一種採用天然染料染色的高色牢度全色譜紗線製備方法與流程
2023-07-14 03:57:26
本發明涉及纖維或紗線染色領域，具體地說是一種採用天然染料染色的高色牢度全色譜紗線製備方法。
背景技術：
合成染料以其多彩的色澤和優良的染色牢度得到廣泛的使用，然而合成染料在工業生產過程中給環境造成很大的汙染，一些合成染料對人體健康有一定的危害。近年來歐洲對紡織品不斷設置「綠色壁壘」，禁用的染料、助劑和其他化學品範圍不斷擴大，如：歐洲最主要的oeko-texstandard100和reach法規，給我國紡織品和服裝業出口帶來很大的影響。在全球綠色環保浪潮的影響下，天然植物染色又重新回到人們的視野。天然染料具有生態平衡特點：安全性高、無毒、色澤自然鮮豔，有一定的營養價值和藥理保健作用，例如抗菌，消炎，祛溼，防臭，活血行氣。且天然染料不汙染環境，製造條件溫和，為生物可再生資源，無三廢處理問題，足以重新引起染料界關注。
天然染料根據來源可分為植物染料、動物染料和礦物染料，其中以植物染料為主。印度、孟加拉國、日本、韓國、美國、義大利以及我國等國家都相繼採用植物染料染色並取得一些的成果，例如，jetts等用一種印度植物楝樹的葉子作為天然染料，對棉織物進行超聲波染色；taekyeongkim等通過使用抗壞血酸、五倍子酸、茶多酚等天然化合物對天然染料的耐曬牢度提升進行了研究，使天然染料的耐曬牢度提高至1級左右。在我國，北京銅牛紡織有限公司推出了利用天然植物染料染色的「銅牌牛」系列童裝；江蘇三毛集團也應用植物染料製備高支天素麗環保型高檔面料，效果較好；海瀾集團和東華大學紡織學院承擔的國家「863」高新技術項目—「天然染料製備及其在生態紡織品開發與羊毛清潔生產中的應用技術」，促使天然染料染色向產業化發展。目前印度、義大利和德國等國家的一些染料公司都在開發生產天然植物染料。
天然染料在紡織品染色中也存在的一些主要問題：
①染色重複性差。常用的天然染料絕大多數是植物染料，即使是同一種植物，由於產地不同，氣候條件不同及採集時間不同都會影響色素的組成和色澤，而這必然會導致染料的染色重複性差。儘管所染纖維的色調可通過使用不同的媒染劑來調控，但是染色的重現性仍然很差。
②拼染配伍性差。從應用分類來看，天然染料類別差異大，色譜不全，比如主要的藍色為靛藍，屬於還原染料，而其他天然植物染料大部分屬於直接染料，從結構上看難以找到同類別的天然染料三元色，因而不能像正常染色打樣那樣獲得各種顏色。因此市場上的天然染料染色產品僅染其本色，很少拼色。
③色牢度差，缺乏相應的高色牢度生態染色技術。由於天然染料發色基團的固有的不穩定性，導致天然染料耐洗和耐光牢度差，儘管在天然染料染色中，使用媒染和某些後處理可提高染色牢度，傳統的媒染劑大多含有重金屬離子，其中許多被列入生態紡織品所禁用的名單。
纖維先染色後紡紗，可紡性大大下降。為了獲得一定的染色深度，纖維染色前通常要進行前處理，前處理會破壞原棉上的蠟質，棉纖維親水性強，紡紗易起棉結，必須加入蓬鬆劑等改善可紡性。如果不進行前處理染色深度就較低。另外，採用天然染料媒染法，染色後對纖維損傷更大，可紡性更差。因此，市場上的天然染料染色都是針對紗線和織物染色，很少用於纖維染色。
基於以上的情況，我們認為天然植物染料染色紗線的開發仍然面臨很多實際應用問題，在傳統紗線和織物染色領域很難有大的發展前景。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種採用天然染料染色的高色牢度全色譜紗線製備方法，以有效避免天然染料染色重現性差，色牢度低，色譜不全等問題。
為此，本發明採用如下的技術方案：一種採用天然染料染色的高色牢度全色譜紗線製備方法，其步驟如下：
1)纖維採用雙活性基改性劑改性；
2)配置和篩選天然染料組合，改性纖維單一天然染料染色；
3)將各天然染料染色後的纖維混色，並紡紗。
4)採用單活性基固色劑固色，然後水洗。
進一步說，所述雙活性基改性劑包括雙(2,3-環氧丙基二甲基氯化銨)乙烯,雙活性基改性劑用量為纖維重量的1～6％。改性纖維染色與常規纖維染色相比，改性纖維染色時不使用其它大量助劑和柔軟劑等化學藥品，不影響纖維的可紡性，造成纖維強力損傷小，成紗質量好。
進一步說，所述天然染料根據顏色進行配置，顏色色系的配置包括如下一種或多種相組合，天然染料的紅色系來源包括茜草、桑葚，黃色系來源包括梔子、姜，藍色系來源包括蓼藍、菘藍，棕色系來源包括板慄殼、薯莨。各色係為天然染料分別對改性纖維染色，無需添加其它助劑。
進一步說，所述紡紗工序直接包括纖維混和、梳棉、牽伸、粗紗、細紗；紡紗時需三道及以上梳棉工序和並條機一道及以上並條。紡紗時無需添加彭松劑，經染色後的改性纖維封閉了纖維表面的羥基，使纖維之間的摩擦係數下降，可紡性增強，紡紗時需三道及以上梳棉工序和並條機一道及以上並條，以保證混色均勻性。
進一步說，纖維混合時通過調節染色後單色纖維的組合和比例獲得各種色彩，或混入本色原棉纖維降低顏色深度。
進一步說，所述固色採用的固色劑與纖維改性劑是同系物，都是環氧丙基甲基氯化銨的物質，但是固色劑為採用單活性基，主要為2,3-環氧丙基三甲基氯化銨，作用為封閉染料的陰離子，提高色牢度，其用量為纖維重量的0.1-1％，視著色深度和有色成分佔比決定。
進一步說，紅色系選用桑葚色素染色工藝如下，桑葚色素10％(o.w.f)；溫度90℃；保溫時間60min；浴比1：10；纖維室溫入染,升溫速率2℃/min,升溫至90℃,保溫60mim。
進一步說，藍色系選用蓼藍色素染色工藝如下，蓼藍色素10％(o.w.f)；燒鹼3％(o.w.f)；保險粉3％(o.w.f)；溫度40℃；時間30min；浴比1：10；蓼藍中先加燒鹼,攪拌,再加保險粉,攪拌,升溫速率2℃/min升溫至40℃,保溫30min,然後取出,空氣中氧化。
進一步說，棕色系選用板慄殼色素染色工藝如下，板慄殼色素20％(o.w.f)；溫度90℃；時間60min；浴比1：10；室溫入染,升溫速率2℃/min,升溫至90℃,保溫60mim。
與現有的天然染料拼色生產多色彩紗線相比，本發明具有以下優點：
1)本發明開發的「纖維改性，紗線固色」的方法，通過雙活性基改性劑改性對纖維改性，實現了天然染色的無媒染色，且對纖維損傷少，上染率高。天然染料上染後封閉了陽離子基團，使纖維更加彭松，提高了可紡性，成紗後同樣採用單活性基固色劑封閉水溶性集團，在不增加化學組成的情況下，近一步提高染色牢度，實現了天然染料染料染色紗線的製備。
2)與常規法相比，本發明能實現全色譜紗線製備且無需染料拼色。由於天然染料色譜不全，從結構上看難以找到同類別的天然染料三元色，使得染色拼色對色有難度。本發明利用纖維分別染色在混色拼色的方法有效解決了天然染料自身的缺陷。
3)與常規法相比，本發明生產的紗線環保、色牢度高。採用雙活性基改性劑改性改性棉纖維，未使用媒染劑，生態環保。由於各天然染料分別染色，使用的都是其最佳染色工藝，並且染料經過篩選的色牢度相對高的染料，因此生產的紗線色牢度比傳統工藝更高。
4)與常規法相比，本發明使用助劑少，整個過程中，僅採用一類環氧丙基氯化銨助劑，在不同的工序中，分別作為纖維改性劑、紡紗蓬鬆劑、紗線染色固色劑。
具體實施方式
以下通過實施例描述本發明的技術方案。本發明結合纖維前處理技術和紗線後整理技術，紗線的質量更加。
實施例1
潘通色tcx17-1612(l*＝48，a*＝25,b*＝-3)純棉紗線的製備方法如下：
1)纖維改性：取雙活性基改性劑改性並加水，雙活性基改性劑改性是纖維重量的2％；纖維與雙活性基改性劑改性浴比1:10，溫度：95℃，浸泡時間：30min。
2)配置篩選天然染料並染色，紅色系選用桑葚色素，藍色系選用蓼藍色素，棕色系選用板慄殼色素。
①紅色系選用桑葚色素染色工藝
纖維室溫入染,升溫速率2℃/min,升溫至90℃,保溫60mim。
②藍色系選用蓼藍色素染色工藝
蓼藍中先加燒鹼,攪拌,再加保險粉,攪拌,升溫速率2℃/min升溫至40℃,保溫30min,然後取出,空氣中氧化。
③棕色系選用板慄殼色素染色工藝
室溫入染,升溫速率2℃/min,升溫至90℃,保溫60mim。
3)混色紡紗，將染色後的桑葚色素染色纖維、蓼藍色素染色纖維、紫膠色素染色纖維以64.60：6.10：29.30的比例混和，經過三道梳棉工序，經並條機一道並條，通過牽伸，紡成粗紗，再加捻成不同支數的細紗。測得l*＝48.88,a*＝23.76,b*＝-2.32。顏色值的測定條件：採用color-eye7000a，d65光源，包含鏡面反射，大孔徑。l*代表亮度，a*,b*為色度。
4)單活性基固色劑，然後水洗。取單活性基固色劑、非離子柔軟劑並加水，單活性基固色劑是纖維重量的1％，非離子柔軟劑為纖維重量的3％；浴比1:5，溫度：80℃，浸泡時間：10min，乾燥後，60℃溫水洗一遍，10℃-20℃水洗一遍。
5)效果測試
表1：預期技術指標
實施例2：潘通色tcx16-1324(l*＝66,a*＝4,b*＝26)的天然染料染色棉/粘50/50較混紡紗的製備方法如下：
1)纖維改性：取雙活性基改性劑改性並加水，雙活性基改性劑改性是纖維重量的2％；纖維與雙活性基改性劑改性浴比1:10，溫度：95℃，浸泡時間：30min。
2)配置篩選天然染料並染色，黃色系選用梔子黃色素和姜色素，及本色原棉纖維、本色粘膠纖維。
①黃色系選用板慄殼色素染色工藝；
室溫入染,升溫速率2℃/min,升溫至90℃,保溫60mim。
②黃色系選用板姜色素染色工藝
室溫入染,升溫速率2℃/min,升溫至60℃,保溫60mim。
3)混色紡紗，將梔子黃色素染色纖維、姜色素染色纖維、原棉纖維、本色粘膠纖維以質量比14.40：32.50：3.20：50混和，經過三道梳棉工序，經並條機一道並條，通過牽伸，紡成粗紗，再加捻成不同支數的細紗。測色l*＝65.91,a*＝4.08,b*＝26.63。顏色值的測定條件：採用color-eye7000a，d65光源，包含鏡面反射，大孔徑。
4)單活性基固色劑，然後水洗。取單活性基固色劑、非離子柔軟劑並加水，單活性基固色劑是纖維重量的1％，非離子柔軟劑為纖維重量的3％；浴比1:5，溫度：80℃，浸泡時間：10min，乾燥後，60℃溫水洗一遍，10℃-20℃水洗一遍。
5)效果測試
表2：預期技術指標