第４１卷第１０期 毛纺科技 ２０１３年１０月 Ｗｏｏｌ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｊｏｕｒｎａｌ —ｌ９一 有色绒脱色工艺的研究 刘夺奎 （中国纺织科学研究院，北京１０００２５） 摘 要：在动物纤维中，有相当一部分具有天然色泽，特别是中国产量较大的一些特种动物纤维，如紫山羊绒、 青山羊绒、牦牛绒、驼绒等，价格昂贵，但因其天然色泽的局限影响了花色品种的开发。采用“媒染一氧化一还原” 方法对紫绒进行脱色处理，探讨了脱色助剂用量及处理工艺对脱色效果的影响。使用白度、碱溶度等指标评价脱 色效果。在实验室小试的基础上进行了较大批量生产，经过数次工厂生产试验，分别确定了紫绒、青绒的工业化脱 色工艺，成功地将各种有色绒毛进行了脱色处理，得到洁白的产品。 关键词：有色绒；脱色剂；脱色工艺 中图分类号：ＴＳ１９２．５６９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—１４５６（２０１３）１０—００１９—０５ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｃｏｌｏｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｃｏｌｏｒｅｄ ｃａｓｈｍｅｒｅ ＬＩＵ Ｄｎｏ—ｋｕｉ （Ｃｈｉｎａ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ａｃａｄｅｍｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００２５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ａｌｌ ｏｆ ｔｈｅ ａｎｉｍａｌ ｆｉｂｅｒｓ，ｑｕｉｔｅ ａ ｆｅｗ ａｒｅ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｗｉｔｈ ｎａｔｕｒａｌ ｃｏｌｏｒｓ，ｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｓｏｍｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｔｙｐｅｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ Ｃｈｉｎａ，ｓｕｃｈ ａｓ ｐｕｒｐｌｅ ｃａｓｈｍｅｒｅ，ｇｒｅｙ ｃａｓｈｍｅｒｅ，ｙａｋ ｈａｉｒ，ｃａｍｅｌ ｈａｉｒ．Ｔｈｅｙ ａｒｅ ｖａｌｕａｂｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｍａｒｋｅｔ，ｂｕｔ ｔｈｅｉｒ ｎａｔｕｒａｌ ｃｏｌｏｒｓ ｈａｖｅ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｈｅｉｒ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ｉｎ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｌｏｒ．Ｐｕｒｐｌｅ ｃａｓｈｍｅｒｅ ｗａｓ ｄｅｃｏｌｏｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｍｏｒｄａｎｔ—ｏｘｉｄａｔｉｏｎ—ｄｅｏｘｉｄａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗｈｉｔｅｎｅｓｓ ｉｎｄｅｘ ａｎｄ ａｌｋａｌｉ ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｃｏｌｏｒｅｄ ｆｉｂｅｒｓ，ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ａｇｅｎｔ ｄｏｓａｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｎ ｄｅｃｏｌｏｒｉｎｇ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｃａｒｅｆｕｌｌｙ．Ｄｅｃｏｌｏｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｔ ｇｏｅｓ ｏｎ ｔｏ ｂｅ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ａ ｌａｒｇｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｂａｔｃｈ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｔ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｔｈａｔ ｌａｂ ｓｃａｌｅ ｓｕｃｃｅｅｄ．Ａｆｔｅｒ ｔｉｍｅｓ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｉｎ ｆａｃｔｏｒｉｅｓ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｄｅｃｏｌｏｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｏｖｅｒｅｄ ｉｎ ｂｌｅａｃｈｉｎｇ ｐｕｒｐｌｅ ｃａｓｈｍｅｒｅ，ｇｒｅｙ ｃａｓｈｍｅｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｌｏｒｅｄ ｃａｓｈｍｅｒｅ；ｄｅｃｏｌｏｒｉｎｇ ａｇｅｎｔ；ｄｅｃｏｌｏｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ 紫绒脱色技术研究现状和脱色原理¨ 已有相 关介绍，通过多年的研究发现，采用“媒染一氧化一 １ 实 验 还原”结合法对有色绒进行脱色是目前最行之有效 １．１ 材 料 的方法，本文在实验室研究的基础上，进行了数十次 纤维：紫绒、深紫绒、青绒。 的工业化生产试验，优化了工艺参数，制定了有色绒 助剂：媒染剂、媒染促进剂、护绒剂、氧漂稳定 工业化脱色工艺。 剂、ｐＨ值调节剂、络合剂，均来自北京中纺化工股份 有限公司。 化学试剂：保险粉（分析纯）、氢氧化钠（分析 纯）。 收稿日期：２０１３—０４—１２ １．２实验方法 作者简介：刘夺奎，高级工程师，主要从事纺织助剂的开发与 有色绒脱色工艺：称取４ ｇ有色绒，投入到８０ ｇ 应用的研究工作。Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｉｕｘｉｎ２０８＠１６３．ｃｏｌｎ。 媒染液中，使用水浴加热，升温至待定温度后，保温 毛纺科技 一第４１卷第１Ｏ期 ２０一 ＷＯＯｌ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ２０１３年１０月 一定时间，并每间隔５ ｍｉｎ轻微翻动搅拌。结束后， 捞出有色绒，使用自来水冲洗５ ｍｉｎ，以去除纤维吸 附的铁离子。洗后投入氧漂浴中，升温至待定温度， 保温一定时间后，按上述方法进行水洗。然后加入 到还原液中进行处理。同样，还原处理结束后进行 充分水洗，烘箱８５。（＝烘干。 １．３测试方法 纤维碱溶度测试方法参照文献［２］。 ２结果与讨论 首先研究最具有代表性的紫山羊绒的脱色剂及 脱色工艺，然后在此基础上再进行其他有色绒的脱 色研究。 ２．１ 紫绒脱色工艺单因素分析 ２．１．１媒染阶段单因素分析 媒染的过程主要是媒染剂与色素结合的过程， 为了使媒染剂更好地与色素结合，需要提供良好的 工艺环境，包括ｐＨ值、温度及助剂，作用是保证亚 铁离子的稳定性。纤维本身状态也会直接影响媒染 剂 色素的结合，如纤维上的天然杂质（羊毛脂、杂 草、粪土、羊毛汗等）会影响纤维的亲水性，阻碍媒 染剂向纤维内部渗透。 ２．１．１．１媒染剂用量 媒染剂的主要成分是硫酸亚铁。媒染剂用量对 脱色效果的影响见表１。 表１ 媒染剂用量对脱色效果的影响 媒染剂用量／％（ｏｗｆ） 脱色绒白度（ＣＩＥ） １８．７７ ２７．１３ ３３．Ｏ５ ３７．４６ ３７．７９ ３８．５３ ３７．７７ ３６．８１ 注：ｐＨ调节剂２％（ｏｗｆ），护绒剂２％（ｏｗｆ），媒染促进剂３％ （ｏｗｆ），保险粉１％（ｏｗｆ），５５℃，１２０ ｍｉｎ。 由表１可以看出，媒染剂用量对紫绒脱色白度 的影响较大，低于１２％（ｏｗｆ）时，随着媒染剂用量的 增加，白度提高；当媒染剂用量超过１２％（ｏｗｆ）时， 白度反而有所下降。根据媒染剂与绒纤维的作用机 理可知，亚铁离子除了与色素形成螯合物外，同时还 易被绒纤维表面吸附 。当媒染剂用量过高时，纤 维表层吸附的亚铁离子增多，会促进氧漂阶段双氧 水的无效分解，白度下降，并损伤纤维，所以媒染剂 的用量不宜太高，以８％～１２％（ｏｗｆ）为宜。 ２．１．１．２ ｐＨ调节剂用量 ２ ４ ６ ８ ｐＨ调节剂为酸性物质，其作用是为媒染浴提供 合适的ｐＨ值。表２示出了ｐＨ调节剂用量对脱色 效果的影响。表２显示：随着ｐＨ调节剂用量的增 加，浴中ｐＨ值逐渐降低，脱色后纤维的白度先提高 再有所下降，碱溶度下降，当ｐＨ调节剂用量在 ２．０％～２．５％（ｏｗｆ）时，效果最佳。 表２ ｐＨ调节剂用量对脱色效果的影响 注：媒染剂１２％（ｏｗｆ），护缄剂２％（ｏｗｆ），媒染促进剂３％ （ｏｗｆ），保险粉１％（ｏｗｆ），５５℃，１２０ ｍｉｎ。 ２．１．１．３媒染促进剂用量 媒染促进剂的主要成分是乳化剂和超强渗透 剂，在媒染初期可快速去除纤维表层的杂质及类脂 层，提高纤维的亲水性和可润湿性，降低亚铁离子对 纤维的渗透阻力。表３为媒染促进剂对脱色绒白度 的影响。 表３媒染促进剂对脱色绒白度的影响 媒染促进剂用量／％（ｏｗｆ） 脱色绒白度（ＣＩＥ） ３６．２８ ３７．３２ ３８．５３ ３８．６４ 注：媒染剂１２％（ｏｗｆ），ｐＨ调节剂２％（ｏｗｆ），护绒剂２％（ｏｗｆ） 保险粉１％（ｏｗｆ），５５℃，１２０ ｍｉｎ。 由表３可以看出，随着媒染促进剂用量的增加， 脱色后纤维白度增加，超过３％（ｏｗｆ）时，增加缓慢。 ２．１．１．４媒染温度 除媒染剂本身性质及用量外，媒染温度对脱 色结果也相当重要，实验结果见表４。由表４可 以看出，随着温度的增加，脱色后纤维的白度先 提高后降低。提高温度有助于纤维表面类脂层 的乳化去除，同时鳞片层也易溶胀打开，为亚铁 离子的渗透吸附提供良好的基础，白度明显增 第４１卷第１０期 毛纺科技 ＷＯ０ｌ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｊｏｕｒｎａｌ 一２ｌ一 ２０１３年１０月 加；当超过６０℃时，亚铁离子稳定性下降，易氧 化成对漂白不利的三价铁离子，纤维的白度下 续的双氧水作用于纤维内部的色素，白度提高。 但由于氧漂稳定剂为碱性物质，其用量增加，使漂 浴的ｐＨ值升高，加快双氧水分解速率，对纤维主 体损伤加大，在白度提高的同时，纤维碱溶度也快 速增加。因此，氧漂稳定剂用量在２０％（ｏｗｆ）左右 降，碱溶度增加，所以媒染温度控制在５５～６０℃ 之间最好。 表４媒染温度对脱色效果的影响 注：媒染剂１２％（ｏｗｆ），ｐＨ调节剂２％（ｏｗｆ），护绒剂２％（ｏｗｆ） 媒染促进剂３％（ｏｗｆ），保险粉１％（ｏｗｆ），１２０ ｍｉｎ。 ２．１．１．５媒染时间 媒染时间与温度高低有关，温度高，时间可缩 短，温度低，需延长时间。在５５℃时，随着时间的延 长，脱色后白度逐渐提高，２ ｈ后基本达到吸附平 衡，但延长媒染时间会增加三价铁离子的生成量，纤 维的碱溶度有所增大，实验结果见表５。 表５媒染时间对脱色效果的影响 注：媒染剂１２％（ｏｗｆ），ｐＨ调节剂２％（ｏｗｆ），护绒剂２％（ｏｗｆ）， 媒染促进剂３％（ｏｗｆ），保险粉１％（ｏｗｆ），５５℃。 ２．１．２ 氧漂阶段单因素分析 氧漂阶段是整个脱色过程的关键，助剂与工艺 的合理搭配才能得到好的白度，同时纤维的强力损 失也最低。 ２．１．２．１氧漂稳定剂用量 氧漂稳定剂多采用焦磷酸钠 ，由于其碱性 较强，难溶解，使用极其不便，且螯合铁的能力较差。 采用高分子稳定剂与混合无机盐复合可达到较好的 ｐＨ缓冲效果和较强的铁螯合能力。表６为氧漂稳 定剂用量对脱色效果的影响。由表６可见，随着氧 漂稳定剂用量的增加，纤维白度提高，碱溶度先降 低后增加。氧漂稳定剂具有较强的螯合作用，用 量增加，螯合性能随之增强，漂浴中的游离铁离子 量减少，漂浴中双氧水分解速率稳定，使更多的持 时效果最好。 表６ 氧漂稳定剂用量对脱色效果的影响 注：护绒剂４％（ｏｗｆ），双氧水（２７．５％）１００％（ｏｗｆ），５５℃ １２０ ｍｉｎ。 ２．１．２．２护绒剂用量 护绒剂的作用是保护纤维，减少双氧水对蛋白 质纤维的损伤，是整个脱色工艺的关键之一。护绒 剂为含有与纤维有亲合力的改性脂肪酸和氨基酸的 缩合物，可以在纤维表面形成暂时性保护层，降低脱 色过程中对纤维的损伤，起到保护作用。护绒剂用 量对脱色效果的影响见表７。 表７ 护绒剂用量对脱色效果的影响 注：氧漂稳定剂２５％（ｏｗｆ），双氧水（２７．５％）１００％（ｏｗｆ） ５５ ，１２０ ｍｉｎ，浴比１：２０。 由表７可以看出，随着护绒剂用量的增加，纤维 的碱溶度逐渐下降，表明护绒剂的加入可以减轻纤 维的损伤，纤维的手感也明显得到改善。但护绒剂 的负面作用是降低了双氧水进入纤维内部的速率， 对纤维白度也有一定的影响，因此用量不能过大，控 制在４％（ｏｗｆ）左右为最佳。 ２．１．２．３双氧水用量 双氧水是漂白的主要成分，随着双氧水用量的 增加，纤维白度逐渐提高，但双氧水用量过大时，对 纤维的损伤严重，尤其是超过１００％（ｏｗｆ）时，纤维 损伤程度随双氧水用量增加而明显加剧，实验结果 见表８。 毛纺科技 第４ｌ卷第１０期 ２２一 ＷＯＯｌ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ２０１３年１０月 表８双氧水用量对脱色效果的影响 注：氧凛稳定剂２５％（ｏｗｆ），护绒剂４％（ｏｗｆ），５５℃，１２０ ｍｉｎ。 ２．１．２．４氧漂温度 表９为氧漂温度对脱色效果的影响。由表９可 见，随着氧漂温度的提高，脱色后纤维白度增加，但 碱溶度也逐渐增大，尤其是超过６０℃时，碱溶度增 加加快。温度提高，双氧水分解速率增快，有利于提 高纤维白度，但对纤维主体破坏也越来越严重，当温 度超过６０℃后，鳞片层打开幅度增大，双氧水扩散 速率提高，纤维内部主体遭到严重损伤，碱溶度增 大。综合考虑，氧漂温度控制在５０～５５℃较好。 表９氧漂温度对脱色效果的影响 注：氧漂稳定剂２５％（ｏｗｆ），护绒剂４％（ｏｗｆ），双氧水（２７．５％） １００％（ｏｗｆ），１２０ ｍｉｎ。 ２．１．２．５氧漂时间 氧漂时间与氧漂温度有关，氧漂温度高，双氧水 分解速率增加，所需时问短。但在漂白初期，漂浴的 ｐＨ值较高，如果此时温度高，双氧水分解过快，对纤 维表面的鳞片层破坏严重，而纤维内部由于媒染阶 段发生的吸酸作用，双氧水分解速率将比纤维外部 的漂浴低，破坏相对较轻。因此，在达到同样白度 时，适当降低氧漂温度，延长时间，纤维损伤较小。 表１０示出了氧漂时间对脱色效果的影响。由表１０ 可以看出，当氧漂温度为５５℃时，处理２ ｈ综合效 果最好。 ２．１．３还原阶段单因素分析 还原工序的目的是去除纤维上的三价铁，以防 止三价铁氧化变色引起的纤维白度下降以及三价铁 离子对染色的影响。还原工艺还有助于去除氧漂后 纤维上的双氧水，防止脱色绒在储存过程中双氧水 表１０ 氧漂时间对脱色效果的影响 注：氧漂稳定剂２５％（ｏｗｆ），护绒剂４％（ｏｗｆ），双氧水（２７．５％） １００％（ｏｗｆ），５５ ０ｃ，浴比１：２０。 对纤维进一步破坏，同时双氧水去除不尽，染色时易 影响染料的色光，使染色重现性变差。 ２．１．３．１络合剂用量 络合剂的作用是络合纤维上的三价铁，使其分 散到溶液中，易于洗除。实践证明，采用高分子络合 剂及无机羧酸盐复配可达到较好的效果。北方地区 的水质硬度较高，在脱色工程中，纤维吸附大量的 钙、镁离子，如不去除会影响纤维染色的鲜艳度。络 合剂的另一重要作用是调节还原液的ｐＨ值，使其 在酸性条件下进行处理，可降低还原剂对纤维的破 坏程度。表１１示出了络合剂对脱色效果的影响。 表１１显示，随着络合剂用量的增加，还原浴ｐＨ值 逐渐降低，纤维的碱溶度有所降低，白度基本不变， 考虑到成本因素，建议络合剂用量为４％（ｏｗｆ）。 表１１ 络合剂对脱色效果的影响 注：保险粉２％（ｏｗｆ），４０ ｑＣ，３０ ｍｉｎ。 ２．１．３．２保险粉 保险粉的作用是将铁的各种状态还原成溶解性 更好的Ｆｅ“，易于水洗去除。但作为还原剂，还应 考虑到其对动物纤维的破坏作用。表１２示出了保 险粉用量对脱色效果的影响。表１２表明，随着保险 粉用量的增加，纤维白度提高，碱溶度有所增大，考 虑到氧漂后纤维上残留双氧水对保险粉的消耗，建 议保险粉的用量为２％（ｏｗｆ）。 ２．１．３．３还原温度 提高温度，有助于还原反应的进行，纤维白度的 提高，但相应的损伤也增加，实验结果见表１３。在 工厂的实际脱色过程中常采用敞口式散毛染色机， 温度过高，保险粉易被空气氧化变质。一般还原温 第４１卷第ｌ０期 毛纺科技 ＷＯＯｌ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｊｏｕｒｎａｌ 一２３一 ２０１３年１０月 度控制在３０～４０℃即可。 表ｌ２保险粉用量对脱色效果的影响 表１４还原时间对脱色效果的影响 还原时间／ｍｉｎ ｌ０ ３０ ５０ 脱色绒白度（ＣＩＥ） ３３．４９ ３７．９２ ３７．０５ ７０ ３７．２２ 注：络合剂４％（ｏｗｆ），保险粉２％（ｏｗｆ），４０℃，浴比１：２０。 注：络合剂４％（ｏｗｆ），４０℃，３０ ｍｉｎ，浴比１：２０。 ２．２ 有色绒脱色技术的工业化应用 表１３还原温度对脱色效果的影响 以上分析仅限于实验室研究，由于操作条件的 差异，仅作为工业化应用的参考，在实际大生产过程 中，应考虑各种影响因素，如绒毛的含杂量、颜色深 浅、品种、操作设备及操作人员、浴比等，经过多家企 业数十次的大生产试验，在实验室结果的指导下，确 注：络合剂４％（ｏｗｆ），保险粉２％（ｏｗ１），３０ ｒａｉｎ，浴比１：２０。 定了有色绒的工业化脱色工艺。图１为有色绒脱色 工艺示意图，表１５为有色绒脱色工艺参数。 ２．１．３．４还原时间 ５５－６０℃ ５０－５５ 还原时间对脱色效果的影响见表１４。表１４显 示，随着还原时间的延长，纤维白度先提高后平缓。 时间短，还原反应不充分，纤维白度低。还原时间超 过３０ ｍｉｎ后，继续延长还原时间对纤维白度提高不 次 媒染助剂 氧漂助剂 还原漂助剂 大，因此在实际使用中，可选择还原时间为３０ ｍｉｎ。 表１５有色绒脱色工艺参数 图１ 有色绒脱色工艺示意图 青绒 紫绒 １ ２ ３ ３ ２．０ ２．０ １ １ １０ １２ ５５ ℃．， ２０ ８０ ５０ 。２ ２ ２ Ｕ ｍＩｌｌ ℃， ０￣Ｃ１６，ｎ．２５ １００ ５５℃， ９０ ｍｉｎ ｍｍｍ 深紫绒 ２ ３ ２．５ １ ， ３０ １２０ ５５ ０ｃ， １２０ ｒａｉｎ ．Ｏ ０ Ｏ ｍ ｎ ｍ ｎ ｍ ｎ 注：裕比均为１：２０。 ３ 结 论 采用自制脱色助剂对普通紫绒进行脱色研究， 可以得到较好的脱色效果。通过单因素分析发现： 提高纤维的白度，脱色绒白度随保险粉用量、还原温 度和时间的增加而提高，络合剂用量呈相反规律，但 温度和保险粉用量的增加会增加脱色绒的碱溶度。 开发了青绒、紫绒、深紫绒的工业化脱色技术， 媒染阶段，脱色绒白度随媒染剂用量、ｐＨ调节 剂用量及处理温度的增加先提高后下降，随护绒剂 用量增加而所有下降；脱色绒碱溶度随ｐＨ调节剂、 为羊绒加工企业提供了很好的理论和实践指导。 参考文献： ［１］ 刘夺奎，张莹，修建．紫绒脱色技术研究进展及应用工艺分 析［Ｊ］．毛纺科技，２００８（９）：２３—２５． ［２］ 金咸穰．染整工艺实验［Ｍ］．北京：中国纺织出版社，１９８７． ［３］ 蔡建芳，栗志广，章清萍，等．紫绒漂白工艺优化［Ｊ］．纺织高 校基础科学学报，２０１０，２３（９）：３６４—３６７． 护绒剂用量增加而降低，随媒染温度的升高和媒染 时间的延长而增大。 氧漂阶段，脱色绒白度随氧漂稳定剂用量、双氧 水用量氧漂温度、氧漂时间的增加而提高，碱溶度呈 现相反的规律；护绒剂和络合剂的加入有利于碱溶 度的降低，但对脱色纤维白度有负面影响。 ［４］孙洁，贺江平，郭蓉如．牦牛绒氧化一还原法脱色工艺［Ｊ］． 毛纺科技，２０１２，４０（２）：４０—４２． ［５］ 任燕，徐成书，邢建伟，等．微悬浮体系在天然有色动物纤维 漂白工艺中的探讨［Ｊ］．毛纺科技，２０１１，３９（１０）：５—８． 还原阶段，络合剂和保险粉的配合使用可以有效