CN107059429B - 一种采用天然染料染色的高色牢度全色谱纱线制备方法 - Google Patents

一种采用天然染料染色的高色牢度全色谱纱线制备方法 Download PDF

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Abstract

一种采用天然染料染色的高色牢度全色谱纱线制备方法，其步骤如下：1)纤维采用双活性基改性剂改性；2)配置和筛选天然染料组合，改性纤维单一天然染料染色；3)将各天然染料染色后的纤维混色，并纺纱。4)采用单活性基固色剂固色，然后水洗。

Description

一种采用天然染料染色的高色牢度全色谱纱线制备方法
技术领域
本发明涉及纤维或纱线染色领域，具体地说是一种采用天然染料染色的高色牢度全色谱纱线制备方法。
背景技术
合成染料以其多彩的色泽和优良的染色牢度得到广泛的使用，然而合成染料在工业生产过程中给环境造成很大的污染，一些合成染料对人体健康有一定的危害。近年来欧洲对纺织品不断设置“绿色壁垒”，禁用的染料、助剂和其他化学品范围不断扩大，如：欧洲最主要的Oeko-tex standard 100和REACH法规，给我国纺织品和服装业出口带来很大的影响。在全球绿色环保浪潮的影响下，天然植物染色又重新回到人们的视野。天然染料具有生态平衡特点：安全性高、无毒、色泽自然鲜艳，有一定的营养价值和药理保健作用，例如抗菌，消炎，祛湿，防臭，活血行气。且天然染料不污染环境，制造条件温和，为生物可再生资源，无三废处理问题，足以重新引起染料界关注。
天然染料根据来源可分为植物染料、动物染料和矿物染料，其中以植物染料为主。印度、孟加拉国、日本、韩国、美国、意大利以及我国等国家都相继采用植物染料染色并取得一些的成果，例如，Jett S等用一种印度植物楝树的叶子作为天然染料，对棉织物进行超声波染色；Taekyeong Kim等通过使用抗坏血酸、五倍子酸、茶多酚等天然化合物对天然染料的耐晒牢度提升进行了研究，使天然染料的耐晒牢度提高至1级左右。在我国，北京铜牛纺织有限公司推出了利用天然植物染料染色的“铜牌牛”系列童装；江苏三毛集团也应用植物染料制备高支天素丽环保型高档面料，效果较好；海澜集团和东华大学纺织学院承担的国家“863”高新技术项目—“天然染料制备及其在生态纺织品开发与羊毛清洁生产中的应用技术”，促使天然染料染色向产业化发展。目前印度、意大利和德国等国家的一些染料公司都在开发生产天然植物染料。
天然染料在纺织品染色中也存在的一些主要问题：
①染色重复性差。常用的天然染料绝大多数是植物染料，即使是同一种植物，由于产地不同，气候条件不同及采集时间不同都会影响色素的组成和色泽，而这必然会导致染料的染色重复性差。尽管所染纤维的色调可通过使用不同的媒染剂来调控，但是染色的重现性仍然很差。
②拼染配伍性差。从应用分类来看，天然染料类别差异大，色谱不全，比如主要的蓝色为靛蓝，属于还原染料，而其他天然植物染料大部分属于直接染料，从结构上看难以找到同类别的天然染料三元色，因而不能像正常染色打样那样获得各种颜色。因此市场上的天然染料染色产品仅染其本色，很少拼色。
③色牢度差，缺乏相应的高色牢度生态染色技术。由于天然染料发色基团的固有的不稳定性，导致天然染料耐洗和耐光牢度差，尽管在天然染料染色中，使用媒染和某些后处理可提高染色牢度，传统的媒染剂大多含有重金属离子，其中许多被列入生态纺织品所禁用的名单。
纤维先染色后纺纱，可纺性大大下降。为了获得一定的染色深度，纤维染色前通常要进行前处理，前处理会破坏原棉上的蜡质，棉纤维亲水性强，纺纱易起棉结，必须加入蓬松剂等改善可纺性。如果不进行前处理染色深度就较低。另外，采用天然染料媒染法，染色后对纤维损伤更大，可纺性更差。因此，市场上的天然染料染色都是针对纱线和织物染色，很少用于纤维染色。
基于以上的情况，我们认为天然植物染料染色纱线的开发仍然面临很多实际应用问题，在传统纱线和织物染色领域很难有大的发展前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种采用天然染料染色的高色牢度全色谱纱线制备方法，以有效避免天然染料染色重现性差，色牢度低，色谱不全等问题。
为此，本发明采用如下的技术方案：一种采用天然染料染色的高色牢度全色谱纱线制备方法，其步骤如下：
1)纤维采用双活性基改性剂改性；
2)配置和筛选天然染料组合，改性纤维单一天然染料染色；
3)将各天然染料染色后的纤维混色，并纺纱。
4)采用单活性基固色剂固色，然后水洗。
进一步说，所述双活性基改性剂包括双(2,3-环氧丙基二甲基氯化铵)乙烯,双活性基改性剂用量为纤维重量的1～6％。改性纤维染色与常规纤维染色相比，改性纤维染色时不使用其它大量助剂和柔软剂等化学药品，不影响纤维的可纺性，造成纤维强力损伤小，成纱质量好。
进一步说，所述天然染料根据颜色进行配置，颜色色系的配置包括如下一种或多种相组合，天然染料的红色系来源包括茜草、桑葚，黄色系来源包括栀子、姜，蓝色系来源包括蓼蓝、菘蓝，棕色系来源包括板栗壳、薯莨。各色系为天然染料分别对改性纤维染色，无需添加其它助剂。
进一步说，所述纺纱工序直接包括纤维混和、梳棉、牵伸、粗纱、细纱；纺纱时需三道及以上梳棉工序和并条机一道及以上并条。纺纱时无需添加蓬松剂，经染色后的改性纤维封闭了纤维表面的羟基，使纤维之间的摩擦系数下降，可纺性增强，纺纱时需三道及以上梳棉工序和并条机一道及以上并条，以保证混色均匀性。
进一步说，纤维混合时通过调节染色后单色纤维的组合和比例获得各种色彩，或混入本色原棉纤维降低颜色深度。
进一步说，所述固色采用的固色剂与纤维改性剂是同系物，都是环氧丙基甲基氯化铵的物质，但是固色剂为采用单活性基，主要为2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，作用为封闭染料的阴离子，提高色牢度，其用量为纤维重量的0.1-1％，视着色深度和有色成分占比决定。
进一步说，红色系选用桑葚色素染色工艺如下，桑葚色素10％(o.w.f)；温度90℃；保温时间60min；浴比1：10；纤维室温入染,升温速率2℃/min,升温至90℃,保温60mim。
进一步说，蓝色系选用蓼蓝色素染色工艺如下，蓼蓝色素10％(o.w.f)；烧碱3％(o.w.f)；保险粉3％(o.w.f)；温度40℃；时间30min；浴比1：10；蓼蓝中先加烧碱,搅拌,再加保险粉,搅拌,升温速率2℃/min升温至40℃,保温30min,然后取出,空气中氧化。
进一步说，棕色系选用板栗壳色素染色工艺如下，板栗壳色素20％(o.w.f)；温度90℃；时间60min；浴比1：10；室温入染,升温速率2℃/min,升温至90℃,保温60mim。
与现有的天然染料拼色生产多色彩纱线相比，本发明具有以下优点：
1)本发明开发的“纤维改性，纱线固色”的方法，通过双活性基改性剂改性对纤维改性，实现了天然染色的无媒染色，且对纤维损伤少，上染率高。天然染料上染后封闭了阳离子基团，使纤维更加蓬松，提高了可纺性，成纱后同样采用单活性基固色剂封闭水溶性集团，在不增加化学组成的情况下，近一步提高染色牢度，实现了天然染料染料染色纱线的制备。
2)与常规法相比，本发明能实现全色谱纱线制备且无需染料拼色。由于天然染料色谱不全，从结构上看难以找到同类别的天然染料三元色，使得染色拼色对色有难度。本发明利用纤维分别染色在混色拼色的方法有效解决了天然染料自身的缺陷。
3)与常规法相比，本发明生产的纱线环保、色牢度高。采用双活性基改性剂改性改性棉纤维，未使用媒染剂，生态环保。由于各天然染料分别染色，使用的都是其最佳染色工艺，并且染料经过筛选的色牢度相对高的染料，因此生产的纱线色牢度比传统工艺更高。
4)与常规法相比，本发明使用助剂少，整个过程中，仅采用一类环氧丙基氯化铵助剂，在不同的工序中，分别作为纤维改性剂、纺纱蓬松剂、纱线染色固色剂。
具体实施方式
以下通过实施例描述本发明的技术方案。本发明结合纤维前处理技术和纱线后整理技术，纱线的质量更加。
实施例1
潘通色TCX17-1612(L*＝48，a*＝25,b*＝-3)纯棉纱线的制备方法如下：
1)纤维改性：取双活性基改性剂改性并加水，双活性基改性剂改性是纤维重量的2％；纤维与双活性基改性剂改性浴比1:10，温度：95℃，浸泡时间：30min。
2)配置筛选天然染料并染色，红色系选用桑葚色素，蓝色系选用蓼蓝色素，棕色系选用板栗壳色素。
①红色系选用桑葚色素染色工艺
纤维室温入染,升温速率2℃/min,升温至90℃,保温60mim。
②蓝色系选用蓼蓝色素染色工艺
蓼蓝中先加烧碱,搅拌,再加保险粉,搅拌,升温速率2℃/min升温至40℃,保温30min,然后取出,空气中氧化。
③棕色系选用板栗壳色素染色工艺
室温入染,升温速率2℃/min,升温至90℃,保温60mim。
3)混色纺纱，将染色后的桑葚色素染色纤维、蓼蓝色素染色纤维、紫胶色素染色纤维以64.60：6.10：29.30的比例混和，经过三道梳棉工序，经并条机一道并条，通过牵伸，纺成粗纱，再加捻成不同支数的细纱。测得L*＝48.88,a*＝23.76,b*＝-2.32。颜色值的测定条件：采用Color-Eye 7000A，D65光源，包含镜面反射，大孔径。L*代表亮度，a*,b*为色度。
4)单活性基固色剂，然后水洗。取单活性基固色剂、非离子柔软剂并加水，单活性基固色剂是纤维重量的1％，非离子柔软剂为纤维重量的3％；浴比1:5，温度：80℃，浸泡时间：10min，干燥后，60℃温水洗一遍，10℃-20℃水洗一遍。
5)效果测试
表1：预期技术指标
实施例2：潘通色TCX16-1324(L*＝66,a*＝4,b*＝26)的天然染料染色棉/粘50/50较混纺纱的制备方法如下：
1)纤维改性：取双活性基改性剂改性并加水，双活性基改性剂改性是纤维重量的2％；纤维与双活性基改性剂改性浴比1:10，温度：95℃，浸泡时间：30min。
2)配置筛选天然染料并染色，黄色系选用栀子黄色素和姜色素，及本色原棉纤维、本色粘胶纤维。
①黄色系选用板栗壳色素染色工艺；
室温入染,升温速率2℃/min,升温至90℃,保温60mim。
②黄色系选用板姜色素染色工艺
室温入染,升温速率2℃/min,升温至60℃,保温60mim。
3)混色纺纱，将栀子黄色素染色纤维、姜色素染色纤维、原棉纤维、本色粘胶纤维以质量比14.40：32.50：3.20：50混和，经过三道梳棉工序，经并条机一道并条，通过牵伸，纺成粗纱，再加捻成不同支数的细纱。测色L*＝65.91,a*＝4.08,b*＝26.63。颜色值的测定条件：采用Color-Eye 7000A，D65光源，包含镜面反射，大孔径。
4)单活性基固色剂，然后水洗。取单活性基固色剂、非离子柔软剂并加水，单活性基固色剂是纤维重量的1％，非离子柔软剂为纤维重量的3％；浴比1:5，温度：80℃，浸泡时间：10min，干燥后，60℃温水洗一遍，10℃-20℃水洗一遍。
5)效果测试
表2：预期技术指标

Claims (6)

1.一种采用天然染料染色的高色牢度全色谱纱线制备方法，其步骤如下：
1)纤维采用双活性基改性剂改性；
2)配置和筛选天然染料组合，改性纤维单一天然染料染色；
3)将各天然染料染色后的纤维混色，并纺纱；
4)采用单活性基固色剂固色，然后水洗；
所述双活性基改性剂包括双(2,3-环氧丙基二甲基氯化铵)乙烯,双活性基改性剂用量为纤维重量的1～6％，纤维与双活性基改性剂改性浴比1:10，温度：90-95℃，浸泡时间：30min；
所述单活性基固色剂与双活性基改性剂都是带环氧丙基甲基氯化铵的物质，但单活性基固色剂为单活性基，包括2,3-环氧丙基三甲基氯化铵；单活性基固色剂用量为纤维重量的0.1-1％。
2.根据权利要求1所述的一种采用天然染料染色的高色牢度全色谱纱线制备方法，其特征在于，所述天然染料根据颜色进行配置，颜色色系的配置包括如下一种或多种相组合，天然染料的红色系来源包括茜草色素、桑葚色素，黄色系来源包括栀子色素、姜色素，蓝色系来源包括蓼蓝色素、菘蓝色素，棕色系来源包括板栗壳色素、薯莨色素。
3.根据权利要求1所述的一种采用天然染料染色的高色牢度全色谱纱线制备方法，其特征在于，所述纺纱工序直接包括纤维混和、梳棉、牵伸、粗纱、细纱；纺纱时需三道及以上梳棉工序和并条机一道及以上并条。
4.根据权利要求2所述的一种采用天然染料染色的高色牢度全色谱纱线制备方法，其特征在于，红色系选用桑葚色素染色工艺如下，
纤维室温入染,升温速率2℃/min,升温至90℃,保温60min。
5.根据权利要求2所述的一种采用天然染料染色的高色牢度全色谱纱线制备方法，其特征在于，蓝色系选用蓼蓝色素染色工艺如下，
蓼蓝中先加烧碱,搅拌,再加保险粉,搅拌,升温速率2℃/min升温至40℃,保温30min,然后取出,空气中氧化。
6.根据权利要求2所述的一种采用天然染料染色的高色牢度全色谱纱线制备方法，其特征在于，棕色系选用板栗壳色素染色工艺如下，
室温入染,升温速率2℃/min,升温至90℃,保温60min。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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CB02 Change of applicant information

Address after: 314000 2 building, Photovoltaic Science Park, 1288 Kang He road, Xiuzhou District, Jiaxing, Zhejiang.

Applicant after: Jiaxing University

Address before: 314000 Yuexiu South Road, Jiaxing, Jiaxing, Zhejiang

Applicant before: Jiaxing University

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
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Effective date of registration: 20201113

Address after: 276000 west section of Tengfei Road, Yishui Economic Development Zone, Linyi City, Shandong Province

Patentee after: SHANDONG HENGTAI TEXTILE Co.,Ltd.

Address before: 314000 No.2 Building of Photovoltaic Science Park, 1288 Kanghe Road, Xiuzhou District, Jiaxing City, Zhejiang Province

Patentee before: JIAXING University

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