尤納素LHF系列染料在羊絨染色中的運用

李玉梅，黃群峰，陸翠玲，祁麗云，陳 雄

（1.江蘇聯宏紡織有限公司，江蘇蘇州 215600；2.上海雅運紡織化工股份有限公司，上海 201800）

隨著人們對美好生活的追求，羊絨制品因特有的性能越來越被大眾喜愛。我國是羊絨纖維生產和消費大國［1］。在羊絨制品的生產過程中，染色和紡紗是兩個很重要的環節。就染色而言，如何最大程度地保護羊絨纖維，滿足終端客戶對牢度的需求及對環保的要求，為紡紗車間提供可紡性好的色絨，并要節能減排，響應國家碳中和政策減少碳排放，都是染色工作者需要面對的問題。

目前常用的羊絨纖維染色工藝是在接近沸騰的條件下染色，染色時間通常為30～90 min。長時間的高溫處理不僅能耗高，而且易導致織物強度下降、泛黃等問題［2-4］。為了解決以上問題，江蘇聯宏紡織有限公司在羊絨染色中使用毛用活性染料加低溫助劑LTD 在92 ℃左右染色［5］。但使用低溫助劑LTD，染淺色時易發生色花現象，特別是軍綠、咖啡、藏藍等敏感色，用了低溫助劑LTD 后遮蓋性差，最終成衣縮絨后，明顯感覺顏色不純；染深色時，耐干摩擦色牢度不穩定，染色廢水COD 值增高。

本研究主要討論尤納素LHF 系列染料與常規毛用活性染料加低溫助劑兩種不同的染色工藝，經過大生產實驗后，從羊絨纖維長度、斷裂伸長率、短絨率、紗線強力、成品色牢度、能耗、碳排放等多方面來進行綜合對比。

1 羊絨特性及染色機理

1.1 羊絨特性

羊絨纖維具有輕、薄、柔、暖、滑等特點，且價格昂貴，素有“軟黃金”之稱。羊絨纖維細度細、長度短，單纖維強力不高，因此在紡紗、染色生產過程中，減少纖維損傷對提高成紗質量以及紡紗制成率等指標至關重要。

羊絨纖維在高溫水中長時間浸漬將引起化學和物理結構的變化，分子結構中的二硫鍵容易斷裂，成為線狀多肽鏈結構，分子排列發生變化，導致纖維手感、可紡性能發生變化。其次，高溫會損壞鱗片層，使纖維表面露出皮質，導致手感變硬，色澤變暗，更容易引起氈縮。

1.2 染色機理

尤納素LHF 系列染料是上海雅運紡織化工股份有限公司開發的多反應基毛用活性染料，染料的親和力低、反應性高，可以在羊絨纖維表面形成雙分子層吸附和球形膠束吸附，增加纖維表面染料的濃度梯度，有利于染料在較低溫度（80 ℃）下向纖維內部擴散。因此尤納素LHF 系列染料在不加低溫助劑的情況下，80 ℃就能上染羊絨并且能夠達到竭染。尤納素LHF 染料主要通過吸附、擴散、固著3 個階段完成上染。

1.2.1 吸附階段

吸附是水溶液中的染料分子向纖維表面擴散的過程。尤納素LHF 染料的母體具有水溶性磺酸基團，在水中帶有負電荷，可與酸性條件下帶有正電荷的羊絨纖維迅速結合，從而使染料分子吸附到羊絨纖維的表面。

1.2.2 擴散階段

尤納素LHF 染料分子由羊絨纖維表面向纖維內部擴散的過程中，隨著染色溫度的上升，染料分子運動加劇，羊絨纖維的鱗片間隙變大，鱗片密度變小［6］，染料分子克服鱗片壁障作用［7］，進入到纖維內部。

1.2.3 固著階段

尤納素LHF 染料通過親核取代反應和親核加成反應與羊絨纖維形成共價鍵結合固著在纖維上。

2 實驗

2.1 材料及設備

材料：內蒙古產山羊絨，色牢度測試襯料；尤納素LHF 系列染料、法曼勻BLV（上海雅運化工股份有限公司），毛用活性染料CE 系列、低溫助劑LTD（市售），醋酸（HAc）、甲酸（HCOOH）、純堿（Na2CO3）。

設備：散毛染缸（廣州市花都區新華盟雄染整機械廠），自動稱化料輸液系統（意大利TECNORAMA），PL2002 型電子天平、SG2 型pH 計（瑞士梅特勒-托利多集團）。

2.2 染色配方以及染色工藝

尤納素LHF 染料染色工藝曲線如下所示：

尤納素LHF 染料染色工藝配方見表1。

表1 尤納素LHF 染料染色工藝配方

毛用活性染料染色工藝曲線如下所示：

毛用活性染料加低溫助劑染色工藝配方見表2。

表2 毛用活性染料加低溫助劑染色工藝配方

2.3 測試

2.3.1 染色織物DE

DE 值用Datacolor 測色儀測定，測試條件為D65、10°觀察角，每個試樣測試4 次，計算平均值。為了對比同等染色深度下兩種染色工藝對羊絨纖維物理性能的影響，同一顏色的兩批產品批差控制在DE 值小于0.4。

2.3.2 羊絨纖維、紗線的物理性能

按照GB 18267—2013《山羊絨》測試山羊絨長度、單纖維強力、斷裂伸長率、15 mm 以下短絨率、羊絨紗線強力、紗線斷裂伸長率等指標。

2.3.3 色牢度

參照GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》測試耐皂洗色牢度。參照GB/T 3922—2013《紡織品色牢度試驗耐汗漬色牢度》測試耐汗漬色牢度。參照GB/T 3920—2008《紡織品 色牢度試驗耐摩擦色牢度》測試耐摩擦色牢度。

3 結果與討論

3.1 不同染色工藝對羊絨纖維平均長度的影響

染色前后的羊絨纖維長度見表3。

表3 染色前后的羊絨纖維長度

羊絨原料纖維長度短，平均長度為30～60 mm［8］，經過染色后，羊絨原料纖維的長度都會有不同程度的損傷。采用兩種不同的染色工藝投產了5 個不同深度的顏色，在同一深度的前提下，測試羊絨纖維染色前后的長度。由表3 可以看出，尤納素LHF 染料染色的羊絨纖維長度損傷明顯更小；取這10 缸數據的平均值，毛用活性染料染色的羊絨纖維長度損傷為4.25 mm，尤納素LHF 染料染色的羊絨纖維長度損傷為2.12 mm，長度損傷減少了2.13 mm，減少幅度接近50.0%。

3.2 不同染色工藝對單纖維強力的影響

羊絨原料單纖維強力不高，平均單纖維強力為3.0～4.5 cN［9］，對比兩種不同的染色工藝對羊絨單纖維強力的影響，結果如表4所示。

表4 染色前后羊絨的單纖維強力

由表4 可看出，對10 缸不同顏色羊絨的單纖維強力取平均值，發現用毛用活性染料染色的羊絨單纖維強力平均值為4.19 cN，尤納素LHF 染料染色的羊絨單纖維強力平均值為4.57 cN，增加了0.38 cN，單纖維強力增加幅度為9.0%。

3.3 不同染色工藝對斷裂伸長率的影響

羊絨纖維的斷裂伸長率是其可紡性能的重要指標之一，與加工工藝有密切的關系［10］，直接關系紗線的可紡性和制成率。對比兩種不同的染色工藝對羊絨纖維斷裂伸長率的影響，結果如表5所示。

表5 染色前后羊絨纖維的斷裂伸長率

由表5 可以看出，對10 缸不同顏色羊絨纖維的斷裂伸長率取平均值，發現毛用活性染料染色后的羊絨纖維斷裂伸長率平均值為36.44%，尤納素LHF染料染色后的羊絨纖維斷裂伸長率平均值為39.93%，增加了3.49%，增加幅度為9.6%。

3.4 不同染色工藝對15 mm 以下短絨率的影響

短絨率是影響羊絨纖維長度的決定性因素，對制定紡紗工藝和最終的紡紗制成率起到決定性作用。對比兩種不同的染色工藝對羊絨纖維短絨率的影響，結果如表6所示。

由表6 可以看出，對10 缸不同顏色羊絨纖維的短絨率取平均值，發現毛用活性染料染色后的羊絨纖維短絨率平均值為20.37%，用尤納素LHF 染料染色后的羊絨纖維短絨率平均值為18.46%，減少了1.91個百分點，降低幅度為9.4%。

3.5 成品色牢度

由表7 和表8 可以看出，兩種染色工藝制得的羊絨紗線色牢度基本一致，都能滿足國家行業標準FZ/T 73009—2021《山羊絨針織品》中優等品的色牢度要求。

表7 尤納素LHF 染料染色羊絨紗線的色牢度

表8 毛用活性染料染色羊絨紗線的色牢度

3.6 成品紗線強力

由表9 可以看出，用尤納素LHF 染料染色的5 個顏色紗線平均強力增加幅度為7.0%，斷裂伸長率平均增加幅度為12.0%。

表9 成品紗線的強力和斷裂伸長率

3.7 節能減排對比

以染黑色羊絨各1 t 為例，對比兩種染色工藝的能耗，結果如表10所示。

表10 染色工藝的能耗對比

用水量按1∶10 浴比計算；用電量=工藝時間×染機功率（按75 kW 計算），1 kW·h=減排0.997 kg CO2。由表10 可以看出，使用尤納素LHF 染料的碳排放明顯減少，減少幅度為13.8%。

4 結論

（1）使用尤納素LHF 染料及染色工藝，羊絨纖維長度損傷下降了2.13 mm，減少幅度為50.0%；單纖維強力增加了0.38 cN。增加幅度為9.0%；纖維斷裂伸長率增加了3.49%，增加幅度為9.6%；15 mm 以下短絨率減少了1.91 個百分點，降低幅度為9.4%；紗線平均強力增加幅度為7.0%；斷裂伸長率增加幅度為12.0%。

（2）使用尤納素LHF 染料在80 ℃染色后，產品都能達到羊絨針織紗優等品的要求。

（3）使用尤納素LHF 染料染黑色羊絨時，碳排放減少幅度為13.8%。