羊毛纖維具有許多優(yōu)良的性能

1、羊毛纖維具有許多優(yōu)良的性能，深受廣大消費(fèi)者的喜愛(ài)，然而羊毛纖維表面存在鱗片層,傳統(tǒng)染色必須在沸染條件下進(jìn)行，造成羊毛纖維損傷，力學(xué)性能發(fā)生變化，手感粗糙，彈性變差，影響羊毛產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)長(zhǎng)時(shí)問(wèn)沸染能耗大，不利于環(huán)境保護(hù)，染色成本高。研究羊毛纖維的冷軋堆染色工藝可減少纖維損傷，提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)能，降低染色成本，具有較大的工業(yè)推廣的價(jià)值。1羊毛冷軋堆染色工藝介紹20世紀(jì)80年代，在世界能源日趨緊張之際，歐洲各國(guó)先后研究開(kāi)發(fā)冷軋堆前處理和冷軋堆染色新工藝技術(shù)。冷軋堆染色工藝介于浸染工藝和連續(xù)軋染工藝之間，是一種半連續(xù)化的軋染工藝，具有高效、優(yōu)質(zhì)、短流程、節(jié)能、降耗和少污染等優(yōu)點(diǎn)，工藝簡(jiǎn)單可靠、基建

2、費(fèi)用低、生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短、染料滲透性佳和固色率高，和常規(guī)兩相軋蒸法相比提高15%-25%從而減少了工藝加工的染料用量，及污水中色度和其他污水處理負(fù)荷。由于冷軋堆工藝沒(méi)有中間烘燥及汽蒸工藝，不僅節(jié)省了大量電能和蒸汽，而且不會(huì)出現(xiàn)連續(xù)軋染工藝中烘燥引起的常見(jiàn)染料泳移色差的弊端。冷軋堆工藝最早且使用較多的主要是天然纖維素纖維，如棉、麻的染色，但是由于其技術(shù)的巨大優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者也逐漸將其使用于羊毛、蠶絲等蛋白質(zhì)纖維上，所選用的染料既可以是活性染料也可以是1:1和1:2型金屬絡(luò)合染料，取得了較好的效果。羊毛冷軋堆染色典型的軋液工藝配方為：活性染料x(chóng)g/L，尿素300g/L，醋酸調(diào)解染液的pH值，潤(rùn)濕

3、劑10g/L（國(guó)際羊毛局最早使用的是AtexalPN-VP弱陽(yáng)離子助劑），亞硫酸氫鈉20g/L，增稠劑10g/L（1國(guó)際羊毛局較早使用的是O.F.A）。各成分的作用主要為：尿素：和染料及AtexalPN.vP形成復(fù)合物；和亞硫酸氫鈉一起溶脹纖維：在染料形成復(fù)合物前增加染料的溶解。AtexalPN-VP:潤(rùn)濕纖維；和染料及尿素形成一個(gè)復(fù)合物。增稠劑，有助于染料-尿素-AtexalPN-VP復(fù)合物的分散。汽巴公司也開(kāi)發(fā)了活性染料冷軋堆染色工藝，冷軋堆配方為：活性染料x(chóng)g/L，琥珀酸二辛酯鈉鹽1g/L，碳酸鈉20g/L;海藻酸鈉12g/L，軋液率90%于2527C卷堆48h，然后用4050C熱水沖洗

4、10min，再放于含29FIL非離子洗滌劑的平幅洗機(jī)中80C洗15min,去除未固著的染料，然后用純堿調(diào)節(jié)pH值至8.59.0,40C洗5min，再用20C水洗5min（水中1g/L醋酸）染得深而均勻的顏色，濕牢度很好。冷軋堆工藝節(jié)能，其難點(diǎn)是堆卷處的溫濕度必須嚴(yán)格控制，否則批和批之間的色重現(xiàn)性很難控制。羊毛冷軋堆工藝可采用普通棉、麻冷軋堆染色裝置，如圖1所示。圖1羊毛冷軋堆染色設(shè)備染色過(guò)程包括：染液準(zhǔn)備T染液輸送T浸軋染液T室溫堆置T水洗后整理。以活性染料為例具體闡述如下。染液準(zhǔn)備：染液包括染料液和助劑液，染料液和助劑液分別按染色工藝要求用軟水化料并攪拌均勻后存放在不同的貯液桶中待用。染液輸

5、送：將染料液和助劑液按4:1的比例混合輸入軋液槽，染液的溫度為1535C。槽中液位傳感器監(jiān)視染料的輸送量。然后被拉離染液并浸軋染液：試樣連續(xù)、平整地運(yùn)行浸入軋液槽內(nèi)的染液中吸收染液,經(jīng)過(guò)一對(duì)均勻軋輥后由收卷架上的中心驅(qū)動(dòng)輥平幅卷取收卷，收卷張力為10200N;該對(duì)均勻軋輥通過(guò)擠壓試樣，保持軋液率為60%110%運(yùn)行車(chē)速1070m/min（和比例計(jì)量泵的供液速率有關(guān)）。收卷：要求恒線速度、恒張力，張力可根據(jù)試樣要求調(diào)解（一般在10200N），速度和軋輥的線速度同步，試樣表面無(wú)附加摩擦，內(nèi)外帶液均勻一致，布面平整。經(jīng)過(guò)收卷后的試樣至一定直徑左右換卷。堆置：收卷后的試樣連同軸頭立即用薄膜嚴(yán)密包覆，然

6、后在轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下堆置524h（根據(jù)染料的反應(yīng)性和染色物的深淺而定），轉(zhuǎn)動(dòng)速度48r/min，環(huán)境溫度1535C,以保證染液不會(huì)因重力作用而轉(zhuǎn)移。水洗后整理：和常規(guī)羊毛水浴浸漬染色工藝相比，冷軋堆處理具有能耗低、織物強(qiáng)力損傷小，設(shè)備要求低、排污少、廢水處理簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)，是一種“綠色”的處理工藝。2羊毛冷軋堆染色工藝研究現(xiàn)狀羊毛冷軋堆染色工藝最早是采用活性染料進(jìn)行染色，研究中存在的主要問(wèn)題是為了取得較高的固色率，需要用較高濃度的尿素，高濃度的尿素一方面對(duì)羊毛纖維有損傷，另一方面排到江河湖泊中會(huì)造成耗氧，導(dǎo)致環(huán)境污染。因此國(guó)外有人開(kāi)始研究尿素在整個(gè)羊毛活性染料冷軋堆染色中的作用，渴望通過(guò)其他助劑來(lái)代

7、替高濃度的尿素，并取得了一定的效果。傳統(tǒng)的看法對(duì)于尿素在活性染料冷軋堆中的固色所起的作用主要有2方面：首先是對(duì)纖維的溶脹，其次是對(duì)染料的助溶。AKGilchrist,IDRatteel研究了尿素在整個(gè)冷軋堆染色過(guò)程中的作用，發(fā)現(xiàn)尿素還有第3個(gè)作用，即和染料及弱陽(yáng)離子助劑AtexalPN-VP形成復(fù)合物。這種復(fù)合物有利于提高活性染料的上染率和染色均勻性，機(jī)理是在染色過(guò)程中染料從復(fù)合物中緩慢釋放出來(lái)。AKGilchrist,IDRatteeI對(duì)比了羊毛在2種不同的染液浸漬脫水處理之后的光學(xué)顯微鏡照片，如圖2所示。從圖2可以看出，羊毛浸漬在AtexalPNvP+染料溶液和AtexalPN-VP+染料

8、+尿素溶液，在顯微鏡下觀察其表面是顯著不同的。圖2(b)中，染料-AtexalPN-VP-尿素形成復(fù)合物染液十分清楚，好像是羊毛吸收水后導(dǎo)致了尿素結(jié)晶。而圖2(a)中，由于AtexalPN-VP是弱陽(yáng)離子助劑，和活性染料的陰離子也會(huì)結(jié)合形成復(fù)合物，但是這種復(fù)合物不同于尿素存在染液中會(huì)凝結(jié)，因此染液在顯微鏡下十分不清晰，這種效果不利于染色。圖2羊毛在不同染液浸漬脫水處理后的光學(xué)顯微鏡照片AKGilchrist還得出這樣的結(jié)論，尿素在起分散增溶染料時(shí)只需要很少用量，一般25g/L即可，甚至有些染料不需要使用尿素，除非在要求染深色的情況下使用，染淺色和中色時(shí)染料是不會(huì)存在聚集的。但是有些活性染料即使

9、在染中等色的深度下也要使用增溶助劑。尿素的另外一個(gè)使用是對(duì)羊毛的溶脹作用，在活性染料冷軋堆染羊毛時(shí)，是否需要尿素作為溶脹劑取決于染料的分子量大小和它的擴(kuò)散行為，高分子量的染料對(duì)纖維的親和力大，很難滲透到羊毛的內(nèi)部，因此在這種情況下需要使用尿素一亞硫酸氫鈉使纖維溶脹，而有些活性染料分子量較小，很容易擴(kuò)散到羊毛的內(nèi)部，對(duì)于這種染料，低的尿素含量不大于50g/L就可以產(chǎn)生好的效果。尿素在軋液中的另外一個(gè)作用就是和染料和弱陽(yáng)離子助劑AtexalPN-VP形成復(fù)合物，形成復(fù)合物的作用需要高的尿素含量(250300g/L)，尿素含量如果不足就會(huì)產(chǎn)生如圖2(a)中所產(chǎn)生的效果。這種效果會(huì)導(dǎo)致染色過(guò)程中纖維染

10、斑的出現(xiàn)。因此，如果尿素形成復(fù)合物的角色可以被其他助劑代替，則可以避免300g/L尿素的使用。最后研究得到，F(xiàn)A-MIV(ICI)被發(fā)現(xiàn)在形成復(fù)合物的作用方面和尿素是一樣的。羊毛浸漬在染料-AtexalPN-VP-FA-MIV溶液脫水處理后的光學(xué)顯微鏡照片如圖3所示。圖3羊毛在染料-AtexalPN-VP-FA-MIV溶液浸漬脫水處理后的光學(xué)顯微鏡照片研究發(fā)現(xiàn)，40g/L的FA-MIV(ICI)就可以代替尿素形成復(fù)合物，其他可溶性的聚酰胺材料也被發(fā)現(xiàn)具有相同的作用，但是FA-MIV不能起助溶和溶脹纖維的作用。二甲基甲酰胺可以產(chǎn)生助溶的效果，但是不能溶脹纖維。因此在整個(gè)工藝中尿素一亞硫酸氫鈉在溶

11、脹纖維的作用上是不可缺少的。羊毛纖維由于表面含有鱗片層，所以在冷軋堆置的時(shí)候弱陽(yáng)離子潤(rùn)濕劑AtexalPN-VP對(duì)羊毛的潤(rùn)濕效果緩慢，因此染料-AtexalPN-VP-尿素復(fù)合物的作用就是使在堆置時(shí)，隨著羊毛纖維的潤(rùn)濕，染料可以從復(fù)合物中慢慢釋放出來(lái)上染到羊毛纖維上而緩慢固色，固色速率是由染料從和助劑形成復(fù)合物中釋放出來(lái)的速率決定的。研究發(fā)現(xiàn)，由染料-AtexalPN-VP-尿素形成的復(fù)合物并不穩(wěn)定，特別是當(dāng)纖維浸軋染液之后，這種不穩(wěn)定性表現(xiàn)很明顯，可能和形成氣泡有關(guān)。為了研究染液復(fù)合物的穩(wěn)定性，軋液由一定濃度的染料、300g/L的尿素、10g/L的AtexalPN-VP和20g/L的亞硫酸氫

12、鈉、10g/L的組成，經(jīng)空氣攪拌后經(jīng)過(guò)顯微鏡觀察，如圖4所示。從圖4可以發(fā)現(xiàn)，染料從復(fù)合物中獨(dú)立出來(lái)，這進(jìn)一步驗(yàn)證了上述觀點(diǎn)。圖4染液經(jīng)空氣攪拌后的光學(xué)顯微鏡照片在整個(gè)軋液中起著分散軋液中復(fù)合物的作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果用一種效果好的弱陰離子表面活性劑來(lái)代替，軋液穩(wěn)定性就可以提高，圖4中所出現(xiàn)的現(xiàn)象就可以完全避免。但是最理想、簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)的辦法是找到一種非常好的潤(rùn)濕劑，由于其對(duì)羊毛的潤(rùn)濕效果，因此在整個(gè)染色過(guò)程中，染料-AtexalPN-vP-尿素這種復(fù)合物就不必形成了，染料在冷軋堆置時(shí)就可以取得好的上染和固色效果。當(dāng)這種潤(rùn)濕劑存在時(shí)，尿素的作用就只局限于染料助溶，因此尿素的使用量就可以大大減少。羊

13、毛染色的冷軋堆工藝不僅可以采用活性染料染色，也可以采用酸性絡(luò)合染料染色。由于早先很難找到一種非常好的羊毛潤(rùn)濕劑，因此高尿素含量的使用是不能避免的。迄今為止，冷軋堆工藝之所以還沒(méi)有大規(guī)模地實(shí)際使用，主要原因在于染料的利用率和染料上染率不是很理想，此外，該工藝還不能排除大量尿素的使用。針對(duì)這種情況，國(guó)外開(kāi)始有人研究羊毛活性染料和酸性絡(luò)合染料的熱軋堆工藝。Hans-peterMajer研究了1:2型金屬絡(luò)合染料或1:1型金屬絡(luò)合染料對(duì)羊毛進(jìn)行熱軋堆染色，染浴浸軋的溫度是6080C,在7585C的熱室里根據(jù)羊毛染色的深淺堆置414h。通過(guò)此方法所獲得的上染率非常高，幾乎達(dá)到浸染工藝的程度（大概80%）

14、,該工藝不需要傳統(tǒng)的紡織助劑或者添加劑和勻染劑，并且工藝中尿素含量只有80120g/L，所以羊毛纖維不會(huì)受損傷。Hans-UlrichvonderEltz也研究了羊毛的熱軋堆染色工藝，羊毛或者和合成纖維的混紡織物用1:2型或者1:1型金屬絡(luò)合染料或者活性染料進(jìn)行軋一熱堆置。染堆置室。堆置溫度8595C,3060min，此工藝也排除了傳統(tǒng)紡織助劑、添加劑及勻染劑的使用。上染率可以達(dá)到90%牢度和染色重現(xiàn)性也很好。羊毛在冷軋堆染色過(guò)程中之所以需要染料-AtexalPN-VP-尿素復(fù)合物的形成或者一種好的潤(rùn)濕劑，是因?yàn)檠蛎w維表面有鱗片層。研究發(fā)現(xiàn)，如果羊毛在冷軋堆染色之前可以完全或者部分地去除羊毛

15、的鱗片層，則僅需要一種普通的潤(rùn)濕劑就可以將羊毛均勻潤(rùn)濕，獲得較高的勻染和固色效果，而由于不需要染料-AtexalPN-VP-尿素復(fù)合物的形成，尿素在冷軋堆染色工藝中的含量就可以大大的減少。羊毛冷軋堆染色工藝技術(shù)的研究現(xiàn)在基本上都是在羊毛已經(jīng)經(jīng)過(guò)防氈縮處理或者完全去除表面鱗片層的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。WolfgangRichter發(fā)現(xiàn)，最早羊毛染色用乙烯砜型活性染料很多都是在酸性浴中軋染，羊毛染色的上染率和固色效果較差，如果羊毛防氈縮后并且軋?jiān)H值控制在在弱堿性條件（pH值79），則可以取得一個(gè)好的染色效果，并且由于此工藝不采用高濃度尿素，因此羊毛即使在弱堿性條件下堆置一段時(shí)間也不會(huì)造成嚴(yán)重的損傷，并

16、且對(duì)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生污染。此方法和傳統(tǒng)的高濃度尿素冷軋堆工藝相比纖維損傷程度較輕。羊毛采用冷軋堆技術(shù)的研究不只局限于染色，東華大學(xué)的王菊花將冷軋堆技術(shù)使用于羊毛的生物酶防手占縮整理上，也取得了較好的防氈縮效果。冷軋堆由于具有節(jié)水節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，因此在羊毛染整加工中具有很大的使用價(jià)值和潛力。3羊毛冷軋堆染色工藝研究方向羊毛冷軋堆染色雖然具有很多的優(yōu)點(diǎn)，但是也存在一定的局限性，即堆置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。導(dǎo)致整個(gè)染色周期較長(zhǎng)，目前研究方向是采用微波固色，縮短羊毛堆置的時(shí)間。將微波技術(shù)用于染色中的染料固色，可降低能源的消耗。利用微波進(jìn)行染色的原理是:當(dāng)浸軋染料溶液的織物受到微波照射后，由于纖維中的極性分子（如水分子）的偶極子受到微波高頻電場(chǎng)的作用，因而發(fā)生反復(fù)極化和改變排列方向（如2450mHz時(shí)，在1S內(nèi)有24億5千萬(wàn)次的偶極子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)），在分子問(wèn)反復(fù)發(fā)生摩擦而發(fā)熱，這樣可迅速地將吸收電磁波的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋：痛送瑫r(shí)，一些染料分子在微波作用下，也可發(fā)生誘導(dǎo)而升溫，從而達(dá)到快速上染和固色的目的。也就是說(shuō)，微波是利用織物上的水在感應(yīng)作用下發(fā)熱，因此羊毛染色時(shí)，纖維內(nèi)部存在一些水通常有助于染料的擴(kuò)