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提升牛仔布附加值的新工艺
牛仔布是服装面料的重要部分，而靛蓝染色的牛仔布更是全球流行，无人不晓，由于靛蓝染料在棉牛仔布上的流行外观，它可能是惟一被大众所认识的染料。 在牛仔布市场中，虽然棉无可置疑最为重要，但也有采用一系列的混纺织物，如棉/聚酯（50/50）混纺织物，以及棉与其他纤维如Tencel、亚麻、甚至是黄麻、羊毛纱线一起织造。 全球牛仔布的产量超过20亿米，有气流纺或环锭纺纱线。过去，美国以生产纬向弹力牛仔布为主，欧洲则大多为经向弹力或经纬双向弹力牛仔布；现在，人们不断研发具有时尚变化的牛仔布，通过染色和整理获得新颖的外观、手感和性能。 厚重组织的棉牛仔布已用作裤子和夹克衫的面料，但在20世纪90年代，消费者对面料的柔软、舒适和易护理的性能，提出了更高的要求，因此牛仔布整理者必须要响应这些要求。 在20世纪80年代，美国牛仔布产量是全球产量的50%，但在最近的十年之中，中国、印度、巴基斯坦、马来西亚、土尔其和墨西哥建立了大量的牛仔布生产厂，美国乃至世界的牛仔布生产重心已转移至亚洲低劳动力成本的国家。2000年，中国牛仔布产量约为2424t，进口靛蓝染料759t，而2001年，其产量已升至2717t，进口靛蓝染料下降至702t。 通过各种化学处理，以及使用如植绒、刺绣和涂层的效果，以改变牛仔布外观的研究一直继续着。除此之外，开发的产品还有，靛蓝染色的提花织物，亚麻和棉的机织或针织物，以及牛仔布上的激光缕空，暗淡光泽图案，以及更富个性化的产品。 这些牛仔布产品不同于牛仔布市场上的众多的产品，它给予消费者一种高水平的的产品设计和高附加值服装。丝光弹力牛仔布以及环锭纺纱线的使用，也可提升产品的价值，一些公司已在这些领域进行了投资。环锭纺纱线具有更高的强力性能、柔软的手感和一种棉牛仔布表面粗节纱的外观。 用于靛蓝染料染色的连续经纱染色机已广泛使用，通过调整染色工艺，可产生不同程度的染料渗透，由此而改变了后续摩擦或水洗褪色处理的效果。靛蓝染料是一种还原染料，它不溶于水，需要采用还原剂(一般用保险粉，即连二亚硫酸钠或硫酸氢钠)和碱处理使其转变为可溶的隐色体形式，才能进行棉经纱染色，并将浸轧和中间透风相结合。 使用保险粉会给工艺控制带来一些麻烦，这是由于保险粉的不稳定性，其曝置于空气中会被氧化，分解生成酸性的副产物，这需要添加碱来中和，以及需要增加保险粉用量，以维持靛蓝染料的化学还原。 为了克服使用保险粉的这些问题，出现了探索研究一些新的染色工艺。在成衣染色方面，向染色机通入氮气，即一种惰性气体，可置换出空气中的氧。在织物染色中，Brazzoli公司与DyStar公司合作联合开发的InnoVat/InnoDye系统，它配置有一个真空泵，以抽去设备中的氧/空气，同时减少了保险粉的用量。 一种对环境更为友好的探索，尤其是针对含有化学还原剂的废水排放会产生环境污染的情况，则采用靛蓝染料的电化学还原方法。目前已完成了还原染料和硫化染料的电化学还原染色的试验，并继续在奥地利的一家工厂进行纱线中试染色。这种连续经纱染色技术的延伸，即将上浆工艺与染色工艺相结合，能减少工艺废水的化学负载，该方法被认为很有前景。此外，回收利用从水洗后处理中去除的靛蓝染料的过程得到了简化。 pH值对靛蓝染色的影响非常重要，由于靛蓝染料在pH值约为10.5-11.5时是以单离子状态存在，而pH值为12.5以上时是以双离子形式存在。在含有过量保险粉的高碱性浴中，双离子形式的靛蓝染料的亲和力较低，并随着pH值提高，棉纤维表面的负电荷也随之增加，从而加大了在双离子靛蓝染料与带电荷纤维表面之间的阴离子的排斥作用，降低了染料上染率。 单离子形式的靛蓝染料在纤维表面具有良好的亲和力和较高的染色上染率，但这又降低了染料在纱芯内的渗透，在使纱线表面得色量大大增加。当采用高pH值时，以双离子形式的靛蓝染料将具有低的亲和力，并因此在纱芯内有较大的染料渗透和较低的纱线表面得色率。因此在靛蓝染色过程中，pH值随时间发生的变化会影响得色量以及后续靛蓝染色纱线的洗净性能。 用于连续棉经纱染色的Denim-Ox工艺，采用科莱恩公司的Diresul RDT染料，其工艺流程为：苛化处理→水洗→湿罩湿染色→固色→淋洗。在60-90℃轧液，进行硫化染料的吸附，这过程包括使染料迁移和扩散的透风时间，再进行固色。固色阶段加入醋酸，以防止染料溶落，为氧化剂(Diresul Oxdant BRI liq)提供所需的pH值。后者使染料分子内形成蒽醌基团，在被氧化阶段，产生最终色泽。一种阳离子型固色基(Indosol E-50 liq)与染料中的巯基以及纤维发生反应，以离子键使染料固色。工艺中还需加入硫酸钠和分散剂(Ekaline F liq.)，硫酸钠可防止染料从纤维上解吸至固色浴中。 科莱恩公司的Denim-Ox工艺是一种灵活、简单的染色工艺，其还原剂消耗低，废水中染料少，并大大节省了水耗。Denim-Ox工艺使用的染料范围广，用于生产粗斜纹及时尚织物。 采用机械磨损以获得褪色的外观，它主要采用浮石处理以去除表面的靛蓝染料。但是，浮石会损伤湿加工设备，产生污泥砂粒，残留在牛仔裤的口袋和缝线中。使用纤维素酶处理，在中性或酸性pH值条件下，进行生物抛光，可作为浮石的替代方法，而纤维强素酶能部分水解纤维的表面，释出靛蓝染料。在淋洗或在纤维素酶处理结束时，提高纤维素酶的用量或添加蛋白酶，以克服因靛蓝染料对真菌纤维素酶的蛋白质有亲和力而引起的沾染。 纤维素酶能去除织物表面的毛羽，因而减少了机织牛仔布表面外观的茸毛，并降低了洗涤时的起球性，获得一种更为柔软、光滑的手感，若使用合适的化学柔软剂可进一步改善和提高其性能。 真菌漆酶可用于漂白靛蓝染色织物，基于漆酶系统能降解溶液中或织物上的靛蓝染料，因此，可用于替代氯漂白体系，如次氯酸钠漂白。研究工作已证明由不同真菌菌种制得的漆酶，对去除由棉纤维表面蛋白质的吸附所引起的沾污很有效。 漆酶能提供电子，因而具有非常广的基质专一性，通过提取孤电子，能催化去除单酚或多酚上邻位或对位上羟基取代基或芳香胺上的氢原子，导致生成自由基，进而能参与很多反应。对两种真菌漆酶(Polyporus sp.和Sclerotium rolfsii)进行研究，结果显示，它们都能氧化不溶性的靛蓝染料，生成靛红（吲哚-2,3-二酮），然后进一步降解为2－氨基苯甲酸。由Polyporus sp制得的真菌漆酶显示对靛蓝染料具有更高的亲核力，当与此漆酶一起培养时，靛蓝凝聚物可以分散成相对较小的粒子。靛蓝转化成靛红较快，因此在纤维素酶作用后，2－氨基苯甲酸还具有减少再沾污的功效。 采用一种介体化合物，一般为低分子有机化合物，可增强漆酶的作用，在此介体中，漆酶更易接近不溶性的靛蓝分子，更快地攻击靛蓝分子，靛蓝分子在漆酶的作用下降解，起漂白作用，从而改变了靛蓝染色牛仔布的外观。 已由DyStar公司申请了专利的电化学漂白工艺，是在一个电解池的氯化钠溶液中通入电流，产生次氯酸钠，用于漂白靛蓝染色的牛仔布。通过控制电流和盐的浓度，以控制所产生的次氯酸钠量，提升处理的效能和重现性，降低污水负载。而在传统的工艺中，经常出现次氯酸钠过量。在此电化学漂白工艺中，残余的处理液可以循环使用，意大利一家著名的服装加工设备生产商Tonello Srl已完成了初步的生产试验。 |
