本發(fā)明涉及紡織染整領域，特別涉及一種采用野青樹、蓼藍、馬藍制取的靛藍天然植物染料染有機棉花的方法及設備。

背景技術：

隨著經(jīng)濟文化的發(fā)展，人們越來越注重品質文化的生活，環(huán)保、健康和綠色意識漸入人心。由于天然植物染料是從植物的花、葉、莖、根和果實中提取的，其與環(huán)境相容性好，并可生物降解，使其環(huán)保、健康和無公害等優(yōu)點重新受到人們關注。

CN105821686A《天然植物染料染色棉纖維面料的方法》中提出從梔子果制取的天然植物染料將棉纖維面料染成藍色的方法。但是，天然植物染料一般對纖維素纖維的親和力不高，因此有必要通過改性或接枝的辦法，改變天然植物染料和有機棉花的親和力。CN102634993A《棉纖維的天然染料染色方法》中指出用殼聚糖作為天然改性劑。

此外，由于他們使用的染色設備過于老化，使往返的步驟過于頻繁，降低效率，影響染色的效果，不能達到現(xiàn)如今的生產(chǎn)，生活要求。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種有機棉花染色工藝及設備，解決了現(xiàn)有技術中的問題。

本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

有機棉花染色工藝，其步驟包括植物染料制取、有機棉花改性處理、染色和固色，所述有機棉花改性處理，染色步驟都在棉花染色機中完成，其具體步驟為：

植物染料制?。?/p>

a1.將有機植物放入靛藍發(fā)酵池，加入氫氧化鈣，獲得靛藍泥；

b1.在靛藍泥內加入去離子水攪拌，攪拌均勻后加入鹽酸并加熱至50°～120°，在此溫度間距內保溫30～120分鐘；

c1.向步驟b中得到的原料內加入燒堿，水浴加熱煮沸1小時；

d1.進行若干次抽濾、水洗，最后經(jīng)過干燥和成粉得到所述靛藍植物染料；

有機棉花改性處理：

a2.將有機棉花放入棉花染色機的輔缸內，加水浸泡；

b2.加入5％-8％的改性劑水溶液，浴比為1∶30～1∶50，加熱至65～95℃，浸泡30～60min；

c2.打開輔缸內的排污閥，排去有機棉花表面的蠟質和雜質；

d2.對有機棉花進行洗水脫水；

染色

a3.將d1步驟中得到的靛藍植物染料按照有機棉花重量的5～8％放入主缸內；

b3.加入燒堿，浴比為1∶30～1∶50，溫度為50～60℃，加熱25～35分鐘，還原至出現(xiàn)黃色溶液；

c3.加入有機棉花，浴比為1∶30～1∶50，按1℃/min慢慢升溫至95℃，對有機棉花進行染色，時間2～3小時；

固色

a4.c3步驟中得到的已染色有機棉花放入清潔的主缸內，加入用量為0.3％～1％的固色劑A，浴比1:30-50，溫度60-70℃，浸漬60-90min；

b4.用去離子水對a4步驟中氧化結束的固色有機棉花進行水洗、脫水和烘干；

c4.將b4步驟得到的固色有機棉花制成棉花，棉條。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，a1步驟中的有機植物為野青樹、蓼藍和馬藍中的一種或多種。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，在固色步驟之前，重復c3步驟N次，其中2≤N≤5。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，a4步驟中的固色劑A為稀土-檸檬酸、氯化亞錫和硫酸鋁鉀中的一種或多種。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，b2中改性劑為聚乙烯吡咯烷酮。

對有機棉花染色的設備，包括主缸和輔缸，所述主缸連接有主泵、冷卻水路和加熱部，所述主泵還聯(lián)通輔缸和水路；所述設備內還設有控制電路，供電電路和與之電連的MCU，所述主缸和輔缸內部設有攪拌裝置。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述主缸上部設有上蓋，一掀蓋手設于所述主缸側壁與上蓋上部，所述掀蓋手包括一氣缸、支桿和連桿，所述氣缸底部通過鉸鏈機構固定于所述主缸側壁中部位置，所述氣缸桿自由端通過鉸鏈與連桿末端連接；所述連桿首端通過焊接或螺栓連接固定于所述上蓋上頂部，所述支桿活動連接于連桿中部與主缸側壁上部。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述主缸側部連通有液位計，所述液位計內設有液位感應裝置，所述主缸內設有溫度傳感器，所述溫度傳感器與液位感應裝置分別與MCU通過有線模塊和/或無線傳輸模塊相連。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述加熱部包括直接加熱部和并聯(lián)的間接加熱部，所述直接加熱部與主缸之間設有直接加熱閥；間接加熱部與所述主缸之間設有間接加熱閥，所述直接加熱閥與所述間接加熱閥與所述MCU電連。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述輔缸內設有攪拌桿和溫度感應器，所述溫度感應器與所述MCU電連；所述輔缸內設有攪拌桿和溫度感應器，所述溫度感應器與所述MCU電連。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明為了加強天然植物染料的色牢度，以及色譜不全的問題，在植物染料染有機棉花中，用后媒染劑來提高其染色牢度，增加其色譜寬度。常用的固色劑為氯化亞錫、硫酸鋁鉀、檸檬酸、稀土中的一種或兩種。本發(fā)明采用的是稀土-檸檬酸作為固色劑，以減少重金屬鹽對有機棉花及環(huán)境的污染。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明工藝檢測圖表；

圖2為本發(fā)明設備結構示意圖。

圖中，主缸1，上蓋11，掀蓋手12，液位計13，直接加熱閥2，間接加熱閥3，冷卻水排出閥4，主泵5，排水閥6，料泵7，進水閥8，化料排污閥9，輔缸10，攪拌桿101。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

實施例1

如圖1圖2所示,本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種靛藍天然植物染料染有機棉花的方法，該方法采用野青樹、蓼藍、馬藍制取的靛藍天然植物染料，再把有機棉花染成藍色。與已有技術相比，本發(fā)明有效解決了浮色、沾色、上染率、色牢度、缸差等問題，產(chǎn)品手感柔軟、色光純正，將傳統(tǒng)的先紡后染棉紡工藝改變成先染后紡，而且設備簡單，適合小企業(yè)生產(chǎn)。更主要的是產(chǎn)品不帶甲醛、重金屬、偶氮化合物，符合歐洲等國家的檢測要求，具有很大的經(jīng)濟效益和社會效益。

為了實現(xiàn)本發(fā)明目的，主要采用以下的技術方案完成，方法步驟如下：

(1)將植物野青樹、蓼藍、馬藍枝葉投進靛藍發(fā)酵池中，加入水并讓水面高于枝葉，如有浮物用重物壓住，在25℃-35℃溫度下漚制1～2天。取出重物，撈出沒漚爛的植物材料上攜帶的果膠、蠟質、草渣等。植物與水重量比＝1:7.5。

(2)然后按照氫氧化鈣與水重量比＝1:75加入氫氧化鈣，攪拌發(fā)酵處理。熟石灰(氫氧化鈣)會使植物的靛藍配糖體發(fā)生水解，生成不溶于水的靛藍和溶于水的單糖等。在發(fā)酵時產(chǎn)生二氧化碳，因此期間會有藍綠色泡沫出現(xiàn)，同時碳酸鈣能吸附懸浮在水中的靛藍，加速沉淀。讓其靜置沉淀3～4天，得到初始靛藍植物染料-靛藍泥。

(3)靛藍泥的純化：將靛藍泥與去離子水按比例＝1：2攪拌混合，加入鹽酸并加熱至50°～120°，至不冒氣泡時停止攪拌，保溫30～60分鐘。然后進行抽提，抽出上面的水，又加入去離子水，繼續(xù)攪拌。重復2～3次。

(4)洗至PH值為中性時，抽干水，留下沉淀物。用5％燒堿調節(jié)待加入的去離子水為PH＝9，倒進裝沉淀物的容器，并攪拌均勻，水浴加熱煮沸1小時，2個分子吲哚酮發(fā)生縮合反應，氧化成靛藍。然后又抽濾，水洗至PH值為中性，抽干水得到純化靛藍植物染料。

(5)進行若干次抽濾、水洗，最后經(jīng)過干燥和成粉，過100目篩得到所述靛藍植物染料，靛藍天然植物染料制作完成。

(6)對有機棉花改性處理：將有機棉花浸入水中，加入重量比為5％-8％聚乙烯吡咯烷酮水溶液，即有機棉花100份，聚乙烯吡咯烷酮水溶液5～8份，浴比為1∶30～1∶50，然后加熱至65～95℃，浸泡30～60min，去除有機棉花表面的蠟質、脂肪和雜質，最后將有機棉花洗水、脫水。

(7)染浴配制：將步驟(5)制成的天然植物染料按照有機棉花重量的5～8％放入染缸1，加入燒堿，浴比為1∶30～1∶50，溫度為50～60℃，加熱25～35分鐘，還原至出現(xiàn)黃色溶液。

(8)將步驟(6)改性處理的有機棉花吊人(7)染缸1，浴比為1∶30～1∶50，按1℃/min慢慢升溫至95℃，對有機棉花進行染色，時間2～3小時。根據(jù)顏色深淺不同，可進行多次染色，達到所需要的深度后吊出清洗，脫水，有機棉花被染成藍色。

(9)固色：步驟(8)所得的藍色有機棉花放入另一染缸2，加入用量為0.3％～1％的稀土-檸檬酸、氯化亞錫、硫酸鋁鉀中的一種，浴比1∶30～1∶50，溫度60-70℃，浸漬60～90min。

(10)氧化結束后，用2～3％冰醋酸調節(jié)至PH值為中性，用去離子水對有機棉花充分水洗以去掉浮色，放掉腳水，脫水，重復2～3次，染色結束。得到含水率為30％左右的靛藍有機棉花。

(11)將步驟(10)所得的靛藍有機棉花充分撕碎、鋪平喂入圓網(wǎng)式熱風干燥機烘干，再用液壓打包機將松散的靛藍有機棉花壓縮，并捆扎成一定規(guī)格的包裝物，密度約在450kg/m3左右。

(12)進一步地，步驟(1)所述的一種靛藍天然植物染料染有機棉花的方法，其所述的靛藍天然植物染料來自野青樹、蓼藍、馬藍這些植物。

(13)進一步地，步驟(6)所述的一種靛藍天然植物染料染有機棉花的方法，其所述改性劑采用聚乙烯吡咯烷酮，用量為5％-8％。

(14)進一步地，步驟(7)所述的染色機主要配置為帶蓋的染缸，由主缸、輔缸、染籠等組成，帶加熱棒和主泵。這類染缸具有價格低廉、操作簡便、結構緊湊、占地面積小(僅向空間發(fā)展)等特點。染色前將有機棉花裝入染籠，壓實后將染籠吊入主缸中，直接啟動循環(huán)主泵，染液在主泵作用下，從染籠的多孔芯軸噴出，通過纖維層，再回到循環(huán)主泵，不斷由內向外循環(huán)進行染色。染色時通過控制電腦，可手動輸入、修改和存儲多個染色工藝程序數(shù)據(jù)，機器依次運行指令，便于操作和管理，可有效提高染色產(chǎn)品的合格率。

(15)進一步地，步驟(9)所述的一種靛藍天然植物染料染有機棉花的方法，其固色劑為稀土-檸檬酸、氯化亞錫、硫酸鋁鉀中的一種，用量為0.3％～1％。

(16)進一步地，步驟(11)所述的一種靛藍天然植物染料染有機棉花的方法，其烘干機采用圓網(wǎng)型烘干機，以其內吸式圓網(wǎng)滾筒，每個圓網(wǎng)滾筒內的部分熱空氣在排汽風機的作用下，向前一個圓網(wǎng)滾筒流動，隨著濕度逐漸增大，最后被排出機外。此種設計的目的是充分利用熱能，提高烘干效率，通過調整烘機溫度和車速，可控制有機棉花回潮率處于6％～10％。

如圖1中可以看出，本發(fā)明利用靛藍天然植物染料染有機棉花的方法，再紡織成牛仔布，其水洗色牢度、摩擦色牢度、皂洗色牢度均基本達到國家行業(yè)標準，而且不帶甲醛、重金屬、偶氮化合物，符合歐洲等國家的檢測要求，對保護生態(tài)環(huán)境，促進人類健康發(fā)展，增加出口創(chuàng)匯，具有很大的社會效益和經(jīng)濟效益。

實施例2

如圖2所示，有機棉花染色機，包括主操作部和改性處理部，改性處理部通過管路與所述主操作部聯(lián)通，改性處理部內物料最低液位高于主操作部內物料最高液位，改性處理部與所述主操作部之間的管路上設有一料泵7；主操作部內設有主缸1和分別與主缸連接的主泵5、冷卻水路和加熱部，有機棉花染色機內設有控制電路，供電電路和與之電連的MCU，所述主缸內部設有攪拌裝置，改性處理部與主泵5聯(lián)通。

主缸1上部設有上蓋11，一掀蓋手12設于主缸側壁與上蓋11上部，掀蓋手包括一氣缸、支桿和連桿，氣缸底部通過鉸鏈機構固定于所述主缸1側壁中部位置，氣缸桿自由端通過鉸鏈與連桿末端連接；連桿首端通過焊接或螺栓連接固定于上蓋11上頂部，支桿活動連接于連桿中部與主缸1側壁上部。

主缸1側部連通有液位計13，液位計13內設有液位感應裝置，主缸1內設有溫度傳感器，溫度傳感器與液位感應裝置分別與MCU通過有線模塊和/或無線傳輸模塊相連。

加熱部包括直接加熱部和并聯(lián)的間接加熱部，直接加熱部通過對主缸底部電熱絲通電使主缸1加熱，間接加熱部包括主缸側壁中間層，中間層內裝有水，一加熱棒插于水中，通過加熱水使主缸升溫。

直接加熱部與主缸之間設有直接加熱閥2；間接加熱部與主缸1之間設有間接加熱閥3，直接加熱閥2與間接加熱閥3與MCU電連。

主缸1內設有冷卻水回路，冷卻水回路聯(lián)通外部的冷卻水排出通道，所述冷卻水排出通道上設有冷卻水排出閥4。

改性處理部包括一輔缸10，輔缸10內設有攪拌桿101和溫度感應器，溫度感應器與所述MCU電連。

料泵7與輔缸10之間的通道上延伸有化料排污管路，化料排污管路上設有化料排污閥9。

主缸1聯(lián)通一主泵5，主泵5與一水路相連，水路包括并聯(lián)的進水水路和排水水路，進水水路上設有進水閥8，排水水路上設有排水閥6。

本產(chǎn)品中的供電電路和控制電路為現(xiàn)有技術，具體結構不贅述。

通過有線或無線的方式輸送信號給MCU，控制電路控制氣缸的啟動從而完成上蓋的開合。也可直接通過手動的方式。

液位計內設有傳感器，當液位過高或過低時，MCU收到傳感器信號，控制加水或排水。

主缸(1)和輔缸(10)內皆設有溫度傳感器，將溫度信號傳回MCU，根據(jù)具體要求溫度控制冷卻水系統(tǒng)或加熱部進行冷卻或加熱。

同時MCU控制主缸(1)和輔缸(10)內的攪拌裝置。

本機可自動化的完成對有機棉花的染色。

主泵5同時還能為輔缸10提供液體。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。