一种印花全棉无纺布及其制备方法与流程

1.本发明涉及非织造布染整加工技术领域，具体涉及一种印花全棉无纺布及其制备方法。


背景技术：

2.以棉纤维为原料采用水刺法生产的非织造布，是通过开棉、松棉，利用尖端梳理机、铺网机及牵伸机将全棉整理成网后，经过水刺机加压后形成的大密度针状水柱促成棉纤维缠结成布。非织造布从原纤维到成布仅用5min，比传统织造布节省了纺纱、织布等环节，缩短了工时，节约了能耗，低碳环保，节能减排，符合纺织工业“绿色制造”理念。
3.全棉水刺无纺布应用广泛，主要应用于医疗卫生用品、家庭卫生用品、个人护理用品、家用装饰、服装辅料等领域。现有的水刺无纺布产品中，尤其是干、湿棉柔巾等家居日用品，大多没有经过着色整理，产品颜色单调。因此，开发一种色泽高雅、色牢度良好、手感柔软的印花全棉无纺布，是拓宽无纺布应用市场的一条重要渠道。
4.纺织品传统印花工艺需要高温蒸化与后道水洗。前者目的是促进染料向纤维内部渗透，使其与纤维发生牢固结合。后者目的是，充分洗除未与纤维固着的染料以及其它助剂，保证织物手感不受影响。然而，水刺无纺布受本身结构的限制，在高温蒸化与反复洗涤中可能产生机械损伤、表面起毛等问题。因此，无纺布不能采用包含蒸化与水洗的传统工艺进行印花。
5.专利申请《干法印花水刺无纺布》(cn 102168348 a)报道了一种印花无纺布，借助分散染料的热升华性，通过干法转移印花工艺，实现无纺布的印花。该工艺无需蒸化水洗，却对织物的化学组成有明确要求：仅适合含有涤纶等合成纤维的无纺布，不适合全棉无纺布。因为棉纤维不具热塑性，无法形成容纳分散染料上染的内部通道。
6.专利申请《无纺布及其印花方法》(cn 109518497 a)报道了一种涂料喷墨印花方法，该方法形成的印花图案色彩饱和度高、层次鲜明性好。但是，喷墨印花前需要用浆料对织物基底进行涂层，涂层的存在会影响织物手感。与此同时，涂料不易生态降解，存在潜在环境问题，树脂和黏合剂的使用还会增加喷头堵塞的风险。


技术实现要素：

7.本发明的目的是为了克服现有技术存在的全棉水刺无纺布颜色单调，不能采用传统工艺进行印花的问题，提供一种印花全棉无纺布及其制备方法，本发明使用植物染料着色，用单宁酸替代化学粘合剂，提高印花产品的色牢度，喷墨印花前织物无需上浆、改性、预湿等前处理，焙烘固色后无需水洗，工艺流程简单、操控性强。
8.为了实现上述目的，本发明一方面提供一种印花全棉无纺布的制备方法，所述方法包括以下步骤：
9.(1)将非离子表面活性剂、ph调节剂、粘度调节剂、保湿剂、杀菌剂和超纯水进行机械搅拌混合，得到混合溶液；
95％，芯吸高度为8-12cm/30min。
24.优选地，在步骤(3)中，所述焙烘的温度为150-180℃。
25.优选地，在步骤(3)中，所述焙烘的时间为2-5min。
26.本发明第二方面提供一种由上述方法制备得到的印花全棉无纺布。
27.本发明的显著效果是：(1)采用植物染料着色，染料易生态降解，绿色环保。(2)用单宁酸替代化学粘合剂(例如，聚氨酯、丙烯酸酯)提高印花产品的色牢度。(3)喷墨印花前织物无需上浆、改性、预湿等前处理，焙烘固色后无需水洗，工艺流程简单、操控性强。(4)所选择的植物染料具有抗菌性、抗氧化性等生物功能，可同时赋予织物生物功能性，使其在婴童服饰、卫生医疗等领域具有应用潜力。
具体实施方式
28.以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
29.在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
30.本发明一方面提供一种印花全棉无纺布的制备方法，所述方法包括以下步骤：
31.(1)将非离子表面活性剂、ph调节剂、粘度调节剂、保湿剂、杀菌剂和超纯水进行机械搅拌混合，得到混合溶液；
32.(2)向步骤(1)得到的混合溶液中加入分散型植物染料和天然粘合剂，进行超声分散，然后依次通过1μm和0.45μm的微孔滤膜过滤，得到植物染料墨水；
33.(3)将步骤(2)得到的植物染料墨水装于喷墨印花设备中，对未经处理的全棉水刺无纺布进行喷墨印花，然后进行焙烘，得到印花全棉无纺布；
34.其中，所述分散型植物染料为式(ⅰ)所示的姜黄色素、式(ⅱ)所示的茜草色素和式(ⅲ)所示的靛蓝色素中的至少一种；
[0035][0036]
所述天然粘合剂为分子量为1500-2000的单宁酸。
[0037]
在具体的实施方式中，在步骤(2)中，所述单宁酸的分子量可以为1500、 1700或2000。
[0038]
在优选情况下，以分散型植物染料、天然粘合剂、非离子表面活性剂、 ph调节剂、粘度调节剂、保湿剂、杀菌剂和超纯水的总重量为100重量％计，分散型植物染料为0.5-4重量％，天然粘合剂为5-10重量％，非离子表面活性剂为2-10重量％，ph调节剂为0.1-2重量％，粘度调节剂为0.1-2重量％，保湿剂为0.2-2重量％，杀菌剂为0.1-1重量％，超纯水为69-92重量％。具体地，分散型植物染料可以为0.5重量％、1重量％、2重量％、3重量％或4重量％，天然粘合剂可以为5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9 重量％或10重量％，非离子表面活性剂可以为2重量％、4重量％、6重量％、 8重量％或10重量％，ph调节剂可以为0.1重量％、0.5重量％、1重量％、 1.5重量％或2重量％，粘度调节剂可以为0.1重量％、0.5重量％、1重量％、 1.5重量％或2重量％，保湿剂可以为0.1重量％、0.5重量％、1重量％、1.5 重量％或2重量％，杀菌剂可以为0.1重量％、0.5重量％或1重量％，超纯水可以为69重量％、70重量％、75重量％、77重量％、80重量％、85重量％、 90重量％或92重量％。
[0039]
在本发明中，在步骤(1)中，所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基胺聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚和烷基酰胺聚氧乙烯醚中的至少一种。
[0040]
在本发明中，在步骤(1)中，所述ph调节剂为醋酸、醋酸钠、柠檬酸、柠檬酸钠、琥珀酸、琥珀酸钠、三乙醇胺、甲基乙醇胺和异丙醇胺中的至少一种。
[0041]
在本发明中，在步骤(1)中，所述粘度调节剂为聚乙烯吡咯烷酮和/或羧甲基壳聚糖。
[0042]
在本发明中，在步骤(1)中，所述保湿剂为乙二醇、丙三醇、二乙二醇和三乙二醇中的至少一种。
[0043]
在本发明中，在步骤(1)中，所述杀菌剂为苯丙异噻唑啉酮、苯甲酸钠和山梨酸钾中的至少一种。
[0044]
在优选的实施方式中，在步骤(1)中，所述机械搅拌的时间为40-80min，所述机械搅拌的速度为200-500r/min。具体地，所述搅拌的时间可以为40min、 45min、50min、55min、60min、65min、70min、75min或80min，所述机械搅拌的速度可以为200r/min、250r/min、300r/min、350r/min、400r/min、450r/min 或500r/min。
[0045]
在优选的实施方式中，在步骤(2)中，所述超声分散的时间为20-40min，所述超声分散的功率为300-600w。具体地，所述超声分散的时间可以为 20min、25min、30min、35min或40min，所述超声分散的功率可以为300w、 350w、400w、450w、500w、550w或600w。
[0046]
在具体的实施方式中，在步骤(2)中，所述超声分散在超声发生器中进行。
[0047]
本发明步骤(2)得到的植物染料墨水的表观粘度为2-6mpa
·
s(20℃)，平均粒径为120-150nm，表面张力为30-40mn/m(20℃)，ph值为5.5-6.5，导电率为5-8ms/cm。
[0048]
在本发明所述的印花全棉无纺布的制备方法中，在一种优选的实施方式中，在步骤(3)中，所述喷墨印花设备为压电式喷墨印花机，分辨率为600
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600dpi，喷墨印花机的喷出液滴量为1.5-5pl。具体地，喷墨印花机的喷出液滴量可以为1.5pl、2pl、2.5pl、3pl、3.5pl、4pl、4.5pl或5pl。
[0049]
在本发明中，在步骤(3)中，所述未经处理的全棉水刺无纺布指的是全棉水刺无纺布未经任何预处理，不改性，不上浆，也不预湿。
[0050]
在优选情况下，所述全棉水刺无纺布的克重为25-125g/m2，白度为 70-95％，芯吸高度为8-12cm/30min。具体地，所述全棉水刺无纺布的克重可以为25g/m2、50g/m2、75g/m2、100g/m2或125g/m2，全棉水刺无纺布的白度可以为70％、75％、80％、85％、90％或95％，所述全棉水刺无纺布的芯吸高度可以为8cm/30min、9cm/30min、10cm/30min、11cm/30min或 12cm/30min。
[0051]
在优选情况下，所述焙烘的温度为150-180℃。具体地，所述焙烘的温度可以为150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃或180℃。
[0052]
在优选情况下，所述焙烘的时间为2-5min。具体地，所述焙烘的时间可以为2min、2.5min、3min、3.5min、4min、4.5min或5min。
[0053]
本发明第二方面提供一种由上述方法制备得到的印花全棉无纺布。
[0054]
在本发明中，将植物染料墨水装入喷墨印花设备中，将印花图案直喷到未经任何预处理的干态全棉水刺无纺布上，再进行焙烘，焙烘完毕后无需水洗即可得到印花全棉无纺布成品，喷墨印花前全棉水刺无纺布未经任何预处理，不用改性，不用上浆，也不用预湿。
[0055]
本发明中选择分子量小的分散型植物染料，借助非离子表面活性剂的分散、增溶作用，以及超声波的空化作用，提高染料在墨水中的分散性与稳定性。选择分子量在1500-2000之间的单宁酸为粘合剂。焙烘过程中，小分子植物染料渗透至纤维内部，同时单宁酸聚合成膜包覆在纤维表面，提高印花织物的色牢度。通过添加ph调节剂将墨水的ph值稳定在5.5-6.5，为单宁酸聚合提供合适的ph环境。添加粘合剂调节墨水的粘度，以适应喷墨印花设备喷头的性能，保证墨滴以合适的形态进行喷射，另一方面通过调节墨水粘度来抑制墨水渗化，获得轮廓清晰的花型图案。保湿剂的添加是为了防止喷墨印花设备喷头干燥，减少堵塞喷头的风险。杀菌剂可避免墨水在存放过程中的生霉变质。
[0056]
本发明的显著效果是：(1)采用植物染料着色，染料易生态降解，绿色环保。(2)用单宁酸替代化学粘合剂(例如，聚氨酯、丙烯酸酯)提高印花产品的色牢度。(3)喷墨印花前织物无需上浆、改性、预湿等前处理，焙烘固色后无需水洗，工艺流程简单、操控性强。(4)所选择的植物染料具有抗菌性、抗氧化性等生物功能，得到的印花全棉无纺布不仅印花效果好，还具有生物功能性，手感好。
[0057]
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明所述的方法不仅限于此。
[0058]
以下实施例中，所用姜黄色素来自于麦克林公司(货号c805205)，茜草色素来自于麦克林公司(货号a800874)，靛蓝色素来自于麦克林公司(货号i811690)。
[0059]
实施例1
[0060]
(1)将10g非离子表面活性剂(脂肪醇聚氧乙烯醚)、2g ph调节剂(醋酸和醋酸钠)、2g粘度调节剂(聚乙烯吡咯烷酮)、2g保湿剂(二乙二醇和三乙二醇)、1g杀菌剂(苯丙异噻唑啉酮)和69g超纯水进行机械搅拌混合，机械搅拌的时间为40min，机械搅拌的速度为400r/min，使各组分完全溶解，得到均匀的混合溶液；
[0061]
(2)向步骤(1)得到的混合溶液中加入4g分散型植物染料(式(ⅰ) 所示的姜黄色素)和10g天然粘合剂(分子量为2000的单宁酸)，利用超声发生器进行高速超声分散，超声分散的时间为30min，超声分散的功率为 600w，然后依次通过1μm和0.45μm的微孔滤膜过滤，得到植物染料墨水；
[0062]
(3)将步骤(2)得到的植物染料墨水装于压电式喷墨印花机(分辨率为600
×
600dpi，压电式喷墨印花机的喷出液滴量为4pl)中，对未经任何处理的干态全棉水刺无纺布(克重为50g/m2，白度为80％，芯吸高度为 8cm/30min)进行喷墨印花，然后进行焙烘，焙烘的温度为150℃，焙烘的时间为5min，得到印花全棉无纺布a1。
[0063][0064]
实施例2
[0065]
(1)将2g非离子表面活性剂(脂肪酸聚氧乙烯醚和烷基酰胺聚氧乙烯醚)、0.1g ph调节剂(柠檬酸和柠檬酸钠)、0.1g粘度调节剂(羧甲基壳聚糖)、0.2g保湿剂(丙三醇)、0.1g杀菌剂(苯甲酸钠)和92g超纯水进行机械搅拌混合，机械搅拌的时间为80min，机械搅拌的速度为200r/min，使各组分完全溶解，得到均匀的混合溶液；
[0066]
(2)向步骤(1)得到的混合溶液中加入0.5g分散型植物染料(式(ⅱ) 所示的茜草色素)和5g天然粘合剂(分子量为1500的单宁酸)，利用超声发生器进行高速超声分散，超声分散的时间为20min，超声分散的功率为 300w，然后依次通过1μm和0.45μm的微孔滤膜过滤，得到植物染料墨水；
[0067]
(3)将步骤(2)得到的植物染料墨水装于压电式喷墨印花机(分辨率为600
×
600dpi，压电式喷墨印花机的喷出液滴量为2pl)中，对未经任何处理的干态全棉水刺无纺布(克重为75g/m2，白度为85％，芯吸高度为 10cm/30min)进行喷墨印花，然后进行焙烘，焙烘的温度为160℃，焙烘的时间为4min，得到印花全棉无纺布a2。
[0068][0069]
实施例3
[0070]
(1)将6g非离子表面活性剂(烷基胺聚氧乙烯醚)、2g ph调节剂(三乙醇胺、琥珀酸和琥珀酸钠)、1g粘度调节剂(聚乙烯吡咯烷酮和羧甲基壳聚糖)、1g保湿剂(乙二醇)、1g杀菌剂(山梨酸钾)和80g超纯水进行机械搅拌混合，机械搅拌的时间为80min，机械搅拌的速度为400r/min，使各组分完全溶解，得到均匀的混合溶液；
[0071]
(2)向步骤(1)得到的混合溶液中加入2g分散型植物染料(式(ⅲ) 所示的靛蓝色素)和7g天然粘合剂(分子量为1700的单宁酸)，利用超声发生器进行高速超声分散，超声分散的时间为40min，超声分散的功率为 600w，然后依次通过1μm和0.45μm的微孔滤膜过滤，得到植物染料墨水；
[0072]
(3)将步骤(2)得到的植物染料墨水装于压电式喷墨印花机(分辨率为600
×
600dpi，压电式喷墨印花机的喷出液滴量为4pl)中，对未经任何处理的干态全棉水刺无纺布(克重为100g/m2，白度为90％，芯吸高度为 12cm/30min)进行喷墨印花，然后进行焙烘，焙烘的温度为180℃，焙烘的时间为2min，得到印花全棉无纺布a3。
[0073][0074]
对比例1
[0075]
采用常规涂料墨水进行喷墨印花，常规涂料墨水为深圳弘美数码纺织技术有限公司购买的hm1800b-k12黄色涂料墨水，具体操作为：将hm1800b-k12黄色涂料墨水装于压电式喷墨印花机(分辨率为600
×
600dpi，压电式喷墨印花机的喷出液滴量为5pl)中，对全棉水刺无纺布(克重为 50g/m2，白度为80％，芯吸高度为8cm/30min)进行喷墨印花，然后进行焙烘，焙烘的温度为200℃，焙烘的时间为2min，得到印花全棉无纺布d1。
[0076]
对比例2
[0077]
按照实施例1所述的方法实施，与之不同的是，在步骤(2)中，将式 (ⅰ)所示的姜黄色素替换成同等重量的水溶性栀子黄染料(购自于美胜生物材料有限公司，natural系列-0003)，得到印花全棉无纺布d2。
[0078]
对比例3
[0079]
按照实施例1所述的方法实施，与之不同的是，在步骤(2)中，将分子量为2000的单宁酸替换成同等重量的聚氨酯，得到印花全棉无纺布d3。
[0080]
测试例1
[0081]
分别测试实施例1-3中得到的植物染料墨水的表观粘度、平均粒径、表面张力(20℃)、ph值和导电率，以及在室温避光存储60天后植物染料墨水的表观粘度、平均粒径、表面张力(20℃)、ph值和导电率；
[0082]
表观粘度的测试方法为：在20℃下，采用ndj-9s数显粘度计(邦西仪器科技上海有限公司)，测试30r/min转速下植物染料墨水的粘度。
[0083]
平均粒径的测试方法为：采用zs90激光粒度分析仪(malvern)测试植物染料墨水的平均粒径。
[0084]
表面张力的测试方法为：在20℃下，采用铂金板法在sfzl-1型全自动表面张力仪(上海盈诺精密仪器有限公司)上测试植物染料墨水的表面张力。
[0085]
ph值的测试方法为：使用phs-3c实验室精密酸度计(上海精密仪器仪表有限公司)测试植物染料墨水的ph值。
[0086]
导电率的测试方法为：使用dds-307a电导率仪(天津市顺诺仪器科技有限公司)测试植物染料墨水的导电率。
[0087]
结果分别如表1和表2所示。
[0088]
表1
[0089][0090]
表2(室温避光存储60天后)
[0091][0092]
由表1和表2的结果有，实施例制得的植物染料墨水在室温避光存储60 天后，实施例制得的植物染料墨水上述指标的变化率均在1-10％之间。说明本发明制备的植物染料墨水具有良好的储存稳定性。
[0093]
测试例2
[0094]
分别测定a1-a3、d1-d3的表观色深k/s值、轮廓清晰度、耐皂洗色牢度、耐摩擦色牢度、手感、抗菌性能以及抗氧化性能；
[0095]
表观色深k/s值的测定方法为：使用data color 400测色配色仪，采用 d
65
光源与10
°
观察角，将织物折叠2次，随机测试织物的表观色深k/s值，每块织物测试10次取平均值。
[0096]
轮廓清晰度的测定方法为：采用目测评级法，为了更直观进行比较，采用5级表示法，5级清晰度最高，1级清晰度最低。
[0097]
耐皂洗色牢度的测定方法为：gb/t 3921-2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度：试验1》
[0098]
耐摩擦色牢度的测定方法为：gb/t 3920-2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》
[0099]
手感的测定方法为：采用主观评价方法。即采用“捏、摸、抓、看”的方法，评定织物的滑爽、软糯、丰满、弹性、挺括等手感特征。为了更直观的进行比较，采用5级表示法，1级最差，5级最好。
[0100]
抗菌性能的测定方法为：gb/t 20944.3-2008《纺织品抗菌性能的评价第3部分：振荡法》。
[0101]
抗氧化性能的测定方法为：通过在紫外-可见分光光度计上测定abts
·

自由基清除率来评价。将10mg纤维样品加入到10ml稀释的abts
·

溶液中。室温静置30min后测定734nm处的吸光度，通过下面的公式计算织物的抗氧化性。
[0102]
抗氧化性(％)＝(a
1-a2/a1)
×
100
[0103]
a1代表abts
·

溶液的初始吸光度；a2代表abts
·

溶液加入试样30min 后的吸光度。
[0104]
为了更好的说明本发明的效果，还另外设置了空白组。
[0105]
空白组
[0106]
未经任何处理的与实施例1中相同的未经任何处理的空白干态全棉水刺无纺布d4(克重为50g/m2，白度为80％，芯吸高度为8cm/30min)。
[0107]
结果如表3和表4所示
[0108]
表3
[0109]
编号a1a2a3d1d2d3k/s值9.475.088.299.318.128.53轮廓清晰度555544耐皂洗色牢度/级4-54-54-54-534耐干摩擦色牢度/级55554-54-5耐湿摩擦色牢度/级44442-33-4
[0110]
表4
[0111][0112][0113]
根据表3和表4的结果有，采用本发明的方法得到印花全棉无纺布，表观色深k/s值，轮廓清晰度均较好，同时还具有较好的耐皂洗色牢度和耐摩擦色牢度，手感柔软，同时所得的印花全棉无纺布的抗菌率均≥85％，抗氧化性均＞90％，具有一定的抗菌性和抗氧化性，说明采用本发明的植物染料墨水喷墨印花得到的印花全棉无纺布，具有较好的印花效果和良好的生物功能性。
[0114]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。