提高毛纺面料摩擦牢度的研究和探讨
【摘要】目前的毛精纺国际市场上，日本市场对毛精纺面料的色牢度尤其是摩擦色牢度提出了相当苛刻的技术要求。现从摩擦牢度的影响因素入手，提出了一系列的控制、解决方法，并针对后整理工序如何提高摩擦牢度进行了研究和探讨。
1·解决纺织品牢度问题的迫切性
随着中国纺织业的快速发展，出口到国外的纺织品数量大幅度提高，西方和日本等国家已经开始对中国出口到他们国家的纺织品以种种理由加以限制，其中不断设置种种技术障碍已经成为这些国家限制中国出口纺织品的主要手段。在印染产品方面，发达国家（如欧盟、美国、日本）对中国出口到他们国家的纺织品在耐洗色牢度（包括褪色牢度、白布沾色牢度）、耐摩擦色牢度（包括干摩擦色牢度、湿摩擦色牢度）上提出了相当苛刻的技术要求。
羊毛用活性染料染色具有色泽鲜艳、使用方便、色谱齐全、成本低廉等优点，因此近年来取得了较快的发展，但还有很多需要改进，如摩擦牢度，特别是湿牢度一直是困扰印染界的一大难题。它不仅给梳理、纺纱和织造带来很多的负面影响，还使面料和服装达不到环保要求。如何提高活性染料深色织物的耐湿摩擦牢度是染整技术工作者极为关心的问题；是提高纺织品质量，也是出口纺织品和服装必须克服的贸易技术壁垒之一。因此，解决摩擦牢度问题在行业内也变得紧迫起来。
2·摩擦牢度机理
织物染色后，染料虽然通过范德华引力或化学键与纤维结合，但由于被测试的染色布与测试用的白布之间存在着较大的染料浓度梯度。在没有外力作用的情况下，分子也会自发地由高浓度区向低浓度区转移（分子扩散运动），即染色布上的染料分子向白布转移（扩散）的倾向，只不过染料分子受到化学链、氢键、范德华力的束缚，转移很少。一旦有外力作用下（摩擦），染料分子动能增大，它的扩散化学能大于染料与纤维结合的化学能，就会使染色布上的染料转移到白布的接触界面上。
3·影响摩擦牢度的因素
3．1织物的因素
织物的因素包括织物的种类、组织结构以及织物表面光洁度的因素。羊毛纤维本身含有羊脂、羊汗以及在毛条加工过程中为便于梳理加入的滑石粉，在染色过程中这些都将会阻碍染料向纤维内部扩散，导致染色后“浮色”产生，从而使摩擦牢度降低。化纤染色织物比棉等天然纤维织物的湿摩擦牢度要好，针织物比机织物要好，轻薄疏松的织物比厚重紧密的织物要好。
3．2染色工艺因素
一是染色的温度、时间要严格控制，保证染料充分上染，并渗透固着，防止纤维表面未固着的染料过多；二是助剂的选择与正确使用，例如活性染料要选好碱剂和用量，要选择合适的螯合分散剂和匀染剂，染色处方在整个染色体系中，染料、助剂与纤维之间结合力的强弱，对染料能否顺利到达纤维内部有很大影响。由于分子量大、立体位阻大的染料很难渗透到纤维内部，所以，染色处方中染料、助剂如选用不当，也会引起摩擦牢度的下降；另外，染色处方中染料总用量过多，纤维表面“杂质”增多，同样会引起摩擦牢度的下降。
3．3染色后处理因素
染色后一定要充分水洗、皂洗，保证水的质量、pH值和温度，涤纶用分散染料染色后高温定型可导致染料泳移渗色到纤维表面，会导致湿摩擦牢度下降，因此要还原清洗，充分把表面浮色去除，因为浮色是已水解的染料和未固着的染料，它与纤维的结和力很低，很容易从织物上脱落下来，是影响染料湿摩擦牢度的一个重要因素。
3．4染料的因素
染料的优劣是湿摩擦牢度的主要因素，一般经验表明，直接染料、硫化黑、活性深藏青、活性大红染料等它们的湿摩擦牢度很差，而分散染料，还原染料、阳离子染料湿摩擦牢度较好，不同颜色的染料其湿摩擦牢度优劣如下：粉红色＞砖红色＞大红色；天蓝色＞湖蓝色＞藏青色；烟灰色＞深灰色＞黑色。另外染料的浓度越大，则被测物与湿白布之间的染料浓度梯度越大，湿摩擦牢度就差。
3．4．1染料的水溶性
活性染料分子上含有的水溶性基团越多，在染色过程中越有利于染料的溶解和上染，当然也有利于浮色的洗涤。但染色完成后，“优良的水溶性基团”就成为耐湿摩擦牢度的不利因素。这是由于水溶性基团的存在，会加强染料分子产生脱离纤维素而溶解于水的趋势，水溶性越好，染料就越容易与纤维断开。为解决这一矛盾，在染色完成后，可以再通过固色剂来封闭其水溶性基团，以提高染色织物的耐湿摩擦牢度。
3．4．2染料的直接性
活性染料的直接性主要与染料分子量的大小、极性强弱、结构形态的规整性、活性基及其位置有关。分子量越大、极性越强、结构形态的规整性越好，则染料分子的直接性越高，而扩散性能则越差，染料越容易聚集在织物表面而不易向纤维内部扩散和转移，势必造成浮色过多。而直接性太低，则影响固色率。因此，活性染料的直接性以中等为佳。直接性的大小可以从Rf值和渗圈试验中测得。
3．4．3活性基
活性基不同，与纤维反应形成的共价键稳定性也不同。一般活性基的反应活泼性越高，成键后的稳定性越差。活性基不同，与纤维反应所形成的共价键耐酸碱稳定性不同。X型均三嗪类活性染料与纤维反应形成的酯键，其耐酸稳定性较差，接触到酸性气体和水分时，易引起染料与纤维断键；KN型乙烯砜类染料与纤维反应以醚键结合，耐酸性水解较稳定，但在碱性介质中却容易造成染料与纤维间的共价键断裂。含双活性基团的M、ME型活性染料则耐酸碱稳定性较高，但布面pH值最好能保持在中性。因此控制成品色布的布面pH值，对织物的耐湿摩擦牢度也很重要。
3．4．4水质的因素
染色用水硬度要小于100ppm，否则水中的钙镁离子会与染液中的阴离子基团（CO32－、OH－）生成不溶性的碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁等，并与染料结合在一起，形成色淀而沉积到织物表面，从而大大降低湿摩擦牢度，另外钙镁离子也能与染料分子上的磺酸根反应，生成不溶于水的物质，从而削弱染料的亲水性，使染料不易溶解和扩散，造成过多表面浮色，水洗时浮色不易洗掉，降低湿摩擦牢度。
4·提高摩擦牢度的措施
4．1清除浮色
活性染料染色物上的浮色是造成深浓色织物的湿摩擦牢度不合格的主要原因。活性染料的浮色染料包括有：已吸附在纤维上而未参与与纤维共价反应的染料，部分水解的染料以及已消除硫酸酯后的乙烯砜基染料，浮色染料的总量可以用活性染料染色特征值的SERF值中的最终上染率E和最终固色率F之差，即E－F值来显示，E－F值越低，浮色量就越少。最终上染率E与一次上染率S又有一定的关系，S值是显示活性的直接性，不能很高。一般对于活性染料固色率F低于70％，E－F值大于15％，S值大于75％时，浮色就很难清除，不能作为深浓色活性染料选用。
4．2染色深浅
深浓色染色所用染料浓度高，浮色染料量也增多。纤维对染料的吸附有一个极限值，即染色饱和值，一般不可超过染色饱和值的10％，过量的染料不能上染和固着，形成在织物表面堆积，影响染色物湿摩擦牢度。必须选用高提升力的活性染料，在染料用量不多的情况下能达到要求的染色深色。
4．3合理的染整工艺
除了正确选用染料，合理的染整加工工艺也是提高湿摩擦牢度重要的一环。织物表面越平滑，湿摩擦牢度越高，因此烧毛要净，同时也减少有色纤维微粒子。染色半成品的毛效直接影响染料上染时的透染性，透染性越好，上染后的染料向纤维内部扩散也越好，有利于减少织物表面染料堆积，添加渗透剂和丝光处理，都有利于提高湿摩擦牢度。
4．4控制布面pH值
活性染料深浓色织物的染色工艺中用碱量比较高，必须加强水洗，染色织物布面的pH值应控制在6．5～7．5范围内（Oeko－Tex标准ISO的技术标准为4．0～7．5及4．0～9．0），以防止碱性介质使乙烯砜基与纤维间的醚断裂而造成褪色。
4．5布面光洁度
染色布的表面光洁度越差，它与测试用白布之间的摩擦系统越大，有效接触面也增大，湿摩擦牢度因此而下降。例如在所有条件相同情况下，染色物湿摩擦牢度的好坏依次为：贡缎织物＞府绸织物＞平纹织物＞斜纹织物＞绒类织物＞轧光织物＞常规织物＞起毛织物。
4．6减少后整理助剂的影响
有许多后整理剂在提高功能同时，使织物强力受到损伤，例如耐久免烫树脂初缩体，阻燃剂，卫生整理剂等，会使纤维的聚合度（DP）下降；它们增加了有色纤维微粒子，使湿摩擦牢度下降。
4．7选用合适的固色剂
高效固色剂应该是能在染料和纤维之间“架桥”形成化合物，在与染料反应的时候又可与纤维素纤维反应交联，使染料纤维能够紧密牢固地联系在一起，防止染料从纤维上脱落避免造成染色牢度下降。
专用固色剂可使深浓度活性染料染色布的湿摩擦牢度提高0．5～1．0级，但对专用固色剂的要求有如下几方面。
能成膜的高分子化合物，带有官能团（－OH，－NH2）的聚氨酯或有机硅，并有交联剂与高分子聚合物交联使
具有耐久性和快速成膜；
不色变，不泛黄，不降低日晒牢度；
具有降低织物摩擦系数，并能提高织物手感；
仍保持棉织物透气透湿服用性能。
4．8控制染后布面的pH值
深浓色棉织物染色时用碱量较高，染后加强水洗、皂洗与中和去碱，织物上不能带碱，否则会造成染料的染后水解，湿摩擦牢度下降。通常布面pH值控制在6．5～7．5，不能超过9．0或小于3．0。
4．9改进染后布面特性
织物整理可用生物酶抛光处理等，布面光洁度增加，也可提高其湿摩擦牢度。
4．10在表面涂上一层薄膜
在酸或碱的条件下，活性染料与纤维形成的共价键会变得不稳定甚至断裂，为此，可在其表面涂上一层柔软、强韧、耐水的薄膜，以提高织物的拒水性和柔软平滑性来改进湿摩擦牢度。
5·实验部分
5．1仪器
HHS22S型电子恒温不锈钢水浴锅（上海光迪仪器设备有限公司），101A21型电热鼓风恒温干燥箱（上海亚明热处理设备公司），PA21型强力树脂压轧机（台湾瑞比染色试机有限公司），FA2104N型电子分析天平（上海精密科学仪器有限公司），Y571B型摩擦牢度试验机（温州纺织仪器厂），德国布鲁克纳烘干机。
5．2材料
7．29tex羊毛100％，72/2×72/2，绒面哔叽。
5．3助剂整理工艺
纯碱
工艺1：0．8％×40℃×20min→烘干（120℃×2min）→连蒸（T90014）；
工艺2：0．8％×50℃×20min→烘干（120℃×2min）→连蒸（T90014）；
工艺3：3．0％×40℃×20min→烘干（120℃×2min）→连蒸（T90014）。
平滑剂
5～30g/L，两浸两轧→烘干（120℃×2min）→连蒸（T90014）。
TANATERGE－PURA（高效活性皂洗剂）0．5～2mL/L，98℃×15～20min→热水洗→烘干（120℃×2min）→连蒸（T90014）。
EPIOPON－OLS（后清洗剂）
4mL/L×70℃×10min，水洗→烘干（120℃×2min）→连蒸（T90014）。
LEVOGEN－WRD－T（阳离子性后处理剂）
1％～4％，10～20min×20－30℃，不冲洗→烘干（120℃×2min）→连蒸（T90014）。
MESITOL－BFN（湿牢度增进剂）
1．0％～4．0％，pH3．5～4．0，70～80℃×20～30min，水洗→
烘干（120℃×2min）→连蒸（T90014）。
多功能皂洗剂
2g/L×90℃×10min→烘干（120℃×2min）→连蒸（T90014）。
ERIONAL－ECS（固色剂）
3％×50℃×30min，pH6～7，浴比1：20→烘干（120℃×2min）→连蒸（T90014）。
保险粉
0．5％×70℃×10min→烘干（120℃×2min）→连蒸（T90014）。
防水剂DG－520
40g/L（两浸两轧）→烘干（120℃×2min）→焙烘（165℃×2min）→连蒸（T90014）。安哥拉定型剂
20g/L，两浸两轧→烘干（120℃×2min）→连蒸（T90014）。
5．4测试标准
耐摩擦色牢度按JISL0849－2004《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》的方法测定。
6·结果与讨论
6．1碱洗
采用不同的碱洗工艺对织物进行整理，测得效果如表1。
从表1中数据可以看出，采用碱洗对提高干摩有一定效果，但对湿摩提高不大，且碱对毛织物有损伤，采用碱洗时要密切关注强力的变化。
6．2平滑剂
分别采用不同浓度的平滑剂对织物进行整理，所测得的数据如表2。
从表2中数据可以看出，平滑剂能提高织物的湿摩擦牢度，大于10g/L的用量就能提高1级。但随着平滑剂用量的增加，干摩是逐渐下降的，从5g/L的3～4级降低到30g/L的2～3级。所以，平滑剂比较适用于干摩好，而湿摩不好的织物，用量要控制在合理范围内。
6．3皂洗剂
采用不同类型的皂洗剂对织物进行整理，测得数据如表3所示。
从表3数据可以看出，皂洗剂对织物的干摩有提高作用，但降低了湿摩，所以使用还不能达到要求。
6．4固色剂
采用不同类型的固色剂对织物进行整理，测得数据如表4所示。
从表4中数据可以看出，不同类型固色剂对提高织物的效果不一样，效果不明显，这与染料的类型有关系，不同类型的固色剂对染料的固色效果是不同的。其中，LEVOGEN－WRD－T对提高干湿摩效果较明显。
6．5其它方法
采用其它方法对织物进行整理，测得数据如表5所示。
从表5中数据可以看出，采用不同的方法整理对牢度的影响差别较大，保险粉对干摩有提高效果，但降低了湿摩；防水剂提高了湿摩，但降低了干摩；采用两种助剂叠加整理的方法，能提高湿摩，对干摩影响不大。
7·结语
7．1染料对牢度的影响最大，必须针对不同客户的要求选择合适的染料。
7．2合理的碱洗条件对提高织物的摩擦有效果，但要控制在合理的范围内，防止对织物的强力产生严重影响。
7．3平滑剂对提高织物的湿摩擦牢度效果明显。
7．4不同类型的固色剂对提高摩擦牢的效果不同，应选用合适的固色剂。
7．5其它方法如采用保险粉剥色或几种助剂叠加使用的方法，对牢度有不同程度的影响，使用前需要做小样。
参考文献
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