山羊绒制品生态染整的研究现状与展望yd9609
武志云 韩增强 萨日娜 内蒙古工业大学轻工与纺织学院，内蒙古呼和浩特 010051
收稿日期：2007-03-19
作者简介：武志云，男，教授，博士，研究生导师
原载：染整技术2007/12；8-11
【摘要】简单介绍了山羊绒的结构性能；当前WTO下的绿色贸易壁垒，羊绒制品生态前处理、生态染色与生态后整理的研究现状；以及生物酶、超声波、低温等离子体等新技术在羊绒加工各阶段中的应用，并结合自己的研究对相关技术提出了自己的理解，为羊绒生态染整的进一步研究提供参考。
【关键词】山羊绒 生态染整 贸易壁垒
【中图分类号】TS190·643 文献标识码:A 文章编号:1005-9350（2007）12-0008-04
在国际竞争日趋激烈的今天，羊绒业能否进一步挖掘自身的潜能，充分发挥自身的优点，以新技术、新工艺为支撑，打破绿色贸易壁垒，开发出高附加值、高竞争力的新产品就成了当今羊绒业兴衰成败的关键。与新兴高新技术产业相比，羊绒业在某些技术领域的确存在一定的局限性，但这并不意味着羊绒业不需要新技术；相反，羊绒业需要不断的技术创新，通过环保、节能的生态染整加工来打破WTO下的绿色贸易壁垒，来赢得世人的青睐。
1 山羊绒
山羊绒(cashmere)是珍稀的特种动物纤维，是天然蛋由质纤维的一种。山羊绒纤维细度不匀较小，平均细度基本在14-16µm，纤维轴问粗细均匀，长度基本在3-4cm。纤维由鳞片层和皮质层组成，鳞片边缘光滑，平均鳞片密度约为70个/mm，鳞片厚度约为0.30-0.40µm，山羊绒纤维细、轻、滑、柔，吸湿性和保暖性都极佳，用它加工而成的羊绒高档服饰精品，以其穿着舒适、轻暖，视觉高雅、华贵，手感滑糯、细腻，光泽柔和、亮丽获得了众多消费者的青眯，无论是在国内市场，还是国际市场都有广阔的发展前景。
2 WTO下的绿色贸易壁垒
我国是世界上纺织品出口贸易大同，纺织品总产值在整个国民经济中占有重要地位。我国又是山羊绒的主产地，产量在世界上居第一位，约占2/3左右，所以做好山羊绒制品的开发与研究工作至关重要。随着科学技术的迅猛发展，山羊绒制品的染整加工也发生了惊人的巨变，生产周期、产品质量、花色品种都极大地满足了人们的消费需求，人们在享受新科技带来的美好享受的同时也正在承受着由此带来的生态破坏、环境污染所造成的恶果的报复。随着环境污染的加剧，人们逐渐意识到保护环境、保护生态的重要性，对"绿色"纺织品的要求也与日俱增。
德国于1992年4月10日颁布了《食品及日用消费品法》这是世界上第一部有关消费品生态安全的法规，此后又出台了一系列相关修正案。1994年的第二修正案明确规定禁止生产和进口可能被还原成20种对人体或动物有致癌作用的芳香胺的偶氮染料的纺织品及其它口用消费品，有关资料表明，涉嫌禁用的合成染料和涂料多达210种。此后欧盟、美国等国家也先后立法禁止使用致癌芳香胺合成的偶氮染料。国际标准组织(ISO)也于1995年夏季惟出ISO14000系列标准，逐步在体现环保的产品上推行使用"环保标签"。这一系列法规的实施使世界贸易市场的"环境原则"成为新的最大的非关税贸易壁垒，近年来美国和欧盟与我国纺织类贸易的摩擦也都是以环保为借口来保护本国企业的，为打破我国加入WTO后的"绿色贸易壁垒"，我国从2005年1月1日起实施国家强制性标准《国家纺织产品基本安全技术规范》，以此来引导规范国内生产厂家的生产行为。
由于以上种种原因，开发高档生态羊绒制品，提高羊绒制品的附加值迫在眉睫，用新的生态染整加工来补充传统染整加工的研究也成为必要。
3 生态前处理研究
3·1 山羊绒水洗工艺
洗毛是山羊绒前处理加工的一个必需工序，但传统的洗毛工艺用水量大，洗净毛质量差。并且部分羊绒经传统的洗毛工艺加工之后，色泽黯淡，手感一般，直接影响后续加工的质量和最终产品的色光。据有关资料显示，原绒表面除了含有羊汗、尘土、羊脂、草屑等污染物外，还含有一种蛋白质污染物(PCL)，它的残存使洗净毛色泽黯淡，而用传统的洗毛方法很难完全去除。
为彻底清除羊绒表面上残留的蛋白质污染物，在传统前处理工艺后加用AS1398中性蛋白酶，先用传统洗涤法粗洗，洗去羊汗、尘土、羊脂等杂质，再在5O℃，pH=7，浴比为1:50时利用0.1%(owf)蛋白酶浸洗，洗后光泽和手感都明显变好。
羊绒水洗繁琐、耗水量大，但如果用超声波辅助洗绒，就可以大大提高水洗效果和节约用水，据相关研究指出，超声波强度在129W/cm2时的水洗效率最高，时间可减少到原来耗时的1/10，均匀性很好，最终洗涤效果也非常好，并且对纤维没有明显的损伤。
也有超声波结合生物酶洗绒的研究，处理结果都极佳，但条件控制困难，工业化生产还不成熟，有待于进一步研究。
3·2 山羊绒的漂白
国产山羊绒中白绒的产量很小，仅为总绒的1/3左右，但价格却很高；而紫绒所占比例很大，价格却很低，市售价仅为白绒的1/3左右，因此为了提高紫绒等有色羊绒产品的附加值，有必要对它们进行漂白处理。
通常用于羊绒漂白的工艺主要有氧化漂白和还原漂白两种，其中最经济环保的是H2O2漂白，但双氧水漂白通常要在50-80℃、碱性条件下进行，处理时间长，处理条件难以控制，并且羊绒纤维损伤严重。
生物酶和微波技术在这一领域的成功应用给这一问题的解决带来了希望。酶法催化下进行H2O2对山羊绒的氧漂，温度低、时间短、漂白白度高，纤维强力损伤小，既经济，又环保节能，前途看好。实验表明酶法漂白：室温，pH为5.5，H2O2(30%) 4%-5%，酶0.2%(owf)，硅酸钠2%-3%，浴比1:40，处理3Omin，处理效果较好。用微波对山羊绒做H2O2氧漂处理，白度高，白度均匀，时间短，纤维强力损伤小，环保节能。漂白工艺：65℃，H2O2(30%)4%-5%，pH=8.5，硅酸钠2%-3%，浴比1:40，微波加热功率2℃/min，处理3Omin效果较理想。
4 绿色环保染色新技术
4·1 天然染料染色
合成染料因含有致癌芳香胺等对人体有害的物质而存在健康隐患，而天然植物染料以它的天然环保、绿色保健、抑菌抗菌、容易降解等优点获得了世人的青睐。
天然染料是指从植物、动物中获得的，很少或没有经过化学加工的染料。天然染料染色在我国具有悠久的历史，春秋战国时期，我国天然染料的制备和柒色技术就巳达到很高的水平。此外天然染料提取方便，染色工艺简单。目前已经成功应用到羊绒上染色的天然染料有海带色素、姜黄色素、荩草色素、桅子色素、茜草色素、苏木色素、黄连色素、红
花色素、黄檗色素、大黄色素、中东洋葱色素等。
植物染料的提取非常方便，通常是将植物体中含有色素的部分捣碎，室温下水中浸泡lh左右，然后加热沸煮lh，冷却至室温，过滤即得染色溶液。有时为得到高质量的染液也可用乙醇对滤液进行萃取，对不溶于水的，可直接用90%乙醇浸泡植物碎末l2h，然后过滤即可。
植物染料染羊绒的工艺也比较简单，染色前先将羊绒制品放花沸水中煮lOmin左右，以使纤维充分膨胀，然后根据染料调染液pH值至6-8，将沸煮过的羊绒制品放到50-60℃的染液中浸染3Omin左右即可，也可视需要再延长时间或加以各种金属盐进行媒染，直至达到所要求的颜色深度，染后取出在5O℃的水浴中皂洗2Omin即可。
4·2 超声波助染技术
超声波是一种高频率声波，它通常由温度、声压、气穴和振动等因素组成。其中气穴可以使它外围的染液产生巨大压力，能够使温度骤然升高。超声波就是通过它的高压搅拌作用，使染料颗粒解聚，使染料分散得细而均匀，并且使羊绒纤维表面的染液动力边界层变薄，以方便染料的吸附和向内部扩散，从而极大地提高了染料的上染速率和上染率，染色均匀性也较好。
4·3 低温等离子体助染技术
所谓等离子体，是指由带电粒子和中性粒子构成的电中性气体。而低温等离子体，则是指非平衡等离子体，组成它的电子、分子和原子类粒子具有不同的温度，其中一般粒子的温度是比较低的，一般几十度，而电子的温度却很高，可高达10000℃以上。
天然染料绿色环保，但对羊绒纤维的亲和力不够大，上染不够理想，再加上羊绒本身鳞片层的阻碍作用，使得染色格外耗能费时。据有关研究表明，鳞片层是羊绒染色的第一障碍，适当的低温等离子体处理，会部分破坏鳞片中的-S-S-键，使染料易于扩散到纤维内部，这大大提高了染料的上染速率和最终上染率，降低了废水中残存的染料量，有利于环境保护。
除此之外，低温等离子体还通过对羊绒表面进行刻蚀，在纤维表面生成大量超微凹坑或裂痕，增大了和染料形成氢键的接触面积，同时也增大了对入射光的吸收，起到了颜色增深和提高色牢度的双重效果，正好弥补天然染料染深色难和色牢度不理想的缺点。
5 生态后整理研究
羊绒纤维的毛干表面有鳞片层，在生产加工或服用的过程中易产生定向摩擦效应 (D.F.E)，纤维或织物易发生毡缩变形，为了改善这一缺点，通常对羊绒制品进行防毡缩整理，通过改变纤维鳞片的定问摩擦作用来达到防毡缩的目的。当前应用最多的是氯化法——赫科斯特工艺，但因其产物中含有AOX，将严重污染环境，而树脂防缩法等其它化学法又会使羊绒手感恶化、吸湿性降低等，这些缺点使得它们在羊绒上的应用受到限制，相反，生态防毡缩整理却因其巧环境相容而倍受欢迎。
5·1 酶法防毡缩整理
生物酶通过使羊绒的鳞片产生钝化、剥蚀、交联改性等变化，降低羊绒纤维的顺、逆摩擦系数差，从而达到防毡缩的目的，并且还有改善于感、舒适性以及可纺性等作用。
部分研究指出在转谷氨酷胺酶(TG)的催化下，羊绒蛋白质大分子之间可部分产生交联，在蛋白质大分子内和分子间形成网状交联，使蛋白质改性；交联可使鳞片的张角变小，可有效地提高羊绒的防毡缩性能。
单一酶种对羊绒处理后，防毡缩性能提高不大，现在正在研究的夏合酶法防毡缩效果很好，例如用转谷氨酰胺酶和蛋白酶对羊绒处理后，就极大地减小了羊绒纤维的顺、逆摩擦系数差，使防毡缩能力大大提高，并且其它各项物理机械性能指标也都俱佳。
日前，酶法防毡缩整理工艺中比较环保实用的主要是二步法，在两步法中又主要采用"氧化-酶"处理法，氧化剂主要用H2O2，它可部分分解鳞片外层和内层中的胱氨酸，促使鳞片中-S-S-键断裂，然后再用蛋白酶适当处理，防毡缩效果很好。处理时由于鳞片表面的类脂层部分被去除，所以吸湿性和染色性都明显变好，
5·2 低温等离子体防毡缩整理
低温等离子体主要是通过一定条件下的高能电子对羊绒纤维进行表面刻蚀、交联改性、化学改性等处理，从而使羊绒纤维发生一系列物理和化学变化，它可使纤维顺逆摩擦系数都有一定的提高，差值变小，防毡缩效果明显，同时纤维的抱合力和强力也都有所提高。
低温等离子体处理羊绒需要严格控制处理条件，否则将影响处理的均匀性、稳定性和最终产品的手感质量。
5·3 超声波与酶协同防毡缩整理
单用酶处理羊绒耗时太长，而超声波中"气穴"的高压搅拌作用则可大大缩短处理时间。原因是酶本身分子太大，与羊绒鳞片层的接触有一定的困难，而超声波中"气穴"的振动搅拌作用会使羊绒表面的动力边界层变薄，有利于蛋白酶与羊绒鳞片层的充分作用。
据实验，超声波强度在129W/cm2，蛋白酶用量0.2%(owf)，40℃，处理3Omin，浴比1:40时，防毡缩效果较好，纤维损伤不明显。
6 羊绒生态染整的发展前景
近年来，随着社会的进步和人们生活水平的改善，人们的环保意识不断地提高，那些以合成染料染色、以传统加工工艺生产的羊绒制品因对人体健康和人类生存环境造成严重危害，以及耗能费时等弊端，其发展必将受到限制，而那些有益于人类健康和对环境友好的绿色染料和生态染整加工技术
必将得到长足的发展。
羊绒的生态染整加工技术在未来的高级服装面料尤其是高级内衣、婴幼儿用品和特殊病人服用面料方面具有广阔的发展前景，随着能源的短缺和 WTO下绿色贸易壁垒的出现，开发和研究环保节能的生态羊绒制品迫在眉睫，羊绒的生态染整加工技术将成为整个染整加工业发展的风向标。
7 结束语
羊绒染色用天然染料是从生物体中提取的，可生物降解，与环境相容性好，并且来源广泛，色谱也比较齐全，只是色牢度和染色方法不是很理想，有待于研究提高；用这些染料染色的羊绒制品色彩优雅、大方且兼有自然芳香的气息。合成染料虽然鲜明亮丽，但天然染料的庄重典雅也是合成染料所不能比拟的。除此之外，许多天然染料还具有防虫
杀菌、祛病保健的功效。随着人类环保意识的增强，羊绒天然染料染色必将受到人们的青睬；加快对动植物染料的培植、提取、染色及其它相关应用的研究来补充合成染料的不足，将显得非常重要。
用酶法、微波、低温等离子体、超声波等生态技术处理羊绒，方便快捷，应用简单，既绿色环保又经济节能，在追求效率的21世纪有着广阔的发展空间，它们代表着未来染整加工技术的发展方向，不过我国在这方面的总体重视程度还不够，相关研究还处于相对较低的水平，用于工业化生产还不成熟，还有许多问题需要解决。
总之，随着市场消费的多样化以及回归自然的要求，羊绒的生态染整研究不仅有利于环境和人体健康，还有利于冲破绿色贸易壁垒，大幅提高羊绒制品的附加值，为我国羊绒业的发展带来新的突破。
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