一种植物靛蓝冷堆染色工艺的制作方法

本申请涉及一种粘胶散纤维的植物靛蓝冷堆染色工艺，属于用天然染料进行染色或印花技术领域。

背景技术：

靛蓝染料是传统牛仔布纱染色最常用的染料。然而，靛蓝蓝色体对纤维亲和力低，不易染得深浓色泽，传统靛蓝染色的工艺包括：染料还原、浸染、氧化、水洗、皂洗、干燥，其中正常浸轧水浴染色时，为得到较深颜色，需要多次(如6～10次)重复浸轧和氧化；移染性差，用于纱线染色时大多呈环染状，且湿摩擦牢度较差，仅能达到1级；且靛蓝染料本身不具有水溶性基团，为实现对棉纤维等天然纤维的上染，工艺中需要加入大量的还原剂保险粉，或者，对待上染棉纤维等进行提高钡值预处理，前者使用的保险粉易分解为含硫化合物，污染环境；后者不仅需要大量的工序去满足，且还需要加入大量的渗透剂等处理剂，耗时耗料。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供一种适用于粘胶等纤维素纤维的植物靛蓝冷堆染色工艺，该工艺借助于植物靛蓝实现粘胶等纤维素纤维的上染，实现低温上染，且产生的废水、污水量低，真正做到了低能耗、低排放、低污染，而且染好的粘胶散纤维颜色鲜艳度和色牢度都很好。

为实现上述目的，本申请采取的技术方案如下：

一种植物靛蓝冷堆染色工艺，包括以下步骤：(1)粘胶散纤维整理形成棉层；(2)靛蓝染料与还原剂分别化料，两者按比例投入染色槽；(3)室温条件下，步骤(1)形成的棉层由上网带与下网带夹持均匀通过染色槽；(4)轧液，轧余量为120～200％；(5)成卷堆置，并密封；(6)退卷水洗、脱水烘干。

植物靛蓝冷堆染色中，现有的处理多是针对织物(如文献cn106811990a、cn109736104a等)或纱线(如文献cn105568456a、cn109098011a等)，对于散纤维则需要预处理和多道染色工序(如文献cn103711006a、cn105401463b等)进行处理，不仅工序多、操作复杂，且需要加入大量的渗透剂等助剂，染色周期长，后续处理多。本申请将待处理粘胶纤维梳理形成密度和厚度均匀的棉层，该处理不改变纤维的散状结构，但仍保持了连续输送的状态，当棉层采用上网带与下网带夹持输送时，染色槽中的染料可以快速高效的穿透棉层，使纤维得到充分浸染，因此后续轧液后只需成卷冷堆即可，整个过程无需前处理，也避免了多道上染，上染周期和上染成本大幅降低。

在上述方案基础上，申请人对棉层的形成过程进行研究，确定较为优选的棉层形成方式为：所述粘胶散纤维依次进行抓棉、打炼、成网，即形成棉层，待处理粘胶散纤维经抓棉处理后，散纤维变得更加蓬松，打炼采用打手开松，两者配合，当进行后续的成网时，纤维分布更加均匀；所述粘胶散纤维依次进行抓棉、打炼、成网，即形成棉层；成网工序中，散纤维为短纤，短纤长度不超过5cm，含水量为8～10％。纤维为短纤，干燥、蓬松，在进行抓棉、打炼、成网时，形成分布均匀的棉层。散纤维经往复机抓吸并输送到多窗，经多窗打混、风管输送、打手打炼，粘胶散纤维整理成密度厚薄均匀的棉层。

在上述方案基础上，申请人对染色槽中染料构成做了进一步的研究，确定较为优选的染料构成如下：靛蓝染料化料过程为：根据配方浓度确定水量、靛蓝染料、碱剂的用量，搅拌均匀，使靛蓝染料充分溶解，优选的，化料温度20～30℃，靛蓝染料化料用水与还原剂化料用水的质量配比为2～6:1，靛蓝染料与还原剂的质量配比为2～6：1。靛蓝染料化料与还原剂化料可分别进行，先按比例称取各自的用水和各自的用料(靛蓝染料化料的用料为靛蓝染料，还原剂化料的用料为还原剂)，以该方式控制化料过程中物料的添加比例，可以精确控制染色浴液的浓度，保证反应精确稳定有效的进行，提高了物料利用率，也避免了反应物料残余、增加后续清洗负担。

上述方案中，所述靛蓝染料化料中还可以添加有碱剂，靛蓝染料化料用水、靛蓝染料和碱剂按比例添加后，搅拌均匀至靛蓝染料充分溶解，靛蓝染料与碱剂配比为3～8:1；还原剂与还原剂化料用水按比例添加，搅拌均匀至还原剂充分溶解；靛蓝染料与还原剂的质量配比为2～6：1，靛蓝染料化料用水与还原剂化料用水的质量配比为2～6:1。更优选的，所述碱剂为纯碱(碳酸钠)与液碱(液态氢氧化钠，浓度为30％～32％或40％～42％)的混合碱；还原剂为保险粉。碱剂采用混合碱，盐碱配合羟基碱，保证ph环境的同时，也避免反应太过激烈。

在上述方案基础上，申请人对棉层通过染色槽的过程做了进一步的研究，确定较为优选的通过方式如下：步骤(3)中，成网的粘胶散纤维棉层由上网带、下网带夹着匀速经过染色槽，上网带、下网带赋予棉层1～5公斤的压力，压力太小浸液会流淌，网带的网孔可设计为矩形，其直径满足网棉不会跑出为标准，以网孔直径1～2cm为佳，浸液前位于上网带与下网带之间的棉层厚度为(5～8)cm，棉层通过浸槽的速度为2～4m/min，当浸液槽设置为1m长时，棉层在染液中的浸泡时长约为0.5～1min。

在上述方案基础上，申请人对轧液过程做了进一步的研究，确定较为优选的轧液过程如下：轧液是指轧辊轧去一定水量，根据需要的含水量确定轧辊的压力，步骤(4)中，轧液压力为0.1～0.5公斤。轧液的目的在于：满足散纤维上充分浸染染料的同时，给予一定压力也有利于强化染料与散纤维的结合；同时，去除多余染料，避免染料过多造成染料淋漓，影响操作整洁度。

在上述方案基础上，申请人对成卷堆置做了进一步的研究，确定较为优选的成卷堆置参数如下：粘胶散纤维棉层经过轧辊后由成卷装置卷成棉卷，放置在密封的环境里，堆置为常温(约30℃附近)、恒温、滚动的动态堆置。

在上述方案基础上，申请人对退卷水洗做了进一步的研究，确定较为优选的退卷水洗参数如下：步骤(6)中，退卷水洗温度为95℃附近，优选为90～98℃，车速6～8m/min。

在上述方案基础上，针对退卷后散纤维，我们还设置额外设置有固色与柔软两个处理槽，两个处理槽相邻设置，固色后进行柔软处理，固色槽中添加固色剂，固色温度在50℃附近，以45～60℃为佳；柔软槽中添加柔软剂，柔软温度在50℃附近，以45～60℃为佳。

根据颜色配比好染料浓度，加入碱剂使靛蓝染料充分溶解，再加入还原剂，搅拌均匀后即可对已经成网的粘胶散纤维进行染色，然后成卷堆置，经过一段时间后，再退卷水洗、固色柔软、最后脱水烘干。本申请有益效果如下：

(1)整个工艺设计中，由于使用植物靛蓝染料，产生的废水中污染物含量很低，冷堆染色和流水线后处理工艺产生的污水很少，1吨布的耗水量为15吨；常温染色，不需要蒸汽，真正做到了低能耗、低排放、低污染。

(2)染好的粘胶散纤维颜色鲜艳度和色牢度都很好，符合国家标准，深色3～4级，浅色可以达到4级。

(3)本申请粘胶散纤维植物靛蓝冷堆染色工艺，抓棉、打炼成网、染色、成卷可形成流水线生产模式，效率高，产量高，每小时可以染色400kg以上。

具体实施方式

实施例1：不同染液配比

待处理粘胶散纤维整理形成棉层→靛蓝染料与还原剂分别化料，两者按比例投入染色槽→室温条件下，棉层由上网带与下网带夹持均匀通过染色槽；(4)轧液，轧余量为120～200％→成卷堆置，并密封→退卷水洗、脱水烘干。

其中，靛蓝染料与还原剂按表1所示配比配料，待处理粘胶散纤维规格为直径1.2mm，长3.8cm，干燥至含水量为8～10％，蓬松；化料中，化料为常温化料，靛蓝染料化料中添加有纯碱与液碱形成的混合碱(比例依反应时间要求而定)作为碱剂，保险粉作为还原剂；处理中，上网带与下网带施加在棉层上的压力为0.5mpa，上网带、下网带的网孔为矩形，孔径为1～2cm；进入浸液/染料前，棉层在上网带与下网带之间的厚度为5～8cm，浸液后的厚度缩减至1cm左右；浸槽长度为1m，棉层车速为2～4m/min，通过时长为0.5～1min；轧液压力为0.1～0.5公斤；成卷、堆置时，常温(30℃附近，恒温)，滚动；退卷后水洗温度为95℃附近，车速为6～8m/min；50℃固色(固色剂可采用常规固色剂)，50℃柔软(柔软剂采用常规柔软剂)；脱水烘干。

表1不同构成的染液

表1中，染料浓度＝(靛蓝染料/靛蓝染料化料用水)×100％，用水量为还原剂化料用水与靛蓝染料化料用水的总和，靛蓝染料化料用水与还原剂化料用水的配比4:1。

将待处理粘胶纤维梳理形成密度和厚度均匀的棉层，该处理不改变纤维的散状结构，但仍保持了连续输送的状态，当棉层采用上网带与下网带夹持输送时，染色槽中的染料可以快速高效的穿透棉层，使纤维得到充分浸染，因此后续轧液后只需成卷冷堆即可，整个过程无需前处理，也避免了多道上染，上染周期和上染成本大幅降低。

整个工艺设计中，由于使用植物靛蓝染料，产生的废水中污染物含量很低，冷堆染色和流水线后处理工艺产生的污水很少；常温染色，不需要蒸汽；真正做到了低能耗、低排放、低污染，而且染好的粘胶散纤维颜色鲜艳度和色牢度都很好；而抓棉、打炼成网、染色、成卷可形成流水线生产模式，效率高，产量高，每小时可以染色400kg以上。

实施例2

在上述方案基础上，我们还提供了一个备选方案，其他参数与实施例1相同，区别在于：粘胶散纤维依次进行抓棉、打炼、成网，即形成棉层，待处理粘胶散纤维经抓棉处理后，散纤维变得更加蓬松，打炼采用打手开松，两者配合，当进行后续的成网时，纤维分布更加均匀；粘胶散纤维依次进行抓棉、打炼、成网，即形成棉层；成网工序中，散纤维为短纤，短纤长度分别为1cm、2cm、3cm、4cm、5cm，含水量为8％、9％、10％，形成15种待处理对象。纤维为短纤，干燥、蓬松，在进行抓棉、打炼、成网时，形成分布均匀的棉层。散纤维经往复机抓吸并输送到多窗，经多窗打混、风管输送、打手打炼，粘胶散纤维整理成密度厚薄均匀的棉层。

实施例3

在上述方案基础上，我们还提供了一个备选方案，其他参数与实施例1相同，区别在于：靛蓝染料化料过程为：根据配方浓度确定水量、靛蓝染料、碱剂的用量，搅拌均匀，使靛蓝染料充分溶解，化料温度25℃(夏天允许稍高)，靛蓝染料化料用水与还原剂化料用水的质量配比为2:1、3:1、4:1、5:1、6:1，靛蓝染料与还原剂的质量配比为2:1、3:1、4:1、5:1、6:1。靛蓝染料化料与还原剂化料可分别进行，先按比例称取各自的用水和各自的用料(靛蓝染料化料的用料为靛蓝染料，还原剂化料的用料为还原剂)，以该方式控制化料过程中物料的添加比例，可以精确控制染色浴液的浓度，保证反应精确稳定有效的进行，提高了物料利用率，也避免了反应物料残余、增加后续清洗负担。

作为上述方案的替代，靛蓝染料化料中还可以添加有碱剂，靛蓝染料化料用水、靛蓝染料和碱剂按比例添加后，搅拌均匀至靛蓝染料充分溶解，靛蓝染料与碱剂配比为3:1、5:1、6:1、8:1；还原剂与还原剂化料用水按比例添加，搅拌均匀至还原剂充分溶解；靛蓝染料与还原剂的质量配比为2:1、3:1、4:1、5:1、6:1，靛蓝染料化料用水与还原剂化料用水的质量配比为2:1、3:1、4:1、5:1、6:1。碱剂优选为纯碱(碳酸钠)与液碱(液态氢氧化钠，浓度为30％～32％或40％～42％)的混合碱；还原剂优选为保险粉。碱剂采用混合碱，盐碱配合羟基碱，在保证ph环境的同时，也避免反应太过激烈。

实施例4

在上述方案基础上，我们还提供了一个备选方案，其他参数与实施例1相同，区别在于：步骤(3)中，成网的粘胶散纤维棉层由上网带、下网带夹着匀速经过染色槽，上网带、下网带赋予棉层1公斤、3公斤、5公斤的压力，压力太小浸液会流淌，网带的网孔可设计为矩形，其直径满足网棉不会跑出为标准，以网孔直径1～2cm为佳，浸液前位于上网带与下网带之间的棉层厚度为5cm、6cm、8cm，棉层通过浸槽的速度为2m/min、3m/min、4m/min，当浸液槽设置为1m长时，棉层在染液中的浸泡时长约为0.5～1min。

实施例5

在上述方案基础上，我们还提供了一个备选方案，其他参数与实施例1相同，区别在于：轧液是指轧辊轧去一定水量，根据需要的含水量确定轧辊的压力，步骤(4)中，轧液压力分别设置为0.1公斤、0.3公斤、0.5公斤。轧液的目的在于：满足散纤维上充分浸染染料的同时，给予一定压力也有利于强化染料与散纤维的结合。

实施例6

在上述方案基础上，我们还提供了一个备选方案，其他参数与实施例1相同，区别在于：粘胶散纤维棉层经过轧辊后由成卷装置卷成棉卷，放置在密封的环境里，堆置为常温(约30℃附近)、恒温、滚动的动态堆置。

实施例7

在上述方案基础上，我们还提供了一个备选方案，其他参数与实施例1相同，区别在于：步骤(6)中，退卷水洗温度为95℃附近，优选为90～98℃，车速6～8m/min。

实施例8

在上述方案基础上，我们还提供了一个备选方案，其他参数与实施例1相同，区别在于：针对退卷后散纤维，我们还设置额外设置有固色与柔软两个处理槽，两个处理槽相邻设置，固色后进行柔软处理，固色槽中添加固色剂，固色温度在50℃附近，以45～60℃为佳；柔软槽中添加柔软剂，柔软温度在50℃附近，以45～60℃为佳。

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