LANASOL®,染料比媒介染料更适用于羊毛染色:媒介染料

　　LANASOL®染料与媒介染料相对比,采用LANASOL®染料对羊毛毛条染色后,不仅提高了纺纱和织造的生产效率,而且改善了纱线和织物的质量。 　　Compared with mordant dyes, LANASOL® dyes could not only improve the productivity of spinning, but also improve the quality of yarn and fabric.
　　
　　欧洲化学品管理局(ECHA)现已将重铬酸盐列入了高关注物质(SVHC)的名单。用含有重铬酸钾和重铬酸钠等的媒介染料染制羊毛的工厂正面临着越来越大的压力。这意味着采用这种技术的染厂未来可能要得到特别授权才能使用这种化学品。各大服装品牌和零售商纷纷开始关注其供应商是否使用被列入SVHC的产品。
　　Huntsman Textile Effects(亨斯迈纺织染化)公司于2008年停止生产和销售媒介染料,但在世界各地仍有大量的羊毛采用媒介染料进行染色。许多羊毛染厂仍然相信在色光、牢度和成本方面,媒介染色技术是难以被替代的。
　　媒介染色工艺对羊毛纤维的拉伸和其他特性有一定程度的损害。但对此在实际生产实践中,还没有人进行过系统的评估。在此背景下,从技术改良和提高商业效益的目的出发,通过生产实践来比较验证活性染料技术是完全可以替代媒介染料技术的。
　　为了评估纺纱和织造等工序中的重要参数,采用两种不同染料进行羊毛毛条染色,进行了中试比较。将 2 t羊毛一分为二,分别用媒介染料和LANASOL® 活性染料进行染色。
　　独立咨询公司全球纺织协会(GTA)、亨斯迈纺织染化公司与一家信誉卓越的精纺毛料厂合作,从毛条处理、染色、复精梳、纺纱和加捻等工序,跟踪所有步骤,评估了各环节所有的重要工艺参数。在整个中试生产过程中,合作工厂提供羊毛原料和安排部署加工工艺,提供其标准媒介染料配方,同时进行内部检测,并与独立第三方检测机构比较检测结果;GTA提供机械加工、样品采集、制定比较详细的试验计划并进行检测,对所有检测结果进行评估;亨斯迈纺织染化公司为其无铬染色工艺提供配方、相应的染料和化学品,监管各个生产阶段工艺以及收集内部数据和样品。
　　
　　1试验
　　
　　1.1试验用纺纱参数
　　将两吨羊毛分别用媒介染料和LANASOL®活性染料染色,两批都用相同的参数(表 1)进行纺纱。
　　
　　用 100 kg本色羊毛纺制成相同的纱线支数,以确定两种染色工艺对羊毛纤维的长度和拉伸特性以及由此得到的纱线质量的影响程度。
　　1.2试验用原材料
　　在染色和各道工序之前,随机抽查原料以便确立混毛的均匀性,保证羊毛质量一致性。这样做的原因是一些毛条制造商混合的含脂羊毛不能令人满意,而平均纤维长度(豪特长度)的变化有时可能约为 10 mm或更大。由于纤维长度的不一致,精梳的表现、机器参数设置以及最终纱线的所有品质参数将会有所不同,这将会导致试验毫无意义。原材料的 6 次检测结果的平均值如表 2 所示。
　　1.3染色工序
　　所有 10 批毛条(包括 5 缸媒介染色和 5 缸LANASOL®染色)均在同一台可电脑温控OBEM毛条染色机(200 kg)中进行,染缸具有 2 个用于加料的副缸。试验要求染机保养良好,操作工认真负责以保证加料和时间、温度等参数的控制。
　　
　　1.4毛条准备和装载
　　试验中选取同一批次毛条以保证一致性。合作工厂使用球形毛条,使用松球机准备内径为 12 cm的毛球,这便于染色机的装载。每个染色支柱装载 6 个大毛球和 2 个小毛球,每个支柱加载 50 kg。对毛球的重量和大小进行监测,发现结果非常一致。毛条密度(压制后计算)为 280 g/L。由于毛条重量、直径和压制后高度一致,因此密度均匀一致。毛球直径 40 cm,支柱高(压制后)150 cm,支柱直径 9 cm。
　　1.5染色配方
　　1.5.1媒介染料配方
　　按照合作工厂日常媒介染色工艺(未做改动)染制共 5批次各 200 kg毛条。
　　1.5.2LANASOL® 配方的染色工艺和配方(图 1、表 3、表 4)
　　
　　因LANASOL® 染色的毛条光泽和饱和度相当于媒介染料,所以工厂认可LANASOL® 染料。染料固色率大约为94%(染色残液吸收率与经过稀释的原染液进行比较)。
　　
　　
　　2结果与讨论
　　
　　2.1牢度比较
　　LANASOL® 染料染色的毛条色牢度非常优秀,诸如毛条的水洗牢度(50 ℃)ISO 105 � C 06 B 2S、酸碱汗渍牢度IS0 105 � E 04、水浸牢度ISO 105 � E 01、干湿摩擦牢度ISO 105 � X 12等性能,与媒介染色毛条完全有可比性。
　　
　　在羊毛加工过程中,煮呢牢度ISO 105 � E 09和交染牢度(使用醋酸)ISO 105 � X 07是最为严苛的测试,尽管两种工艺结果达到了相同的牢度级数,但存在明显差异:媒介染色毛条在衬布上沾色为黄色,LANASOL® 染色毛条在衬布上沾色为同色调的(呈灰色)(图 2)。
　　
　　2.2复洗与烘干
　　为了保持一致性,媒介染色毛条和LANASOL®染色毛条在同一条件下进行加工。复洗和烘干后LANASOL®染色毛条与媒介染色毛条相比更加蓬松(图 3)。蓬松的毛条能使烘干过程更加容易,继而导致烘干后毛条回潮率较低。媒介染色毛条平均回潮率为 24.36%,LANASOL®染色毛条为15.55%。烘干LANASOL®染色毛条时可以节约能耗。因此,在烘干LANASOL®染色毛条时,可将烘箱温度调至较低温度。在前纺工序后可见毛条具有较高的蓬松度。
　　
　　2.3染色、复洗、复精梳、末道针梳和前纺后的平均
　　 纤维长度
　　LANASOL® 染色批次的长度特性明显优于媒介染色批次,甚至优于原来的本色批次。阿尔纤维长度试验仪测得的加工后平均纤维长度结果(表 5)可以很好地预测纤维长度,并突显染料之间的差异。LANASOL® 染色批次的性能在保留平均纤维长度方面优于本色批次,而且远远优于媒介染批次。因此,可以安全地得出结论:LANASOL® 染色工艺对纤维的影响小于媒介染工艺。
　　
　　用LANASOL® 染制羊毛,可以通过选择原材料,针对给定的纱支数,以相同细度的羊毛纺出更好的品质或者更细的纱线。
　　2.4前纺
　　Uster测试仪通过电容测定毛条、粗纱和纱线的线性偏差,结果用不匀率CV值表示。CV用于表示毛条、粗纱和纱线的线性不均匀度。CV数字越小,毛条、粗纱和纱线的均匀度越好。较高的粗纱CV将导致纱线CV高于预期,即如果粗纱较差,则无法获得优质的纱线。针对CV值,LANASOL® 染色批次的性能优于本色和媒介染色批次(表 6)。
　　
　　2.5单纱检测结果
　　正如预期的那样,LANASOL® 染色纱线的所有纱线品质参数(表 7)都优于媒介染色纱线,而且大部分与本色纱线相当。平均而言,LANASOL® 批次纺制的纱线细节减少21%,粗节减少 27%,毛粒减少 11%,而拉伸性提高 17%。
　　最令人印象深刻的数字是断头数量减少了 63%。媒介染色羊毛的断头数量很高,这与严苛的细纱条件有关(Nm 71 纱线,横截面只有 33 根纤维,以 7 800 r/min的纺纱速度生产)。这更进一步突显了LANASOL® 染羊毛的出众性能 ―― 甚至在极端严苛的纺纱条件下也能纺制优质纱线。
　　
　　这种差异度会带来生产率的显著提高,并可能节省纺纱劳动力,减少络筒过程中所需清除断头的次数,提高加捻和织造效率,并最终改善布料品质。
　　2.6自动络筒机纱线分级结果
　　Uster 纱线分级纱疵分类系统适合于传统的自动络纱机,并能为细纱瑕疵提供客观、精确和快速的测定、分类以及计数。纱线分级A、B、C和D类疵点根据其长度和直径属于粗节疵点。根据其长度和直径,H和I类疵点属于细节疵点。纱线分级疵点与单纱疵点相关,LANASOL® 染色纱线单纱疵点粗节(疵点级别B)和细节(疵点级别H)明显低于媒介染色纱线(表 8)。总体来说,LANASOL® 染色批次纱疵数量比媒介染色批次少 54%。
　　
　　由于自动络筒机上所要清理的纱疵数量较少,机器效率及生产将得到改善。纱线如需清理疵点,在生产流程中会导致卷绕停顿,增加成本。改善纱线品质有助于提高机器效率,消除生产过程中的瓶颈。
　　2.7双股纱检测结果
　　正如所预期的那样,LANASOL® 双股纱在所有的质量参数方面都优于媒介染色纱线,但仍然有别于本色纱线。LANASOL® 染色纱线和媒介染色纱线之间的主要差异在于纱疵指数(IPI)、疵点数以及拉伸性能。一般来说,LANASOL® 纱线的细节数量少 10%,粗节数量少 25%,强度高 10%,而且拉伸度高 16%(表 9)。
　　
　　2.8减少回丝产生的节余(简单计算)
　　在所有的加工步骤中,对回丝进行收集,用于计算两种染色方法的纺纱制成率(图 4)。
　　
　　如表 10 所示,0.8% 的差值看来很小,但考虑到毛纱的价格水平,每年的节约量就相当可观。
　　
　　2.9染料对羊毛纤维的保护作用
　　染色前,使用机械压力将羊毛条挤进原料加载器的穿孔罐中。纤维受力方向与其自然卷曲相反方向弯曲。染色工艺结束后,打开毛条,对纤维进行复梳,并再次牵伸形成纱线。如果染色过程中出现永久定形纤维将在受力回复原来的直线构造时发生断裂。
　　发生永久固定的主要原因是存在于天然羊毛中的半胱氨酸硫醇基团。它们具有很高的活性,并在染色过程中 70 ℃以上时形成新的二硫键,将羊毛固定在新的构造中。
　　Wool ― SH+HS ― WO �����> Wool ― S ― S ― Wool
　　但LANASOL® 黑色染料含有活性基团,在酸性条件下具有非常高的活性。因此它会与硫醇基团发生快速反应,避免形成和重新组成 ― S ― S ― 键。纤维的天然弹性在整个染色过程中得到了保留,并且在后续的加工过程中纤维能回复至原来状态。媒介染料不会与羊毛纤维发生同样的反应,因此硫醇基团会导致永久定形。而且,使用媒介染料所必需的重铬酸盐是一种强氧化剂。因此,羊毛纤维中的氨基链会由于这种氧化力而遭到严重破坏。
　　永久定形的程度可以采用折角法进行评估(图 5):在染色前,对面料样品折叠压烫;染色后,抽取纱线片断,将其在 70 ℃的水中松弛后,对检测纱线的折角进行比较。
　　
　　3结论
　　
　　媒介染色会严重损害羊毛纤维的拉伸以及其他特性,因此会对最终纱线的品质参数产生直接的不利影响。
　　相对而言,LANASOL® 毛条染色只会轻微影响羊毛纤维的特性,因此直到粗纱阶段都能保持平均纤维长度,从而减少对最终纱线品质的损害。实际上,与媒介染色毛条相比,纺纱断头数会减少 63%,相当于本色毛条。
　　考虑到纱线的横截面只有 33 根纤维,使用较长的毛条显然具有优势,尤其是在毛条染色作为纱线加工的首选方法的情况下。在纺纱全过程保持纤维长度至关重要,采用LANASOL® 染色可以做到这一点,从而带来合格的纱线质量。
　　本项研究中所突显的LANASOL® 羊毛毛条染色的优势对于纺纱工艺具有巨大的意义。纤维受损的迹象极少,这也就意味着能够保持纤维长度,改善粗纱均匀度,从而提高纱线质量。充分利用 LANASOL® 羊毛毛条染色技术的优势,就能在提高生产率的同时,进一步改善纱线质量。纱线质量的提高还有助于提高织造效率,改善布料质量。
　　
　　参考文献(略)