本發(fā)明包括，通過基于染色效率的選擇技術(shù)使用由適當(dāng)氣體攜帶的紡織染料的紡織染色工藝，目的是對于染色和紡織行業(yè)，開發(fā)以氣體形式對纖維素纖維的應(yīng)用以及開發(fā)在該介質(zhì)中的染色工藝。
背景技術(shù)：
在紡織行業(yè)中，制劑和化學(xué)染色工藝是消耗資源和產(chǎn)生廢物的。
存在對減少和消除那些資源的使用、替代工藝以及工藝要素的不斷探尋。
根據(jù)EIPPC(歐洲綜合污染預(yù)防和控制)數(shù)據(jù)，在染色處理針織棉時，該工藝中水的用量與所處理織物的質(zhì)量的比率為136L/kg。此外，在針織棉的常規(guī)染色工藝中，除染料之外，還以可以在每Kg所處理織物在263g至680g的化學(xué)品之間變化的量，使用如硫酸鈉或氯化鈉、苛性鈉、碳酸鈉、乙酸、表面活性劑和螯合物等化學(xué)品?；谶@些數(shù)據(jù)，且以2003年在巴西處理的針織棉的量，可估計每年消耗約2.5千萬至3.2千萬m3的水，且將達(dá)到49千噸至127千噸的處置固體廢物的數(shù)量傾倒在水體中。在此背景下，開發(fā)了酶制劑和陽離子染色聯(lián)合工藝(PETCA工藝)，這優(yōu)化和符合酶清除和纖維素陽離子化技術(shù)，在將它們一起使用時，增加了活性染料對棉纖維的固著度，降低了原料和輔助材料的使用。通過給出的結(jié)果可得出結(jié)論，酶清除和陽離子染色聯(lián)合工藝(PETCA)呈現(xiàn)：水消耗和廢水產(chǎn)生減少40％；工藝所需的化學(xué)品的消耗減少66％；廢液中的氯化物水平降低98％；廢液的導(dǎo)電性降低63％；廢液的著色降低15％，且濁度顯著增加了約30倍(來源：SBPC第58次年會的年報，2006年7月，F(xiàn)lorianópolis,SC)。
染色被認(rèn)為是通過施加著色材料，借助溶液或分散液，來進(jìn)行紡織纖維的顏色改變的化學(xué)工藝，此工藝隨不同的紡織品而改變，因為對于每種紡織纖維，都有特定的染料。染料是能夠使紡織品或非紡織品基底著色，以使顏色在光和濕潤處理下相對牢固的有機(jī)化合物。所有的紡織品基底(織物)在處理期間，經(jīng)歷幾個物理和化學(xué)過程。對于這些過程的實際需要是，打算改進(jìn)外觀、染色能力、以及隨后的織物整理的條件。在開始染色前，應(yīng)當(dāng)仔細(xì)準(zhǔn)備紡織品，使其經(jīng)歷所謂的準(zhǔn)備或預(yù)處理的初始過程，該過程旨在去除所有的基底(織物)雜質(zhì)，該雜質(zhì)為：蠟、天然果膠、潤滑油、石蠟、樹膠等。這些雜質(zhì)可以是天然的和人為的二者。在后者的情況下，在紡織過程中，在針織時對基底進(jìn)行熨燙或潤滑時，人為雜質(zhì)被添加至吊線(wrap threads)或針織線。
將織物未處理地放入干洗機(jī)中。然后，根據(jù)纖維類型和欲得到的最終產(chǎn)品的類型，對織物進(jìn)行物理和化學(xué)處理二者。
有三種方法用于使紡織品染色：纖維染色(用于長纖維(羊毛)和長絲)；紗線染色(配置在線圈中或在其它紡紗過程期間)，更適于生產(chǎn)有條紋的、提花或格子圖案的織物，以及吊線染色(wrap dyeing)，打開的或系繩的，以及匹染，這種方法消耗較少的染料，涉及的處理量較少，生產(chǎn)出平紋織物，可實現(xiàn)繩中(更松弛)或打開(無折痕)織物的連續(xù)處理。在用靛藍(lán)染料進(jìn)行包覆紗染色時(在染色機(jī)中不打算用靛藍(lán)染料，而是原染料)，可以使用不連續(xù)或批過程，當(dāng)在同一機(jī)器上進(jìn)行如漂白、染色和洗滌的所有準(zhǔn)備過程時，根據(jù)所使用的機(jī)器，對于系繩或打開的織物，以下是最常用的：平式機(jī)、噴射機(jī)、流式機(jī)或卷染機(jī)；在半連續(xù)過程使用通過軋染機(jī)(Foulard)進(jìn)行的用染色浴的織物浸漬，該過程后，使織物靜置數(shù)小時以使染料反應(yīng)，然后洗滌。稱為“軋堆(pad-batch)”工藝和連續(xù)的工藝，其通過增加蒸汽和提高溫度來加速染料與纖維的反應(yīng)。最常見的工藝為：用于棉織物的、用蒸汽機(jī)的“軋蒸(pad-steam)”，和用于合成織物的、用熱空氣循環(huán)(熱風(fēng)(hot-flue))的“浸軋-烘干(pad-dry)”。
認(rèn)為紡織行業(yè)中使用的染料，用于纖維素(棉、粘膠纖維、亞麻、苧麻)中的，為活性染料、直接染料、迪納(tina)、硫磺、萘酚和靛藍(lán)；用于聚酯的，為分散染料；用于聚酰胺(尼龍)的，為酸性和分散染料；以及用于羊毛的，為酸形式的和活性染料。
染料是與纖維有親和性的可溶解于或可分散于水中的產(chǎn)品，目的在于增進(jìn)顏色，分為活性染料和偶氮染料，用于CO(棉)和CL(亞麻)纖維。活性染料的優(yōu)點在于，價格適中、對光和濕氣具有高強(qiáng)度、避免使用固色劑且具有高再現(xiàn)性；活性染料的缺點在于，對于用氯處理的限制且對環(huán)境有害。
偶氮染料的優(yōu)點在于，具有在纖維內(nèi)部產(chǎn)生的顏色、高強(qiáng)度、優(yōu)異的亮度、全色和避免固色劑；缺點在于，成本高、耗時長、損害環(huán)境。
不斷增長的人口增加了對自然資源和生活所需增加的需求的要求，例如水、新鮮空氣、種植用地和電力。水是日益缺乏和昂貴的資源。即使對于巴西，少雨和高溫也使對這種資源的探尋更強(qiáng)烈且令人擔(dān)憂。考慮到工業(yè)需要用于人和動物消耗的水，以及通常為了產(chǎn)生能量和滿足工業(yè)，物資的消耗是這些資源缺乏的罪魁禍?zhǔn)住?/p>
為了減少用水，紡織染色行業(yè)成為環(huán)境保護(hù)者的目標(biāo)，要求在無水染色技術(shù)方面加強(qiáng)研究和增加很大投入。2011年，染料、紡織設(shè)備和服裝的生產(chǎn)商開發(fā)了通過可再循環(huán)的CO2替代水的技術(shù)，由此降低了能耗，并除去了對額外的化學(xué)品的需要。該工藝通過將二氧化碳置于1100Psi(75.8bar)的壓力下，將其轉(zhuǎn)變?yōu)槌R界CO2而運(yùn)轉(zhuǎn)。這意味著，其具有液體和氣體的特性。這免除了過程中水的使用，并且?guī)缀趿闩欧拧?/p>
在本領(lǐng)域權(quán)威機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫中的檢索發(fā)現(xiàn)文獻(xiàn)PI7705268-4，名稱為《對紡織品和塑料材料的快速、連續(xù)、無水的染色的閉式循環(huán)設(shè)備》(Aparelho de ciclo fechado para o tingimento rápido,contínuo e semágua de um material têxtil ou plástico)。在該機(jī)構(gòu)的網(wǎng)站不可得到該文獻(xiàn)，且由于需要遞交此請求，因此申請人不能請求副本。此外，PI7705268-4的申請人是USPTO數(shù)據(jù)庫中幾個專利的持有人，其中文獻(xiàn)US4047889-1976年1月19日的用于紡織品和塑料材料的快速、連續(xù)及無水的染色方法，和US4115054-1976年12月15日的紡織品和塑料材料的快速、連續(xù)及無水的染色、紋理化及熱固定的方法，基于聚對苯二甲酸乙二醇酯或其它類似物，描述了聚酯紡織品的染色方法，但該方法可用于使尼龍、丙烯酸類紡織品或其它眾所周知的、包括天然來源的材料，例如羊毛或棉的商業(yè)紡織品。該方法要求保護(hù)，使所處理的織物與高沸點有機(jī)液體在相對高的溫度下接觸，冷卻紋理化的織物，并用不含或基本不含水的低沸點有機(jī)液體清洗該織物，隨后干燥紡織品紋理化的材料；從屬權(quán)利要求包括，分類為高沸點有機(jī)液體，其包括乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、丙二醇以及這些二醇的單甲酯、單乙酯和二酯、如甲醇等低級烷醇，或氯化石蠟烴；和分類為低沸點有機(jī)溶劑，其包括CH2Cl2、CCl4和CHCl3；高沸點有機(jī)液體包含溶解、分散或懸浮于其中的適當(dāng)染料，籍此使織物在熱的作用下同時染色和紋理化；高沸點有機(jī)液體是低級烷撐二醇、低級烷撐二醇的低級烷基醚；其還要求保護(hù)，在基本松弛或非拉緊的條件下處理紡織材料，從而不接受一種或多種添加劑。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
由此，本發(fā)明人研究并開發(fā)了在氣體介質(zhì)中將纖維素纖維染色的工藝，以及將該工藝用于紡織品的方法，并且在合成時，包括流體形式的載體四氟乙烷，對于染料，優(yōu)選堿性(陽離子的)的染料、將其在乙醇、檸檬酸和單寧酸中稀釋，并與納米酶膠囊一起在染色設(shè)備中分配。將該氣體過濾，并且在一定的染色停留時間后，在加壓下釋放以清洗過濾器，返回至儲罐。
四氟乙烷通常用于制冷系統(tǒng)，代替氟利昂，1,1,2,2-四氟乙烷R-134是惰性、無毒和不易燃的氣體，不會破壞臭氧層，且在低壓下液化。
呈現(xiàn)更好的染色效果的染料是堿性(陽離子)染料，這是因為它們的發(fā)色分子，這些發(fā)色分子呈現(xiàn)反應(yīng)性基團(tuán)并對纖維素纖維是直染的，特征在于對洗滌的低堅固性，在這種情況下，使用單寧酸來提高直染性并改進(jìn)它們在纖維中的固色。
納米膠囊具有降低纖維素纖維外層、表層和第一層的表面張力的作用，從而有助于染料接近纖維，促進(jìn)染色。
由于四氟乙烷流體是不破壞臭氧層且在低壓下液化的惰性、無毒、不易燃的氣體，因此用作染色設(shè)備內(nèi)的染料載體。該氣體經(jīng)過一組具有多層能夠保持納米顆粒的過濾元件的過濾器。
在所述染色停留時間之后，將染色氣體在對于清洗過濾器的壓力和溫度下釋放，然后返回至儲罐。然后，染色洗滌步驟開始于將在染色設(shè)備中循環(huán)預(yù)定時間的氣體，經(jīng)過過濾器，并返回至儲罐。如果需要，該步驟應(yīng)進(jìn)行超過一次。
下面將詳細(xì)描述包括以下的附圖說明的本專利的主題，而不意欲限制工藝中所涉及設(shè)備的設(shè)置，其中：
附圖說明
圖1示出了能夠在氣體介質(zhì)中進(jìn)行纖維素纖維的染色的設(shè)備的圖，該圖對于理解該工藝和所涉及的設(shè)備僅為說明性的。
具體實施方式
根據(jù)上述圖，本專利申請的主題，即在氣體介質(zhì)中將纖維素纖維染色的工藝以及將該工藝用于紡織品的方法，包括將染料、優(yōu)選堿性(陽離子)染料，稀釋在5.0％至10.0％、優(yōu)選7.0％的乙醇，0.05％至0.15％、優(yōu)選0.1％的檸檬酸和在含有40％的水和60％乙醇的溶液中稀釋的0.5％至2.00％、優(yōu)選1.0％的單寧酸中，與以1％至10％SPM(基于材料重量的參考單位)，優(yōu)選5.0％的比率的納米膠囊一起噴灑在染色室。
對染料的流體載體包括在12bar至15bar的壓力下，在50℃至65℃、優(yōu)選60℃的控制溫度下，以35.0％至60.0％，優(yōu)選50.0％的比率過濾并注入的四氟乙烷氣體。
使用所述工藝的方法包括：將紡織品(1)插入染色設(shè)備的罐(2)中，由輥(3)拉動的步驟；真空泵(4)從罐(2)中去除空氣，將染料(5)與輔助組分(7)、乙醇、檸檬酸、水和醇、納米酶膠囊，來自儲氣缸(8)的四氟乙烷氣體一起加入混合器(6)，四氟乙烷氣體通過氣體泵(9)泵至罐(2)。循環(huán)泵(10)迫使氣體在罐(2)內(nèi)部和回流管(11)循環(huán)，其中過濾器泵(12)將四氟乙烷氣體泵至過濾器(13)和儲氣缸(8)。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)
1.一種在氣體介質(zhì)中將纖維素纖維染色的工藝，紡織染料通過氣體攜帶，用于紡織染色行業(yè)，其特征在于，包含染料，優(yōu)選堿性(陽離子)染料，其在5.0％至10.0％的乙醇、0.05％至0.15％的檸檬酸和稀釋在含有40％水和60％乙醇的溶液中的0.5％至2.00％的單寧酸中稀釋，與1至10％SPM的納米酶膠囊一起在含有40％水和60％乙醇的溶液中稀釋，和在12bar至15bar的壓力下、在50℃至65℃的控制溫度下以35.0％至60.0％的比例施加的四氟乙烷氣體；所述工藝包括：將紡織品(1)插入染色設(shè)備的罐(2)中，由輥(3)拉動；真空泵(4)從所述罐(2)中去除空氣，將染料(5)與輔助組分(7)、乙醇、檸檬酸、水和醇、納米酶膠囊、以及來自儲氣缸(8)的四氟乙烷氣體加入混合器(6)，通過氣體泵(9)將四氟乙烷氣體泵至所述罐(2)，通過循環(huán)泵(10)使氣體在所述罐(2)和回流管(11)內(nèi)循環(huán)，其中過濾器泵(12)將四氟乙烷氣體泵至過濾器(13)和所述儲氣缸(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在氣體介質(zhì)中將纖維素纖維染色的工藝，其特征在于，乙醇優(yōu)選的百分比是7.0％、檸檬酸優(yōu)選的百分比是0.1％和單寧酸優(yōu)選的百分比是1.0％，且納米酶膠囊優(yōu)選的百分比比率為5.0％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在氣體介質(zhì)中將纖維素纖維染色的工藝，其特征在于，所述四氟乙烷氣體優(yōu)選的百分比為50％，優(yōu)選的控制溫度為60℃。
4.一種用于根據(jù)權(quán)利要求1所述的在氣體介質(zhì)中將纖維素纖維染色的工藝的設(shè)備，其特征在于，所述染色設(shè)備包括：罐(2)，其中紡織品(1)插入其中，并由輥(3)拉動；真空泵(4)，用于從所述罐(2)中去除空氣；染料儲槽(5)、和混合器(6)和輔助組分儲槽(7)；四氟乙烷氣體的儲氣缸(8)，其通過氣體泵(9)將儲氣缸(8)的四氟乙烷氣體泵入所述罐(2)；循環(huán)泵(10)，其迫使氣體在所述罐(2)內(nèi)部和回流管(11)循環(huán)，其中過濾器泵(12)將四氟乙烷氣體泵至過濾器(13)和所述儲氣缸(8)。