段染装置、段染工艺、制备的纱线的制作方法

1.本发明涉及段染领域，尤其涉及一种段染装置、段染工艺、制备的纱线。


背景技术：

2.纱线是用各种纺织纤维加工成一定细度的产品，用于纺织、针织、刺绣等。一般纱线的颜色与纺织纤维原料的颜色一致，但随着人们生活水平的提高，对色彩丰富程度要求也越来越高，同时纱线染色一般能获得良好色牢度与水洗牢度，可与其他纱线按不同设计要求织造，从而获得较高经济价值，并可缩短交货周期，所以染色纱线在现代纺织工业中运用越来越多。
3.段染，是指在一绞纱线或织物上染上两个或两个以上的不同的染液，其中，可以是不同颜色的颜料浆，也可以是具有不同特殊效用的颜料浆，比如：光变、温变、夜光、遇水变色等等。随着社会生活水平的提高，人们对个性化、变化丰富的产品也有更多的需求。所以，以段染纱线生产的产品越来越受到人们的欢迎，近年来发展迅速，对此类纱线的生产设备的需求也越来越高。
4.目前关于纱线各种类型的段染工艺很多，然而，针对喷涂染色的方法，现有的技术方案中由于设备及工艺等原因，染液只附着于纱线的部分位置，局部位置并不能被染上，而且染上部分的颜色深浅也有差异，造成纱线不同位置及前后均有色差，纱线之间也会存在严重的色差，难以保证纱线产品的稳定性。中国专利号为cn204185679u在其实施例中记述了“喷射装置12是扁平状，喷出的染料呈水帘状，控制模块控制喷射的停和喷。所述喷射装置12的喷头为可旋转结构，旋转喷射，喷射纱线上是间断式”。但是，上述喷射装置是间断式的喷射到纱线上，对纱线的染色并不连续和全覆盖，尤其是对于温敏/光敏/夜光/遇水变色等特殊颜料，难以附着到纱线上，使得纱线成品的染色不均匀，产生露白、染料牢度低、手感差的问题。此外，由于段染是分段进行喷涂染色，不同颜色的染液可能会带入其它染色位置，并对其它染色过程造成沾污，如果纱线上残留的上一阶段染料由于没有去除干净而带入到下一阶段的染色时，也会容易造成纱线的混色污染，影响最终的段染效果，导致纱线成品不良。难以进一步推广应用。


技术实现要素：

5.为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种段染装置、段染工艺、制备的纱线，解决段染过程纱线染色效果不均匀、混色、染料牢度低、手感差的问题。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
7.本发明提供的一种段染装置，包括出纱架，用于引出纱线；若干个段染单元系统，用于依次对来自出纱架的纱线段染上不同的染液；收纱架，用于收束经过段染单元系统染色后的纱线，段染单元系统包括对经过的纱线进行喷染的喷管和用于抽走多余染液的抽吸辊，喷管包括用于纱线穿过的管体和若干个用于喷染纱线的喷嘴，喷嘴位于管体的管壁上
或管内部，喷嘴设有用于通入染液的进口，抽吸辊包括辊本体，辊本体的外缘面上设有约束通过纱线的环形槽；环形槽的槽底部和槽侧部设有若干吸染液孔；吸染液孔连通有吸染液管，用于对辊本体上经过的纱线以及辊本体表面上的染液进行吸取。上述方案中的吸染液管是指连通吸染液孔和抽真空设备的管道/中空的结构，主要起到连通抽真空设备的作用。
8.本发明优选地技术方案在于，管体中设置有固定件，固定件为中空的管状结构，固定件的一端设有用于通入染液的进染液口，固定件的另一端为盲端；固定件上还设有若干个喷嘴安装孔，喷嘴设于喷嘴安装孔中，固定件的管道与喷嘴的进口连通。
9.本发明优选地技术方案在于，固定件为固定螺旋体，固定螺旋体设有两条，两条固定螺旋体错开地设置在管体内壁上。
10.本发明优选地技术方案在于，辊本体包括固定的辊芯和活动的辊套，辊套套接于辊芯上，辊套绕辊芯的轴心旋转，环形槽位于辊套的外缘面，辊套内部设有吸染液通道，辊芯外缘面设有凹槽结构，吸染液孔、吸染液通道连通、凹槽结构和吸染液管依次相连通。
11.本发明优选地技术方案在于，辊本体上还配合设有纱线刮压机构，纱线刮压机构为挤压辊或者刮板或者刮杆。
12.本实用新型优选地技术方案在于，纱线刮压机构的宽度与环形槽的槽宽相适应。上述技术方案中的相适应可以指挤压辊可在环形槽中滚动，优选地是，挤压辊与环形槽等宽，也不排除挤压辊宽度小于环形槽的情形。
13.本发明优选地技术方案在于，还包括自动控制系统，自动控制系统分别和出纱架、段染单元系统、收纱架电性连接，用于协调各个设备、通过控制喷涂的时间和走线的速度，使在纱线上染液不重叠或适当混合，让纱线赋予不同染液，并控制不同染液的长短距离。
14.本发明提供的一种基于上述段染装置的段染工艺，其步骤包括：
15.s00：将段染所需的颜料分别进行溶解打浆，然后加入适量的水搅拌，形成不同的染液，分别加入到不同的段染单元系统中；
16.s10：纱线依次进入若干个段染单元系统进行喷染和抽吸后，制得所需的段染纱线；
17.在s10步骤中，每一个段染单元系统先通过喷管将染液形成喷雾，均匀喷到纱线所需的表面区域，离开喷管的纱线通过抽吸辊的环形槽，若干吸染液孔将纱线表面的多余染液吸走。
18.本发明提供的一种基于上述段染装置的段染工艺，其步骤包括：
19.s00：将段染所需的颜料分别进行溶解打浆，然后加入适量的水搅拌，形成不同的染液，分别加入到不同的段染单元系统中；
20.s10：将催化剂b溶解打浆，然后加入适量的水搅拌，形成催化浆，加入到催化喷染单元中，催化剂b用于调整固化反应速率；
21.s20：纱线依次进入预湿系统、若干个段染单元系统、催化喷染单元、紫外红外系统，制得所需的段染纱线；
22.在s20步骤中，每一个段染单元系统先通过喷管将染液形成喷雾，均匀喷到纱线所需的表面区域，离开喷管的纱线通过抽吸辊的环形槽，若干吸染液孔将纱线表面的多余染液吸走；
23.在s00步骤中，添加有温敏颜料、光敏颜料、夜光颜料、遇水变色颜料的一种或以上
的染液还包括用于固化的催化剂a；其中，遇水变色颜料也叫遇水变透明油墨、水显墨、水变墨，它是一种白色膏状的水性油墨，遇水后白色变成透明；用该油墨承印标识的图案或文字，遇水后褪为无色，露出底色，水干燥后图案或文字又复原。这款水性油墨环保、安全、卫生，不含任何重金属，所以主要用于印刷儿童读物、书本、毛笔字字帖等。在本发明的工艺中，遇水变色颜料也能很好的染色附着于纱线上。
24.紫外红外系统通过紫外灯发出的紫外线作用，使得附着在纱线上的染液发生催化反应，使得温敏颜料、光敏颜料、夜光颜料、遇水变色颜料的一种或以上固化在纱线上，并且通过红外灯促使固化后的纱线烘干。
25.上述方案中，发明人发现催化剂a的选择可以为光引发剂，起到催化的作用，同时，经过试验研究，催化剂b的选择可以是对二甲氨基苯甲酸乙酯、对二甲氨基苯甲酸异辛酯、氧化锌、c12～18烷基二甲基苄基氯化铵中的一个或以上的混合物，上述的化学原料除了本身的功能作用外还可以起到减缓固化反应速率的催化作用，从而提高染液在纱线的渗透程度，使得染色更加充分均匀。
26.本发明提供的一种段染纱线，基于上述方案的段染设备制备出。
27.本发明的有益效果：
28.本发明提出一种段染装置、段染工艺、制备的纱线，通过采用新型喷管的环绕式喷染方式，通过对纱线进行环绕式喷染，形成360度无死角全方位的喷涂，让纱线各个位置均完全浸透染液，不会形成纱线的色差，染色效果均匀牢固，再加上抽吸辊的抽吸从环形槽的底部和两个侧面三个方向进行，能够极大程度地把纱线上多余的染液抽走，防止纱线带着多余的染液进入下一个段染单元系统。使得制备的纱线染色均匀，手感好、渗透性好。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明一种段染装置的示意图；
31.图2为本发明一种段染装置的电连接示意图；
32.图3为本发明一种段染装置的喷管的立体图；
33.图4为本发明一种段染装置的抽吸辊的使用状态示意图；
34.图5为本实用一种段染装置的抽吸辊的使用状态剖视图；
35.图6为图5的a点局部放大图。
36.图中：
37.1、出纱架；2、段染单元系统；21、喷管；211、管体；212、喷嘴；213、固定螺旋体；22、抽吸辊；221、辊本体；2211、辊芯；2212、辊套；2213、吸染液通道；2214、凹槽结构；222、环形槽；2221、槽底部；2222、槽侧部；223、吸染液孔；224、吸染液管；225、纱线刮压机构；3、收纱架；4、预湿系统；5、催化喷染单元；6、紫外红外系统；7、自动控制系统。
具体实施方式
38.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
39.段染装置实施例1
40.请参阅图1-6，本实施例中提供的一种段染装置，包括出纱架1，用于引出纱线；三个段染单元系统2，用于依次对来自出纱架1的纱线段染上不同的染液；收纱架3，用于收束经过段染单元系统2染色后的纱线，段染单元系统2还包括对经过的纱线进行喷染的喷管21和用于抽走多余染液的抽吸辊22，喷管21包括用于纱线穿过的管体211和若干个用于喷染纱线的喷嘴212，喷嘴212位于管体211的管壁上或管内部，喷嘴212设有用于通入染液的进口，抽吸辊22包括辊本体221，辊本体221的外缘面上设有约束通过纱线的环形槽222；环形槽222的槽底部2221和槽侧部2222设有若干吸染液孔223；吸染液孔223连通有吸染液管224，用于对辊本体221上经过的纱线以及辊本体221表面上的染液进行吸取。
41.值得注意的是，本实施例和传统的段染装置的区别在于，上述装置采用的是环绕式喷染方式，通过对纱线进行环绕式喷染，形成360度无死角全方位的喷涂，让纱线各个位置均完全浸透染液，不会形成纱线的色差，染色效果均匀牢固，而且由于喷出的染液由于有管体的内壁挡住，并没有影响到外界的环境。此外，管体可以选用透明的亚克力管，使得技术人员更加方便观察，并根据实际生产的染色情况调节喷染以及走纱的工艺参数。同时，由于经过喷染，纱线上会残留有多余的染液，抽吸辊的抽吸从环形槽的底部和两个侧面三个方向进行，能够极大程度地把纱线上多余的染液抽走，防止纱线带着多余的染液进入下一个段染单元系统，造成混色，也能进一步使得纱线表面均一。同时，环形槽的槽状结构由于限定了纱线的移动位置，也能减少抽吸过程中的纱线染液从抽吸辊漏出，从而保护生产环境的整洁。环形槽也限制了挤压出来的染液的流动，将挤压出来的染液集中进行抽吸，增加抽吸的力度和效率。通过上述设备的配合，生产出来的纱线成品染色均匀牢固，而且美观不混色，手感好。
42.具体地，管体211中设置有固定件，固定件为中空的管状结构，固定件的一端设有用于通入染液的进染液口，固定件的另一端为盲端；固定件上还设有若干个喷嘴安装孔，喷嘴212设于喷嘴安装孔中，固定件的管道与喷嘴212的进口连通。上述的技术方案能够简化喷管的结构，使得固定件既可以作为喷嘴固定的部件，也能作为染液流通的通道。
43.具体地，固定件为固定螺旋体213，固定螺旋体213设有两条，两条固定螺旋体213错开地设置在管体211内壁上。上述的结构使得染液在螺旋状的内部通道流动中所受到的阻力减少，并且使得每一个喷嘴的喷染状态相近，使得染色效果更加充分均匀，而且，两条固定螺旋体的设计使得喷头相对纱线的分布更加均匀。
44.为了使得抽吸的效率提升，优选地，辊本体221包括固定的辊芯2211和活动的辊套2212，辊芯2211固定安装于支架，辊套2212套接于辊芯2211上，辊套2212绕辊芯2211的轴心旋转，环形槽222位于辊套2212的外缘面，辊套2212内部设有吸染液通道2213，辊芯2211外缘面设有凹槽结构2214，吸染液孔223、吸染液通道2213、凹槽结构2214，和吸染液管224依次相连通，形成流通染液的通道。
45.进一步地，辊本体221上还配合设有纱线刮压机构225，纱线刮压机构225为挤压辊或者刮板或者刮杆。本实施例中，纱线刮压机构为挤压辊，其宽度与环形槽的槽宽相适应。挤压辊和辊本体直接安装在支架上，通过气缸控制挤压辊的辊面紧贴环形槽的槽底部。通
过挤压辊的挤压，能够更加高效地把纱线中多余的染液压出排出，然后再透过抽吸辊的吸染液孔抽走。
46.对于含有温敏颜料、光敏颜料、夜光颜料、遇水变色颜料中的一种或以上的段染，其最大的问题就是染色不充分、不均匀、不牢固以及手感差的问题。对此，本实施例的段染装置中还包括预湿系统4，对来自出纱架1的纱线预湿，以提高后续进入段染单元系统2中染液对纱线的浸润能力及均匀性；催化喷染单元5，用于给纱线喷涂含催化剂的染液，本实施例的催化喷染单元5的结构和上述的喷管结构一致；以及紫外红外系统6，对离开段染单元系统2的纱线进行紫外固化以及红外预烘后送往收纱架3。根据上述段染装置生产出来的功能性段染纱线色彩丰富、功能多样、而且功能颜料在纱线固化均匀牢固，成品纱线手感好。
47.具体地，还包括自动控制系统7，自动控制系统7分别和出纱架1、段染单元系统2、收纱架3、预湿系统4电性连接，用于协调各个设备、通过控制喷涂的时间和走线的速度，使在纱线上染液不重叠或适当混合，让纱线赋予不同染液，并控制不同染液的长短距离。通过自动控制系统调控，能够生产出段染层次更加细致丰富、功能多样的纱线。
48.接下来，进一步于下述详细说明本发明的段染工艺。
49.各实施例和对比例中使用的原料：
50.颜料：
51.型号：温敏颜料红、蓝、黄 厂家：东莞市千色变新材料有限公司；
52.型号：光敏颜料紫 厂家：东莞市千色变新材料有限公司；
53.型号：夜光颜料黄绿粉 厂家：东莞市千色变新材料有限公司；
54.型号：遇水变色颜料白 厂家：东莞市千色变新材料有限公司；
55.型号：涂料红、蓝、黄 厂家：广东奕美化工科技有限公司；
56.醇醚类溶剂：
57.型号：丙二醇甲醚 厂家：铭威；
58.粘合剂：
59.聚丙烯酸酯粘合剂；
60.型号：hd705a 厂家：汉科精细化工；
61.交联剂：
62.改性聚氨酯交联剂；
63.型号：un-557 厂家：尤恩化工；
64.分散剂：
65.型号：螯合分散剂，厂家：仙合纺织助剂；
66.渗透剂：
67.型号：快速渗透剂 厂家：宇涛；
68.催化剂a：
69.型号：苯偶酰 厂家：湖北东曹化学；
70.催化剂b：
71.型号：对二甲氨基苯甲酸乙酯 厂家：湖北玖丰隆化工；
72.增稠剂：
73.聚丙烯酸增稠剂；
74.型号：dh-1185 厂家：鼎和。
75.段染工艺实施例1
76.一种基于段染装置实施例1的段染工艺，包括如下步骤：
77.1、浆料调制
78.称取温敏颜料红10％，加入醇醚类溶剂进行溶解打浆，然后加入适量的水搅拌5～10分钟；以100～500转/分钟的速度依次加入粘合剂、交联剂、催化剂a、分散剂、增稠剂、渗透剂等，并充分搅拌30～60分钟，再补足水，配制成染液a。染液a加入到段染单元系统a中。
79.称取温敏颜料蓝8％，加入醇醚类溶剂进行溶解打浆，然后加入适量的水搅拌5～10分钟；以100～500转/分钟的速度依次加入粘合剂、交联剂、催化剂a、分散剂、增稠剂、渗透剂等，并充分搅拌30～60分钟，再补足水，配制成染液b。染液b加入到段染单元系统b中。
80.称取温敏颜料黄8％，加入醇醚类溶剂进行溶解打浆，然后加入适量的水搅拌5～10分钟；以100～500转/分钟的速度依次加入粘合剂、交联剂、催化剂a、分散剂、增稠剂、渗透剂等，并充分搅拌30～60分钟，再补足水，配制成染液c。染液c加入到段染单元系统c中。
81.分别加入分散剂、催化剂b、渗透剂、柔软剂及增稠剂和水，以100～500转/分钟的速度充分搅拌30～60分钟，配制成催化浆。
82.2、预处理：棉纱线通过预湿系统中预湿处理，温度为25℃，湿度为85～100％；
83.3、喷涂：调整纱线的速度为15米/分钟，进入通过喷管a(喷涂压力2mpa)把染液a喷涂至棉纱线上，待染液a充分均匀分布在纱线表面和渗透进纱线内部后，纱线再经过抽吸辊a，将多余染液抽吸并循环再用。然后纱线再进入到喷管b中，喷涂染液b；渗透并抽吸去多余染液后，再进入到喷管c中，喷涂染液c；渗透并抽吸去多余染液后，再进入到催化喷染单元，喷涂催化浆；
84.4、喷涂后的棉纱线进入紫外红外系统，通过紫外线作用，使得附着在纱线上的染液发生催化反应，使得颜料固化在纱线上，并且通过红外线预烘，将纱线上部分水分去除；
85.5、将反应后的纱线导出到收纱架，密封堆置烘干后，包装即制得段染纱线。
86.段染工艺实施例2
87.一种基于段染装置实施例1的段染工艺，和实施例1的差别在于：染液b的温敏颜料蓝8％改为光敏颜料紫8％，染液c的温敏颜料黄8％改为夜光黄绿粉15％。
88.段染工艺实施例3
89.一种基于段染装置实施例1的段染工艺，和实施例1的差别在于：染液a的温敏颜料红10％改为涂料红10％，染液b的温敏颜料蓝8％改为涂料蓝8％，染液c的温敏颜料黄8％改为涂料黄8％。
90.段染工艺实施例4
91.一种基于段染装置实施例1的段染工艺，和实施例2的差别在于：染液c的夜光黄绿粉15％改为遇水变色颜料白15％。
92.段染工艺对比例1
93.一种基于段染装置实施例1的段染工艺，和实施例1的差别在于：没有添加催化剂b以及纱线没有经过催化喷染单元。
94.段染工艺对比例2
95.一种基于段染装置实施例1的段染工艺，和实施例1的差别在于：催化剂b添加到催
化剂a所在的染液中。
96.段染工艺对比例3
97.一种段染工艺，和实施例3的差别在于：其段染装置的喷管设备采用传统的喷嘴代替。
98.段染工艺对比例4
99.一种段染工艺，和实施例3的差别在于：其段染装置的抽吸辊设备采用传统的真空抽吸嘴代替。
100.上述实施例和对比例制备出的纱线的检测结果如表1所示
101.表1
[0102][0103][0104]
备注：检测是以1级为最差，5级最好。
[0105]
由上表所知，本发明实施例1-4所制得的段染纱线的质量均达到国家标准gb/t18401要求。
[0106]
本发明新工艺所制备的纱线具有以下优点：染色均匀，手感好、渗透性好(牢度高、不易洗后变色)，表现均为优秀。本发明新工艺即使是面对温敏颜料、光敏颜料、夜光颜料以及遇水变色颜料等这些较难附着和染色不容易均匀的功能性染料仍具有很好的效果。
[0107]
其中，发明人经试验研究，发现催化剂b的加入以及加入的方式都对段染的固化反应效果有着重要的影响。根据实施例1和对比例1，没有添加催化剂b工艺中，染液固化的反应速度过快，使得染液在还没完全渗透纱线就已经被固化，导致出现不均匀和露白的缺陷，而且固化不均匀还会严重影响手感，纱线检测的各种牢度都下降。而根据实施例1和对比例2，催化剂b直接和催化剂a共同加入，则导致催化剂a和b在纱线的表面已经产生混合，相互
之间缺乏层次之分，使得催化剂b控制固化速率的效果并没有很好体现出来，制备出的纱线仍然存在染色不均匀和手感一般的问题，以及纱线检测的各种牢度都下降。
[0108]
根据实施例3和对比例3，本发明采用的喷管相比于传统的喷嘴，制备出的纱线牢度的数据没有明显的差异，但是染色均匀，而且不露白。根据实施例3和对比例4，本发明采用的抽吸辊相比于传统的真空抽吸嘴，制备出的纱线染色均匀，而且不混色，手感也因为纱线表面均匀而比对比例4的要柔软，此外，由于对比例4的传统的真空抽吸嘴抽吸能力差，多余的染液在纱线没有去处干净，导致纱线表面不均匀，严重影响纱线的各种牢度。综上所述，喷管和抽吸辊的结合，能够制备出染色效果均匀、不混色、染料牢度好、手感柔软的优质纱线。
[0109]
本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本技术的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。