专利名称：微胶囊无助剂免水洗染色试样装置和工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于轻化工领域，进一步说是一种微胶囊无助剂免水洗染色试样装置和工艺，是一种清洁染色的装置和工艺。
背景技术：
目前分散染料的染色仍然为在助剂作用下的水系介质染色，即借助于助剂把染料稳定地分散于水中，采用130℃高温染色，染色后再经水洗、皂洗还原清洗等把织物表面浮色洗去，以达到预定的牢度要求。为了节水，人们采用小浴比染色，浴比为1∶7左右，但水洗工艺必不可少，因此每染一吨织物染色和水洗用水消耗约为100～150吨，产生的废水为严重污染。为了保护环境，人们采用种种技术手段提高处理水质量，但迄今为止尚无彻底有效的处理方法。
十多年前，德国科学家发明了一种非水系染色方法——超临界CO2染色技术，可以说是一种清洁的染色方法，彻底地解决了染色废水问题。该技术引起了广泛的重视和研究，已出现多种超临界CO2染色装置。如“用于超临界流体或准临界流体溶解固体颗粒的溶解装置及染色装置”(中国专利号ZL01119214.3)，该装置包括一种超临界流体对染料颗粒的溶解和分离装置，并能限制较大的染料颗粒与织物接触。但由于此类装置以超临界流体为介质，工作压力为300大气压左右，设备投资昂贵，至今尚未见规模化应用。
2003年陈水林等人发明了一种分散染料微胶囊无助剂的水系染色技术，中国专利号ZL03116244.4。该发明利用一种特殊的微胶囊化分散染料，利用该种微胶囊的缓释与隔离作用，在普通的高温高压染色设备上，采用通常的染色条件，实现了无废水的清洁染色。由于该方法不添加助剂，染色废水经过滤后非常清洁。但用这种方法染色后的织物仍需清洗，以除去织物上附着微胶囊和少量浮色，这种清洗仍然消耗较大量的水。
为此，发明人陈水林等人又于2004年发明了一种免除水洗的分散染料染色的方法，中国专利号ZL200410056220.9。该方法的实现过程是，采用分散染料微胶囊染色方法完成染色后，在断绝染料供应和无助剂的条件下，继续在水中对织物高温处理10至20分钟，使吸附在织物表面的染料全部进入织物纤维内部，免除了水洗，从而可节约大量的水洗用水和热能。
但是，微胶囊染色停止后，微胶囊中还存在一些未耗尽的染料，这些染料必须在免水洗处理前被排除在染色体系之外，以达到彻底断绝染料供应的要求。其次，如果织物上附着有微胶囊，在随后的热定型阶段，高温会使这些微胶囊中的染料升华，在织物上形成色点。显然，对绒毛织物、纱线等，采用水洗的方法清除附着的微胶囊是很困难的。
发明内容
本发明目的是提供一种微胶囊无助剂染色免水洗的染色试样装置和工艺，尤其适用于分散染料微胶囊无助剂染色免水洗的染色试样装置和工艺。
本发明的工艺原理表述如下分散染料微胶囊6是一种平均粒径为数十微米的固体颗粒(ZL03116244.4)，内部含有染料固体。它具有一定的强度和耐热性能，在染色过程中不溶解，不变形，不破裂，其粒径分布基本不变；同时它又具有渗透性和缓释性，水和染料分子可以透过胶囊壁。在高温和水介质的作用下，微胶囊中的染料被逐渐溶解，扩散作用使溶解的染料分子7透过胶囊壁，进入染液。染料分子到达纤维表面并吸附，向纤维内部扩散。这种溶解—渗透—吸附—扩散的过程不断进行，直至织物的颜色达到一定的深度。此时，只要切断对织物的染料，让织物在染色温度下继续处理一段时间，即可清除其表面浮色，达到免除水洗的目的。
本发明的装置是一种将固液萃取机理应用于微胶囊无助剂染色免水洗染色的试样装置，由普通的染色试样机和内置一个附加的萃取器组成一个染色系统，所述的萃取器是由一个壁上具有微孔的容器，二端相配备的密封的萃取器盖。
染色容积300～600ml。该系统采用水为工作介质，其工作温度和压力与普通的染色条件一致，通常工作温度为100～140℃，压力为0～0.4MPa，染色时间为0.5～1.5小时。如典型的纯涤纶织物染色条件为130℃、0.3MPa。
本装置的工作流程是随着染杯1在试样机中的运动，染杯1中的水通过萃取器壁上的滤网5进入萃取器3容器内，水与容器中的微胶囊充6分接触，形成水与微胶囊的混合体系。通常系统中水为织物重量的10～40倍，推荐30倍，微胶囊染料的用量，根据不同的染色深度要求，为织物重量的0.1～10％。由于微胶囊具有较大的比表面积，在较高的温度下，如130℃，水的粘度极小，易通过微胶囊壁，溶解其中的分散染料，形成分散染料水溶液。染料溶液与微胶囊随后通过萃取器壁上的滤网5时，较大粒径的微胶囊6被限制在容器内，染料溶液从容器流出。
微胶囊染料萃取器3壁上的滤网5，其选材也很广泛，选择难以被分散染料着色的材质为好，包括但不限于满足系统工作条件的金属、陶瓷、玻璃纤维、粘胶纤维或天然纤维等，但应避免使用聚酯等与分散染料有亲和力的材料。
实际上，染杯中存在少量粒径较小的微胶囊是可以接受的，因为这些微胶囊具有更大的比表面积，其内部的染料较早消耗枯竭，它造成的负面影响也较小。为了降低固液分离过程的负荷，滤网5的精度可适当放宽。根据所用微胶囊染料的规格，结合对染色产品质量的要求，滤网5的过滤精度一般应选择2～50微米。
本发明还包括由染色试样样机和放置在试样机染杯1中的微胶囊染料萃取器3组成的试样染色系统，在试样机的机械力的作用下，萃取器3内的染液不断地流入染杯，染液中的染料7被织物8吸收后，枯竭的染液重新流入萃取器3，再次从微胶囊6获得溶解的染料7，形成较高浓度的染料溶液。如此不断循环30～60分钟，达到预定的染色深度后降温，取出萃取器3，使染杯内得不到新的染料供应，染色试样机再次升温，继续在染色温度条件下运行一段时间，如5～20分钟，使纤维表面的浮色进入纤维，从而完成免水洗处理过程。
本发明的微胶囊无助剂免水洗的染色试样装置，结构简单，它的各种变体可适合与各种形态的疏水性纤维制品，如锦纶、涤/棉混纺纤维以及散纤维、纱线、针织布等制品。
图1是本发明的一种微胶囊无助剂染色免水洗的染色试样装置示意图。
符号说明1-染杯，2-染杯盖，3-萃取器，4-萃取器盖，5-滤网，6-微胶囊，7-溶解的染料分子，8-织物。
具体实施例方式
以下实施例有助于进一步理解本发明，但不能限定本发明的内容。
实施例1微胶囊无助剂免水洗染色试样装置本发明的一种微胶囊无助剂染色免水洗的染色试样装置如附图1所示，在普通高温高压染色试样机的染杯1内置有一个萃取器3，所述的萃取器是由一个壁上具有微孔的容器，二端相配备的密封的萃取器盖4。该带有滤网5的萃取器内可以放微胶囊染料6，通常被染织物8放置在萃取器3外，加入水或再调节pH值以后。染色试样机使染杯震荡，根据需要的条件，完成染色。
实施例2纯涤纶小样染色试验选用设备为1.普通高温高压染色试样机，染杯容量300ml，最高工作温度140℃，最高工作压力0.4MPa；2.萃取器，容积200ml，滤网材质为五层不锈钢烧结网，过滤精度20微米，过滤面积150cm2。
试验材料1.纯涤纶布或纱线5g；2.微胶囊化分散染料(C.I.分散兰56)4％owf.；3.水150ml；4.醋酸适量。
操作步骤步骤1萃取器3内放入微胶囊染料6，盖上萃取器盖子4；步骤2染杯1中加入水，加醋酸调节染液的pH值至5～6；步骤3将纯涤纶织物8和萃取器3放入染杯1，盖紧染杯盖2；步骤4将染杯1放入染色试样机，升温至130℃后保温30分钟；步骤5降温，取出染杯1中的萃取器3，盖紧染杯盖2；步骤6染杯1放入染色试样机，升温至130℃后保温运行20分钟；步骤7降温，完成染色；步骤8打开萃取器两端的盖子4，清洗容器内剩余的微胶囊染料。
由于未添加助剂，用上述方法排出的染色残液色度、COD和BOD极低。
权利要求
1.一种微胶囊无助剂免水洗染色试样装置，其特征是在染色试样机的染杯中放置一个用于萃取微胶囊内染料的，带过滤介质的微胶囊染料萃取器。
2.如权利要求1所述的染色试样装置，其特征是所述的微胶囊染料萃取器是由一个壁上具有微孔的容器，二端相配备的密封的萃取器盖。
3.如权利要求1所述的染色试样装置，其特征是所述的过滤介质是过滤网；其材质是金属、陶瓷、玻璃纤维、粘胶纤维或天然纤维。
4.如权利要求1所述的染色试样装置，其特征是所述的萃取器的过滤精度2～50微米，工作压力0～0.4MPa。
5.一种微胶囊无助剂免水洗染色试样工艺，其特征是被染织物在仅含有溶解状态的染料水溶液的染杯中染色，在染色试样机的机械力的作用下，染杯中染液透过萃取器网壁进入萃取器中，萃取器分离大于2～50微米粒径的微胶囊，将微胶囊中的部分染料溶解在染液中，再回流至染杯，如此染色30～60分钟以后，降温，取出萃取器，升温，在无染料供应的条件下，再染色5～20分钟。
6.如权利要求5所述的微胶囊无助剂免水洗染色工艺，其特征是所述的染色染杯中染液的pH5～6、微胶囊染料的重量为织物重量的0.1％～10％，水为织物重量的10～40倍；染色温度为100～140℃；压力为0～0.4MPa。
7.如权利要求5所述的微胶囊无助剂免水洗染色试样工艺，其特征是所述的微胶囊是分散染料的微胶囊。
全文摘要
本发明为微胶囊无助剂免水洗的染色试样装置和工艺。本发明工艺为在普通高温高压染色试样机的染杯内放置一个微胶囊染料萃取器，所述的萃取器是由一个壁上具有微孔的容器，二端相配备的密封的萃取器盖，结构简单。采用本发明为微胶囊无助剂免水洗的染色试样装置和工艺，可以在通常的染色条件下，完成对涤纶等疏水纤维的微胶囊无助剂免除水洗染色试样，可以避免微胶囊对织物的附着。
文档编号D06P1/00GK1986955SQ20061014747
公开日2007年6月27日 申请日期2006年12月19日 优先权日2006年12月19日
发明者胡卫明, 陈水林, 俞正庆 申请人:上海西伦实业有限公司