生物质泡沫印花糊料及在棉织物泡沫印花中的应用

1.本发明涉及印花技术领域，具体涉及一种泡沫印花糊料和泡沫印花浆料及泡沫印花方法以及应用。


背景技术：

2.泡沫技术由于用水量极少，在印染中具有很大的应用潜力。泡沫印花的传递介质为泡沫，与传统印花技术相比较，泡沫印花含固量和含水量较小，不仅可以减少水的用量，同时还能减少染料和助剂的用量。由此可以看出，研究泡沫印花意义重大，符合未来的生态发展方向，前景广阔。
3.泡沫印花技术中，由于泡沫需要携带染料、助剂、糊料等多种化合物，容易对其发泡性能（例如发泡量和稳定性）产生不好的影响，从而影响印花效果（例如匀染性、轮廓清晰度、上染量）；其中，糊料直接影响印花的清晰度，糊料用量过多，粘度大，影响发泡性能，还会堵塞印花网网孔，糊料用量过少，不能负载足够的染料对织物染色，会渗化，印花轮廓不清晰。然而，现有的印花糊料用于泡沫印花时，尤其是棉织物的泡沫印花，由于与发泡剂的相互作用力难以控制得当，发泡效率低，发泡比小，达不到发泡应有的节省糊料、节能节水的效果，合适的糊料复配和应用非常重要。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了克服现有技术存在的印花糊料用于泡沫印花时，尤其是棉织物的泡沫印花，发泡比小，泡沫稳定性差的缺陷，提供一种生物质泡沫印花糊料及在棉织物泡沫印花中的应用，该生物质泡沫印花糊料用于泡沫印花时，即便是棉织物的泡沫印花，也能在用量较少的情况下，使得发泡性能好，印花轮廓清晰，且不会沾色。
5.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种生物质泡沫印花糊料，包括羧甲基纤维素和羧甲基淀粉钠，所述羧甲基纤维素和羧甲基淀粉钠的重量比为1：4-10，所述羧甲基纤维素钠的取代度为0.7-1.3，所述羧甲基淀粉钠的取代度为0.6-1.2。
6.本发明第二方面提供一种泡沫印花浆料，包括第一方面所述的生物质泡沫印花糊料、染料、发泡剂、稳泡剂和水，其中，以泡沫印花浆料的总量为基准，所述生物质泡沫印花糊料的含量为3-6%，发泡剂的含量为0.2-0.6%，稳泡剂的含量为0.5-1%。
7.优选地，所述发泡剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠，与α-烯烃磺酸钠的组合；其中，α-烯烃磺酸钠与十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠的质量比为1：0.5-1。
8.优选地，所述稳泡剂为十二醇或硅树脂聚醚乳液。
9.优选地，所述染料为活性染料，泡沫印花浆料的ph在10.5以上。
10.优选地，所述泡沫印花浆料中不含尿素或碱剂。
11.本发明第三方面提供一种棉织物泡沫印花方法，该方法包括以下步骤：（1）将前述第二方面所述的泡沫印花浆料进行发泡，得到印花泡沫液；（2）采用所述印花泡沫液对棉织物进行印花，然后无需烘干、直接进行汽蒸。
12.有益效果：与现有技术相比，本发明提供的生物质泡沫印花糊料采用成本较低、环保、对皮肤无害的特定取代度的羧甲基纤维素钠（cmc）和羧甲基淀粉钠（cms)，将cmc和cms配合使用可以优势互补，得到良好的泡沫色浆和印制性能，使得其用于棉织物泡沫印花时，能在用量较少的情况下，使得发泡性能好，印花轮廓清晰，且不会沾色，不会堵塞印花网网孔，而且印花后经水洗得到的含糊料的水洗废液不会对环境产生污染，且织物上即便残留糊料也不会对人体产生危害。
13.本发明的发明人经过大量研究发现，目前，棉织物基本都是采用活性染料印花，常规印花通常采用含海藻酸钠的混合物，因能用于印花的海藻酸钠产量受到海洋污染、及食品产业大量使用的影响，价格攀升，本发明选择采用较大量成本低廉的羧甲基淀粉钠、少量的羧甲基纤维素钠，能够保证活性染料色浆的发泡性能、印花性能，并利于成本的降低。适当取代度的cms因为价格低廉，易生物降解，容易打糊，粘度适中，常用于印花糊料，但不能单独使用，cms保水性能不够，拖曳性能（或拉丝性能）较差，可能会造成花纹渗化，清晰度下降，印制性能差，加入适当取代度的cmc可以充分弥补cms的不足，cmc是直链大分子，分子链上有很多羟基，能够形成众多氢键，保水性能优异，拉丝性能好；cmc作为活性染料的印花糊料，需要一定的取代度，使分子链上一定数量的羧基负离子，使其不会与活性染料反应，保证得色量和印花织物的手感；从色浆发泡的角度，糊料不能有太高的粘度，不能保证较高的发泡比。因此只有特定重量比内的特定取代度羧甲基纤维素钠和羧甲基淀粉钠用于泡沫印花时才能获得好的印花效果。而当其重量比小于1：4时，cmc浓度高，原糊粘度高，发泡效果不好，而当其重量比大于1：10时，色浆粘度低，泡沫的稳定性稍差，印制性能也变差。而在相同条件下，若采用羧甲基淀粉、羧甲基纤维素的非盐形式组合糊料，会不利于成糊、不利于各组分活性的保持、不利于色浆形成。
14.本发明提供的泡沫印花浆料的发泡性能好，可以在不添加助剂（例如尿素和碱剂）的情况下，使得印花轮廓清晰，不沾色，得色量高，匀染性好，且用于棉织物泡沫印花时不会堵塞印花网网孔。
15.本发明提供的棉织物泡沫印花方法由于采用特定的泡沫印花浆料，其发泡后可以使得在用水量极少的情况下负载染料、发泡剂、稳泡剂和糊料，从而能够使得印花得到的织物无需进行烘干工序，而直接进行汽蒸即可；节省烘干工序，从而节约能耗和烘干设备成本；生产中可以实现印花—汽蒸发色的连续过程；且，印花效果好，不沾色，轮廓清晰，且无需加入传统助溶、吸湿的助剂。
具体实施方式
16.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
17.如前所述，本发明第一方面提供一种泡沫印花糊料，包括羧甲基纤维素钠（cmc）和羧甲基淀粉钠（cms），所述羧甲基纤维素钠和羧甲基淀粉钠的重量比为1：4-10，所述羧甲基纤维素钠的取代度为0.7-1.3，所述羧甲基淀粉钠的取代度为0.6-1.2。
18.所述羧甲基纤维素钠的取代度为0.7-1.3，具体例如0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3等。所述羧甲基淀粉钠的取代度为0.6-1.2，具体例如0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2等。
19.优选情况下，所述羧甲基纤维素钠和羧甲基淀粉钠的重量比为1：5-9；所述羧甲基纤维素钠的取代度为0.9-1.2，所述羧甲基淀粉钠的取代度为0.7-0.9。采用本发明的优选方案，更利于充分发挥糊料对泡沫的泡沫性能和印花特性的调控作用，用于泡沫印花时，发泡性能更好，尤其是发泡量更大，稳定性更好，且印花效果好，印花轮廓清晰，不沾色。
20.如前所述，本发明第二方面提供一种泡沫印花浆料，包括前述第一方面所述的生物质泡沫印花糊料、染料、发泡剂、稳泡剂和水，其中，以泡沫印花浆料的总量为基准，所述生物质泡沫印花糊料的含量为3-6%，发泡剂的含量为0.2-0.6%，稳泡剂的含量为0.5-1%。
21.本发明中，应当理解的是，染料的含量可以根据印花颜色的要求来定，余量为水。
22.本发明中，所述泡沫印花浆料是指未经发泡的色浆。
23.优选情况下，以泡沫印花浆料的总量为基准，所述生物质泡沫印花糊料的含量为3-5%，发泡剂的含量为0.3-0.5%，稳泡剂的含量为0.7-0.9%。该优选方案下，发泡性能更好，尤其是发泡量进一步提高，稳定性进一步提升。
24.优选地，所述发泡剂为十二烷基苯磺酸钠（sdbs）、十二烷基硫酸钠、α-烯烃磺酸钠（aos）中的至少一种。
25.根据本发明，优选地，所述发泡剂为十二烷基苯磺酸钠（sdbs）或十二烷基硫酸钠，与α-烯烃磺酸钠（aos）的组合，也即可以为十二烷基苯磺酸钠和aos的组合，还可以为十二烷基硫酸钠和aos的组合。优选地，α-烯烃磺酸钠与十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠的质量比为1：0.5-1，具体例如1：0.5、1：0.6、1：0.7、1：0.8、1：0.9、1：1等。该优选方案下，本发明采用特定的发泡剂，能够在发泡机的打磨过程中，产生的泡沫大小均匀，泡沫丰富，更利于控制发泡比，并能获得较高发泡比，减少用水量。
26.优选地，所述稳泡剂为十二醇或硅树脂聚醚乳液。该优选方案下，本发明采用特定的稳泡剂，能够保持泡沫的稳定性，使泡沫不容易破裂，延长泡沫的半衰期，更利于泡沫印花工艺。
27.在本发明的一种更优选的实施方式中，所述发泡剂为十二烷基苯磺酸钠和aos，所述稳泡剂为硅树脂聚醚乳液。该优选方案下，发泡性能最佳。
28.本发明中，对所述硅树脂聚醚乳液可行范围较宽，只要利于稳泡即可，一般地，所述硅树脂聚醚乳液中聚醚含量在40%以上，例如市售的fm-550稳泡剂。
29.根据本发明，对所述染料的可选范围较宽，只要不影响发泡性能即可；优选地，所述染料为活性染料。本发明对所述活性染料的具体种类没有任何限制，均可以用于本发明。
30.根据本发明，所述染料为活性染料，泡沫印花浆料的ph在10.5以上，优选地，所述泡沫印花浆料中不含尿素或碱剂，其所含组分本身即可达到ph在10.5以上（优选10.5-11）的高活性环境，利于提高得色量等印花性能。本发明的发明人研究发现，本发明的该优选方案能够获得更好的印花效果（包括轮廓清晰度和得色量以及匀染性），而在其他条件相同时，含尿素或碱剂的方案会降低得色量。本发明中，所述碱剂为活性染料印花中通常使用的碱剂，例如为碳酸钠、硅酸钠等。
31.根据本发明的一种优选实施方式，所述泡沫印花浆料包括前述第一方面所述的生
物质泡沫印花糊料、染料、发泡剂、稳泡剂和水，其中，以泡沫印花浆料的总量为基准，所述生物质泡沫印花糊料的含量为3-6%，发泡剂的含量为0.2-0.6%，稳泡剂的含量为0.5-1%；所述发泡剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠，与α-烯烃磺酸钠的组合，所述稳泡剂为硅树脂聚醚乳液；所述染料为活性染料；所述泡沫印花浆料中不含尿素或碱剂。该优选方案下，发泡性能更好，印花效果更好，且节省原料成本，节省能耗。
32.本发明对配置泡沫印花浆料的方法没有任何限制，只要能使得各物料溶解即可。其中，所述泡沫印花浆料的各组分可以事先混合，也可以直接分别与泡沫印花浆料的其他物料进行混合，其中加入发泡剂时慢速搅拌，避免起泡。优选地，配置泡沫印花浆料的方法包括：先将水和生物质泡沫印花糊料进行混合，然后加入染料混合，再加入稳泡剂混合，接着加入发泡剂慢慢搅拌混合以使其溶解且避免起泡，得到泡沫印花浆料。
33.如前所述，本发明第三方面提供一种棉织物泡沫印花方法，该方法包括以下步骤：（1）将前述第二方面所述的泡沫印花浆料进行发泡，得到印花泡沫液；（2）采用所述印花泡沫液对棉织物进行印花，然后无需烘干、直接进行汽蒸。
34.本发明中，在汽蒸的过程中，染料上染、固色，织物发色。
35.根据本发明，优选地，所述发泡的发泡比(br)为4-10。本发明中，发泡比是指染液发泡后得到的泡沫的体积与染液发泡前的体积之比。
36.更优选地，所述发泡的发泡比为6-8。发明人研究发现，本发明的泡沫印花浆料在满足该优选方案下的发泡比时，印花效果更好；这是由于发泡比会影响泡沫大小排列的均匀性，在该优选方案下，泡沫之间的带液区域相对来说分散更加均匀，所以在织物上面印制的时候会进一步提高各部分匀染性，色差出现的情况得到改善。
37.本发明中，对所述发泡采用的设备没有任何限制，例如可以为泡沫染色机。
38.本发明的步骤（2）中，对所述印花的过程没有任何限制，只要能实现将印花泡沫液以所需花纹（也称图案）的形状施加在织物上即可；例如，在一些具体实施方式中，印花的过程包括：先在织物表面放置带有所需印制花纹的印花网，然后将印花泡沫液置于印花网表面，采用刮板进行刮印，在刮印过程中，印花泡沫液透过印花网到达织物表面。
39.根据本发明，优选地，所述汽蒸的条件包括：汽蒸温度为100-130℃，汽蒸时间为5-15min。
40.更优选地，所述汽蒸的条件包括：汽蒸温度为120-130℃，汽蒸时间为10-15min。
41.本发明对所述汽蒸中水蒸汽的用量没有限制，只要在水蒸汽环境下进行即可，一般的，汽蒸设备中的蒸汽用量设置均可以用于本发明的汽蒸。
42.本发明中，在所述汽蒸之后，本领域技术人员还可以根据实际需求，进行任选地水洗、皂洗，以去除浮色。本发明对所述水洗、皂洗的方法没有任何限制，为本领域的常规方法，本发明对此不再赘述。
43.根据本发明的一种优选实施方式，所述泡沫印花方法包括以下步骤：（1）将所述的泡沫印花浆料进行发泡，得到印花泡沫液；所述发泡的发泡比为6-8；（2）采用所述印花泡沫液对棉织物进行印花，然后无需烘干、直接进行汽蒸；所述汽蒸的条件包括：汽蒸温度为100-130℃，汽蒸时间为5-15min。该优选方案下，发泡性能最佳，印花效果最优。
44.以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，所涉及的原料除另有
说明外均为市售品；其中，染料为活性红3bf，购于安诺其染料公司。
45.实施例1（1）配置泡沫印花浆料：先将水和生物质泡沫印花糊料进行混合，然后加入染料混合，再加入稳泡剂fm-550（购自临沂市绿森化工有限公司）混合，接着加入发泡剂sdbs和aos（sdbs和aos质量比为0.8：1）慢慢搅拌混合以使其溶解且避免起泡，得到泡沫印花浆料；其中，水的含量满足泡沫印花浆料总量100%。
46.（2）将泡沫印花浆料在泡沫染色机上进行发泡，得到印花泡沫液；（3）采用所述印花泡沫液对棉织物进行刮印印花，然后无需烘干、直接进行汽蒸，再将汽蒸后的织物进行水洗、皂洗、在65℃下烘干，得到印花织物。其中，皂洗配方为na2co
3 1g/l，分散剂2.5g/l，纤维素淀粉钠2g/l，皂洗剂2g/l。
47.其中，所涉及的原料组成和工艺参数如表1所示。
48.并设置对照组，步骤（3）中将刮印印花得到的织物先在80℃下进行烘干，然后再进行汽蒸，后续不变。
49.实施例2-3按照实施例1类似的方法进行，不同的是，采用表1所示的原料组成和工艺参数。
50.表1实施例4按照实施例1类似的方法进行，不同的是，泡沫印花糊料各组分的取代度不同，具体的，羧甲基淀粉钠的取代度为0.7，所述羧甲基纤维素钠的取代度为0.8。
51.实施例5按照实施例1类似的方法进行，不同的是，发泡剂为sdbs，不加入aos。
52.实施例6按照实施例1类似的方法进行，不同的是，泡沫印花浆料中还引入1%尿素，尿素和泡沫印花糊料与水一同混合。
53.实施例7
按照实施例1类似的方法进行，不同的是，泡沫印花浆料中还引入1%碳酸钠（碱剂），碱剂和泡沫印花糊料与水一同混合。
54.实施例8按照实施例1类似的方法进行，不同的是，稳泡剂采用十二醇代替实施例1的硅树脂聚醚乳液fm-550。
55.对比例1按照实施例1类似的方法进行，不同的是，泡沫印花糊料组成不同，具体的，仅采用cms（羧甲基淀粉钠）作为糊料来代替实施例1的cmc和cms，cms的用量与实施例1的cmc和cms的总量相同。
56.对比例2按照实施例1类似的方法进行，不同的是，泡沫印花糊料的含量、发泡剂的含量、稳泡剂的含量不同，具体的，泡沫印花糊料的含量为5%，发泡剂的含量0.2%，稳泡剂的含量0.4%。
57.对比例3按照实施例1类似的方法进行，不同的是，cmc和cms的重量比为5.6:1。
58.测试例1将上述实施例和对比例中的泡沫印花浆料分别进行发泡，测试其发泡量和泡沫中液体析出时间，结果如表2所示。
59.其中，发泡量的测试方法为：在转速为1000r/min条件下搅拌1min后停止，记录此时发泡体积h，泡沫印花浆料的初始体积为l，发泡量为h-l。重复三次，记录实验数据，求出平均值。
60.泡沫中液体析出时间的测试方法为：在上述搅拌停止后，等待泡沫发生变化，记录泡沫底部刚出现液体时的时间，即为液体析出时间。重复三次，分别记录液体析出时间，求出平均值。
61.表2测试例2将上述实施例和对比例得到的印花织物分别进行轮廓清晰度、得色量（以k/s值表征）、匀染性、色牢度测试。测试结果如表3所示。
62.其中，轮廓清晰度的评级方法按照印花实物与网板图案的差异性而定，分为优、良、中、及格、差5个等级。匀染性的评级方法按照。k/s值、匀染性、耐摩擦牢度、耐皂洗牢度的测试方法同cn107604709a中的方法。
63.表3通过表1-表3结果可以看出，采用本发明的实施例具有明显更好的效果，兼顾更优的轮廓清晰度，更高的得色量以及匀染性，同时可获得高牢度。其中，通过实施例1和实施例2-4对比可知，采用优选的生物质泡沫印花糊料，更利于泡沫色浆的发泡性能且兼顾提高泡沫的稳定性，获得更好的印花性能，尤其更利于提升泡沫印花的得色量。通过实施例1和实施例4对比可知，采用优选的取代度1.1 cmc和取代度0.8 cms的配比，更利于色浆的发泡、泡沫的稳定性，得色量的提高。通过实施例1和实施例7对比可知，采用优选的sdbs和aos作为发泡剂，与sdbs作为发泡剂，各项性能差别不大，优选的sdbs和aos组合更利于成本的降低且利于得色量的提升。通过实施例1和实施例6对比可知，采用优选的不加入尿素，更利于得色量和轮廓清晰度、湿摩擦牢度的提高。通过实施例1和实施例7对比可知，采用优选的不加入碳酸钠（碱剂），更利于匀染性和轮廓清晰度的提高。
64.以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。