CN102400236B - 一种固体色母粒组合物、其制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固体色母粒组合物、其制备方法及应用，该固体色母粒组合物为基本色固体色母粒，其包含以下按重量百分数计的原料：40%~90%的染料或颜料，余量为分散剂，所述的分散剂包含蜡及低熔点合成树脂中的任意一种以上。本发明提供的固体色母粒组合物的制备方法，工艺简便，制得的固体色母粒组合物可以在线配色，在线添加，能减少生产中的预干燥步骤，简化有色纤维生产工艺，且该固体色母粒组合物容易高度分散，添加量少，且少量种类的基本色母粒即可实现对绝大多数颜色的覆盖，能减少浪费，降低有色纤维的生产成本，适用于纤维染色，可进行在线添加。

Description

一种固体色母粒组合物、其制备方法及应用

技术领域

本发明涉及纤维加工染色领域，具体地，涉及一种固体色母粒组合物，其制备方法及应用。

背景技术

纤维内染色近些年开始流行，纤维内染色的工艺比纱线或者面料的外染色在废水废气和能源方面有着显著的环保和经济价值。

目前纤维内着色通用的方法是：在纺丝切片或者熔体阶段，用色母粒染色的方式，针对每一种纤维的颜色配备一种传统色母粒，生产彩色纤维。该传统色母粒用于纤维染色的缺点是：1、通常，色母工厂需要配备三千余种或更多的色母粒；2、纤维工厂的每种色母粒都不能完全的消耗，因此，中型纤维工厂大都有上百种闲置的色母粒，造成显著的库存管理困难和浪费。而且，传统色母使用前需要预先干燥，增加了工厂工序，造成能源损耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的固体色母粒组合物，该色母粒组合物用于纤维染色用量小，有效利用率高，且通过简单组合能覆盖近3000种传统色母，且可以在线配色，配色均匀。

为了达到上述目的，本发明提供了一种固体色母粒组合物，该固体色母粒组合物为基本色固体色母粒，其包含以下按重量百分数计的原料：40%~90%的染料或颜料，余量为分散剂，所述的分散剂包含蜡及低熔点合成树脂中的任意一种以上。

上述的固体色母粒组合物，其中，所述的蜡包含聚乙烯蜡、矿物蜡及费托蜡中的任意一种以上。 

上述的固体色母粒组合物，其中，所述的染料为溶剂型染料，所述的低熔点合成树脂是指熔点80-170摄氏度的氨基树脂、丙烯酸树脂或聚酯树脂。 

上述的固体色母粒组合物，其中，所述的基本色包含浅三元色，该浅三元色固体色母粒包含以下按重量百分数计的原料：40%~60%的染料或颜料，余量为分散剂；其中，所述的浅三元色包含：浅红、浅黄及浅蓝。

上述的固体色母粒组合物，其中，所述的基本色还包含深三元色，该深三元色固体色母粒包含以下按重量百分数计的原料：60%~90%的染料或颜料，余量为分散剂；其中，所述的深三元色包含：深红、深黄及深蓝。

上述的固体色母粒组合物，其中，所述的基本色还包含补充色，该补充色固体色母粒包含以下按重量百分数计的原料：50%~85%的染料或颜料，余量为分散剂；其中，所述的补充色包含：绿、紫、黑、白。

上述的固体色母粒组合物，其中，所述的固体色母粒组合物还包含按重量百分数计为30-85%的荧光增白剂。

上述的固体色母粒组合物，其中，所述的固体色母粒组合物还包含按重量百分数计为10-85%的功能性添加剂，该功能性添加剂包含氨纶吸酸剂、聚酯成核剂、纳米银抗菌剂、热稳定剂及抗氧化剂中的任意一种以上。

本发明还提供了一种上述的固体色母粒组合物的制备方法，该方法包含以下步骤：按上述的配方比例，将染料或颜料和分散剂用干混机混合分散均匀，再通过双螺杆熔融加工和造粒机进行分散和粒径控制，并经冷却、切粒，得到固体色母粒。

本发明还提供了上述的固体色母粒组合物用于纤维染色的用途，所述的纤维是指熔融纺丝工艺的纤维，该固体色母粒组合物通过在先添加的方式用于纤维染色。

本发明根据三角配色原理，采用10个左右的基本色去覆盖纤维行业生产所需的绝大部分颜色（3000余种），运用在线配色原理配比颜色，确定各种基本色的用量，以达到方便加工，减少能源消耗，降低库存储量等实际意义。

本发明提供的新型固体色母粒，选择高效分散剂制成，在线添加混配时，不会出现色相分离和颜色不均匀现象，使在线配色达到可行性。

总之，本发明提供了高浓度固体色母粒组合物，添加量少，分散均匀，能减少生产中的预干燥步骤，且少量种类的基本色母粒即可实现对绝大多数颜色的覆盖，能减少浪费，降低有色纤维的生产成本。

具体实施方式

新型固体色母粒（8~10个基本色）的制备

固体色母基本色的选取原则：三个浅三元色（染料含量按重量百分数计为40%~65%），三个深三元色（染料含量按重量百分数计为60%~90%），另外四个补充色绿、紫、黑、白（染料含量按重量百分数计为50%~85%）。

基本色的加工：将染料或者颜料按照比例和分散剂(比如蜡、氨基树脂和丙烯酸树脂等低熔点合成树脂)，用干混机混合分散均匀，并通过双螺杆熔融加工，造粒机进行分散并对染料或颜料的粒径进行控制(通常用于纤维的小于5微米)，使得成品新型色母满足低压滤值的生产条件，能够有效减少滤网的更换和清洗次数；然后通过冷却、切粒等程序，使得成品色母的粒子尺寸大小接近于纤维塑料切片，同时使色母造粒尽量圆滑，满足加料过程中的自由流动，对于颜色的稳定和重现性有积极和重要作用。

基本色母粒的清单

浅红基本色母， 60%颜色含量；

浅黄基本色母， 60%颜色含量；

浅蓝基本色母， 60%颜色含量；

深红基本色母， 85%颜色含量；

深黄基本色母， 85%颜色含量；

深蓝基本色母， 85%颜色含量；

白基本色母，60%颜色含量；

黑基本色母，50%颜色含量；

绿基本色母，60%颜色含量；

紫基本色母，60%颜色含量。

本发明的固体色母组合物，在使用过程中，也可以根据情况加入荧光增白剂，以提供荧光效果。

配比颜色

实际加工中，可以根据客户的目标样品或者CIE L*a*b值进行配方选取和调配。配方以1~4种基本色按照一定比例，基本色分别放在喂料斗内，通过分别计量并且同时喂料的方式，完成在线配色。

以下结合实施例对本发明的实施方式做进一步地说明。

实施例1  深棕色聚酰胺六(PA6)FDY纤维的制备 

首先，分别生产颜色含量为60%的红、黄、绿三个基本色的色母粒：分别取红、黄、绿色的溶剂性染料60份和40份分散剂聚乙烯蜡PE520，用干混机混合分散均匀，并通过双螺杆熔融加工、造粒机进行分散并对染料的粒径进行控制，使得染料的粒径小于5微米，然后通过冷却、切粒等程序，使得成品色母的粒子尺寸大小接近于纺丝切片，同时使色母造粒尽量圆滑，满足加料过程中的自由流动。

然后，配比颜色。取传统深棕色母粒1份，该色母通常以1%添加量用于生产深棕色彩色纤维。采用CIE L*a*b的数据配色方法，得到如下结果：用红色0.14%、黄色0.14%、绿色0.02%混合，可以完全替代上述传统深棕色母粒1%添加量(1份)的目标颜色。

最后，生产深棕色纤维：用三个料斗的加料装置，加料装置是TMTech多头体积式在线配色自动加料装置，把上述每个基本色（红、黄、绿）分别加入料斗，以纤维切片为100份的比例，设定不同输出计量红色0.14%(0.14份)、黄色0.14%(0.14份)、绿色0.02%(0.02份)，同步运转机器（可以接入24V信号输出端进行同步控制），使得色母粒与聚酰胺六(PA6)切片（制备该深棕色纤维的原料）同步输入螺杆，在260-270℃温度范围内，切片及色母逐渐受热熔融均化，混合后的熔体再经计量泵定量挤出，经纺丝中的组件过滤除去杂质，再经喷丝孔吐出形成熔体细流，再经冷却、后续拉伸和卷绕，完成深棕色纤维加工。

TMTech的在线配色加料装置可以实现万分之一以上的添加精度，其包含电子控制器、喂料仓、步进电机、计量螺杆及管道连接混料器，其核心是，步进电机和计量螺杆。步进电机的变频控制可以达到每秒钟震动一次，实现连接电机的螺杆振动式推进，配合每次震动掉落的色母颗粒个数和色母粒体积大小，从而实现了精度达到万分之一。

本实施例中，因新型色母固体颗粒全部采用憎水载体，加料过程不需要传统色母所必须的烘干步骤；本实施例通过在分散过程中对染料的粒径控制，使得纺丝组件（即过滤装置）的清洗周期从2个星期延长到1个月。本实施例生产的有色纤维没有发现明显断丝，不影响纤维制品的强度，纤维表面光洁均匀；且纤维物性符合标准，断裂伸长，断裂强度，磨擦，皂洗，烘干迁移，等指标略高于传统色母粒。 

实施例2   米黄色聚酯纤维的制备

首先，分别生产颜色含量为60%的红、黄、白三种基本色的色母粒：通常在加工浅色时，白色母粒仅起到冲淡色的作用，否则该例中红色用量过于低，太低的添加将影响精确度，进而影响颜色重现性。分别取60份红、黄、白色颜料和40份分散剂，该分散剂由费托蜡H1N1和矿物蜡58号石蜡等份混合，用干混机混合分散均匀，并通过双螺杆熔融加工、造粒机进行分散并对染料或颜料粒径进行控制，使之小于5微米，然后通过冷却、切粒等程序，使得成品色母的粒子尺寸大小接近于纺丝切片，同时使色母造粒尽量圆滑，满足加料过程中的自由流动。

然后，配比颜色。取传统米黄色母粒1份，该色母通常以1%添加量用于生产彩色纤维。采用CIE L*a*b的数据配色方法，得到如下结果：用红色0.018%、黄色0.138%、白色0.262%混合，可以完全替代上述传统米黄色母粒1%添加量(1份)的目标颜色。

最后，生产米黄色纤维：用三个料斗的加料装置，加料装置是TMTech多头体积式在线配色自动加料装置。把每个基本色分别加入料斗，以纤维切片为100份，设定不同输出计量红色0.018%(0.018份)、黄色0.138%(0.138份)、白色0.262%(0.262份)，同步运转机器（可以接入24V信号输出端进行同步控制），颜色加料口选取在挤出机第二段加热区的前端，如果是熔体直纺，则选取在增压泵之后，管道内的静态混合器或者动态混合器之前。这时，经过TMtech称量后的三元色母粒同步进入辅助的色母熔融螺杆，合并使用加热计量增压泵，进行精确添加。熔融螺杆（可用单螺杆或者双螺杆）设定在150~260度之间均可以。在这里，计量泵和增压注料泵及其连接管道都在160度以上，并且尽量靠近熔体管道的温度260度左右。这样温度近似的色母熔融流与主体管道熔融聚酯温度近似，不会造成局部树脂热交换反应，从而也就不会引起再结晶和重新熔融所带来的影响结晶度和聚合度的问题。熔体和熔融色母经过计量泵、喷丝板，再经后续拉伸和卷绕，完成有色纤维加工。

本实施例中，因新型色母固体颗粒采用憎水载体，加料过程不需要传统色母所必须的烘干步骤；本实施例通过在分散过程中对染料的粒径控制，使得纺丝组件（即过滤装置）的清洗周期从2个星期延长到1个月。本实施例生产的有色纤维没有发现明显断丝，不影响纤维制品的强度，纤维表面光洁均匀；且纤维物性符合标准，断裂伸长，断裂强度，磨擦，皂洗，烘干迁移，等指标略高于传统色母粒。 

上述实施例1中，也可将新型色母粒按配比颜色所得出的比例进行预先混合造粒，再一起加入到纺丝线上。

本发明的技术方案还可包括在基本色的加工过程中生产功能性的添加剂母粒，这些功能性添加剂如：氨纶吸酸剂，聚酯成核剂，纳米银抗菌剂，热稳定剂，抗氧化剂等。

本发明谈及的纤维是熔融纺丝工艺的纤维，常见的如聚酯（PET、PBT、PTT），丙纶(PP)，聚酰胺-俗名锦纶(PA6、PA66)，聚对苯硫醚(PPS)，熔纺氨纶(PU)等树脂。可用在POY，FDY，UDY，熔喷无纺材料工艺，单丝纺丝等工艺。

在线添加是指三类：1）在切片纺丝中将固体色母与切片一起加入；2）在切片纺丝中在螺杆的熔融段将熔融色母加入；3）在直纺纺丝中的熔体管道中直接加入熔融色母。

本发明的工艺使色母厂只需要提供10种左右的颜色原料，纤维工厂只需要准备10种左右的原料库存，即可生产绝大多少彩色纤维；而且本发明的新型固体色母粒的用量比传统色母小得多，进一步可以节约成本。同时新型色母选择憎水载体，无须像传统色母那样需要预先干燥，有效减少能源损耗和简化工厂工序。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种固体色母粒组合物，其特征在于，该固体色母粒组合物为基本色固体色母粒，其包含以下按重量百分数计的原料：40%~90%的染料或颜料，余量为分散剂，所述的分散剂包含蜡及低熔点合成树脂中的任意一种以上；所述的染料为溶剂型染料，所述的低熔点合成树脂是指熔点80-170摄氏度的氨基树脂、丙烯酸树脂或聚酯树脂；所述的染料或颜料和分散剂用干混机混合分散均匀，再通过双螺杆熔融加工和造粒机进行分散和粒径控制，并经冷却、切粒，得到固体色母粒。

2.如权利要求1所述的固体色母粒组合物，其特征在于，所述的蜡包含聚乙烯蜡、矿物蜡及费托蜡中的任意一种以上。

3.如权利要求1所述的固体色母粒组合物，其特征在于，所述的基本色包含浅三元色，该浅三元色固体色母粒包含以下按重量百分数计的原料：40%~60%的染料或颜料，余量为分散剂。

4.如权利要求1或2或3所述的固体色母粒组合物，其特征在于，所述的基本色还包含深三元色，该深三元色固体色母粒包含以下按重量百分数计的原料：60%~90%的染料或颜料，余量为分散剂。

5.如权利要求1或2或3所述的固体色母粒组合物，其特征在于，所述的基本色还包含补充色，该补充色固体色母粒包含以下按重量百分数计的原料：50%~85%的染料或颜料，余量为分散剂。

6.如权利要求1所述的固体色母粒组合物，其特征在于，所述的固体色母粒组合物还包含按重量百分数计为30-85%的荧光增白剂。

7.如权利要求1或2或3或6所述的固体色母粒组合物，其特征在于，所述的固体色母粒组合物还包含按重量百分数计为10-85%的功能性添加剂，该功能性添加剂包含聚酯成核剂、纳米银抗菌剂、热稳定剂及抗氧化剂中的任意一种以上。

8.根据权利要求1或2或3或6所述的固体色母粒组合物用于纤维染色的用途，所述的纤维是指熔融纺丝工艺的纤维，该固体色母粒组合物通过在先添加的方式用于纤维染色。