羊毛衫泡沫染色仿旧工艺研究

2021-08-04李美真张可歆刘佳鑫毛慧臻

毛纺科技 2021年7期

陈博，李美真，张可歆，刘佳鑫，谷鑫，毛慧臻

(内蒙古工业大学，内蒙古呼和浩特 010081)

仿旧风格目前几乎只停留在牛仔服饰上，在其他织物上取得的成果甚微[1-2]。提高高品质羊毛产品的市场竞争力是羊毛行业的重要工作之一[3]，增加羊毛织物产品风格是提高羊毛产品竞争力的有效方法。泡沫染色是通过泡沫将染料不均匀地携带、然后涂敷于织物表面，通过压力挤压泡沫，在压力与织物组织、结构间毛羽密度不同等因素作用下，泡沫在织物表面先后破裂，使染料上染不匀，获得仿旧效果[4-6]。泡沫越大不均匀染色效果越好，但是体系的稳定性越差。本文实验使用十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠作为发泡剂[7-10]，对羊毛织物进行泡沫染色，以期得到仿旧效果的羊毛织物，扩大毛纺织物产品风格。

1 实验部分

1.1 材料、试剂与仪器

织物：洗净的针织纬平针羊毛织物(纱线线密度105.12 tex，5 cm×5 cm)。

染料：兰纳洒脱黑B、兰纳洒脱藏青R、弱酸性黑绿、弱酸性棕(邢台市博洋化工有限公司)。

试剂：十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸(天津市鼎盛鑫化工有限公司)，十二烷基硫酸钠(福晨化学试剂有限公司)，十二醇、十八醇、月桂酸钠(上海麦克林生化科技有限公司)，聚乙烯醇、羟乙基纤维素钠(中万新材料有限公司)。

实验设备：AS-12振荡式染色机、101-0AB电热鼓风干燥箱(亚诺精密机械制造有限公司)，GZX-9146 MBE电热鼓风干燥箱(上海博迅实业有限公司医疗设备厂)，HH-6数显恒温水浴锅(友联仪器研究所)，TA-2004电子天平(上海衡平仪器仪表厂)，CM-3600A电脑测配色系统(日本翁开尔集团)，YG571-Ⅱ摩擦色牢度仪(美邦仪器有限公司)，HPC-YG406高压蒸锅(海尔股份有限公司)，JYL-F700打蛋器(九阳股份有限公司)。

1.2 实验方法

1.2.1 泡沫浴配方及工艺流程

泡沫浴配方：染料Ag/L,十二烷基硫酸钠8 g/L,十二烷基苯磺酸钠 8 g/L,稳定剂1%(owf)，增稠剂E%(owf)，浴比1∶10。

泡沫染色工艺流程：发泡→取出泡沫→放入染料→搅拌均匀至染料溶解(小染液夹在泡沫间)→放入织物→手工涂覆至完全吸附(泡沫量等于织物质量，100%(owf))→烘干→蒸化→测试K/S值并评估仿旧等级。

1.2.2 常规染色工艺配方及工艺流程

工艺配方：染料3%(owf)，硫酸钠 5%(owf)，渗透剂SP-2用量 1%(owf)，阿白格SET用量 1%(owf)，pH值4～5，浴比1∶10。

工艺流程：织物准备→40 ℃入染→95 ℃染色60 min→水洗→皂洗→水洗→烘干。

1.2.3 泡沫染色体系的准备

将1.2.1配方中试剂加入烧杯中，按照1∶20浴比加入清水，在转速为3 000 r/min的打蛋器中搅拌1 min获得泡沫，取出泡沫，加入染料并搅拌均匀。

1.3 性能测试

1.3.1K/S值测试

在CM-3600A测色配色仪上进行织物K/S值测试。K/S值的大小表示染色深度的大小，K/S值越大，染色深度越深，反之则浅。

1.3.2 耐摩擦色牢度测试

依据GB/T 3920—2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》进行测试，参照GB/T 251—2008《纺织品色牢度试验评定沾色用灰色样卡》评定耐摩擦色牢度级别。

1.3.3 仿旧样卡等级

由于羊毛衫仿旧处理在毛纺织行业属于较新的课题，目前尚无针织衫仿旧标准可以借鉴，参考任丽然[11]的研究，进行等级以及ΔK/S值评定，根据自制仿旧样卡进行效果对比并评级。仿旧等级评定样卡见图1。不同仿旧等级所对应的ΔK/S值分别为1级0～5,2级5～10,3级10～15,4级15～20,5级20及以上。

图1 仿旧等级评定样卡

2 实验结果与讨论

2.1 助剂对泡沫稳定性的影响

发泡剂、稳定剂、增稠剂的种类及用量直接影响泡沫性能。采用十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠为发泡剂，分别配制质量浓度为8 g/L的溶液50 mL，在3 000 r/min磁力搅拌器中搅拌1 min测试。不同发泡剂生成的泡沫发泡量及半衰期见表1。

表1 不同发泡剂生成的泡沫的发泡量及半衰期

由表1可知，单纯使用发泡剂生成的泡沫体积远大于发泡液本身体积，半衰期较小，说明单纯发泡剂产生的泡沫并不稳定，需其他助剂增强泡沫的稳定性。故将不同的稳定剂分别加入2种发泡剂中进行测试，通过查阅文献[12]，确定发泡剂质量浓度1 g/L。不同稳定剂对发泡剂发泡的影响见表2。

表2 不同稳定剂对发泡剂发泡的影响

由表2可知，加入稳定剂后泡沫体积变化不大，而其半衰期有明显增长，说明稳定剂的加入有效地提高了泡沫稳定性。通过对比，确定最优的稳定剂为十二醇。虽然泡沫半衰期增长，但是对于染色来说还是较短，故加入增稠剂羟乙基纤维素来进一步改善泡沫稳定性，改变其质量浓度并分别加入2种发泡剂中，增稠剂用量对发泡剂发泡稳定性的影响见表3，其中发泡剂的质量浓度均为8 g/L。

表3 增稠剂用量对发泡剂发泡稳定性的影响

由表3可知，增稠剂的加入使得2种发泡剂产生的泡沫半衰期都大大增长，其原因是增稠剂大幅度提高了发泡液的黏度，增大了液膜的表面张力，从而提高了泡沫稳定性。但黏度增大，降低了气液的流变性，反而阻碍了发泡。十二烷基硫酸钠的半衰期短但产生的泡沫体积却大，十二烷基苯磺酸钠产生的泡沫体积小但是半衰期长，故将2种发泡剂按不同比例进行混合，改善发泡性能。不同发泡剂比例对发泡量的影响见表4。

表4 不同发泡剂质量比对发泡量的影响

由表4可知，当十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠的质量比为1∶1时，发泡量最大，故选择2种发泡剂质量比为1∶1进行混合，再对增稠剂的用量进行优化从而改善泡沫的半衰期，增稠剂用量对泡沫稳定性及织物的影响见表5。

表5 增稠剂用量对泡沫稳定性及织物的影响

由表5可知，增稠剂对泡沫稳定性的提高作用明显，增稠剂用量过大，泡沫稳定不易破裂，织物手感同时变硬，故选择增稠剂用量为1%(owf)。

2.2 染料对染色效果的影响

固定十二烷基硫酸钠质量浓度8 g/L，十二烷基苯磺酸钠质量浓度8 g/L，十二醇质量浓度1 g/L，增稠剂用量1%(owf)，浴比1∶20，改变染料用量进行实验，染料用量对K/S值的影响见表6。染料用量5%(owf)时，4种染料染得仿旧小样见图2。

表6 不同染料类型与染料用量染色后的K/S值

由表6及图2可知，泡沫染色织物K/S值低于常规染色，因为泡沫染色染浴为泡沫，相比常规染色，染料与织物较难深入结合。弱酸染料染色K/S值高于兰纳洒脱染料，兰纳洒脱黑B染料K/S值下降程度最高，得到较好的仿旧效果可能性更高，故选择兰纳洒脱黑B用量为5%(owf)进行后续实验。

2.3 增稠剂用量对染色效果的影响

固定十二烷基硫酸钠质量浓度8 g/L，十二烷基苯磺酸钠质量浓度8 g/L，十二醇质量浓度1 g/L，染料用量5%(owf)，浴比1∶20。改变增稠剂用量进行实验，增稠剂用量对K/S值的影响见表7。

由表7可知，随增稠剂用量增加，泡沫过于稳定，降低泡沫破裂压迫染料进入纤维内部的压力，可能会造成织物表面浮色；此外，羟乙基纤维素本身黏度较大，过量使用易使织物手感变硬，故确定增稠剂最佳用量为1%(owf)。

2.4 蒸化时间对染色效果的影响

固定十二烷基硫酸钠质量浓度8 g/L，十二烷基苯磺酸钠质量浓度8 g/L，十二醇质量浓度1 g/L，染料用量5%(owf)，增稠剂用量1%(owf)，浴比1∶20，改变蒸化时间进行实验。蒸化时间对仿旧效果的影响见图3。不同蒸化时间所得小样见图4。

图3 蒸化时间对仿旧效果的影响

图4 不同蒸化时间所得小样

由图3、4可知，随蒸化时间的增加，ΔK/S值逐渐上升，推测是蒸化时间的增加使羊毛织物持续膨胀，更多染料渗透入织物内部，加剧染料在织物表面的不匀。ΔK/S值增大，仿旧效果提升，故蒸化时间选择为50 min。

2.5 泡沫用量对染色效果的影响

过量的泡沫在织物上涂敷会在织物上留下过量的游离水，染色后织物上会产生较多色斑，因此必须减少泡沫用量。泡沫染色体系制备同2.4，改变泡沫的用量，泡沫用量对染色效果的影响见表8。不同泡沫用量染得仿旧小样见图5。

表8 泡沫用量对染色效果的影响

图5 不同泡沫用量染得仿旧小样

由表8、图5可知，降低泡沫用量，织物仿旧等级没有提高；当带水量太低时，染料溶解性降低，染后织物浮色增加。当泡沫用量为织物质量的70%时，泡沫刚好可以完全覆盖织物。考虑到浮色和烘干问题，故选择泡沫用量为500%(owf)。

综上，泡沫染色仿旧最优工艺为：兰纳洒脱黑B染料用量5%(owf)，十二烷基硫酸钠质量浓度8 g/L，十二烷基苯磺酸钠质量浓度8 g/L，十二醇质量浓度1 g/L，增稠剂用量1%(owf)，浴比1∶20；泡沫用量500%(owf)，仿旧等级达到5级。

2.6 仿旧染色织物耐摩擦色牢度测试

应用以上泡沫染色仿旧的最优工艺，对仿旧织物的耐摩擦色牢度进行测试，以评价仿旧效果。常规浸染工艺染色后织物的干耐摩擦色牢度为4级，湿耐摩擦色牢度为3～4级。泡沫染色后的织物干耐摩擦色牢度为4级，与常规浸染工艺保持一致；而湿耐摩擦色牢度为3级，较常规浸染工艺略有下降，变化不大。与常规浸染工艺相比，泡沫染色节能节水，绿色环保。