專利名稱：一種水溶性聚乙烯醇非織造布的染色方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于紡織染整領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在染整行業(yè)的紡織品染色過(guò)程中，一直存在染色廢水的污染問(wèn)題。對(duì)于非織布無(wú)論是從染色成本考慮還是從環(huán)境廢水排放考慮，傳統(tǒng)的染色工藝都無(wú)法應(yīng)用于其產(chǎn)品的染色。而涂料染色以其簡(jiǎn)短的工藝、較低的成本，特別是幾乎是零廢水排放的優(yōu)點(diǎn)，正在迅速應(yīng)用于非織布的染色。然而，涂料染色也有其固有的缺陷，如染中、深色面料時(shí)，色牢度較差、由于粘合劑的使用，造成面料手感僵硬等。尤其是對(duì)聚乙烯醇纖維面料染色，這個(gè)問(wèn)題更加突出。水溶性聚乙烯醇纖維吸濕透氣性，不蛀不霉，具有生物降解特性，可用于一次性的 防護(hù)服、工作服等，廢棄物后處理方便。而用于防護(hù)服的染色聚乙烯醇織物，常常被用作代替內(nèi)衣穿著，具有較高的色牢度和柔軟度需求。但聚乙烯醇的染色是一個(gè)難題，其分子鏈上遍布的親水性基團(tuán)羥基，對(duì)大多數(shù)染料和顏料雖然有不同程度的親和力，但是在通常的染色工藝條件下，纖維表面有一定的溶解，且缺乏一定的顏料微粒、粘合劑乳液微滴向纖維內(nèi)層的擴(kuò)散過(guò)程，造成顏料或染料不易用與纖維結(jié)合牢固，且在干燥時(shí)引起纖維間的搭接，造成面料染色后色牢度差，柔軟度差。而為了解決柔軟度，在染液中添加柔軟劑時(shí)，則會(huì)引起色牢度的下幅下降。為了解決這一難題，國(guó)內(nèi)外有關(guān)人員做了大量的工作，主要是采用引進(jìn)染色基團(tuán)與改變纖維的微結(jié)構(gòu)，如將聚乙烯醇與帶染色基團(tuán)的單體共聚，或在縮醛化過(guò)程中引入染色基團(tuán)。然而，將聚乙烯醇與帶染色基團(tuán)共聚這一方案，將使聚乙烯醇纖維成本大大提高，且至今未
見(jiàn)產(chǎn)品工業(yè)化；而在縮醛化過(guò)程中引入染色基團(tuán)的方案，不僅縮醛化度有可能不可控造成纖維不溶解，而且會(huì)影響織物的生物降解特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是研究出一種水溶性聚乙烯醇纖維非織造布的涂料染色新工藝。本發(fā)明在試驗(yàn)了無(wú)數(shù)種新型粘合劑、試驗(yàn)了各種不同工藝條件后，發(fā)明了以染液配制和工藝的組合，在一定的條件下生產(chǎn)，可以使水溶性聚乙烯醇的染色非織造面料有極好的柔軟度，色牢度和水溶解性，其柔軟度甚至好于原始面料。本發(fā)明要解決的是采用傳統(tǒng)的染色工藝時(shí)，染色水溶性聚乙烯醇織物具有高成本、印染廢水排放大、不易上色等缺陷；而采用普通涂料染色工藝時(shí)，雖然解決了生產(chǎn)效率與成本問(wèn)題，也基本上不存在廢水排放問(wèn)題，但是染色產(chǎn)品色牢度差，面料過(guò)于僵硬。且為了解決色牢度問(wèn)題，如采用交聯(lián)、過(guò)量使用粘合劑等情況下，又容易造成面料水溶解性差，溶解殘留物增多等弊病。本發(fā)明所述的一種水溶性聚乙烯醇非織造布的染色方法包括如下工藝步驟把水溶性非織造布卷料放卷、預(yù)浸染液、軋液、預(yù)烘、烘干、焙烘、切邊、收卷；所述的預(yù)浸染液，根據(jù)所染顏色，含有1-100克/升印花色漿、2-100克/升涂料粘合劑；
所述的印花色漿在水中充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，使用前加入涂料粘合劑，繼續(xù)攪拌均勻成預(yù)浸染液；預(yù)浸染液在輸送到預(yù)浸染液槽以前，需要進(jìn)行過(guò)濾，以除去預(yù)浸染液中可能存在的雜質(zhì)。所述的水溶性非織造布非織造布布料克重范圍是35-200克/平方米；比較合適的克重范圍為45-130克/平方米；所述的水溶性非織造布非織造布中的至少一種為水刺法生產(chǎn)的非織造布。所述的涂料粘合劑是一種陰離子水性乳液，它是丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酰胺聚合單體中一種或至少二種共聚而成的聚合物，所述的聚合物在表面 活性劑作用下，乳化于水中制成。于所配制的預(yù)浸染液使用時(shí)間不得超過(guò)6小時(shí)。水溶性聚乙烯醇非織造布待染原布，從預(yù)浸染液到進(jìn)入軋液輥之間，必須保持有一定的溶脹時(shí)間，以待聚乙烯醇纖維溶脹；溶脹時(shí)間根據(jù)環(huán)境溫度不同而不同；當(dāng)預(yù)浸染液溫度30°C，環(huán)境溫度不低于25°C時(shí)，溶脹時(shí)間至少需要10-30秒；而預(yù)浸染液溫度為25°C，環(huán)境溫度不低于18°C時(shí)，溶脹時(shí)間需要15-35秒；預(yù)浸染液溫度在20°C以下，環(huán)境溫度不低于10°C時(shí)，溶脹時(shí)間需要20-40秒。軋液工序?yàn)橛秒p軋輥系統(tǒng)，或是用三軋輥系統(tǒng)；采用氣壓調(diào)節(jié)使軋液率控制在
I00-200%o預(yù)烘為非必須采用步驟，采用時(shí)預(yù)烘溫度在30_70°C，且不超過(guò)70°C。于烘干溫度在80-110°C，最高不超過(guò)120°C。本發(fā)明生產(chǎn)的染色水溶性聚乙烯醇非織造布，具有極好的柔軟性能，有令人滿意的色牢度和水溶性，用它可制作一次性的醫(yī)療和工業(yè)生物降解防護(hù)產(chǎn)品，如手術(shù)服、帽、洞巾、特殊工作服等等。


圖I是水溶性聚乙烯醇纖維溶脹和干燥過(guò)程。圖2是當(dāng)烘干溫度過(guò)高時(shí)纖維斷面示意圖。圖3是高溫烘干時(shí)纖維間熔合示意圖。圖4是預(yù)浸染液工藝流程圖。圖5是水浴加熱工藝流程圖。圖6是連續(xù)加液裝置示意。圖7是兩步法之染色工藝流程圖。圖8是兩步法之焙烘工藝流程圖。圖中，I-未預(yù)浸染液的纖維；2_遇染液中水分子溶脹的纖維；3_水分子；4-顏料微粒和粘合劑乳滴；5_溶脹后烘干的纖維；6_帶顏料微粒的粘合劑；7_水分子快速氣化后殘留氣泡；8_放卷糾編裝置；9_張力控制；10_預(yù)浸染液槽；11_可升降調(diào)節(jié)架；12_軋液輥；13_軋余回流染液；14_預(yù)烘筒；15_上擴(kuò)幅軌進(jìn)烘箱；16_干燥烘箱；17 -焙烘烘箱；
18-冷卻輥；19-切邊裝置；20_收卷；21_水浴加熱槽；22_高位槽；23_最低液位；24_浮球液位控制閥；25_計(jì)量槽；26_幅寬方向均勻補(bǔ)液管；27_預(yù)浸染液槽；28_恒定液位的染液；29-溢流管；30-溢流槽。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的一種涉及水溶性聚乙烯醇非 織物的涂料染色方法采用聚乙烯醇纖維遇水溶脹的原理，運(yùn)用特別的涂料染色工藝，生產(chǎn)出特別柔軟、色牢度好，且不影響水溶性的中度深色聚乙烯醇非織造布。本發(fā)明的水溶性聚乙烯醇纖維，在溶液紡絲后，經(jīng)過(guò)高溫、高倍拉伸后，其聚集態(tài)結(jié)構(gòu)已大為改變，結(jié)晶大大提高，水的溶解溫度也有較大提高。但是，盡管如此，由于聚乙烯醇分子鏈遍布間位羥基，它們與水分子具有很強(qiáng)的結(jié)合力，容易形成氫鍵，因此，未預(yù)浸染液的纖維I遇水一定時(shí)間后，會(huì)逐步溶脹。在此過(guò)程中，水分子3逐漸向遇染液中水分子溶脹的纖維2內(nèi)部滲透，遇染液中水分子溶脹的纖維2直徑變粗變軟，遇染液中水分子溶脹的纖維2外表的聚乙烯醇分子更多地與水分子結(jié)合，有向水溶液溶解趨勢(shì)，如圖I。此時(shí)，如果水溶液中同時(shí)存在顏料微粒和粘合劑乳液滴4，根據(jù)分子運(yùn)動(dòng)理論，它們也同樣會(huì)向遇染液中水分子溶脹的纖維2擴(kuò)散。而遇染液中水分子溶脹的纖維2外表粘度較高，部分顏料微粒和粘合劑乳液滴4被粘附后在其后的烘干過(guò)程中保留下來(lái)，最后形成帶顏料微粒的粘合劑6。此時(shí)如果按通常的烘干方法，即以120°C以上的高溫烘干時(shí)，由于溶脹后烘干的纖維5內(nèi)部水份急劇汽化，大量水蒸汽蒸發(fā)出纖維5表面，影響了被粘附的顏料微粒和粘合劑的附著，引起色牢度降低，如圖2。另一方面，溶脹的纖維2表面相互接觸，在高溫下，纖維含水表面熔融在一起，造成面料表面的僵硬，如圖3。因此在本發(fā)明中，限制了烘干溫度，以最高不超過(guò)120°C的熱空氣吹干溶脹了的聚乙烯醇纖維2，使纖維中的水分子相對(duì)緩慢蒸發(fā)而避免急劇汽化，不但能使顏料微粒和粘合劑乳液滴4仍能牢固地粘附在纖維表面，使得干燥后粘合劑能起到粘合纖維與顏料微粒的作用，大大提高了面料色牢度。不僅如此，由于纖維表面逐步干燥而沒(méi)有相互熔融在一起，纖維間相對(duì)運(yùn)動(dòng)沒(méi)有阻礙，面料就顯得柔軟。此纖維溶脹的過(guò)程中，還進(jìn)一步溶解了水刺非織布的水刺烘干過(guò)程中，相互熔接的纖維，使得染色后面料柔軟度高于原布成為可能。本發(fā)明通過(guò)不同類別的多種粘合劑，在水溶性聚乙烯醇纖維上進(jìn)行染色工藝實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)帶有強(qiáng)極性基團(tuán)的丙烯酸類共聚粘合劑，與聚乙烯醇和顏料微粒的結(jié)合力較好，即染色面料的色牢度較好。特別是含有丙烯腈的結(jié)構(gòu)單元的粘合劑，在水溶性聚乙烯醇纖維染色時(shí)，能賦予面料有更好的干濕摩擦色牢度。實(shí)施本發(fā)明過(guò)程中(如圖4)，由于采用了在軋液前提前預(yù)浸染液的工藝，因而軋后回流染液濃度會(huì)高于染液槽中染液，生產(chǎn)的染色面料會(huì)有比較嚴(yán)重的色差，應(yīng)采用連續(xù)恒量補(bǔ)液，發(fā)明補(bǔ)液裝置如圖6。纖維遇水后，為了保證纖維能有一定時(shí)間充分溶脹，本發(fā)明采用了在面料浸潰染液后，延遲進(jìn)入軋輥軋液，且將染液加熱到一定溫度，以縮短纖維的溶脹時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，如圖5。本發(fā)明的染色水溶性聚乙烯醇非織造布，具有極好的柔軟性能?，F(xiàn)結(jié)合附圖及實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例一
面料采用水溶性聚乙烯醇水刺非織造布，克重60克/平方米，染液配方如下
藍(lán)色印花色漿2g/L
黑色印花色漿0. 5g/L
丙烯酸粘合劑5g/L
藍(lán)色印花色漿、黑色印花色漿在水中充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，在使用前加入粘合劑，繼續(xù)攪拌均勻成染液。在輸送到預(yù)浸染液槽10以前，需要進(jìn)行過(guò)濾，以除去染液中可能存在的雜質(zhì)。本實(shí)例采用的裝置如圖4所示。測(cè)得染液溫度為30°C時(shí)，軋液輥12加壓到0. 6MPa，以一小片布樣進(jìn)行試驗(yàn)，取得軋液率為180%。調(diào)節(jié)干燥烘箱16各區(qū)溫度為105°C，在干燥烘箱16出口處試驗(yàn)出可烘干的最快速度為19m/min。上升可升降調(diào)節(jié)架11，并根據(jù)最高速度和可升降調(diào)節(jié)架11位置計(jì)算出面料出預(yù)浸染液槽10液面到進(jìn)軋液輥12的時(shí)間為15秒。調(diào)節(jié)焙烘烘箱17各區(qū)溫度到180°C，正常開(kāi)機(jī)運(yùn)行。在染色完成的布料中取樣測(cè)試，結(jié)果如下
干摩擦色牢度 4級(jí)
濕摩擦色牢度 4級(jí) 水溶解殘留物 0. 2%
雪梨硬挺度CD方向2.7 MD方向3.4
實(shí)施例二
面料采用水溶性聚乙烯醇水刺非織造布，克重60克/平方米，染液配方如下
藏青色印花色衆(zhòng)3. 25g/L
黑色印花色漿0. 25g/L
丙烯酸粘合劑5g/L
藏青色印花色漿、黑色印花色漿在水中充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，在使用前加入粘合劑，繼續(xù)攪拌均勻成染液。在輸送到預(yù)浸染液槽10以前，需要進(jìn)行過(guò)濾，以除去染液中可能存在的雜質(zhì)。本實(shí)例采用的裝置如圖5，添加了水浴加熱裝置。測(cè)得染液溫度為33°C時(shí)，軋液輥12加壓到0. 6MPa，以一小片布樣進(jìn)行試驗(yàn)，取得軋液率為165%。調(diào)節(jié)干燥烘箱16各區(qū)溫度為105°C，在干燥烘箱16出口處試驗(yàn)出可烘干的最快速度為20m/min。上升可升降調(diào)節(jié)架11，并根據(jù)最高速度和可升降調(diào)節(jié)架11位置計(jì)算出面料出預(yù)浸染液槽10液面到進(jìn)軋液輥12的時(shí)間為13秒。調(diào)節(jié)焙烘烘箱17各區(qū)溫度到180°C，正常開(kāi)機(jī)運(yùn)行。在染色完成的布料中取樣測(cè)試，結(jié)果如下
干摩擦色牢度 4級(jí)
濕摩擦色牢度 4級(jí) 水溶解殘留物 0
雪梨硬挺度CD方向2.8 MD方向3.3
實(shí)施例三
面料采用水溶性聚乙烯醇水刺非織造布，克重60克/平方米，染液配方如下綠色印花色漿2. 5g/L
黑色印花色漿0. 5g/L
丙烯酸粘合劑5g/L
綠色印花色漿、黑色印花色漿在水中充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，在使用前加入粘合劑，繼續(xù)攪拌均勻成染液。在輸送到預(yù)浸染液槽10以前，需要進(jìn)行過(guò)濾，以除去染液中可能存在的雜質(zhì)。采用圖6所示的連續(xù)加液裝置，將配置成的染液加入高位槽22，調(diào)節(jié)浮球液位控制閥24前的閥門，保證當(dāng)高位槽22在最低液位23時(shí)，仍能保持計(jì)量槽25的供液量。計(jì)量槽25內(nèi)染液經(jīng)幅寬方向均勻補(bǔ)液管26恒速均勻地流入預(yù)浸染液槽27，并在預(yù)浸染液槽27內(nèi)保持一定的液位，多余的染液經(jīng)溢流管29流入溢流槽30內(nèi)收集回用。本實(shí)例的染色采用兩步法，適合于大多數(shù)只有較短烘箱的后整理生產(chǎn)線。第一步染色烘干工序如圖7，水浴的溫度為40°C，染液的溫度為33°C，生產(chǎn)線速度為21米/分，面料從染液中浸潰到軋輥經(jīng)歷時(shí)間為15秒，預(yù)烘筒14表面溫度為45°C，干燥烘箱16的長(zhǎng)度為24米，各區(qū)溫度調(diào)節(jié)到108°C，收卷前不切邊。經(jīng)上述工序生產(chǎn)的染色布，再經(jīng)過(guò)第二次焙烘固色，如圖8。生產(chǎn)線速度調(diào)節(jié)到24米/分，布料不經(jīng)過(guò)預(yù)浸染液槽10直接經(jīng)可升降架跨過(guò)軋液輥12與預(yù)烘筒14連接，焙烘烘箱17長(zhǎng)度依然是23米，各區(qū)溫度調(diào)節(jié)到180°C，安裝切邊裝置。經(jīng)此生產(chǎn)的水溶性聚乙烯醇非織造染色布，經(jīng)檢測(cè)結(jié)果如下
干摩擦色牢度 4級(jí)
濕摩擦色牢度 4-級(jí) 水溶解殘留物 0. 1%
雪梨硬挺度CD方向2.5
MD方向3.1。
權(quán)利要求
1.一種水溶性聚乙烯醇非織造布的染色方法，其特征在于所述的染色方法包括如下工藝步驟 把水溶性非織造布卷料放卷、預(yù)浸染液、軋液、預(yù)烘、烘干、焙烘、切邊、收卷；所述的預(yù)浸染液，根據(jù)所染顏色，含有1-100克/升印花色漿、2-100克/升涂料粘合劑； 所述的印花色漿在水中充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅褂们凹尤胪苛险澈蟿?，繼續(xù)攪拌均勻成預(yù)浸染液；預(yù)浸染液在輸送到預(yù)浸染液槽以前，需要進(jìn)行過(guò)濾，以除去預(yù)浸染液中可能存在的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水溶性聚乙烯醇非織造布的染色方法，其特征在于所述的水溶性非織造布非織造布布料克重范圍是35-200克/平方米；比較合適的克重范圍為45-130克/平方米；所述的水溶性非織造布非織造布中的至少一種為水刺法生產(chǎn)的非織造布。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水溶性聚乙烯醇非織造布的染色方法，其特征在于所述的涂料粘合劑是一種陰離子水性乳液，它是丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯腈、丙烯酰胺聚合單體中一種或至少二種共聚而成的聚合物，所述的聚合物在表面活性劑作用下，乳化于水中制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水溶性聚乙烯醇非織造布的染色方法，其特征在于所配制的預(yù)浸染液使用時(shí)間不得超過(guò)6小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水溶性聚乙烯醇非織造布的染色方法，其特征在于水溶性聚乙烯醇非織造布待染原布，從預(yù)浸染液到進(jìn)入軋液輥之間，必須保持有一定的溶脹時(shí)間，以待聚乙烯醇纖維溶脹；溶脹時(shí)間根據(jù)環(huán)境溫度不同而不同；當(dāng)預(yù)浸染液溫度30°C，環(huán)境溫度不低于25°C時(shí)，溶脹時(shí)間至少需要10-30秒；而預(yù)浸染液溫度為25°C，環(huán)境溫度不低于18°C時(shí)，溶脹時(shí)間需要15-35秒；預(yù)浸染液溫度在20°C以下，環(huán)境溫度不低于10°C時(shí)，溶脹時(shí)間需要20-40秒。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水溶性聚乙烯醇非織造布的染色方法，其特征在于軋液工序?yàn)橛秒p軋輥系統(tǒng)，或是用三軋輥系統(tǒng)；采用氣壓調(diào)節(jié)使軋液率控制在100-200%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水溶性聚乙烯醇非織造布的染色方法，其特征在于預(yù)烘為非必須采用步驟，采用時(shí)預(yù)烘溫度在30-70°C，且不超過(guò)70°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水溶性聚乙烯醇非織造布的染色方法，其特征在于烘干溫度在80-110°C，最高不超過(guò)120°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水溶性聚乙烯醇非織造布的染色方法，其特征在于焙烘溫度在 130-180°Co
全文摘要
本發(fā)明所述的一種水溶性聚乙烯醇非織造布的染色方法，是一種涉及水溶性聚乙烯醇非織物的涂料染色方法，該方法采用聚乙烯醇纖維遇水溶脹的原理，運(yùn)用特別的涂料染色工藝，生產(chǎn)出特別柔軟、色牢度好，且不影響水溶性的中度色深聚乙烯醇非織造布。
文檔編號(hào)D06P1/52GK102628232SQ20121007901
公開(kāi)日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月23日
發(fā)明者葉娜珍, 唐岷, 方海素, 楊朝群 申請(qǐng)人:世源科技(嘉興)醫(yī)療電子有限公司