丝/毛混纺产品设计及其染色同色性研究

曾滔 陈慰来

摘 要：由于蚕丝纤维较细而羊毛纤维较粗，通过合理设计纺纱工艺，减少混纺纱棉结、粗细节的产生，提高混纺纱条干均匀度，最终获得满足上机要求的丝/毛混纺纱。由于羊毛和蚕丝结构及性能上的差异，导致丝毛混纺制品在染色过程中染色同色性较难控制，染浅色丝毛混纺制品，采用一浴两步法工艺，染深色丝毛混纺制品;采用两浴法，能获得较好的染色同色性与色牢度。

关键词：混纺;染色;同色性;一浴法;两浴法

中图分类号：TS135.1

文献标志码：A

文章编号：1009-265X（2019）02-0069-05

Abstract：Because of fine silk fiber and thick wool fiber， the yarn/wool blended yarn that meets the requirements of the machine was finally obtained by designing the spinning process rationally， reducing the production of blended yarn neps， thick and thin sections， and improving the evenness of blended yarn. Due to differences in the structure and properties of wool and silk， it is difficult to control dyeing homochromatism of silk and wool blended products in the dyeing process. In order to obtain good dyeing homochromatism and color fastness， one bath two-step process is adopted for the light colored silk wool blended products， and two-bath method is adopted for deep dyed silk wool blended products.

Key words：blending; dyeing; dyed together; one bath method; two bath method

蚕丝和羊毛同为天然蛋白质纤维，其混纺产品绿色环保，有益健康，充分利用羊毛与蚕丝的各自优点形成互补优势，通过合理设计混纺纱工艺与染色后整理工艺，可以开发出既有真丝滑爽、光泽好，又有羊毛温暖柔软特点的粗梳毛织物，广受消费者喜欢。

1 丝/毛混纺纱及上机工艺设计

由于蚕丝纤维细且柔软，光泽性好，而羊毛具有轻、柔软和保暖性好等优良特点，将丝/毛进行混纺，制备丝/毛混纺纱，可用于开发高性能丝毛混纺产品。其中纺纱工艺流程为和毛、梳毛、粗纱、细纱、络筒。

1.1 原料选择及混纺配比

蚕丝下脚料纤维较细，长度较短，故选择较细、较短的羊毛与蚕丝进行混纺，降低粗、细纤维纺纱时难抱合等问题，提高丝/毛混纺纱的可纺性。从经济性、纺纱技术可行性以及后整理工艺综合考虑，实验选择30%蚕丝下脚料与70%羊毛原料（华贝纳毛纺厂）进行混纺，其物理指标和配比见表1。

1.2 和毛工艺设计

和毛时油水中需添加和毛油和抗静电剂，使得纤维更加容易开松，减少纤维在机械加工过程中的损伤、静电及纱线疵点的产生，并且保证纤维在上梳毛机时的回潮率。助剂用量见表2。

为了使蚕丝与羊毛混合均匀，并且有利于梳理工艺的顺利进行，需对蚕丝和羊毛进行3次和毛处理，和毛工艺过程见图1。

1.3 梳毛工艺设计

梳毛采用意大利Octir梳毛机。粗纺丝/毛混纺纱工艺参数设计见表3，梳毛机隔距设计见表4。

1.4 细纱工艺设计

细纱工艺采用的是意大利Gaudino环锭细纱机，粗纺细纱一般情况下采用较小的牵伸倍数，混纺纱捻度设计不宜太高，纺纱工艺设计参数见表5。

1.5 络筒工艺设计

在络筒工艺设计中，应该尽量去除纱线上的疵点，提高织造生产率。络筒工艺参数中，最重要的就是清纱器的门限设置，通过门限来去除纱线中的棉结、粗细节等疵点。门限设置见表6。

1.6 上机工艺设计

为了使丝/毛织物平滑匀整，富有光泽，质地柔软，笔者设计了一种双面呢风格的双层组织上机图，双层组织上机图见圖2，此组织上机工艺参数见表7。

2 丝毛混纺织物染色同色性

2.1 蚕丝、羊毛纤维的染色性能及差异

羊毛最外层是角质层，俗称鳞片层，鳞片层对染色的影响很大，不仅结构紧密染料很难扩散通过，而且疏水性强，润湿性差。所以染羊毛需要高温染色使鳞片层胀破，染料扩散进入羊毛纤维内[1]，吸附在蛋白质分子链上或与蛋白质有关基团反应形成共价键固着。蚕丝主要由两种蛋白质构成，丝胶蛋白和丝素蛋白，脱胶后的蚕丝不存在鳞片层，它是由许多原纤构成，在低温环境下染料也较容易进入纤维内部，吸附在原纤间的无定形区[2]，并和丝素蛋白有关基团发生共价键结合。羊毛与蚕丝结构与特性上的差异，导致丝毛混纺织物染色染料难选择，染色温度不好控制、染色同色性较差[3]。

2.2 染料选择

羊毛等电点约为4.2～4.8，蚕丝丝素等电点约为3.5～5.2[4]，酸性染料在电解液中电离成带负点的离子，当染液pH值低于蚕丝与羊毛的等电点时，酸性染料以静电引力的形式与羊毛和蚕丝结合，本次设计混纺纱中羊毛占70%，但酸性染料染丝毛混纺制品，丝、毛同色性和耐水洗色牢度较差。为了扩展丝毛混纺制品染料的选择，解决丝毛染色同色性较差的问题，本课题选择复合型Argazol（雅格素）活性染料与毛用活性染料Unisol，对丝毛混纺织物进行染色同色性能研究[5]。染料及助剂用途与来源见表8。

2.3 染色工艺

分别采用两种染色工艺对丝毛染色同色性进行研究。染浅色时丝毛染色同色性较容易控制，故采用一浴两步法工艺染浅色丝毛混纺织物;染深色时丝毛染色同色性较难控制且染色上染率差，为提高染色同色性，提高染料利用率，故采用两浴法染深色丝毛混纺织物。

2.3.1 一浴两步法浅色驼色染色

由于Argazol属于中温型活性染料，选择60 ℃恒温染色和固色[6]。染色过程如图3。染色配方：A（Argazol黄0.6%、Argazol红0.02%、Argazol蓝0.08%，Na2SO4 80 g/L，Inkkol FFA 1%，Inkkol B 1%）;B（Na2CO3 3 g/L）;浴比1∶30。

皂洗工藝：Argacel SW 3 g/L，Argaquest ARSK 2 g/L，升温至98 ℃保温20 min。

2.3.2 两浴法深色枣红染色

由于染深色丝毛混纺织物，同色性较差，本文采用Argazol中温活性染料和Unisol毛用活性染料，分别采用近似单染的工艺条件对丝毛混纺织物进行两浴法染色，来改善丝毛的同色性差异。染色过程如图4。第一浴染色配方：A（Argazol黄0.5%、Argazol红5.0%、Argazol蓝0.3%，Na2SO4 80 g/L，Inkkol FFA1%，Inkkol B1%）;B（Na2CO3 3 g/L）;浴比1∶30;第二浴染色配方：C（Unisol红3.0%，HAC+NaAC调节pH=4.0，Inkkol B1%，Na2SO4 40 g/L）;浴比1∶25;

皂洗工艺：Argacel SW 3 g/L，Argaquest ARSK 2 g/L，升温至98 ℃保温20 min。

2.4 染色结果测试方法

2.4.1 上染率与固色率的测定方法

在染色过程中，上染到纤维上的染料量与最初染浴中染料总量之比称为上染率[7]。测试方法为通过分光光度计测试染液的吸光度，来计算织物的上染率，计算方式如式（1）。

固色率是活性染料与纤维发生化学结合的定量表示方式[8]。固色率的计算方式如式（2）：

2.4.2 同色性的评定方法

在光源为D65的测色仪上，测定织物的表面色泽深度K/S值，其中当K/S值越大，织物表观颜色越深;K/S值越小，织物表观颜色越浅。通过计算同色性平衡K值，来计算蚕丝、羊毛两种纤维的同色性[9]。K值的计算方式如式（3）：

2.4.3 染色牢度的测定

根据GB/T 3921—2008《纺织品 色牢度试验 耐皂洗色牢度》标准测试耐皂洗色牢度，根据GB/T 3920—2008《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》标准测试织物耐摩擦色牢度[10]。

3 结果与分析

3.1 纺纱与上机

蚕丝与羊毛纤维混纺根据上述工艺设计，混纺纱各项性能指标见表9。从表9可以得出混纺纱各项物理指标良好，平均设计纱线密度70.9 tex，满足设计要求。平均捻度为503捻/m，满足设计要求。纱线平均强力达到245.1 cN，纱线强力优良且断裂伸长率达到20.2%，混纺纱能较好的满足上机要求，且织机生产率较高，织造断头少。

和毛的好坏决定丝/毛梳理过程的顺利进行，通过选择合理的和毛油和抗静电剂的油水比例降低纤维的摩擦系数，减少梳理过程中纤维的损伤以及静电的产生，并且使得上梳理机的纤维回潮率控制在

25%～27%。由于羊毛和蚕丝纤维的刚性和弹性有着较大的差异，羊毛的纵向摩擦系数比蚕丝高且蚕丝直径小，蚕丝纤维间的接触面积大，所以丝的纵向牵伸要比羊毛困难的多。通过降低梳理机车速、加大隔距、减小牵伸，梳毛机车速控制在16 m/min，保证丝/毛纤维梳理均匀，可以大大提高丝/毛粗纱质量。在纺纱过程中，应该控制好车间温湿度，车间湿度过低时，蚕丝与羊毛纤维的回潮率降低，梳理过程中，静电现象严重，纤维易断裂;车间湿度太高，纤维中的杂质难以梳理去除，且易缠绕在针布上，影响粗纱质量[11]。为了使纺纱的顺利进行，在夏季要求车间温度不高于33 ℃，在冬季不低于20 ℃，在春秋季应尽量保持在22～25 ℃之间。混料进入梳毛机之后，在气流的作用下处于放湿状态，生产上要求毛条下机回潮率不小于16%～18%，车间相对湿度一般要求夏季及春秋季控制在60%～70%，冬季控制在65%～75%。

3.2 染 色

两种方法染丝/毛混纺织物的染色结果见表10，染色色牢度测试结果见表11。从表10可以得出丝/毛混纺织物染浅色时上染率和固色率较染深色高，且染浅色时K=1.16，蚕丝的得色率要高于羊毛，染深色时K=0.93，羊毛的得色率要高于蚕丝。从表11可以得出，活性染料染丝/毛混纺织物染色色牢度优良，皂洗色牢度的原样褪色在4级以上，羊毛和蚕丝沾色在4级以上。干摩擦色牢度达到了5级，湿摩擦色牢度也在3级以上。

影响丝/毛混纺织物染色同色性的诸多因素中，染色温度对丝毛同色性的影响最大。这是由于丝毛混纺织物同浴染色时，蚕丝和羊毛会发生竞染。在低温环境60 ℃以下，羊毛纤维由于鳞片层屏蔽的作用，染料不能进入羊毛纤维内部，相反蚕丝是由许多原纤构成，原纤中有大量取向的微原纤，所以染色时活性染料较容易扩散进入纤维内部，吸附在微原纤的无定形区，并和丝素蛋白有关基团发生共价键结合。所以低温染色有利于蚕丝染色，蚕丝得色率远远高于羊毛，丝/毛同色性较差。在高温环境80 ℃以上，羊毛纤维得鳞片受热膨胀，有利于染料进入羊毛纤维内部，在高温环境下，由于蚕丝的非结晶区的间隙相对羊毛要大，随着蚕丝的原纤膨胀，染料较容易进出蚕丝内部，在竞染过程中羊毛大于蚕丝，产生移染现象，染料分子逐渐从蚕丝内部向羊毛内部转移，所以高温有利于羊毛染色，羊毛得色率高于蚕丝，丝/毛同色性较差[12]。为了获得较好丝/毛同色效果，染色温度应该低一些。染浅色丝/毛混纺制品，采用一浴两步法工艺，选择Argazol中温型活性染料，60 ℃染色，60 ℃固色保温能获得较好的染色同色性;染深色丝毛混纺制品，采用两浴法，选择Argazol中温型活性染料和Unisol毛用活性染料，分别采用近似单染的工艺条件对丝毛混纺织物进行染色，能获得较好的染色同色性与色牢度。

4 结 论

a）和毛应该确保上梳毛机的原料回潮率保持在25%～27%，减少梳理过程中静电的产生，使梳理过程顺利进行;梳毛机车速应该控制在16 m/min，保证丝/毛纤维梳理均匀;纺纱车间的温湿度影响纱线的实际回潮率，毛条下机回潮率控制在16%～18%，車间相对湿度一般要求夏季及春秋季控制在60%～70%，冬季控制在65%～75%。

b）由于蚕丝与羊毛纤维结构与特性上的不同，导致丝、毛染色性能有较大的差异。低温有利于蚕丝上染，高温有利于羊毛上染，选择活性染料染丝/毛混纺织物，丝/毛同色性与色牢度较好。

c）染浅色选择一浴两步法，丝/毛同色性较好;染深色选择两浴法，丝/毛同色性与色牢度较好。

d）复合型Argazol（雅格素）活性染料与毛用活性染料Unisol染丝/毛混纺织物的皂洗色牢度和摩擦色牢度优良，所以选择活性染料对丝/毛同色性研究有一定的实际应用意义。

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