专利名称：一种水溶性聚乙烯醇非织造布的染色方法
技术领域：
本发明属于纺织染整领域。
背景技术：
在染整行业的纺织品染色过程中，一直存在染色废水的污染问题。对于非织布无论是从染色成本考虑还是从环境废水排放考虑，传统的染色工艺都无法应用于其产品的染色。而涂料染色以其简短的工艺、较低的成本，特别是几乎是零废水排放的优点，正在迅速应用于非织布的染色。然而，涂料染色也有其固有的缺陷，如染中、深色面料时，色牢度较差、由于粘合剂的使用，造成面料手感僵硬等。尤其是对聚乙烯醇纤维面料染色，这个问题更加突出。水溶性聚乙烯醇纤维吸湿透气性，不蛀不霉，具有生物降解特性，可用于一次性的 防护服、工作服等，废弃物后处理方便。而用于防护服的染色聚乙烯醇织物，常常被用作代替内衣穿着，具有较高的色牢度和柔软度需求。但聚乙烯醇的染色是一个难题，其分子链上遍布的亲水性基团羟基，对大多数染料和颜料虽然有不同程度的亲和力，但是在通常的染色工艺条件下，纤维表面有一定的溶解，且缺乏一定的颜料微粒、粘合剂乳液微滴向纤维内层的扩散过程，造成颜料或染料不易用与纤维结合牢固，且在干燥时引起纤维间的搭接，造成面料染色后色牢度差，柔软度差。而为了解决柔软度，在染液中添加柔软剂时，则会引起色牢度的下幅下降。为了解决这一难题，国内外有关人员做了大量的工作，主要是采用引进染色基团与改变纤维的微结构，如将聚乙烯醇与带染色基团的单体共聚，或在缩醛化过程中引入染色基团。然而，将聚乙烯醇与带染色基团共聚这一方案，将使聚乙烯醇纤维成本大大提高，且至今未
见产品工业化；而在缩醛化过程中引入染色基团的方案，不仅缩醛化度有可能不可控造成纤维不溶解，而且会影响织物的生物降解特性。
发明内容
本发明的目的是研究出一种水溶性聚乙烯醇纤维非织造布的涂料染色新工艺。本发明在试验了无数种新型粘合剂、试验了各种不同工艺条件后，发明了以染液配制和工艺的组合，在一定的条件下生产，可以使水溶性聚乙烯醇的染色非织造面料有极好的柔软度，色牢度和水溶解性，其柔软度甚至好于原始面料。本发明要解决的是采用传统的染色工艺时，染色水溶性聚乙烯醇织物具有高成本、印染废水排放大、不易上色等缺陷；而采用普通涂料染色工艺时，虽然解决了生产效率与成本问题，也基本上不存在废水排放问题，但是染色产品色牢度差，面料过于僵硬。且为了解决色牢度问题，如采用交联、过量使用粘合剂等情况下，又容易造成面料水溶解性差，溶解残留物增多等弊病。本发明所述的一种水溶性聚乙烯醇非织造布的染色方法包括如下工艺步骤把水溶性非织造布卷料放卷、预浸染液、轧液、预烘、烘干、焙烘、切边、收卷；所述的预浸染液，根据所染颜色，含有1-100克/升印花色浆、2-100克/升涂料粘合剂；
所述的印花色浆在水中充分搅拌均匀后，使用前加入涂料粘合剂，继续搅拌均匀成预浸染液；预浸染液在输送到预浸染液槽以前，需要进行过滤，以除去预浸染液中可能存在的杂质。所述的水溶性非织造布非织造布布料克重范围是35-200克/平方米；比较合适的克重范围为45-130克/平方米；所述的水溶性非织造布非织造布中的至少一种为水刺法生产的非织造布。所述的涂料粘合剂是一种阴离子水性乳液，它是丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酰胺聚合单体中一种或至少二种共聚而成的聚合物，所述的聚合物在表面 活性剂作用下，乳化于水中制成。于所配制的预浸染液使用时间不得超过6小时。水溶性聚乙烯醇非织造布待染原布，从预浸染液到进入轧液辊之间，必须保持有一定的溶胀时间，以待聚乙烯醇纤维溶胀；溶胀时间根据环境温度不同而不同；当预浸染液温度30°C，环境温度不低于25°C时，溶胀时间至少需要10-30秒；而预浸染液温度为25°C，环境温度不低于18°C时，溶胀时间需要15-35秒；预浸染液温度在20°C以下，环境温度不低于10°C时，溶胀时间需要20-40秒。轧液工序为用双轧辊系统，或是用三轧辊系统；采用气压调节使轧液率控制在
I00-200%o预烘为非必须采用步骤，采用时预烘温度在30_70°C，且不超过70°C。于烘干温度在80-110°C，最高不超过120°C。本发明生产的染色水溶性聚乙烯醇非织造布，具有极好的柔软性能，有令人满意的色牢度和水溶性，用它可制作一次性的医疗和工业生物降解防护产品，如手术服、帽、洞巾、特殊工作服等等。
图I是水溶性聚乙烯醇纤维溶胀和干燥过程。图2是当烘干温度过高时纤维断面示意图。图3是高温烘干时纤维间熔合示意图。图4是预浸染液工艺流程图。图5是水浴加热工艺流程图。图6是连续加液装置示意。图7是两步法之染色工艺流程图。图8是两步法之焙烘工艺流程图。图中，I-未预浸染液的纤维；2_遇染液中水分子溶胀的纤维；3_水分子；4-颜料微粒和粘合剂乳滴；5_溶胀后烘干的纤维；6_带颜料微粒的粘合剂；7_水分子快速气化后残留气泡；8_放卷纠编装置；9_张力控制；10_预浸染液槽；11_可升降调节架；12_轧液辊；13_轧余回流染液；14_预烘筒；15_上扩幅轨进烘箱；16_干燥烘箱；17 -焙烘烘箱；
18-冷却辊；19-切边装置；20_收卷；21_水浴加热槽；22_高位槽；23_最低液位；24_浮球液位控制阀；25_计量槽；26_幅宽方向均匀补液管；27_预浸染液槽；28_恒定液位的染液；29-溢流管；30-溢流槽。
具体实施例方式本发明所述的一种涉及水溶性聚乙烯醇非 织物的涂料染色方法采用聚乙烯醇纤维遇水溶胀的原理，运用特别的涂料染色工艺，生产出特别柔软、色牢度好，且不影响水溶性的中度深色聚乙烯醇非织造布。本发明的水溶性聚乙烯醇纤维，在溶液纺丝后，经过高温、高倍拉伸后，其聚集态结构已大为改变，结晶大大提高，水的溶解温度也有较大提高。但是，尽管如此，由于聚乙烯醇分子链遍布间位羟基，它们与水分子具有很强的结合力，容易形成氢键，因此，未预浸染液的纤维I遇水一定时间后，会逐步溶胀。在此过程中，水分子3逐渐向遇染液中水分子溶胀的纤维2内部渗透，遇染液中水分子溶胀的纤维2直径变粗变软，遇染液中水分子溶胀的纤维2外表的聚乙烯醇分子更多地与水分子结合，有向水溶液溶解趋势，如图I。此时，如果水溶液中同时存在颜料微粒和粘合剂乳液滴4，根据分子运动理论，它们也同样会向遇染液中水分子溶胀的纤维2扩散。而遇染液中水分子溶胀的纤维2外表粘度较高，部分颜料微粒和粘合剂乳液滴4被粘附后在其后的烘干过程中保留下来，最后形成带颜料微粒的粘合剂6。此时如果按通常的烘干方法，即以120°C以上的高温烘干时，由于溶胀后烘干的纤维5内部水份急剧汽化，大量水蒸汽蒸发出纤维5表面，影响了被粘附的颜料微粒和粘合剂的附着，引起色牢度降低，如图2。另一方面，溶胀的纤维2表面相互接触，在高温下，纤维含水表面熔融在一起，造成面料表面的僵硬，如图3。因此在本发明中，限制了烘干温度，以最高不超过120°C的热空气吹干溶胀了的聚乙烯醇纤维2，使纤维中的水分子相对缓慢蒸发而避免急剧汽化，不但能使颜料微粒和粘合剂乳液滴4仍能牢固地粘附在纤维表面，使得干燥后粘合剂能起到粘合纤维与颜料微粒的作用，大大提高了面料色牢度。不仅如此，由于纤维表面逐步干燥而没有相互熔融在一起，纤维间相对运动没有阻碍，面料就显得柔软。此纤维溶胀的过程中，还进一步溶解了水刺非织布的水刺烘干过程中，相互熔接的纤维，使得染色后面料柔软度高于原布成为可能。本发明通过不同类别的多种粘合剂，在水溶性聚乙烯醇纤维上进行染色工艺实验，发现带有强极性基团的丙烯酸类共聚粘合剂，与聚乙烯醇和颜料微粒的结合力较好，即染色面料的色牢度较好。特别是含有丙烯腈的结构单元的粘合剂，在水溶性聚乙烯醇纤维染色时，能赋予面料有更好的干湿摩擦色牢度。实施本发明过程中(如图4)，由于采用了在轧液前提前预浸染液的工艺，因而轧后回流染液浓度会高于染液槽中染液，生产的染色面料会有比较严重的色差，应采用连续恒量补液，发明补液装置如图6。纤维遇水后，为了保证纤维能有一定时间充分溶胀，本发明采用了在面料浸溃染液后，延迟进入轧辊轧液，且将染液加热到一定温度，以缩短纤维的溶胀时间，提高生产效率，如图5。本发明的染色水溶性聚乙烯醇非织造布，具有极好的柔软性能。现结合附图及实例对本发明作进一步的说明。
实施例一
面料采用水溶性聚乙烯醇水刺非织造布，克重60克/平方米，染液配方如下
蓝色印花色浆2g/L
黑色印花色浆0. 5g/L
丙烯酸粘合剂5g/L
蓝色印花色浆、黑色印花色浆在水中充分搅拌均匀后，在使用前加入粘合剂，继续搅拌均匀成染液。在输送到预浸染液槽10以前，需要进行过滤，以除去染液中可能存在的杂质。本实例采用的装置如图4所示。测得染液温度为30°C时，轧液辊12加压到0. 6MPa，以一小片布样进行试验，取得轧液率为180%。调节干燥烘箱16各区温度为105°C，在干燥烘箱16出口处试验出可烘干的最快速度为19m/min。上升可升降调节架11，并根据最高速度和可升降调节架11位置计算出面料出预浸染液槽10液面到进轧液辊12的时间为15秒。调节焙烘烘箱17各区温度到180°C，正常开机运行。在染色完成的布料中取样测试，结果如下
干摩擦色牢度 4级
湿摩擦色牢度 4级 水溶解残留物 0. 2%
雪梨硬挺度CD方向2.7 MD方向3.4
实施例二
面料采用水溶性聚乙烯醇水刺非织造布，克重60克/平方米，染液配方如下
藏青色印花色衆3. 25g/L
黑色印花色浆0. 25g/L
丙烯酸粘合剂5g/L
藏青色印花色浆、黑色印花色浆在水中充分搅拌均匀后，在使用前加入粘合剂，继续搅拌均匀成染液。在输送到预浸染液槽10以前，需要进行过滤，以除去染液中可能存在的杂质。本实例采用的装置如图5，添加了水浴加热装置。测得染液温度为33°C时，轧液辊12加压到0. 6MPa，以一小片布样进行试验，取得轧液率为165%。调节干燥烘箱16各区温度为105°C，在干燥烘箱16出口处试验出可烘干的最快速度为20m/min。上升可升降调节架11，并根据最高速度和可升降调节架11位置计算出面料出预浸染液槽10液面到进轧液辊12的时间为13秒。调节焙烘烘箱17各区温度到180°C，正常开机运行。在染色完成的布料中取样测试，结果如下
干摩擦色牢度 4级
湿摩擦色牢度 4级 水溶解残留物 0
雪梨硬挺度CD方向2.8 MD方向3.3
实施例三
面料采用水溶性聚乙烯醇水刺非织造布，克重60克/平方米，染液配方如下绿色印花色浆2. 5g/L
黑色印花色浆0. 5g/L
丙烯酸粘合剂5g/L
绿色印花色浆、黑色印花色浆在水中充分搅拌均匀后，在使用前加入粘合剂，继续搅拌均匀成染液。在输送到预浸染液槽10以前，需要进行过滤，以除去染液中可能存在的杂质。采用图6所示的连续加液装置，将配置成的染液加入高位槽22，调节浮球液位控制阀24前的阀门，保证当高位槽22在最低液位23时，仍能保持计量槽25的供液量。计量槽25内染液经幅宽方向均匀补液管26恒速均匀地流入预浸染液槽27，并在预浸染液槽27内保持一定的液位，多余的染液经溢流管29流入溢流槽30内收集回用。本实例的染色采用两步法，适合于大多数只有较短烘箱的后整理生产线。第一步染色烘干工序如图7，水浴的温度为40°C，染液的温度为33°C，生产线速度为21米/分，面料从染液中浸溃到轧辊经历时间为15秒，预烘筒14表面温度为45°C，干燥烘箱16的长度为24米，各区温度调节到108°C，收卷前不切边。经上述工序生产的染色布，再经过第二次焙烘固色，如图8。生产线速度调节到24米/分，布料不经过预浸染液槽10直接经可升降架跨过轧液辊12与预烘筒14连接，焙烘烘箱17长度依然是23米，各区温度调节到180°C，安装切边装置。经此生产的水溶性聚乙烯醇非织造染色布，经检测结果如下
干摩擦色牢度 4级
湿摩擦色牢度 4-级 水溶解残留物 0. 1%
雪梨硬挺度CD方向2.5
MD方向3.1。
权利要求
1.一种水溶性聚乙烯醇非织造布的染色方法，其特征在于所述的染色方法包括如下工艺步骤 把水溶性非织造布卷料放卷、预浸染液、轧液、预烘、烘干、焙烘、切边、收卷；所述的预浸染液，根据所染颜色，含有1-100克/升印花色浆、2-100克/升涂料粘合剂； 所述的印花色浆在水中充分搅拌均匀后，使用前加入涂料粘合剂，继续搅拌均匀成预浸染液；预浸染液在输送到预浸染液槽以前，需要进行过滤，以除去预浸染液中可能存在的杂质。
2.根据权利要求I所述的水溶性聚乙烯醇非织造布的染色方法，其特征在于所述的水溶性非织造布非织造布布料克重范围是35-200克/平方米；比较合适的克重范围为45-130克/平方米；所述的水溶性非织造布非织造布中的至少一种为水刺法生产的非织造布。
3.根据权利要求I所述的水溶性聚乙烯醇非织造布的染色方法，其特征在于所述的涂料粘合剂是一种阴离子水性乳液，它是丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酰胺聚合单体中一种或至少二种共聚而成的聚合物，所述的聚合物在表面活性剂作用下，乳化于水中制成。
4.根据权利要求I所述的水溶性聚乙烯醇非织造布的染色方法，其特征在于所配制的预浸染液使用时间不得超过6小时。
5.根据权利要求I所述的水溶性聚乙烯醇非织造布的染色方法，其特征在于水溶性聚乙烯醇非织造布待染原布，从预浸染液到进入轧液辊之间，必须保持有一定的溶胀时间，以待聚乙烯醇纤维溶胀；溶胀时间根据环境温度不同而不同；当预浸染液温度30°C，环境温度不低于25°C时，溶胀时间至少需要10-30秒；而预浸染液温度为25°C，环境温度不低于18°C时，溶胀时间需要15-35秒；预浸染液温度在20°C以下，环境温度不低于10°C时，溶胀时间需要20-40秒。
6.根据权利要求I所述的水溶性聚乙烯醇非织造布的染色方法，其特征在于轧液工序为用双轧辊系统，或是用三轧辊系统；采用气压调节使轧液率控制在100-200%。
7.根据权利要求I所述的水溶性聚乙烯醇非织造布的染色方法，其特征在于预烘为非必须采用步骤，采用时预烘温度在30-70°C，且不超过70°C。
8.根据权利要求I所述的水溶性聚乙烯醇非织造布的染色方法，其特征在于烘干温度在80-110°C，最高不超过120°C。
9.根据权利要求I所述的水溶性聚乙烯醇非织造布的染色方法，其特征在于焙烘温度在 130-180°Co
全文摘要
本发明所述的一种水溶性聚乙烯醇非织造布的染色方法，是一种涉及水溶性聚乙烯醇非织物的涂料染色方法，该方法采用聚乙烯醇纤维遇水溶胀的原理，运用特别的涂料染色工艺，生产出特别柔软、色牢度好，且不影响水溶性的中度色深聚乙烯醇非织造布。
文档编号D06P1/52GK102628232SQ20121007901
公开日2012年8月8日 申请日期2012年3月23日 优先权日2012年3月23日
发明者叶娜珍, 唐岷, 方海素, 杨朝群 申请人:世源科技(嘉兴)医疗电子有限公司