棉/丝光羊毛混纺纱前处理工艺研究9-21

王爱伟王树根^﹡ 王强范雪荣

江南大学生态纺织教育部重点实验室

原载：第九届全国染整前处理学术讨论会论文集；196-202

【摘要】：在兼顾棉、毛两种纤维的化学性能并保持混纺制品特性的前提下，对棉/丝光羊毛混纺纱线的前处理工艺进行了研究。精练采用酶煮工艺，应用5g/L精练酶和3g/L渗透剂JFC在pH7、温度为55℃的条件下处理50min，纱线毛效超过8cm/30min，满足后续染整加工要求。漂白工艺采用双氧水漂白，在双氧水浓度为20g/L、pH10、60℃的条件下处理90min，漂后纱线亨特白度值较高，且纱线强力变化不大。碱溶解度结果证明羊毛组分损伤程度不高，纱线质量仍有保证。采用ANOZOL常规活性染料一浴法染色，部分染料品种对棉、毛两组分可获得较好的同色性。

【关键词】：棉/毛混纺纱线；丝光羊毛；酶精练；氧漂；染色

0 引言

纯棉织物具有吸湿性好、质地柔软、穿着舒适、洗涤方便、应用广泛等优点，但存在易起皱、保暖性差等不足；毛纺织品弹性优异，吸湿性和保暖性较好，但洗涤困难，价格昂贵，作为内衣材料时，对皮肤有刺痒感^［¹^］。

1 试验部分

1.1 材料与药品

纯棉纱线，丝光羊毛散纤维，棉/毛混纺纱线，30%过氧化氢、氢氧化钠、无水亚硫酸钠、乙酸、无水硫酸钠、重铬酸钾、元明粉、磷酸三钠（均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司），渗透剂JFC，乙二胺四乙酸二钠（EDTA）（分析纯，中国医药上海化学试剂公司），氨水（分析纯，上海联试化工试剂有限公司），无水碳酸钠（分析纯，上海虹光化工厂），精练酶HZM-101（无锡市恒基贸易有限公司），ANOZOL常规棉用活性黄S3R 150%、红S3B 150%、藏青SGN 150%（安诺其纺织化工有限公司），固色剂ECO（亨斯曼化工贸易（上海）有限公司）。

1.2 仪器与设备

AL 104电子天平（梅特勒－托利多仪器上海有限公司）、HH-4数显恒温水浴锅（江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司）、101A-1B电热鼓风干燥箱（上海安亭科学仪器有限公司）、WSD-III全自动白度计（北京康光仪器有限公司）、YG 020电子单纱强力机（常州第二纺织机械厂）、Color-Eye 7000A分光光度计（美国Ceretag Macbeth公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 碱精练

工艺处方：烧碱5g/L、硫酸钠1g/L、亚硫酸钠1g/L、磷酸钠1g/L、渗透剂JFC3g/L，浴比20∶1。碱煮工艺曲线如图1所示。精练后烘干，测试毛效。

图1 碱煮工艺曲线

1.3.2 酶精练

工艺处方：精练酶0-15g/L，渗透剂JFC0-3 g/L。工艺曲线如图2所示. 精练后烘干，测试毛效。

图2 酶煮工艺曲线

1.3.3 漂白

漂白工艺处方为：双氧水10-30g/L、EDTA5g/L、氨水调pH为8-10。漂白工艺曲线见图3^［4^］。漂后烘干，测试纱线的亨特白度和断裂强力。另取经精练的羊毛散纤维，采用相同漂白工艺处理，测试其碱溶解度，考察羊毛的损伤情况。


图3 漂白工艺曲线

1.3.4 染色

取一定量的原棉纱线和羊毛散纤维，同浴精练和漂白后，采用ANOZOL常规棉用活性染料一浴一步法染色。染色处方为：染料2%（o.w.f）、元明粉50g/L、固色剂ECO 4%（o.w.f）。

染色工艺曲线如图4所示。染色后分别测试两组份的K/S值，考察其同色性。

1.4 效果测试

1.4.1 毛效

用毛效评价纱线的煮练效果。测试纱线毛效的具体步骤为：准备30×2.5cm的矩形框若干（至少三个），将煮练好并至少烘干两个小时的纱线紧密缠绕在矩形框上，形成一层模拟织物，再配制5g/L的重铬酸钾溶液。将缠绕好的线框垂直浸在溶液中，记录30分钟溶液在线框上上升的高度^［⁵^］。每个试样测试三次，取平均值。

1.4.2 白度

漂白效果参考纱线的白度.使用WSD-III型全自动白度计测试漂后纱线的白度。由于测量纱线的误差性较大，对同一试样的不同部位，测试5次，记录Wh值，取平均值^［⁶^］。

1.4.3 强力

使用YG 020型电子单纱强力机测试漂后纱线强力，评价纱线质量。记录纱线断裂强力F，测试10次，取平均值^［⁷^］。

1.4.4 碱溶解度

为研究漂白处理对羊毛组分的损伤程度，取羊毛散纤维，应用实验所用漂白工艺处理羊毛，测试其碱溶解度。具体步骤为：精确称取在空气中平衡24h的处理后的羊毛试样M（g），精确称取另一份羊毛试样M₀（g），于105-110℃烘干，烘至恒重M₁ （g），得出含水率G如公式（2-1）。

G=（M₁-M₀）/M₁ （2-1）

将试样放入0.1mol/L的100mL氢氧化钠溶液中，65±0. 5℃处理1h，然后用已恒重的玻璃漏斗过滤.过滤时，试样尽可能先留在瓶内，最后再移入漏斗内吸干.瓶内试样先用水洗涤6次，然后用10mL/L冰醋酸溶液洗2次，再用水洗6次．最后将漏斗内的试样放入烘箱，于105-110℃烘干，烘至恒重W（g）^［⁸^］．碱溶解度的计算如公式（2-2）.

碱溶解度（%）=［M×（1-G）-W］ ×100/ ［M×（1-G）］（2-2）

1.4.5 K/S值

染色试样的色深度用K/S值表示^［⁹^］.采用Color-Eye 7000A测配色仪，选用Lab-eye软件测定染色试样的表面深度.在10°视场、D65光源的测试环境下，测试3次，记录最大吸收波长处的K/S值^［¹⁰^］.

图4 染色工艺曲线

2 结果与分析

2.1 酶精练工艺的确定

2.1.1 精练酶用量

棉/毛纱线处理浴中加入不同量的精练酶，在55℃、pH7的条件下，精练50min。煮毕充分水洗，烘干，测试纱线毛效，结果如图5所示。

由图5可知，精练酶的浓度由1g/L升至5g/L过程中，纱线的毛效值显著增大，而当浓度超过5g/L后，纱线的毛效趋于稳定。

图5 精练酶浓度对纱线毛效的影响

2.1.2 精练时间

精练酶浓度为5g/L的条件下，加入3g/L的渗透剂JFC，分别精练50、70、90min，在确定精练时间的同时，考察表面活性剂对精练效果的影响。结果见表1。

表1 不同精练时间下纱线的毛效值

时间/min	毛效值/（cm/30min）
50	8.4
70	8.3
90	8.6

由表1可知，随精练时间的延长，纱线毛效有所提高，但增加不多，说明实验条件下50分钟精练时间可获得不错的毛效。此外，同时，与图5实验结果相比，可知渗透剂对于提高纱线的润湿性起着非常大的作用。另外，采用碱煮处理的纱线的毛效值为7.9cm。对比可知，本实验采用5g/L精练酶于pH7、55℃下精练50min，能达到较好的精练效果。

2.2 漂白工艺的确定

2.2.1 双氧水浓度

双氧水浓度依次调为10、20、30g/L，在pH 8、60℃下分别漂白棉/毛纱线和羊毛纤维60min，测试漂后纱线的白度和强力。为反映羊毛纤维损伤情况，测试漂后羊毛纤维的碱溶解度，结果如表2所示。

表2 不同双氧水浓度下漂后纱线的白度与纤维损伤

双氧水浓度/（g/L）	棉/毛纱线		羊毛纤维
双氧水浓度/（g/L）	亨特白度	强力/cN	碱溶解度/%
10	87.53	797	39.41
20	89.51	802	48.37
30	88.59	794	54.32

由表2可知，随着双氧水浓度的提高，棉/毛纱线白度先增加，后又降低，强力同样如此，而羊毛的碱溶解度呈上升趋势。这是因为随着H₂O₂含量的增大，漂液的漂白能力提高；但是纤维中所含的色素浓度是有限的，当纤维中的色素基本发生反应之后，白度不会再随H₂O₂含量的增加而提高，而过氧化氢在使色素消色的同时也会进攻羊毛角蛋白，使纤维受损。因此，当过氧化氢的含量达到一定值后，白度不会再提高，损伤却在加大，导致纱线强力下降。因此，最适双氧水浓度定为20g/L。

2.2.2 漂浴pH值

调整漂浴pH为8、9、10，双氧水浓度为10g/L，于60℃漂白棉/毛纱线和羊毛纤维60min，测试漂后纱线的白度和强力。为反映羊毛纤维损伤情况，测试漂后羊毛纤维的碱溶解度，结果如表3所示。

表3 不同pH值下漂后纱线的白度与纤维损伤

pH值	棉/毛纱线		羊毛纤维
pH值	亨特白度	强力/cN	碱溶解度/%
8	87.53	797	39.41
9	87.02	783	45.05
10	89.03	779	47.65

由表3可知，随着漂浴pH值的增大，棉/毛纱线白度呈上升趋势，而其强力依次下降，羊毛纤维碱溶解度依次升高。这是由于随着碱性的增强，H₂O₂剧烈分解，漂白作用增加，但对羊毛组分损伤增大。综合考虑纱线白度和纤维损伤情况，pH10时白度提高较为明显，而纱线损伤增加较小，故最适pH值定为10。

2.2.3 漂白时间

在双氧水浓度为10g/L，pH 8、60℃的条件下，对棉/毛纱线和羊毛纤维分别漂白60、90、120min，测试漂后纱线的白度和强力。为反映羊毛纤维损伤情况，测试漂后羊毛纤维的碱溶解度，结果如表4所示。

表4 漂白不同时间后纱线的白度与纤维损伤

时间/min	棉/毛纱线		羊毛纤维
时间/min	亨特白度	强力/cN	碱溶解度/%
60	87.53	797	39.41
90	87.84	794	43.67
120	89.91	754	53.94

由表4可知，随时间的延长，棉/毛纱线白度逐渐增加，而强力依次下降，羊毛纤维的碱溶解度依次增高。漂白时间由90min增加到120min，虽混纺纱线白度有所增加，但其强力下降明显，结合羊毛纤维碱溶解度的大幅增加，说明纱线中羊毛组分的损伤相对严重，故最适漂白时间定为90min。

2.2.4 漂浴温度

在双氧水浓度为10g/L，pH 8，于60、70、80℃的温度下，对棉/毛纱线和羊毛纤维漂白60min，测试漂后纱线的白度和强力。为反映羊毛纤维损伤情况，测试漂后羊毛纤维的碱溶解度，结果如表5所示。

表5 不同温度下漂后纱线的白度与强力

温度/℃	棉/毛纱线		羊毛纤维
温度/℃	亨特白度	强力/cN	碱溶解度/%
60	87.53	797	39.41
70	88.08	772	52.69
80	89.94	782	65.38

由表5可知，随漂白温度的上升，纱线白度依次增大，其强力变化不大，但碱溶解度则依次升高。说明升高温度，漂白效果提高，但羊毛受损程度随之升高，且损伤比较明显。所以，在白度能满足后续加工要求的前提下，应尽可能降低漂白温度。综合考虑，漂白温度定为60℃。

2.3 染后纤维同色性比较

纱线前处理效果的好坏直接影响其染色质量。本文分别用ANOZOL常规活性染料三原色黄S3R 150%、红S3B 150%和藏青SGN 150%进行棉、毛纤维染色，染色结果如表6所示。

表6 染色后两组份纤维的K/S值

染料	K/S（毛）	K/S（棉）
ANOZOL黄S3R 150%	13.532	11.004
ANOZOL红S3B 150%	18.502	7.951
ANOZOL藏青SGN 150%	12.167	12.559

由上表可知，在用黄S3R 150%和藏青SGN 150%染色时，棉毛两组份的K/S值趋于一致，具有相对较好的同色性。

3 结论

3.1 棉/毛纱线采用酶精练工艺可获得碱煮工艺效果，处理后混纺纱线的毛效值超过8.0cm/30min，满足后续加工要求。

3.2 综合漂后纱线白度和纤维损伤，优化工艺条件进行漂白后，纱线亨特白度值较高，满足后续染色要求。纱线强力变化不大，不影响纱线质量。

3.3 采用ANOZOL常规棉用活性染料一浴一步法染色后，部分染料染色后两组份的表观深度一致，达到较好的染色和同色效果。

参考文献：

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