花效果的纯毛针织坯纱都是采用毛条染色制成

摘要：目前国内所生产的具有夹花效果的纯毛针织坯纱都是采用毛条染色制成，由于生产工艺流程较复杂，在实际加工过程中生产时间花费较多，因而交货期有所延长。为了解决这一技术限制，本论文基于对羊毛染色过程中各种助剂的研究，采用特殊的封堵剂对羊毛染色基团进行封堵，探讨了前处理工艺中封堵剂用量、固色温度和时间对羊毛染色基团封堵效果的影响，筛选出出最优的处理方案，即当封堵剂用量为6%（owf）、固色温度为90℃、固色时间为30min时，封堵剂对羊毛染色基团的封堵效果最好，此时羊毛纤维在阴离子染料染色时可以获得白色防沾效果，因而能够通过条染、纺纱和绞染方法生产具有不同外观的夹花纱。实验还对处理后的羊毛纤维性能进行了测试，分析了封堵剂对羊毛纤维的性能影响，以期开发出具有新颖性、高附加值、品质优越的纯毛夹花纱。关键词：夹花纱；羊毛；工艺条件；封堵效果；性能测试1绪论1.1概述随着时装面料的日新月异，针织服装应用的场合越来越广泛，羊毛衫已经成为当今时装的首选衣料，这对毛纱市场带来了新的机遇和挑战。客观地说，单一的羊毛纤维已经难以满足所有终端产品的需求，因此需要一些拓展毛纺面料应用领域的新工艺和新方法。只有不断开发出具有时代潮流的新产品，才能把握机遇，快速占领市场。目前，色纺纱线的产量与整个纱线产业相比所占比例较低，由于色纺纱构成的织物具有三维立体混色风格，色彩自然梦幻，能满足消费者的个性化需求，在市场上具有较强的竞争优势，未来发展前景广阔，将成为纱线生产领域的一个重要发展方向[1]。1.2纯毛夹花纱的发展现状1.2.1色纺纱国内外研究现状色纺纱起源于19世纪欧洲，20世纪中期转移至日本、韩国和中国台湾，到20世纪90年代初期，色纺纱被引人中国。近年来尽管我国色纺纱产业发展越来越兴盛，各种色纺企业不断壮大，色纺产品逐渐多样化，并且品质日趋稳定，但无论从色纺纱线的性能、技术，还是从原料的选用、产品的外观效果来看，都国际上高端的色纺产品差距颇大，所以要在色纺纱国际市场占有一席之地，还须在某些各个方面都要加大力度。色纺纱的最大优势是在颜色搭配和花型变化上潜力很大，这就要求设计者必须具有良好的美学素养和对时尚与潮流的领悟力。国外产品在色彩配置上无论是颜色搭配的协调性，还是整体的外观效应，都能够符合时尚潮流，引领消费市场。而国内产品在色彩配置、花型设计、产品系列化以及颜色系列化等方面都显得过于单调，缺乏创新意识和对当前市场主要潮流的精确把控。国内企业要想生产高附加值的色纺纱，必须加大投入，并且色纺纱产品的设计者必须对流行元素进行深入分析,对时尚潮流仔细斟酌，还要对市场和流行趋势加以判断，使其设计风格能够新颖且经典，满足顾客多样化的消费需求，赢得市场，创造效益。色纺纱的应用正处于增长态势，其产品的效益明显优于传统纺织产品，色纺纱及其织物正向多元化全方位的方向蓬勃发展，逐步成为装饰及服装用织物消费市场的中坚力量。近几年，国内色纺纱的应用领域逐年增加，不仅在针织业广泛应用，在梭织业的应用也越来越多，在家用纺织品中的应用更是前景广阔，利用色纺纱织造的各种织物具有美观、新颖、高雅、舒适、柔软、别致的特点，可广泛用于各类装饰织物，如床罩、窗帘及沙发布等家用纺织品[2]，并且色纺纱的应用在未来有望走向高端领域。1.2.2纯毛夹花纱的市场现状羊毛是高档的天然蛋白质纤维，具有弹性优良、手感丰满及保暖性好等特点，毛纺产品适宜在多种天气与不同场合穿着，长期以来备受消费者的青睐[3]。目前，我国不仅成为世界最大的羊毛加工国，同时也是世界最大的羊毛消费市场。随着中国经济的快速增长，人们的消费水平逐渐提高，为羊毛及其羊毛制品的贸易提供了良好的条件和机遇。在巨大的市场需求与持续的技术创新的支撑下，毛纺产品开发呈现出一些新趋势[4]。近几年，随着生产工艺的发展与市场需求的日益个性化、细分化，毛纺产品不断创新，应用领域逐渐扩大，涵盖了传统正装、休闲装、运动装等各个领域，更是被多个国际知名服装品牌所采用。毛纺产品逐渐变得时尚年轻，面对其他仿毛化纤产品的竞争，一直在高档服装面料方面占有着稳定的市场空间。同时毛纺产品也出于不断发展当中，使其在功能、视觉和触觉上都得以提升，引导了消费者的生活方式[5-7]。由于技术加工水平的不断提高，各种新型色纺纱正在逐渐诞生，色纺产品更加多姿多彩[8-10]。夹花纱就是新型色纺纱的其中一种，它是利用两种不同颜色的纤维纺制而成的，原料混纺比不同，制成的纱线外貌特征就不一样，具有特定的外观色彩风格[11]。利用夹花纱织成的织物无需再进行染整加工，与传统的织物染色相比，既缩短了工序又减少了环境污染[12]。并且由夹花纱构成的织物具有三维立体混色风格，色彩自然而又含蓄，朦胧感强，能满足现代消费者个性化、多样化、时尚化、低碳环保的服饰消费理念。1.3本课题研究的意义和主要内容为了得到高品质的羊毛染色制品，研究和开发新的染色方法和工艺成为国内外都很关注的课题。在纯毛夹花纱的生产工艺中，羊毛纤维经过条染再进行纺纱，纺制成的纱线上会出现多种颜色混合在一起，即为夹花色，而同一类纤维制成的纱线通过绞染只能做单一的颜色，所以无法利用绞染来生产纯毛夹花纱，并且条染工艺有其自身的缺陷，如纤维的制成率低、纺纱织造难度大、品种单调等，所以如果能够改变羊毛纤维的染色性能，使其在同种染料染色时无法着色，即可先通过混纺制成纱线，再经过绞染制成纯毛夹花纱。本项目针对该方面进行了深入研究，实验选择了一种化学助剂，可以对羊毛纤维中的染色基团进行封堵，在利用阴离子染料染色时，经过封堵的羊毛基团不至于重新打开，绞染时不会得色。这样可以通过条染、纺纱和绞染技术的结合获得具有不同夹花效果的纱线，在实际加工过程中具有在生产旺季来临前能够缩短生产时间、提前交货的作用，而且用绞染方法做到了以往只有用条染方法做出的夹花色。在此基础上，本项目研究了前处理工艺中封堵剂的用量、固色温度、固色时间对羊毛染色基团封堵效果的影响，从而筛选出最优的处理方案，使得处理后的羊毛纤维在阴离子染料染色时可以获得白色防沾效果，并对处理过后的羊毛纤维的性能进行测试，以期开发出具有新颖性、高附加值、高品质的纯毛夹花纱[13]。2羊毛的封堵处理及其工艺优化2.1羊毛纤维的结构和有关化学反应羊毛是一种结构复杂的蛋白质纤维，纤维大分子由十多种—氨基酸组成，各种氨基酸按一定的顺序通过重复的肽键连成线性大分子，分子侧链上含有几乎等量的氨基和羧基。羊毛的化学反应主要有两大类，即蛋白质主链（肽键）的反应和组成羊毛的各种氨基酸侧链的反应。由于羊毛纤维属于蛋白质纤维，所以染色时多用酸性染料染色，在酸性染料的染浴中，有无机酸阴离子及染料阴离子，由于无机酸阴离子相对染料阴离子来说，体积小，扩散速度快，所以先被纤维阳离子所吸附，随着染色过程的继续进行，当染料阴离子靠近羊毛纤维时，由于它与羊毛纤维之间具有更大的亲和力，所以可取代酸根例子与羊毛纤维结合，从而使纤维着色。2.2实验材料与封堵剂2.2.1实验材料70支澳毛（浙江新澳纺织股份有限公司提供）。2.2.2封堵剂本次实验所用的封堵剂为ThiotanRPaste，由科莱恩有限公司提供，该封堵剂是一种反应型阴离子产品，在处理羊毛纤维的过程中，它就像一个活性染料与羊毛的氨基反应，通过羊毛纤维中的氨基与封堵剂中的活性基团发生取代反应，形成共价键，使封堵剂牢固地结合在羊毛纤维上，因此羊毛纤维就增加了阴离子基团，从而改变纤维与染料的亲和力，经过封堵剂处理的羊毛纤维，与阴离子染料之间的亲和力被降低，而且同时与阳离子染料间的亲和力被增加，但是与分散染料间的亲和力并未改变。当封堵剂的用量较高时，就可以获得白色的防沾效果。2.3实验方法2.3.1洗毛在处理羊毛纤维之前，需要对羊毛纤维进行洗毛工序，防止羊毛纤维中残留的杂质影响封堵剂对羊毛纤维的封堵效果。洗毛工序采用耙式洗毛机，与开毛机、烘毛机组合为开、洗、烘联合机，由5个洗毛槽组成，第一槽为浸渍槽，利用清水使羊毛纤维润湿并洗除土杂，第二、三槽为洗涤槽，用洗涤用剂洗除大部分羊毛脂和非脂杂质，第四、五槽为漂洗槽，以清水洗除羊毛中残余的杂质和洗涤用剂，根据洗毛质量评定（参见附录A）选取最合适的工艺，工艺条件如表2-1，未处理的羊毛洗毛工艺与此相同。注：A：使用PH滑动剂（1.5ml/lOpticidVSliq.）从中性调至酸性区域（PH=4）；B：加入X%（owf）封堵剂ThiotanRPaste；C：固色：从室温以1.2℃/min升温到Y℃，保温时间为Tmin，以保证有均匀的提升率和产品能有很好的分布，提升封堵剂的固色率，也因此增强了防沾效果；D：清洗：先用70℃热水洗10分钟，再用冷水（常温水）清洗5分钟出缸。2.3.3处理羊毛的酸性染料染色经过封堵剂处理后的羊毛纤维降低了对阴离子染料的亲和力，为了测试封堵剂用量、固色温度和时间对封堵效果的影响，需要采用阴离子染料对处理后的羊毛纤维进行染色，并根据纤维染色时的染料上染程度来分析封堵效果。染色过程采用酸性染料，具体染色工艺为染料酸性大红G1%（owf），平平加O0.5%（owf），浴比1：50，利用HAC调节PH=3，在100℃状态下染色60min，最后用残液法测定上染百分率。处理后羊毛纤维的上染百分率采用残液吸光度法来测定，即分别取5ml染色前后染液于50ml容量瓶中，用蒸馏水补充至刻度，再用722型分光光度计测量最大吸收波长处染色前后染液的吸光度A1，A2[14]，并绘制标准曲线。上染百分率E的计算公式如下：E(%)=(1-)×1002.4前处理工艺优化2.4.1不同封堵剂用量对封堵效果的影响当固色温度为90℃，保温时间为30min时，不同用量封堵剂处理的羊毛利用酸性染料染色时的上染百分率如图2-2所示。从图中可以看出，当封堵剂用量为2%时，封堵剂的用量过低，只能起到一定的阻染作用，无法完全封堵羊毛纤维的染色基团，酸性染料仍然能够较容易的与纤维结合，而当封堵剂用量趋向于6%时，处理后的羊毛纤维与阴离子染料的亲和力极大的降低，染料几乎没有上染到纤维中，这是由于封堵剂用量较多时，羊毛纤维上的氨基几乎都与封堵剂中的活性基团反应，形成共价键，从而使封堵剂牢固地结合在羊毛纤维上，使羊毛纤维增加了阴离子基团，所以在酸性染料染色时，染料阴离子无法与羊毛纤维反应，减弱了羊毛纤维与染料之间的亲和力，染料几乎没有上染到纤维上，使得纤维能够获得白色的防沾效果。2.4.2不同固色温度对封堵效果的影响当封堵剂加入量为6%，固色时间为30min时，不同固色温度下封堵剂处理后的羊毛经过酸性染料染色的上染百分率如图2-3所示。从图中可以看出当温度在50℃左右时，羊毛纤维的上染率就有了显著的降低，但是由于温度较低，封堵剂与纤维之间的反应比较缓慢，所以封堵效果并不是很理想。而当温度趋向于90℃时，高温加速了封堵剂与羊毛纤维中的氨基的反应，使得封堵剂与纤维充分反应，阴离子染料几乎无法与纤维结合，而超过90℃处理后的羊毛纤维，染色时的上染率仍在逐渐降低，但不是十分显著，而且羊毛在高温条件下，容易遭受热和化学药剂的作用，引起羊毛泛黄，影响织物的手感、光泽、鲜艳度，使其强力下降，因此为了减少羊毛纤维的损伤，固色温度在90℃左右最为适宜。2.4.3不同固色时间对封堵效果的影响当封堵剂加入量为6%，固色温度为90℃时，不同固色时间对封堵剂处理后羊毛纤维上染百分率的影响如图2-4所示。从图中可以看出固色时间较少的时候，封堵剂无法完全与羊毛纤维反应，只能封堵一部分染色基团，而当固色时间为30min时，封堵剂能够与羊毛纤维中的氨基充分反应，进而对羊毛纤维中的染色基团进行封堵，使其在酸性染料染色时的上染率接近于零，而之后上染率趋向于稳定，在高温状态下对羊毛纤维加热过久，会对羊毛造成一定的损伤，综合以上封堵效果的测试，固色时间选择30min最佳。2.5本章小结羊毛纤维经过封堵剂处理过后，降低了对阴离子染料的亲和力，这是由于封堵剂与羊毛纤维发生反应，在羊毛纤维上引入了阴离子基团，从而使阴离子染料对纤维的上染百分率降低。并且在处理过程中，封堵剂用量、固色温度、固色时间都对上染百分率有一定的