新型生態(tài)低損傷極細(xì)羊毛加工技術(shù)

新型生態(tài)低損傷極細(xì)羊毛加工技術(shù)丁彩玲;陳超;王少華;劉曉飛;張偉紅;祝亞麗【摘要】通過(guò)分析極細(xì)羊毛纖維的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和理化性能，深入研究對(duì)其造成損傷的物理如工和化學(xué)加工過(guò)程，最大程度地保護(hù)纖維強(qiáng)力.在染色和整理工序采用低溫、短時(shí)工藝,減少對(duì)羊毛內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞，同時(shí)優(yōu)選環(huán)保生態(tài)的染料和助劑，降低能源消耗和污水排放.紡紗優(yōu)選最佳工藝參數(shù)盡可能減少工序、降低拉伸保護(hù)極細(xì)羊毛的強(qiáng)力和伸長(zhǎng).在織造工序，分析織機(jī)動(dòng)程和紗線位移的關(guān)系，使紗線在極小的被動(dòng)拉伸下織入布面，紋路清晰，呢面潔凈.該項(xiàng)技術(shù)的研究不僅能夠?qū)崿F(xiàn)極細(xì)羊毛的生態(tài)低損傷加工，還能保證開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品手感豐滿、光澤持久，使之成為高端人士推崇的西裝和服飾面料.【期刊名稱】《毛紡科技》【年(卷)，期】2012(040)012【總頁(yè)數(shù)】5頁(yè)(P1-5)【關(guān)鍵詞】極細(xì)羊毛;內(nèi)部結(jié)構(gòu);染色曲線;織機(jī)動(dòng)程;彈性伸長(zhǎng)【作者】丁彩玲;陳超;王少華瀏曉飛漲偉紅;祝亞麗【作者單位】山東如意科技集團(tuán)有限公司,山東濟(jì)寧272000;山東如意科技集團(tuán)有限公司,山東濟(jì)寧272000;山東如意科技集團(tuán)有限公司,山東濟(jì)寧272000;山東如意科技集團(tuán)有限公司,山東濟(jì)寧272000;山東如意科技集團(tuán)有限公司,山東濟(jì)寧272000;山東如意科技集團(tuán)有限公司仙東濟(jì)寧272000【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】TS102.311羊毛作為一種優(yōu)質(zhì)的天然纖維，具有手感豐滿、保暖性好、穿著舒適、生態(tài)低碳的優(yōu)點(diǎn)，因此，羊毛制品一直深受消費(fèi)者喜愛(ài)。尤以極細(xì)羊毛最受人們的推崇。極細(xì)羊毛具有細(xì)度細(xì)、白度白、卷曲好、導(dǎo)熱性好等特點(diǎn)，其纖維纖細(xì)、柔滑、質(zhì)量輕，用極細(xì)羊毛做出的面料輕薄柔糯、飄逸舒適，被時(shí)裝界公認(rèn)為純羊毛制品中的極品，可以與羊絨相媲美。但極細(xì)羊毛是羊毛中的稀缺資源，數(shù)量較少而且強(qiáng)力相比常規(guī)羊毛更低，在加工過(guò)程中會(huì)受到外力、溫度、染料、助劑等多種因素的作用，生產(chǎn)難度相比常規(guī)羊毛更大，工藝過(guò)程中的任何一個(gè)細(xì)節(jié)都可能會(huì)造成纖維損傷，甚至嚴(yán)重破壞其理化性能，并對(duì)最終產(chǎn)品和環(huán)境造成影響。因此如何采用有效的加工方法，最大限度地減少極細(xì)羊毛的纖維損傷，更好地保護(hù)生態(tài)環(huán)境是本文重點(diǎn)研究的方向。通過(guò)大量的前期試驗(yàn)，已經(jīng)初步掌握了極細(xì)羊毛的低損傷加工技術(shù)，結(jié)合低碳、生態(tài)的清潔生產(chǎn)工藝，最終研發(fā)生產(chǎn)出品質(zhì)極佳的極細(xì)精紡毛織物。羊毛細(xì)度是評(píng)價(jià)羊毛品質(zhì)、檔次的一個(gè)重要指標(biāo)，直徑在15pm以內(nèi)的羊毛稱為極細(xì)羊毛，是全球最優(yōu)的頂級(jí)羊毛，其截面形狀與普通羊毛比較接近，表面有鱗片，但極細(xì)羊毛的鱗片呈環(huán)狀或龜裂狀，排列緊密，附著程度大，表面光滑，所以具有絲綢般的光澤;極細(xì)羊毛縱向有良好的天然卷曲，很少甚至沒(méi)有髓質(zhì)層，所以又具有柔糯的手感、優(yōu)越的彈性[1],12.0pm極細(xì)羊毛電鏡照片見(jiàn)圖1。羊毛細(xì)度越細(xì)服用舒適度越佳，羊毛細(xì)度與穿著舒適度關(guān)系見(jiàn)圖2。羊毛纖維在成條、梳理、紡紗、織造等加工過(guò)程中會(huì)受到外力的作用，產(chǎn)生一定的破壞，稱為疲勞。疲勞破壞的機(jī)制從能量學(xué)角度可以認(rèn)為是外界作用所消耗的功達(dá)到了羊毛分子內(nèi)部的斷裂功而發(fā)生疲勞;也可以從形變學(xué)角度認(rèn)為是外力作用產(chǎn)生的變形和塑性變形的積累達(dá)到了羊毛的斷裂伸長(zhǎng)使其發(fā)生疲勞。羊毛因?yàn)榫砬拇嬖诙哂辛己玫膹椥?，正常情況下，通過(guò)一定時(shí)間的靜置，羊毛能夠回復(fù)到原先的狀態(tài)，但如果加工外力超過(guò)羊毛本身的最大承受能力，就會(huì)破壞羊毛纖維的內(nèi)應(yīng)力甚至發(fā)生纖維斷裂，造成永久性的物理?yè)p傷［2］。羊毛在加工過(guò)程中還要經(jīng)過(guò)染色、洗煮、罐蒸等工序，這些都是濕熱工藝，必須借助溫度、染料、助劑、酸堿度等實(shí)現(xiàn)最終產(chǎn)品的顏色、手感和光澤。適宜的工藝條件可以使羊毛纖維的各項(xiàng)優(yōu)質(zhì)天然特性得到充分體現(xiàn)，但如果控制不到位，則會(huì)對(duì)羊毛纖維及其制品造成難以彌補(bǔ)的物理?yè)p傷和化學(xué)損傷，尤其極細(xì)羊毛更容易出現(xiàn)上述問(wèn)題［3］。極細(xì)羊毛單纖強(qiáng)力低，為避免洗毛工序?qū)w維造成的物理?yè)p傷和化學(xué)損傷，需要設(shè)備、工藝的有效配合，精心扯松原毛;同時(shí)為減少洗凈毛在烘燥階段被高溫蒸汽損傷，需要對(duì)其進(jìn)行保護(hù)性烘干。該洗毛工藝使用對(duì)環(huán)境沒(méi)有影響的環(huán)保助劑，而且廢水極易回收處理，做到了循環(huán)再利用。最終洗凈率達(dá)到70%，而且無(wú)氈化現(xiàn)象，夕卜觀潔白、蓬松，洗凈毛含油率0.65%，為良好成條奠定了基礎(chǔ)。由于極細(xì)羊毛的天然卷曲密，曲率大，容易在成條過(guò)程中產(chǎn)生大量毛粒，為最大限度地減少毛粒，采用了最先進(jìn)的成條設(shè)備，并對(duì)針梳、精梳的工藝流程及工藝參數(shù)進(jìn)行反復(fù)研究，對(duì)工藝道數(shù)、流程和溫濕度進(jìn)行嚴(yán)格控制。毛條測(cè)試指標(biāo)見(jiàn)表1。由于極細(xì)羊毛纖維細(xì)度細(xì)、比表面積大，因此上染吸附率大于普通羊毛，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，起染溫度40°C時(shí)，極細(xì)羊毛上染吸附率就可達(dá)到65%，是普通羊毛的近2倍，染色的均勻度極難控制;另外，由于毛條中纖維根數(shù)增多，毛條密度增大，易造成內(nèi)外色差;由于纖維卷曲多、彈性大，條染工藝不當(dāng)很容易發(fā)生氈化現(xiàn)象。為了防止極細(xì)羊毛纖維受到損傷、發(fā)生氈化并取得良好的染色質(zhì)量，深入研究了生態(tài)低溫活性染料染色技術(shù)，反復(fù)試驗(yàn)了助劑及濃度、染色溫度、時(shí)間、pH值對(duì)極細(xì)羊毛纖維上染百分率、色牢度的影響，并與其他染料進(jìn)行了對(duì)比，最終確定了染色工藝。染色過(guò)程采用蘭納素處方配染籠加包袋的形式進(jìn)行，精確控制勻染劑、酸加入量，并確保下機(jī)球回潮、含油指標(biāo)。染色工藝曲線見(jiàn)圖3。低溫助劑對(duì)于染色效果有非常大的影響，為此進(jìn)行了專門試驗(yàn)。低溫助劑用量在2%(owf)左右時(shí)可以有效發(fā)揮低溫促染作用，再增加對(duì)染色效果改善不太明顯;另外，在80~90°C之間，由于助劑的作用，染料上染速率快速遞增，需要從升溫速率和如何緩解染料上染百分率上采取措施，防止染花。低溫助劑用量2%(owf)時(shí)對(duì)染色性能的影響見(jiàn)圖4。極細(xì)羊毛的單纖維強(qiáng)力只相當(dāng)于正常羊毛的40%，稍用力一拉就斷。紡紗的重點(diǎn)是選取恰當(dāng)?shù)募喚€支數(shù)與捻度設(shè)計(jì)，結(jié)合合理的前紡、后紡工藝，規(guī)避極細(xì)羊毛的強(qiáng)力弱點(diǎn)，順利紡成能夠滿足織造和后道加工要求的優(yōu)質(zhì)高支紗線。2.4.1工藝流程及參數(shù)紡紗工藝流程為:混條一頭針一精梳一二針一三針一四針一粗紗一細(xì)紗一絡(luò)筒一并線一倍捻一蒸紗。各道工序主要工藝參數(shù)見(jiàn)表2。2.4.2復(fù)精梳復(fù)精梳是紡紗的重點(diǎn)工序，主要目的是進(jìn)一步清除毛條中的短纖維和雜質(zhì)，并使纖維平行伸直，從而提高成紗強(qiáng)度，減少毛粒，但如果工藝不當(dāng)，會(huì)把纖維拉斷，造成落毛率增加，并使條子中的短毛含量增加，影響后道的紡紗加工，使成紗強(qiáng)力降低和條干均勻度變差。對(duì)極細(xì)羊毛而言，由于纖維細(xì)、強(qiáng)力低、卷曲多，更容易發(fā)生纖維被拉斷的情況。為此，在復(fù)精梳工序采用密號(hào)針、小隔距、低車速、小喂入、小牽伸的加工工藝，可有效防止羊毛損傷和拉斷現(xiàn)象的發(fā)生。復(fù)精梳前后纖維長(zhǎng)度變化見(jiàn)表3。2.4.3細(xì)紗細(xì)紗工序是從羊毛條變?yōu)榧喚€的最關(guān)鍵工序。根據(jù)極細(xì)羊毛粗紗、強(qiáng)力弱、手感軟的特點(diǎn)，在細(xì)紗工序宜采用〃輕加壓、小羅拉隔距、適宜粗紗捻系數(shù)”的工藝配置原則，調(diào)小牽伸裝置的前后羅拉隔距，調(diào)整羅拉座和搖架。為防止纏皮輥，可以采取縮小膠圈鉗口、放小后區(qū)牽伸倍數(shù)等一系列措施來(lái)降低牽伸力。此外選用質(zhì)量輕、直徑小的鋼絲圈，同時(shí)需重點(diǎn)防止氣圈過(guò)大與隔紗板摩擦形成毛羽，降低細(xì)紗的斷頭率和提高紗線質(zhì)量。此外，細(xì)紗車速需控制在7500-8000r/min。2.4.4絡(luò)筒在保證筒子成形良好的條件下，適當(dāng)降低槽筒轉(zhuǎn)速，減小張力，紗條通道保持光潔無(wú)毛刺，以減少條干惡化和毛羽的產(chǎn)生。電清參數(shù)的設(shè)置重點(diǎn)放在清除單紗的粗細(xì)節(jié)和雜質(zhì)。接頭采用空氣捻接器，捻接效果較好。2.4.5紗線指標(biāo)紗線指標(biāo)滿足呢面質(zhì)量和后道織造的要求。具體指標(biāo)見(jiàn)表4?？椩斓闹攸c(diǎn)是根據(jù)織機(jī)運(yùn)動(dòng)動(dòng)程和紗線位移的關(guān)系，控制紗線張力，使紗線在極小的被動(dòng)拉伸下織入布面。通過(guò)適當(dāng)降低開(kāi)口高度，巧妙的設(shè)計(jì)技巧，可以有效地減少經(jīng)紗間摩擦和各片經(jīng)紗之間的張力差異，降低經(jīng)紗斷頭，提高織機(jī)效率，減少織疵。2.5.1工藝參數(shù)組織:2/2，上機(jī)經(jīng)密460根/10cm，上機(jī)緯密416根/10cm，上機(jī)幅寬178cm，總經(jīng)根數(shù)8188。張力130cN，開(kāi)口3.2cm，中托35mm，綜高100mm，綜平度310°，車速360r/min。2.5.2整經(jīng)極細(xì)羊毛產(chǎn)品在整經(jīng)時(shí)經(jīng)軸上的總經(jīng)根數(shù)增加，相應(yīng)所要的整經(jīng)筒子數(shù)量多，這很容易造成整經(jīng)時(shí)每個(gè)筒子間的張力差異。另外，當(dāng)出現(xiàn)斷頭時(shí)，不易找到斷頭，使整經(jīng)效率下降。為此，在常用整經(jīng)機(jī)上安裝了獨(dú)自創(chuàng)新研發(fā)的特殊自停裝置，保證整經(jīng)時(shí)紗線張力一致，并在經(jīng)紗斷頭時(shí)可以快速找到斷頭筒子的位置，提高了整經(jīng)的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。2.5.3織造由于經(jīng)緯向密度均較大，在織造過(guò)程中緯紗不易被鋼筘打動(dòng)，并且坯布緯向收縮大，邊撐拉伸困難，易將紗線拉斷。為此，需要改造織機(jī)的運(yùn)動(dòng)動(dòng)程及優(yōu)選合理的織造工藝參數(shù)來(lái)解決上述問(wèn)題。本文的研究創(chuàng)新地使用了經(jīng)紗張力控制裝置，采用后梁擺動(dòng)的方法，使經(jīng)紗張力處于動(dòng)態(tài)變化狀態(tài)，隨著打緯和送經(jīng)的進(jìn)行，可以靈活調(diào)節(jié)自身張力，減少了打緯時(shí)經(jīng)紗的張力，也減小了經(jīng)緯紗在打緯時(shí)的摩擦力，利于緯紗的織入。此外，又調(diào)整了梁彈簧直徑，有效地解決了打緯困難的難題，見(jiàn)圖5。后整理是織物生產(chǎn)過(guò)程中最重要的工序之一，不同的染整工藝組合會(huì)使成品風(fēng)格截然不同，不同成分的產(chǎn)品也應(yīng)根據(jù)其自身的原料特點(diǎn)采用靈活的整理工藝。極細(xì)羊毛織物更需要充分考慮極細(xì)羊毛纖維的結(jié)構(gòu)特性，采用相應(yīng)的工藝流程和工藝參數(shù)。工藝流程為:生修T燒毛T洗呢T煮呢T烘干T熟修T中檢T剪毛T蒸呢T給濕T停放—蒸呢。2.6.1燒毛燒毛的目的是去除織物表面上的密集小絨毛，使呢面更加潔凈和具有光澤，但燒毛會(huì)對(duì)纖維產(chǎn)生損傷而且影響手感，所以需要謹(jǐn)慎操作。極細(xì)羊毛坯布采用1次燒毛，燒毛工藝參數(shù)如表5所示。2.6.2洗呢與常規(guī)產(chǎn)品洗呢工藝不同，極細(xì)羊毛產(chǎn)品不宜采用高速洗呢，否則容易產(chǎn)生折痕或者過(guò)洗。所以在制定洗呢工藝時(shí)，最好選用柔軟洗呢機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)，車速不高于200m/min。同時(shí)采用生態(tài)的LIMBERTIX5洗滌劑，既可降解，又節(jié)約用水。2.6.3煮呢煮呢是利用羊毛在濕熱狀態(tài)下的可塑性，將呢坯在高溫水中給予一定的張力定形，羊毛在熱水條件下拉伸處理一段時(shí)間，羊毛的一部分二硫鍵、氫鍵、鹽式鍵斷裂而沒(méi)有完全重建新的交鍵，因此羊毛分子的結(jié)構(gòu)又容易回縮到a型結(jié)構(gòu)，但煮呢時(shí)若經(jīng)向拉伸太大，則不利于羊毛彈性的回復(fù)。因此極細(xì)羊毛織物需要采用小張力、短時(shí)間的煮呢工藝，具體工藝為時(shí)間40min，溫度95°C,pH值6[4]。2.6.4烘干在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮好極細(xì)羊毛產(chǎn)品的烘干縮率，盡量采用超喂縮幅上機(jī)進(jìn)行烘干，切忌避免拉幅生產(chǎn)，以利于賦予極細(xì)羊毛織物優(yōu)良的彈性。2.6.5剪毛針對(duì)極細(xì)羊毛產(chǎn)品的呢面特點(diǎn)，采用的剪毛工藝參數(shù)見(jiàn)表6。2.6.6蒸呢蒸呢是羊毛織物在張力狀態(tài)下，用蒸汽汽蒸給予定形，它的機(jī)制和煮呢相同，蒸呢定形能增進(jìn)織物的手感、光澤、彈性及尺寸穩(wěn)定性，但蒸呢工藝必須按羊毛細(xì)度情況和紗支等因素綜合掌握。對(duì)于極細(xì)羊毛產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，蒸呢溫度和時(shí)間要適中，如果溫度過(guò)高、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，羊毛損傷大，手感板硬;如果蒸汽溫度偏低、蒸呢時(shí)間太短，蒸汽不易均勻穿透織物而影響定形作用。經(jīng)過(guò)該工序之后，極細(xì)羊毛纖維的各項(xiàng)理化特性在織物表面得到綜合展現(xiàn)，保證了服裝制作和服用過(guò)程中的縮率穩(wěn)定性[5]。2.6.7超高親水整理極細(xì)羊毛面料輕薄，對(duì)皮膚的刺癢程度降低，因此除了適合制作西裝外還可以用來(lái)做春夏季穿用服裝的涼爽舒適面料和貼身穿著服裝的面料。當(dāng)需要貼身穿著時(shí)，最好再做一次超高親水整理，這種功能可以使面料迅速地吸收人體產(chǎn)生的汗液，使人體沒(méi)有任何刺扎感而且使面料更加柔軟舒適，其機(jī)制就是利用電暈放電產(chǎn)生的低溫等離子體對(duì)織物進(jìn)行處理，在織物表面的纖維上引入大量的親水性基團(tuán)，增加織物的吸水性。利用新型生態(tài)低損傷加工技術(shù)生產(chǎn)的極細(xì)羊毛產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了理想的結(jié)果，滿足了各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)要求，為后續(xù)的服裝服飾加工和穿著奠定了良好的基礎(chǔ)。具體測(cè)試指標(biāo)見(jiàn)表7。整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程采用了綠色生態(tài)的染料、助劑，柔和適中的牽伸和張力，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)低碳、低損傷、批量化，是一種全新的毛紡加工技術(shù)的集成創(chuàng)新。染色技術(shù):重點(diǎn)研究了低溫活性染料環(huán)保染色技術(shù)，染色后纖維強(qiáng)力損失在3%以下，與常規(guī)染色5%~10%以上的損傷情況相比，極大程度地保護(hù)了極細(xì)羊毛，給后道紡紗加工打下良好基礎(chǔ)，同時(shí)染色毛球內(nèi)外色澤均勻一致。紡紗技術(shù):復(fù)精梳采用密號(hào)針、小隔距、低車速、小喂入、小牽伸工藝;細(xì)紗采用輕加壓、小隔距工藝，調(diào)整羅拉座和搖架，選用質(zhì)量輕、直徑小的鋼絲圈，降低細(xì)紗斷頭率和提高紗線質(zhì)量。細(xì)紗車速控制在7500-8000r/min。織造技術(shù):根據(jù)織機(jī)運(yùn)動(dòng)動(dòng)程和紗線位移的關(guān)系，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了經(jīng)紗張力控制裝置，調(diào)整后梁彈簧直徑，同時(shí)調(diào)整了織機(jī)運(yùn)動(dòng)動(dòng)程與送經(jīng)和打緯的時(shí)間關(guān)系，有效地解決了打緯困難的難題。整理技術(shù):調(diào)整濕整過(guò)程中的環(huán)保助劑、溫度、時(shí)間，干整過(guò)程中的蒸汽壓力、張力等是整理的關(guān)鍵因素，在保證極細(xì)羊毛優(yōu)良天然特性充分展現(xiàn)的同時(shí)，盡可能地降低對(duì)羊毛纖維的損傷。新型生態(tài)低損傷極細(xì)羊毛加工技術(shù)在紡織領(lǐng)域處于國(guó)際領(lǐng)先水平，該技術(shù)的推廣應(yīng)用將對(duì)毛紡行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)品升級(jí)換代起到積極的推動(dòng)作用，并帶動(dòng)整個(gè)紡織行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步?！鞠嚓P(guān)文獻(xiàn)】[1]姚穆.紡織材料學(xué)[M].北京:中國(guó)紡織出版社，1990:85-93.[2]MortonWE,HearleJWS.Physicalpropert