有机棉花染色工艺及设备的制作方法

本发明涉及纺织染整领域，特别涉及一种采用野青树、蓼蓝、马蓝制取的靛蓝天然植物染料染有机棉花的方法及设备。

背景技术：

随着经济文化的发展，人们越来越注重品质文化的生活，环保、健康和绿色意识渐入人心。由于天然植物染料是从植物的花、叶、茎、根和果实中提取的，其与环境相容性好，并可生物降解，使其环保、健康和无公害等优点重新受到人们关注。

CN105821686A《天然植物染料染色棉纤维面料的方法》中提出从栀子果制取的天然植物染料将棉纤维面料染成蓝色的方法。但是，天然植物染料一般对纤维素纤维的亲和力不高，因此有必要通过改性或接枝的办法，改变天然植物染料和有机棉花的亲和力。CN102634993A《棉纤维的天然染料染色方法》中指出用壳聚糖作为天然改性剂。

此外，由于他们使用的染色设备过于老化，使往返的步骤过于频繁，降低效率，影响染色的效果，不能达到现如今的生产，生活要求。

技术实现要素：

本发明提出一种有机棉花染色工艺及设备，解决了现有技术中的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

有机棉花染色工艺，其步骤包括植物染料制取、有机棉花改性处理、染色和固色，所述有机棉花改性处理，染色步骤都在棉花染色机中完成，其具体步骤为：

植物染料制取：

a1.将有机植物放入靛蓝发酵池，加入氢氧化钙，获得靛蓝泥；

b1.在靛蓝泥内加入去离子水搅拌，搅拌均匀后加入盐酸并加热至50°～120°，在此温度间距内保温30～120分钟；

c1.向步骤b中得到的原料内加入烧碱，水浴加热煮沸1小时；

d1.进行若干次抽滤、水洗，最后经过干燥和成粉得到所述靛蓝植物染料；

有机棉花改性处理：

a2.将有机棉花放入棉花染色机的辅缸内，加水浸泡；

b2.加入5％-8％的改性剂水溶液，浴比为1∶30～1∶50，加热至65～95℃，浸泡30～60min；

c2.打开辅缸内的排污阀，排去有机棉花表面的蜡质和杂质；

d2.对有机棉花进行洗水脱水；

染色

a3.将d1步骤中得到的靛蓝植物染料按照有机棉花重量的5～8％放入主缸内；

b3.加入烧碱，浴比为1∶30～1∶50，温度为50～60℃，加热25～35分钟，还原至出现黄色溶液；

c3.加入有机棉花，浴比为1∶30～1∶50，按1℃/min慢慢升温至95℃，对有机棉花进行染色，时间2～3小时；

固色

a4.c3步骤中得到的已染色有机棉花放入清洁的主缸内，加入用量为0.3％～1％的固色剂A，浴比1:30-50，温度60-70℃，浸渍60-90min；

b4.用去离子水对a4步骤中氧化结束的固色有机棉花进行水洗、脱水和烘干；

c4.将b4步骤得到的固色有机棉花制成棉花，棉条。

作为本发明的优选方案，a1步骤中的有机植物为野青树、蓼蓝和马蓝中的一种或多种。

作为本发明的优选方案，在固色步骤之前，重复c3步骤N次，其中2≤N≤5。

作为本发明的优选方案，a4步骤中的固色剂A为稀土-柠檬酸、氯化亚锡和硫酸铝钾中的一种或多种。

作为本发明的优选方案，b2中改性剂为聚乙烯吡咯烷酮。

对有机棉花染色的设备，包括主缸和辅缸，所述主缸连接有主泵、冷却水路和加热部，所述主泵还联通辅缸和水路；所述设备内还设有控制电路，供电电路和与之电连的MCU，所述主缸和辅缸内部设有搅拌装置。

作为本发明的优选方案，所述主缸上部设有上盖，一掀盖手设于所述主缸侧壁与上盖上部，所述掀盖手包括一气缸、支杆和连杆，所述气缸底部通过铰链机构固定于所述主缸侧壁中部位置，所述气缸杆自由端通过铰链与连杆末端连接；所述连杆首端通过焊接或螺栓连接固定于所述上盖上顶部，所述支杆活动连接于连杆中部与主缸侧壁上部。

作为本发明的优选方案，所述主缸侧部连通有液位计，所述液位计内设有液位感应装置，所述主缸内设有温度传感器，所述温度传感器与液位感应装置分别与MCU通过有线模块和/或无线传输模块相连。

作为本发明的优选方案，所述加热部包括直接加热部和并联的间接加热部，所述直接加热部与主缸之间设有直接加热阀；间接加热部与所述主缸之间设有间接加热阀，所述直接加热阀与所述间接加热阀与所述MCU电连。

作为本发明的优选方案，所述辅缸内设有搅拌杆和温度感应器，所述温度感应器与所述MCU电连；所述辅缸内设有搅拌杆和温度感应器，所述温度感应器与所述MCU电连。

本发明的有益效果：

本发明为了加强天然植物染料的色牢度，以及色谱不全的问题，在植物染料染有机棉花中，用后媒染剂来提高其染色牢度，增加其色谱宽度。常用的固色剂为氯化亚锡、硫酸铝钾、柠檬酸、稀土中的一种或两种。本发明采用的是稀土-柠檬酸作为固色剂，以减少重金属盐对有机棉花及环境的污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明工艺检测图表；

图2为本发明设备结构示意图。

图中，主缸1，上盖11，掀盖手12，液位计13，直接加热阀2，间接加热阀3，冷却水排出阀4，主泵5，排水阀6，料泵7，进水阀8，化料排污阀9，辅缸10，搅拌杆101。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1图2所示,本发明要解决的技术问题在于提供一种靛蓝天然植物染料染有机棉花的方法，该方法采用野青树、蓼蓝、马蓝制取的靛蓝天然植物染料，再把有机棉花染成蓝色。与已有技术相比，本发明有效解决了浮色、沾色、上染率、色牢度、缸差等问题，产品手感柔软、色光纯正，将传统的先纺后染棉纺工艺改变成先染后纺，而且设备简单，适合小企业生产。更主要的是产品不带甲醛、重金属、偶氮化合物，符合欧洲等国家的检测要求，具有很大的经济效益和社会效益。

为了实现本发明目的，主要采用以下的技术方案完成，方法步骤如下：

(1)将植物野青树、蓼蓝、马蓝枝叶投进靛蓝发酵池中，加入水并让水面高于枝叶，如有浮物用重物压住，在25℃-35℃温度下沤制1～2天。取出重物，捞出没沤烂的植物材料上携带的果胶、蜡质、草渣等。植物与水重量比＝1:7.5。

(2)然后按照氢氧化钙与水重量比＝1:75加入氢氧化钙，搅拌发酵处理。熟石灰(氢氧化钙)会使植物的靛蓝配糖体发生水解，生成不溶于水的靛蓝和溶于水的单糖等。在发酵时产生二氧化碳，因此期间会有蓝绿色泡沫出现，同时碳酸钙能吸附悬浮在水中的靛蓝，加速沉淀。让其静置沉淀3～4天，得到初始靛蓝植物染料-靛蓝泥。

(3)靛蓝泥的纯化：将靛蓝泥与去离子水按比例＝1：2搅拌混合，加入盐酸并加热至50°～120°，至不冒气泡时停止搅拌，保温30～60分钟。然后进行抽提，抽出上面的水，又加入去离子水，继续搅拌。重复2～3次。

(4)洗至PH值为中性时，抽干水，留下沉淀物。用5％烧碱调节待加入的去离子水为PH＝9，倒进装沉淀物的容器，并搅拌均匀，水浴加热煮沸1小时，2个分子吲哚酮发生缩合反应，氧化成靛蓝。然后又抽滤，水洗至PH值为中性，抽干水得到纯化靛蓝植物染料。

(5)进行若干次抽滤、水洗，最后经过干燥和成粉，过100目筛得到所述靛蓝植物染料，靛蓝天然植物染料制作完成。

(6)对有机棉花改性处理：将有机棉花浸入水中，加入重量比为5％-8％聚乙烯吡咯烷酮水溶液，即有机棉花100份，聚乙烯吡咯烷酮水溶液5～8份，浴比为1∶30～1∶50，然后加热至65～95℃，浸泡30～60min，去除有机棉花表面的蜡质、脂肪和杂质，最后将有机棉花洗水、脱水。

(7)染浴配制：将步骤(5)制成的天然植物染料按照有机棉花重量的5～8％放入染缸1，加入烧碱，浴比为1∶30～1∶50，温度为50～60℃，加热25～35分钟，还原至出现黄色溶液。

(8)将步骤(6)改性处理的有机棉花吊人(7)染缸1，浴比为1∶30～1∶50，按1℃/min慢慢升温至95℃，对有机棉花进行染色，时间2～3小时。根据颜色深浅不同，可进行多次染色，达到所需要的深度后吊出清洗，脱水，有机棉花被染成蓝色。

(9)固色：步骤(8)所得的蓝色有机棉花放入另一染缸2，加入用量为0.3％～1％的稀土-柠檬酸、氯化亚锡、硫酸铝钾中的一种，浴比1∶30～1∶50，温度60-70℃，浸渍60～90min。

(10)氧化结束后，用2～3％冰醋酸调节至PH值为中性，用去离子水对有机棉花充分水洗以去掉浮色，放掉脚水，脱水，重复2～3次，染色结束。得到含水率为30％左右的靛蓝有机棉花。

(11)将步骤(10)所得的靛蓝有机棉花充分撕碎、铺平喂入圆网式热风干燥机烘干，再用液压打包机将松散的靛蓝有机棉花压缩，并捆扎成一定规格的包装物，密度约在450kg/m3左右。

(12)进一步地，步骤(1)所述的一种靛蓝天然植物染料染有机棉花的方法，其所述的靛蓝天然植物染料来自野青树、蓼蓝、马蓝这些植物。

(13)进一步地，步骤(6)所述的一种靛蓝天然植物染料染有机棉花的方法，其所述改性剂采用聚乙烯吡咯烷酮，用量为5％-8％。

(14)进一步地，步骤(7)所述的染色机主要配置为带盖的染缸，由主缸、辅缸、染笼等组成，带加热棒和主泵。这类染缸具有价格低廉、操作简便、结构紧凑、占地面积小(仅向空间发展)等特点。染色前将有机棉花装入染笼，压实后将染笼吊入主缸中，直接启动循环主泵，染液在主泵作用下，从染笼的多孔芯轴喷出，通过纤维层，再回到循环主泵，不断由内向外循环进行染色。染色时通过控制电脑，可手动输入、修改和存储多个染色工艺程序数据，机器依次运行指令，便于操作和管理，可有效提高染色产品的合格率。

(15)进一步地，步骤(9)所述的一种靛蓝天然植物染料染有机棉花的方法，其固色剂为稀土-柠檬酸、氯化亚锡、硫酸铝钾中的一种，用量为0.3％～1％。

(16)进一步地，步骤(11)所述的一种靛蓝天然植物染料染有机棉花的方法，其烘干机采用圆网型烘干机，以其内吸式圆网滚筒，每个圆网滚筒内的部分热空气在排汽风机的作用下，向前一个圆网滚筒流动，随着湿度逐渐增大，最后被排出机外。此种设计的目的是充分利用热能，提高烘干效率，通过调整烘机温度和车速，可控制有机棉花回潮率处于6％～10％。

如图1中可以看出，本发明利用靛蓝天然植物染料染有机棉花的方法，再纺织成牛仔布，其水洗色牢度、摩擦色牢度、皂洗色牢度均基本达到国家行业标准，而且不带甲醛、重金属、偶氮化合物，符合欧洲等国家的检测要求，对保护生态环境，促进人类健康发展，增加出口创汇，具有很大的社会效益和经济效益。

实施例2

如图2所示，有机棉花染色机，包括主操作部和改性处理部，改性处理部通过管路与所述主操作部联通，改性处理部内物料最低液位高于主操作部内物料最高液位，改性处理部与所述主操作部之间的管路上设有一料泵7；主操作部内设有主缸1和分别与主缸连接的主泵5、冷却水路和加热部，有机棉花染色机内设有控制电路，供电电路和与之电连的MCU，所述主缸内部设有搅拌装置，改性处理部与主泵5联通。

主缸1上部设有上盖11，一掀盖手12设于主缸侧壁与上盖11上部，掀盖手包括一气缸、支杆和连杆，气缸底部通过铰链机构固定于所述主缸1侧壁中部位置，气缸杆自由端通过铰链与连杆末端连接；连杆首端通过焊接或螺栓连接固定于上盖11上顶部，支杆活动连接于连杆中部与主缸1侧壁上部。

主缸1侧部连通有液位计13，液位计13内设有液位感应装置，主缸1内设有温度传感器，温度传感器与液位感应装置分别与MCU通过有线模块和/或无线传输模块相连。

加热部包括直接加热部和并联的间接加热部，直接加热部通过对主缸底部电热丝通电使主缸1加热，间接加热部包括主缸侧壁中间层，中间层内装有水，一加热棒插于水中，通过加热水使主缸升温。

直接加热部与主缸之间设有直接加热阀2；间接加热部与主缸1之间设有间接加热阀3，直接加热阀2与间接加热阀3与MCU电连。

主缸1内设有冷却水回路，冷却水回路联通外部的冷却水排出通道，所述冷却水排出通道上设有冷却水排出阀4。

改性处理部包括一辅缸10，辅缸10内设有搅拌杆101和温度感应器，温度感应器与所述MCU电连。

料泵7与辅缸10之间的通道上延伸有化料排污管路，化料排污管路上设有化料排污阀9。

主缸1联通一主泵5，主泵5与一水路相连，水路包括并联的进水水路和排水水路，进水水路上设有进水阀8，排水水路上设有排水阀6。

本产品中的供电电路和控制电路为现有技术，具体结构不赘述。

通过有线或无线的方式输送信号给MCU，控制电路控制气缸的启动从而完成上盖的开合。也可直接通过手动的方式。

液位计内设有传感器，当液位过高或过低时，MCU收到传感器信号，控制加水或排水。

主缸(1)和辅缸(10)内皆设有温度传感器，将温度信号传回MCU，根据具体要求温度控制冷却水系统或加热部进行冷却或加热。

同时MCU控制主缸(1)和辅缸(10)内的搅拌装置。

本机可自动化的完成对有机棉花的染色。

主泵5同时还能为辅缸10提供液体。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。