專利名稱：天然纖維超臨界二氧化碳染色新工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紡織染整領(lǐng)域。特別涉及紡織印染天然纖維的工藝方法。
背景技術(shù)：
我國是紡織大國，紡織染整耗水大，環(huán)境污染嚴(yán)重，綜合成本高隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步及人們生態(tài)環(huán)境意識(shí)的提升，如何實(shí)現(xiàn)無水介質(zhì)染色技術(shù)，清潔化生產(chǎn)，是國內(nèi)外紡織專家近年來的攻關(guān)難題。1991年德國Schollmeyer等人發(fā)表了用超臨界二氧化碳染色方法的論文，探討了合成纖維超臨界染色的問題。1995年德國西北纖維研究中心(DTNW)曾進(jìn)行了超臨界流體染色的纖維僅限于滌綸、聚酯、聚丙稀纖維而在纖維素纖維、蛋白質(zhì)纖維天然纖維方面染色性不好，尚有繼續(xù)開發(fā)的余地。1998年孫傳經(jīng)等人申請(qǐng)了超臨界二氧化碳紗線染色工藝的專利(申請(qǐng)?zhí)?8120548.8)。介紹了一種超臨界二氧化碳紗線染色工藝，它是將紗線裝入高壓染色釜內(nèi)的染色筐后，將經(jīng)冷凝器凝成液體的CO2，對(duì)化學(xué)纖維紗線進(jìn)行染色。壓力300*105±400Pa，溫度170±10℃。從文獻(xiàn)資料中可看出，國內(nèi)外僅局限于化學(xué)纖維超臨界二氧化碳染色，并且溫度高、壓力大，而對(duì)天然纖維棉、亞麻、苧麻、黃麻、紅麻、大麻、羅布麻、毛、柞蠶絲、桑蠶絲仍未見報(bào)道。因此本發(fā)明針對(duì)天然纖維的特性進(jìn)行改性處理，對(duì)超臨界二氧化碳染色的工藝技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的研究，實(shí)現(xiàn)了天然纖維超臨界二氧化碳染色，且具有溫度低、流程短、染色時(shí)間短的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種經(jīng)改性處理的天然纖維，其中包括棉、亞麻、苧麻、黃麻、紅麻、大麻、羅布麻、毛、柞蠶絲、桑蠶絲，經(jīng)系列生產(chǎn)加工制造的纖維及其制品，用超臨界二氧化碳染色裝置，在超臨界狀態(tài)下染色，徹底根除了傳統(tǒng)用水染色所造成的環(huán)境污染。實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算和清潔化生產(chǎn)。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下特點(diǎn)一、染色過程不用水，無污染，實(shí)現(xiàn)了清潔化生產(chǎn)；二、染料可循環(huán)使用，節(jié)約染料；三、染色工藝流程短，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算；四、染色溫度低；五、染色均勻；六、綜合成本低。
本發(fā)明的方法可以通過下列措施達(dá)到首先放入一定量的分散染料或其它合成專用染料，再將經(jīng)生物酶或合成的銨鹽類或表面活性劑處理或真絲蛋白質(zhì)官能基的改性或接枝改性后的棉、亞麻、苧麻、黃麻、紅麻、大麻、羅布麻、毛、柞蠶絲、桑蠶絲的纖維及其制品放入高壓釜既可染色。
液體二氧化碳從貯罐流出經(jīng)過過濾器、流量計(jì)、預(yù)冷器、管道泵、高壓泵、進(jìn)入高壓釜開始染色。染色達(dá)到工藝時(shí)間后，萃取未固著染料，降壓，取布。染色后的紡織品經(jīng)檢查，檢驗(yàn)，入庫。
麻類亞麻、苧麻、黃麻、紅麻、大麻、羅布麻纖維可采用果膠酶或復(fù)合酶在脫膠工序或粗紗煮煉工序中一并解決。其溫度為45～55℃，PH＝5.5，浴比1∶20，時(shí)間為80分鐘。
毛類纖維角朊中含有12％左右的光氨酸，它在羊毛表面形成交聯(lián)程度很高的二硫鍵，阻礙染料向纖維的滲透和擴(kuò)散，因此可采用表面活性劑處理。配制最終產(chǎn)品有效物含量為60％，工藝條件為PH＝3～4、改性劑濃度8克/升，溫度90℃、時(shí)間45分鐘，增加纖維對(duì)染料吸附性和染色色牢度。
絲類纖維可以作以下改性處理，真絲蛋白質(zhì)官能基的改性或接枝改性，提高染色效果。
2、高壓染罐裝料將分散染料或?qū)Ｓ煤铣扇玖霞吧鲜龈男蕴幚淼睦w維、紗線、織物裝入高壓染罐中。
3、染色將分散染料或合成專用染料裝置加壓至280-300bar，加熱至80-110℃，時(shí)間40-45min。
4、萃取去除過量染料并使萃取溫度控制為80-110℃，壓力為280-300bar，時(shí)間為15min。
5、降壓排放二氧化碳，當(dāng)壓力減為常壓時(shí)，取出染色的紡織品。
6、檢驗(yàn)根據(jù)國標(biāo)對(duì)產(chǎn)品的色牢度、染色均勻性等進(jìn)行檢驗(yàn)。
7、入庫實(shí)施例2將分散染料(染料用量為紡織制品重的5.5％)及將經(jīng)生物酶改性處理的麻纖維或制品放入高壓釜染色裝置中，開啟制冷壓縮機(jī)、循環(huán)泵，使液體二氧化碳從貯罐流出，經(jīng)過濾器、流量計(jì)、預(yù)冷器、管道泵、高壓泵、進(jìn)入高壓釜，變?yōu)槌R界二氧化碳流體，開始染色。染色達(dá)到工藝后，即溫度110℃，壓力300bar，時(shí)間45min，萃取未固著染料，萃取工藝條件溫度110℃，壓力300bar，時(shí)間15min。降壓、取布、檢驗(yàn)、入庫。
權(quán)利要求
1.然纖維超臨界二氧化碳染色新工藝，其特征在于以棉、亞麻、苧麻、黃麻、紅麻、大麻、羅布麻、毛、柞蠶絲、桑蠶絲的紡織纖維和紡織制品，在改性處理后，消除纖維中部分氫鍵、范德華力、二硫鍵等不利于染色的結(jié)構(gòu)，提高纖維及制品對(duì)染料的吸附性和滲透性。使其在超臨界二氧化碳狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)染色，染料可重復(fù)使用，并用計(jì)算機(jī)模擬相關(guān)工藝參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于棉制品改性可用復(fù)合酶或纖維素酶處理。其溫度45℃～55℃、PH＝4.5～5.5、浴比1∶20、時(shí)間40分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于亞麻、苧麻、黃麻、紅麻、大麻、羅布麻果膠酶或復(fù)合酶脫膠改性后，纖維制品結(jié)構(gòu)變異優(yōu)良，去除木質(zhì)素、蠟質(zhì)、灰分，消除部分氫鍵和范德華力，提高纖維及制品對(duì)染料的吸附性、滲透性。其工藝參數(shù)溫度45℃～55℃、PH＝4.5～5.5、浴比1∶20、時(shí)間80～120分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于毛類纖維及制品的改性，因毛類纖維角朊中含有一定量的光氨酸，它在毛纖維表面形成交聯(lián)程度很高的二硫鍵，阻礙染料向纖維的滲透和擴(kuò)散，所以采用表面活性劑處理。復(fù)配表面活性劑工藝參數(shù)短支鏈陰離子磺酸鹽表面活性劑，配比8；含氮聚氧乙烯醚類陽·非離子表面活性劑，配比5；聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑，配比22；萘磺酸鹽類陰離子表面活性劑，配比2。配制最終產(chǎn)品有效物含量為60％，工藝條件為PH＝3～4、改性劑濃度8～12克/升，溫度90～100℃、時(shí)間45～60分鐘。增加纖維對(duì)染料吸附性和染色色牢度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于絲類纖維可以作真絲蛋白質(zhì)官能基的改性或接枝改性處理，提高染色效果。
6.據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于超臨界二氧化碳染色時(shí)，壓力為28MPa～30MPa，溫度為80℃～110℃，時(shí)間為40～45分鐘。
7.據(jù)權(quán)力要求1所述方法，其特征在于超臨界染色所用二氧化碳為工業(yè)用二氧化碳，臨界溫度Tc＝31.3℃，臨界壓力Pc＝7.3MPa。
8.據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于超臨界染色所用染料常用分散染料或其它合成專用染料，使其上染均勻，色牢度優(yōu)良。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，實(shí)現(xiàn)染料重復(fù)使用3～4次。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于計(jì)算機(jī)計(jì)算模擬相關(guān)工藝參數(shù)在生產(chǎn)中可用計(jì)算機(jī)軟件專家系統(tǒng)，控制優(yōu)化、溶解度、色牢度、壓力和溫度，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的最佳配置。
全文摘要
本發(fā)明涉及紡織染整工程制備領(lǐng)域。本發(fā)明是以天然纖維棉、亞麻、苧麻、黃麻、紅麻、羅布麻、毛、柞蠶絲、桑蠶絲為紡織原料，經(jīng)酶或合成改性劑或表面活性劑或接枝改性后的紡織產(chǎn)品纖維或紗線或織物，用超臨界二氧化碳技術(shù)在超臨界狀態(tài)下染色，并用計(jì)算機(jī)模擬相關(guān)工藝參數(shù)等。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了無水介質(zhì)的染色技術(shù)，徹底改變了傳統(tǒng)紡織染色的方法，無環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)了清潔化生產(chǎn)。本發(fā)明具有染色工藝流程短，上染均勻，色牢度好，綜合成本低，經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益顯著的特點(diǎn)。適于紡織印染企業(yè)推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)D06P3/60GK1467338SQ03133360
公開日2004年1月14日 申請(qǐng)日期2003年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月22日
發(fā)明者鄭來久 申請(qǐng)人:大連輕工業(yè)學(xué)院