一种无水棉织物染色工艺及一种无水染色装置制造方法
【专利摘要】本发明公开一种无水棉织物染色工艺，其包括以下工序：a.将棉织物浸泡于NaOH水溶液中；b.采用热风对棉织物进行干燥；c.向所述棉织物喷洒双乙酰乙醇溶液；d.将染色剂雾化，并喷洒至棉织物上；e.将棉织物于空气相对湿度为50%以上的环境中静置3小时；f.将棉织物通风干燥；所述染色剂包括二氯均三嗪基的X型、一氯均三嗪基的K型、乙烯砜基的KN型和多活性基的M型中的一种/两种以上混合的十甲基环五硅氧烷悬浮液体系。本发明提供的将染色剂雾化后喷洒至棉织物上，避免了传统的浸泡漂染带来的染色剂利用率低的问题，具有染料吸附效果好，上染率高，染色均匀的优点。
【专利说明】一种无水棉织物染色工艺及一种无水染色装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及织物染色工艺，具体涉及一种无水棉织物染色工艺及一种无水染色装置。
【背景技术】
[0002]目前棉纤维的染色主要是用活性染料在水介质中进行，具体的染色工艺如下:先在常温下将染料颗粒(0.02g)溶解在非离子水中(其浴比为1:20)制得染料溶液，缓缓升温到90°C。待温度到达90°C后，开始计时并将未经处理的织(Ig)加入染液中。IOmin后加入一半元明粉(0.6g)并不断搅拌织物使之与织物充分均匀地接触，再过IOmin加入剩余的一半元明粉(0.6g)并不断搅拌,再经过IOmin加入碳酸钠(0.4g)。最后再保温30min完成染色。后处理:染色后清洗方法:净洗剂209.2g/L，浴比为1:50的条件下于95°C皂煮15min，再用温水冲洗干净，晾干。上述传统染色工艺存在以下问题:染料利用率较低、电解质用量大，因而污水排放量大。当前解决上述问题的研究主要集中在非水和少水染色方面，如:有机溶剂染色、有机溶剂反相胶束体系染色、离子液体染色、超临界二氧化碳流体染色等方法。有机溶剂染色利用有机溶剂代替水来染色。早期的溶剂染色，选用的介质是氯代烯烃(如全氯乙烯，三氯乙烯等)，采用浴中竭染方法，适用于分散染料，对合成纤维的染色效果较好，溶剂可回收再重复利用。但由于有机溶剂对亲水性纤维溶胀能力差，对碱剂、电解质溶解困难，纤维素纤维在有机溶剂中的染色难以实施。而且，溶剂本身的毒性使得生产过程的安全性下降，产生新的生态和环境问题，从而未能得到进一步发展。
[0003]有机溶剂反相胶束体系染色是以有机溶剂(烃类溶剂)作为连续相介质，加入适当的表面活性剂形成热力学稳定的反相胶束，该胶束的内核相当于一个微小的水池，可以增溶亲水性的活性染料，实现对纤维的染色。由于反相胶束中的水属于束缚态水，与活性染料反应的能力也相对较弱，所以染料水解损失较少；外相的有机溶剂可以回收利用。这样不仅使耗水量和排放污水量都减少，而且还可以减少染料的水解，提高上染率和固着率，对环境影响较小。但是，这种工艺因为反胶束增溶能力有限，对染料、碱剂和盐的溶解及纤维的溶胀要求较高，通常难以染得深浓色泽，而且染色过程仍然离不开有污染有毒性的有机溶剂，许多技术问题还有待进一步完善。离子液体就是在室温(或稍高于室温的温度)下呈液态的离子体系，被广泛认为是低熔融盐(熔点一般〈100 V )通过组合大量的有机阳离子和大量无机阴离子。理论上，离子液体可以成为活性染料染色较好的介质，因为它对染料有很强的溶解能力，对纤维也能充分溶胀，本身又不会与活性染料反应，不挥发、热稳定性好、无毒、可以回收重复利用，且污水排放很少。但离子液体应用于染色还有较多的问题，如离子液体的合成成本过高；其结构和性质仍在探索阶段；无法完全保证使用的安全性；在反应物分离及离子液体回收时仍无法避免常规溶剂的大量使用等。因此，离子液体真正应用于染色还需更多的研究。
[0004]超临界流体染色是近二十多年来一直很热的研究课题，被认为是应用前景广阔的无水染色技术，符合染整行业发展需要。目前研究较多的超临界流体是超临界二氧化碳，因其无毒、不燃烧、对大部分物质不反应、价廉等优点，应用最广泛。超临界二氧化碳是一种非极性物质，对非极性的染料如分散染料有好的溶解能力，并且对疏水性的涤纶等合成纤维有很强的增塑作用，在分散染料对合成纤维的染色中有很好的适应性。但是，该法不适用于亲水性染料对天然纤维的染色；而且，由于其需要使用很高压力，存在设备价格太高、一次性投入过大的不利因素，还面临高压设备安全隐患、专用染料品种不全、设备的清洁更换困难等问题。因此，迄今仍未实现工业化。为了解决上述方法对染料的限制、对纤维的限制、对设备的高要求以及减少对环境的影响，需要寻找更好的染色介质和染色技术来适应生态染整发展的需要。
[0005]中国专利ZL102154849A公开了一种纯棉织物的染色工艺，从疏水性的分散染料在极性介质水中对疏水性涤纶纤维的染色过程和机理得到启发，以逆向思维方式提出了一种活性染料/十甲基环五硅氧烷悬浮体系对棉纤维的染色工艺。即将活性染料分子聚集体通过特殊方法均匀分散悬浮在十甲基环五硅氧烷(简称D5，下文统一用简称)介质中，制成活性染料/D5悬浮体系；携带有少量碱液的棉织物浸没于该悬浮体系中，在一定温度下进行染色。由于活性染料不溶于D5，而对水有很高的亲和力，染色开始后很短时间内，染料就会舍弃D5趋向织物，吸附、溶解于织物表面的水膜中，并在一定温度条件下向织物/纤维内部渗透；由于织物上预轧碱的存在，使活性染料在吸附渗透的的同时也发生与纤维的固着反应。但这一染色方法为提高染色剂对棉织物的固着率，往往增大对有机溶剂的用量，且其中的染色剂和溶剂利用率较低，大部分被挥发与污染而无法回收，不利于控制生产成本的降低。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明提供一种染色剂固着效率高、节约染色剂与有机溶剂的棉织物染色工艺。
[0007]本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种无水棉织物染色工艺，其包括以下工序:
a.将棉织物浸泡于90-95°C的质量浓度为1-15%的NaOH水溶液中；
b.采用40°C-70°C的热风对棉织物进行干燥；
c.向所述棉织物喷洒体积浓度为10-20%的双乙酰乙醇溶液；
d.将染色剂雾化，并喷洒至棉织物上；
e.将棉织物于空气相对湿度为50%以上的环境中静置3小时；
f.将棉织物于30°C-50°C温度下通风干燥；
所述染色剂包括二氯均三嗪基的X型、一氯均三嗪基的K型、乙烯砜基的KN型和多活性基的M型中的一种/两种以上混合的质量浓度为10%-70%的十甲基环五硅氧烷悬浮液体系。
[0008]本发明将染色剂雾化后喷洒至棉织物上，避免了传统的浸泡漂染带来的染色剂利用率低的问题。但染色剂喷雾存在难以浸透棉织物，易造成产品色泽不均、染色剂固着程度低等问题。特别是棉织物在制造过程中其表面容易沾染灰尘、油污等污溃，将导致染色剂无法充分浸润棉纤维。因此，本发明在进行喷雾染色前，还对棉织物采取了多道前处理工序。所述工序a将棉织物浸泡于90-95°C的质量浓度为1-15%的NaOH水溶液中，可以有效除去棉织物上占有的油污等污溃，与工序b结合可以使棉织物更加柔软、蓬松，是染色剂能够更好地渗透扩散入棉织物内层
所述将染色剂雾化并喷洒至棉织物上是指将染色剂雾化后，从棉织物相对的两端将雾化的染色剂喷洒至棉织物上。
[0009]从棉织物相对的两端将雾化的染色剂喷洒至棉织物上，是指从棉织物一端的上方、与之相对一端的下方，以与棉织物20° -60°的夹角将雾化染色剂喷洒至棉织物上。
[0010]通过上述的角度和方式喷洒雾化染色剂,可以最大程度地棉织物覆盖于喷雾范围内。此外，20° -60°的喷雾角度能够最大程度保证染色剂有效地深入棉织物纤维缝隙，以在保证染色效果的前提下降低染色剂用量。
[0011]更进一步的，所述雾化染色剂的温度为40°c-60°c;每千克棉织物的染色剂用量为
3-7千克。
[0012]经发明人验证，在上述的温度下，染色剂具有特别高的固着效果。而3-7千克的染色剂用量，则能在保证染色效果的前提下最大程度地节省染色剂。
[0013]一种无水染色装置，包括用于水平横挂织物的机架，还包括设置在机架两端的雾化染色剂喷射组件。
[0014]所述雾化染色剂喷射组件包括染色剂储存部及与所述染色剂储存部连通的染色剂喷嘴，与所述染色剂喷嘴连通的高压气体发生部；所述染色剂喷嘴包括一中空的环状体，所述环状体的包括位于下端与高压气体发生部连通的出气部以及位于上端的染色剂雾化部；所述出气部截面为弧形，其横向宽度大于染色剂雾化部截面的横向宽度；出气部的外侧通过支撑面与染色剂雾化部外侧连接，出气部内侧通过一空气增压面与染色剂雾化部内侧连接；所述支撑面的截面为竖立的直线，所述空气增压面的截面为外凸的平滑曲线；所述出气部的内侧与空气增压面衔接处设有一圈水平的出气缝，所述出气缝的开口朝向与空气增压面相切；所述空气增压面中部等距设有多个开口朝向环状体圆心的出液口，所述出液口与所述染色剂雾化部连通。
[0015]高压气体进入出气部后，从出气缝中射出，高压气体带动环状体内侧的气体沿空气增压面向上流动。由于空气增压面上的气体流动的距离较环状体外侧的气体流动的距离长，依据Coanda效应，环状体内侧产生负压区。同时由于出气缝设置在出气部内侧与空气增压面的衔接处，其开口朝向与空气增压面相切，使所述负压区移动至环状体下方。在压力作用下环状体外侧的气体均被吸引至环状体下方的负压区，进一步促进周围的气体向负压区聚集，获得较高的气流速度。染色剂从出液口流出后，在流经空气增压面的高速气流冲击下被雾化为细小颗粒，并顺着气流的方向向棉织物喷去，完成染色。不同方向的气体及染色剂雾在负压区聚集产生湍流，加速了染色剂在负压区中心聚集，提高雾化染色剂的混乱度而增强对棉织物的染色效果。本发明的雾化装置通过简单的结构实现雾化、喷雾等效果，同时具有能耗低，染色效果好等优点。所述高压气体发生部可以是任一种现有的空气增压设备。染色剂储存部可以是任意一种供液装置。
[0016]所述其中雾化染色剂喷射组件的环状体设置在机架一端的上部，另一雾化染色剂喷射组件的环状体设置在机架另一端的下部；所述环状体的中心轴线与水平面的夹角为20。-60。。
[0017]本发明提供的将染色剂雾化后喷洒至棉织物上，避免了传统的浸泡漂染带来的染色剂利用率低的问题，具有染料吸附效果好，上染率高，染色均匀，且染色后的织物手感柔软，水洗牢度和摩擦牢度都较好。
[0018]本发明提供的雾化装置通过简单的结构实现雾化、喷雾等效果，同时具有能耗低，染色效果好等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明染色剂喷嘴的局部放大图。
【具体实施方式】
[0020]为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明作进一步详细描述:
实施例1
本实施例提供一种无水棉织物染色工艺，其包括以下工序:
a.将棉织物浸泡于93°C的质量浓度为10%的NaOH水溶液中；
b.采用57°C的热风对棉织物进行干燥；
c.向所述棉织物喷洒体积浓度为18%的双乙酰乙醇溶液；
d.将染色剂雾化，并喷洒至棉织物上；
e.将棉织物于空气相对湿度为60%的环境中静置3小时；
f.将棉织物于43°C温度下通风干燥；
所述染色剂包括二氯均三嗪基的X型的质量浓度为10%-70%的十甲基环五硅氧烷悬浮液体系。
[0021]所述将染色剂雾化并喷洒至棉织物上是指将染色剂雾化后，从棉织物相对的两端将雾化的染色剂喷洒至棉织物上。
[0022]从棉织物相对的两端将雾化的染色剂喷洒至棉织物上，是指从棉织物一端的上方、与之相对一端的下方，以与棉织物55°的夹角将雾化染色剂喷洒至棉织物上。
[0023]所述雾化染色剂的温度为47°C ;每千克棉织物的染色剂用量为6千克。
[0024]本实施例同时提供一种用于实施上述步骤d的无水染色装置，包括用于水平横挂织物的机架1，还包括设置在机架I两端的雾化染色剂喷射组件。
[0025]所述雾化染色剂喷射组件包括染色剂储存部及及与所述染色剂储存部连通的染色剂喷嘴2，与所述染色剂喷嘴2连通的高压气体发生部；所述染色剂喷嘴2包括一中空的环状体，所述环状体的包括位于下端与高压气体发生部连通的出气部3以及位于上端的染色剂雾化部4 ;所述出气部3截面为弧形,其横向宽度大于染色剂雾化部4截面的横向宽度；出气部3的外侧通过支撑面5与染色剂雾化部4外侧连接，出气部3内侧通过一空气增压面6与染色剂雾化部4内侧连接；所述支撑面5的截面为竖立的直线，所述空气增压面6的截面为外凸的平滑曲线；所述出气部3的内侧与空气增压面6衔接处设有一圈水平的出气缝31，所述出气缝31的开口朝向与空气增压面相6切；所述空气增压面6中部等距设有多个开口朝向环状体圆心的出液口 61，所述出液口 61与所述染色剂雾化部4连通。
[0026]所述其中雾化染色剂喷射组件的环状体设置在机架一端的上部，另一雾化染色剂喷射组件的环状体设置在机架另一端的下部；所述环状体的中心轴线与水平面的夹角为45。。
[0027]实施例2
一种无水棉织物染色工艺，其包括以下工序:
a.将棉织物浸泡于95°C的质量浓度为1%的NaOH水溶液中；
b.采用70°C的热风对棉织物进行干燥；
c.向所述棉织物喷洒体积浓度为10%的双乙酰乙醇溶液；
d.将染色剂雾化，并喷洒至棉织物上；
e.将棉织物于空气相对湿度为50%以上的环境中静置3小时；
f.将棉织物于50°C温度下通风干燥；
所述染色剂包括二氯均三嗪基的X型、一氯均三嗪基的K型混合的质量浓度为10%的十甲基环五硅氧烷悬浮液体系。
[0028]所述将染色剂雾化并喷洒至棉织物上是指将染色剂雾化后，从棉织物相对的两端将雾化的染色剂喷洒至棉织物上。
[0029]从棉织物相对的两端将雾化的染色剂喷洒至棉织物上，是指从棉织物一端的上方、与之相对一端的下方，以与棉织物60°的夹角将雾化染色剂喷洒至棉织物上。
[0030]所述雾化染色剂的温度为40°C ;每千克棉织物的染色剂用量为7千克。
[0031]本实施例同时提供一种用于实施上述步骤d的无水染色装置，包括用于水平横挂织物的机架1，还包括设置在机架I两端的雾化染色剂喷射组件。
[0032]所述雾化染色剂喷射组件包括染色剂储存部及及与所述染色剂储存部连通的染色剂喷嘴2，与所述染色剂喷嘴2连通的高压气体发生部；所述染色剂喷嘴2包括一中空的环状体，所述环状体的包括位于下端与高压气体发生部连通的出气部3以及位于上端的染色剂雾化部4 ;所述出气部3截面为弧形,其横向宽度大于染色剂雾化部4截面的横向宽度；出气部3的外侧通过支撑面5与染色剂雾化部4外侧连接，出气部3内侧通过一空气增压面6与染色剂雾化部4内侧连接；所述支撑面5的截面为竖立的直线，所述空气增压面6的截面为外凸的平滑曲线；所述出气部3的内侧与空气增压面6衔接处设有一圈水平的出气缝31，所述出气缝31的开口朝向与空气增压面相6切；所述空气增压面6中部等距设有多个开口朝向环状体圆心的出液口 61，所述出液口 61与所述染色剂雾化部4连通。
[0033]所述其中雾化染色剂喷射组件的环状体设置在机架一端的上部，另一雾化染色剂喷射组件的环状体设置在机架另一端的下部；所述环状体的中心轴线与水平面的夹角为20。。
[0034]实施例3
本实施例提供一种无水棉织物染色工艺，其包括以下工序:
a.将棉织物浸泡于90°C的质量浓度为15%的NaOH水溶液中；
b.采用40°C的热风对棉织物进行干燥；
c.向所述棉织物喷洒体积浓度为20%的双乙酰乙醇溶液；
d.将染色剂雾化，并喷洒至棉织物上；
e.将棉织物于空气相对湿度为80%的环境中静置3小时；
f.将棉织物于30°C温度下通风干燥；所述染色剂包括一氯均三嗪基的K型、乙烯砜基的KN型混合的质量浓度为10%-70%的十甲基环五硅氧烷悬浮液体系。
[0035]所述将染色剂雾化并喷洒至棉织物上是指将染色剂雾化后，从棉织物相对的两端将雾化的染色剂喷洒至棉织物上。
[0036]从棉织物相对的两端将雾化的染色剂喷洒至棉织物上，是指从棉织物一端的上方、与之相对一端的下方，以与棉织物20°的夹角将雾化染色剂喷洒至棉织物上。
[0037]所述雾化染色剂的温度为60°C ;每千克棉织物的染色剂用量为7千克。
[0038]本实施例同时提供一种用于实施上述步骤d的无水染色装置，包括用于水平横挂织物的机架1，还包括设置在机架I两端的雾化染色剂喷射组件。
[0039]所述雾化染色剂喷射组件包括染色剂储存部及及与所述染色剂储存部连通的染色剂喷嘴2，与所述染色剂喷嘴2连通的高压气体发生部；所述染色剂喷嘴2包括一中空的环状体，所述环状体的包括位于下端与高压气体发生部连通的出气部3以及位于上端的染色剂雾化部4 ;所述出气部3截面为弧形,其横向宽度大于染色剂雾化部4截面的横向宽度；出气部3的外侧通过支撑面5与染色剂雾化部4外侧连接，出气部3内侧通过一空气增压面6与染色剂雾化部4内侧连接；所述支撑面5的截面为竖立的直线，所述空气增压面6的截面为外凸的平滑曲线；所述出气部3的内侧与空气增压面6衔接处设有一圈水平的出气缝31，所述出气缝31的开口朝向与空气增压面相6切；所述空气增压面6中部等距设有多个开口朝向环状体圆心的出液口 61，所述出液口 61与所述染色剂雾化部4连通。
[0040]所述其中雾化染色剂喷射组件的环状体设置在机架一端的上部，另一雾化染色剂喷射组件的环状体设置在机架另一端的下部；所述环状体的中心轴线与水平面的夹角为60。。
[0041]对上述实施例1-3所提供的方法和设备对棉织物进行漂染，测试染色后棉织物的颜色牢度及摩擦牢度，详见表一。
[0042]表1 染色织物颜色牢度
【权利要求】
1.一种无水棉织物染色工艺，其包括以下工序: a.将棉织物浸泡于90-95°C的质量浓度为1-15%的NaOH水溶液中； b.采用40°C-70°C的热风对棉织物进行干燥； c.向所述棉织物喷洒体积浓度为10-20%的双乙酰乙醇溶液； d.将染色剂雾化，并喷洒至棉织物上； e.将棉织物于空气相对湿度为50%以上的环境中静置3小时； f.将棉织物于30°C-50°C温度下通风干燥； 所述染色剂包括二氯均三嗪基的X型、一氯均三嗪基的K型、乙烯砜基的KN型和多活性基的M型中的一种/两种以上混合的质量浓度为10%-70%的十甲基环五硅氧烷悬浮液体系。
2.根据权利要求1所述的无水棉织物染色工艺，其特征在于:所述将染色剂雾化并喷洒至棉织物上是指将染色剂雾化后，从棉织物相对的两端将雾化的染色剂喷洒至棉织物上。
3.根据权利要求2所述的无水棉织物染色工艺，其特征在于:从棉织物相对的两端将雾化的染色剂喷洒至棉织物上，是指从棉织物一端的上方、与之相对一端的下方，以与棉织物20° -60°的夹角将雾化染色剂喷洒至棉织物上。
4.根据权利要求3所述的无水棉织物染色工艺，其特征在于:所述雾化染色剂的温度为40°C -60°C ;每千克棉织物的染色剂用量为3-7千克。
5.一种无水染色装置，包括用于水平横挂织物的机架，其特征在于:还包括设置在机架两端的雾化染色剂喷射组件。
6.根据权利要求5所述的无水染色装置，其特征在于:所述雾化染色剂喷射组件包括染色剂储存部及及与所述染色剂储存部连通的染色剂喷嘴，与所述染色剂喷嘴连通的高压气体发生部；所述染色剂喷嘴包括一中空的环状体，所述环状体的包括位于下端与高压气体发生部连通的出气部以及位于上端的染色剂雾化部；所述出气部截面为弧形，其横向宽度大于染色剂雾化部截面的横向宽度；出气部的外侧通过支撑面与染色剂雾化部外侧连接，出气部内侧通过一空气增压面与染色剂雾化部内侧连接；所述支撑面的截面为竖立的直线，所述空气增压面的截面为外凸的平滑曲线；所述出气部的内侧与空气增压面衔接处设有一圈水平的出气缝，所述出气缝的开口朝向与空气增压面相切；所述空气增压面中部等距设有多个开口朝向环状体圆心的出液口，所述出液口与所述染色剂雾化部连通。
7.根据权利要求6所述的无水染色装置，其特征在于:所述其中雾化染色剂喷射组件的环状体设置在机架一端的上部，另一雾化染色剂喷射组件的环状体设置在机架另一端的下部；所述环状体的中心轴线与水平面的夹角为20° -60°。
【文档编号】D06P3/66GK103741525SQ201310692213
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月14日 优先权日:2013年12月14日
【发明者】黄柱成, 陈秀琼, 冯艳 申请人:陈秀琼