專利名稱：微膠囊無助劑免水洗染色試樣裝置和工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于輕化工領(lǐng)域，進(jìn)一步說是一種微膠囊無助劑免水洗染色試樣裝置和工藝，是一種清潔染色的裝置和工藝。
背景技術(shù)：
目前分散染料的染色仍然為在助劑作用下的水系介質(zhì)染色，即借助于助劑把染料穩(wěn)定地分散于水中，采用130℃高溫染色，染色后再經(jīng)水洗、皂洗還原清洗等把織物表面浮色洗去，以達(dá)到預(yù)定的牢度要求。為了節(jié)水，人們采用小浴比染色，浴比為1∶7左右，但水洗工藝必不可少，因此每染一噸織物染色和水洗用水消耗約為100～150噸，產(chǎn)生的廢水為嚴(yán)重污染。為了保護(hù)環(huán)境，人們采用種種技術(shù)手段提高處理水質(zhì)量，但迄今為止尚無徹底有效的處理方法。
十多年前，德國科學(xué)家發(fā)明了一種非水系染色方法——超臨界CO2染色技術(shù)，可以說是一種清潔的染色方法，徹底地解決了染色廢水問題。該技術(shù)引起了廣泛的重視和研究，已出現(xiàn)多種超臨界CO2染色裝置。如“用于超臨界流體或準(zhǔn)臨界流體溶解固體顆粒的溶解裝置及染色裝置”(中國專利號ZL01119214.3)，該裝置包括一種超臨界流體對染料顆粒的溶解和分離裝置，并能限制較大的染料顆粒與織物接觸。但由于此類裝置以超臨界流體為介質(zhì)，工作壓力為300大氣壓左右，設(shè)備投資昂貴，至今尚未見規(guī)模化應(yīng)用。
2003年陳水林等人發(fā)明了一種分散染料微膠囊無助劑的水系染色技術(shù)，中國專利號ZL03116244.4。該發(fā)明利用一種特殊的微膠囊化分散染料，利用該種微膠囊的緩釋與隔離作用，在普通的高溫高壓染色設(shè)備上，采用通常的染色條件，實(shí)現(xiàn)了無廢水的清潔染色。由于該方法不添加助劑，染色廢水經(jīng)過濾后非常清潔。但用這種方法染色后的織物仍需清洗，以除去織物上附著微膠囊和少量浮色，這種清洗仍然消耗較大量的水。
為此，發(fā)明人陳水林等人又于2004年發(fā)明了一種免除水洗的分散染料染色的方法，中國專利號ZL200410056220.9。該方法的實(shí)現(xiàn)過程是，采用分散染料微膠囊染色方法完成染色后，在斷絕染料供應(yīng)和無助劑的條件下，繼續(xù)在水中對織物高溫處理10至20分鐘，使吸附在織物表面的染料全部進(jìn)入織物纖維內(nèi)部，免除了水洗，從而可節(jié)約大量的水洗用水和熱能。
但是，微膠囊染色停止后，微膠囊中還存在一些未耗盡的染料，這些染料必須在免水洗處理前被排除在染色體系之外，以達(dá)到徹底斷絕染料供應(yīng)的要求。其次，如果織物上附著有微膠囊，在隨后的熱定型階段，高溫會(huì)使這些微膠囊中的染料升華，在織物上形成色點(diǎn)。顯然，對絨毛織物、紗線等，采用水洗的方法清除附著的微膠囊是很困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種微膠囊無助劑染色免水洗的染色試樣裝置和工藝，尤其適用于分散染料微膠囊無助劑染色免水洗的染色試樣裝置和工藝。
本發(fā)明的工藝原理表述如下分散染料微膠囊6是一種平均粒徑為數(shù)十微米的固體顆粒(ZL03116244.4)，內(nèi)部含有染料固體。它具有一定的強(qiáng)度和耐熱性能，在染色過程中不溶解，不變形，不破裂，其粒徑分布基本不變；同時(shí)它又具有滲透性和緩釋性，水和染料分子可以透過膠囊壁。在高溫和水介質(zhì)的作用下，微膠囊中的染料被逐漸溶解，擴(kuò)散作用使溶解的染料分子7透過膠囊壁，進(jìn)入染液。染料分子到達(dá)纖維表面并吸附，向纖維內(nèi)部擴(kuò)散。這種溶解—滲透—吸附—擴(kuò)散的過程不斷進(jìn)行，直至織物的顏色達(dá)到一定的深度。此時(shí)，只要切斷對織物的染料，讓織物在染色溫度下繼續(xù)處理一段時(shí)間，即可清除其表面浮色，達(dá)到免除水洗的目的。
本發(fā)明的裝置是一種將固液萃取機(jī)理應(yīng)用于微膠囊無助劑染色免水洗染色的試樣裝置，由普通的染色試樣機(jī)和內(nèi)置一個(gè)附加的萃取器組成一個(gè)染色系統(tǒng)，所述的萃取器是由一個(gè)壁上具有微孔的容器，二端相配備的密封的萃取器蓋。
染色容積300～600ml。該系統(tǒng)采用水為工作介質(zhì)，其工作溫度和壓力與普通的染色條件一致，通常工作溫度為100～140℃，壓力為0～0.4MPa，染色時(shí)間為0.5～1.5小時(shí)。如典型的純滌綸織物染色條件為130℃、0.3MPa。
本裝置的工作流程是隨著染杯1在試樣機(jī)中的運(yùn)動(dòng)，染杯1中的水通過萃取器壁上的濾網(wǎng)5進(jìn)入萃取器3容器內(nèi)，水與容器中的微膠囊充6分接觸，形成水與微膠囊的混合體系。通常系統(tǒng)中水為織物重量的10～40倍，推薦30倍，微膠囊染料的用量，根據(jù)不同的染色深度要求，為織物重量的0.1～10％。由于微膠囊具有較大的比表面積，在較高的溫度下，如130℃，水的粘度極小，易通過微膠囊壁，溶解其中的分散染料，形成分散染料水溶液。染料溶液與微膠囊隨后通過萃取器壁上的濾網(wǎng)5時(shí)，較大粒徑的微膠囊6被限制在容器內(nèi)，染料溶液從容器流出。
微膠囊染料萃取器3壁上的濾網(wǎng)5，其選材也很廣泛，選擇難以被分散染料著色的材質(zhì)為好，包括但不限于滿足系統(tǒng)工作條件的金屬、陶瓷、玻璃纖維、粘膠纖維或天然纖維等，但應(yīng)避免使用聚酯等與分散染料有親和力的材料。
實(shí)際上，染杯中存在少量粒徑較小的微膠囊是可以接受的，因?yàn)檫@些微膠囊具有更大的比表面積，其內(nèi)部的染料較早消耗枯竭，它造成的負(fù)面影響也較小。為了降低固液分離過程的負(fù)荷，濾網(wǎng)5的精度可適當(dāng)放寬。根據(jù)所用微膠囊染料的規(guī)格，結(jié)合對染色產(chǎn)品質(zhì)量的要求，濾網(wǎng)5的過濾精度一般應(yīng)選擇2～50微米。
本發(fā)明還包括由染色試樣樣機(jī)和放置在試樣機(jī)染杯1中的微膠囊染料萃取器3組成的試樣染色系統(tǒng)，在試樣機(jī)的機(jī)械力的作用下，萃取器3內(nèi)的染液不斷地流入染杯，染液中的染料7被織物8吸收后，枯竭的染液重新流入萃取器3，再次從微膠囊6獲得溶解的染料7，形成較高濃度的染料溶液。如此不斷循環(huán)30～60分鐘，達(dá)到預(yù)定的染色深度后降溫，取出萃取器3，使染杯內(nèi)得不到新的染料供應(yīng)，染色試樣機(jī)再次升溫，繼續(xù)在染色溫度條件下運(yùn)行一段時(shí)間，如5～20分鐘，使纖維表面的浮色進(jìn)入纖維，從而完成免水洗處理過程。
本發(fā)明的微膠囊無助劑免水洗的染色試樣裝置，結(jié)構(gòu)簡單，它的各種變體可適合與各種形態(tài)的疏水性纖維制品，如錦綸、滌/棉混紡纖維以及散纖維、紗線、針織布等制品。


圖1是本發(fā)明的一種微膠囊無助劑染色免水洗的染色試樣裝置示意圖。
符號說明1-染杯，2-染杯蓋，3-萃取器，4-萃取器蓋，5-濾網(wǎng)，6-微膠囊，7-溶解的染料分子，8-織物。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例有助于進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不能限定本發(fā)明的內(nèi)容。
實(shí)施例1微膠囊無助劑免水洗染色試樣裝置本發(fā)明的一種微膠囊無助劑染色免水洗的染色試樣裝置如附圖1所示，在普通高溫高壓染色試樣機(jī)的染杯1內(nèi)置有一個(gè)萃取器3，所述的萃取器是由一個(gè)壁上具有微孔的容器，二端相配備的密封的萃取器蓋4。該帶有濾網(wǎng)5的萃取器內(nèi)可以放微膠囊染料6，通常被染織物8放置在萃取器3外，加入水或再調(diào)節(jié)pH值以后。染色試樣機(jī)使染杯震蕩，根據(jù)需要的條件，完成染色。
實(shí)施例2純滌綸小樣染色試驗(yàn)選用設(shè)備為1.普通高溫高壓染色試樣機(jī)，染杯容量300ml，最高工作溫度140℃，最高工作壓力0.4MPa；2.萃取器，容積200ml，濾網(wǎng)材質(zhì)為五層不銹鋼燒結(jié)網(wǎng)，過濾精度20微米，過濾面積150cm2。
試驗(yàn)材料1.純滌綸布或紗線5g；2.微膠囊化分散染料(C.I.分散蘭56)4％owf.；3.水150ml；4.醋酸適量。
操作步驟步驟1萃取器3內(nèi)放入微膠囊染料6，蓋上萃取器蓋子4；步驟2染杯1中加入水，加醋酸調(diào)節(jié)染液的pH值至5～6；步驟3將純滌綸織物8和萃取器3放入染杯1，蓋緊染杯蓋2；步驟4將染杯1放入染色試樣機(jī)，升溫至130℃后保溫30分鐘；步驟5降溫，取出染杯1中的萃取器3，蓋緊染杯蓋2；步驟6染杯1放入染色試樣機(jī)，升溫至130℃后保溫運(yùn)行20分鐘；步驟7降溫，完成染色；步驟8打開萃取器兩端的蓋子4，清洗容器內(nèi)剩余的微膠囊染料。
由于未添加助劑，用上述方法排出的染色殘液色度、COD和BOD極低。
權(quán)利要求
1.一種微膠囊無助劑免水洗染色試樣裝置，其特征是在染色試樣機(jī)的染杯中放置一個(gè)用于萃取微膠囊內(nèi)染料的，帶過濾介質(zhì)的微膠囊染料萃取器。
2.如權(quán)利要求1所述的染色試樣裝置，其特征是所述的微膠囊染料萃取器是由一個(gè)壁上具有微孔的容器，二端相配備的密封的萃取器蓋。
3.如權(quán)利要求1所述的染色試樣裝置，其特征是所述的過濾介質(zhì)是過濾網(wǎng)；其材質(zhì)是金屬、陶瓷、玻璃纖維、粘膠纖維或天然纖維。
4.如權(quán)利要求1所述的染色試樣裝置，其特征是所述的萃取器的過濾精度2～50微米，工作壓力0～0.4MPa。
5.一種微膠囊無助劑免水洗染色試樣工藝，其特征是被染織物在僅含有溶解狀態(tài)的染料水溶液的染杯中染色，在染色試樣機(jī)的機(jī)械力的作用下，染杯中染液透過萃取器網(wǎng)壁進(jìn)入萃取器中，萃取器分離大于2～50微米粒徑的微膠囊，將微膠囊中的部分染料溶解在染液中，再回流至染杯，如此染色30～60分鐘以后，降溫，取出萃取器，升溫，在無染料供應(yīng)的條件下，再染色5～20分鐘。
6.如權(quán)利要求5所述的微膠囊無助劑免水洗染色工藝，其特征是所述的染色染杯中染液的pH5～6、微膠囊染料的重量為織物重量的0.1％～10％，水為織物重量的10～40倍；染色溫度為100～140℃；壓力為0～0.4MPa。
7.如權(quán)利要求5所述的微膠囊無助劑免水洗染色試樣工藝，其特征是所述的微膠囊是分散染料的微膠囊。
全文摘要
本發(fā)明為微膠囊無助劑免水洗的染色試樣裝置和工藝。本發(fā)明工藝為在普通高溫高壓染色試樣機(jī)的染杯內(nèi)放置一個(gè)微膠囊染料萃取器，所述的萃取器是由一個(gè)壁上具有微孔的容器，二端相配備的密封的萃取器蓋，結(jié)構(gòu)簡單。采用本發(fā)明為微膠囊無助劑免水洗的染色試樣裝置和工藝，可以在通常的染色條件下，完成對滌綸等疏水纖維的微膠囊無助劑免除水洗染色試樣，可以避免微膠囊對織物的附著。
文檔編號D06P1/00GK1986955SQ20061014747
公開日2007年6月27日 申請日期2006年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月19日
發(fā)明者胡衛(wèi)明, 陳水林, 俞正慶 申請人:上海西倫實(shí)業(yè)有限公司