CN103088680B - 一种在纺织品上形成花纹图案的光触媒拔白方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在纺织品上形成花纹图案的光触媒拔白方法。将图案花版与染色纺织品紧密结合，或将图案花版固定在染色纺织品的一侧或两侧，置于配有光源的反应器中；在反应器中加入光敏催化拔白溶液，利用光触媒原理引发光敏剂在染色纺织品上实现局部消色而产生花纹图案。本发明工艺及设备简单、工艺流程短、易于控制、适应性广，省去了印花糊料及昂贵的印花设备，以及传统印花等繁琐工序；此外，光敏催化溶液还可重复利用，避免了传统印花中大量药品的使用和废液排放，并有利于降低生产成本，具有节能降耗减排和清洁生产等显著优点，在纺织印染行业的清洁生产中具有非常广阔的应用前景。

Description

一种在纺织品上形成花纹图案的光触媒拔白方法
技术领域
本发明涉及一种在纺织品上形成花纹图案的光触媒拔白方法，特别涉及一种以光源引发还原剂、氧化剂或半导体纳米材料，在纺织品上形成花纹图案的方法，属纺织染整技术领域。
背景技术
拔白印花也称雕白印花，它是借助还原剂或氧化剂将有色织物的地色破坏(即用拔染剂印在有色织物上，并把印制色浆部分的染料破坏)，从而实现局部消色，并获得各种花纹、图案的印花方法。与直印相比，由于拔白印花可实现深地浅花的印花效果，且花纹更为细致和逼真，花纹层次丰富、色彩对比强烈、轮廓清晰细致、地色丰满而越来越受到人们的重视。
拔白印花工艺可大致分为两个步骤，即先把织物进行打底染色，再将图案印在织物上。而印花色浆中含有能破坏地色染料的化学药品(如强还原剂或氧化剂，也称为拔染剂)，在汽蒸处理过程中会破坏地色，因此用这种方法在织物上能产生色底白花或深地浅花图案，从而弥补了直印方式的缺陷。
传统拔白印花，其工序繁琐，影响拔白效果的因素多，条件不易控制。
其中染料结构类型及其对纤维的直接性对拔白效果影响较大。染料母体结构对拔染剂的敏感性或稳定性不同，直接影响到地色的可拔性。而染料的分解产物大小，对纤维亲和力高低，其色泽的深浅等，则直接影响到拔白的白度和效果。同时，传统拔白印花后处理中水洗退浆是否充分，也直接影响到分解产物的去除，并进而影响到拔白效果。此外，传统拔白印花色浆中拔染剂的种类及选用，拔印织物种类，蒸化工艺控制等也对拔白效果产生直接影响。
   传统的拔染印花生产不仅需耗用大量化学药品，而且消耗大量的能源，导致生产成本提高，同时其拔染浆中残留的各类大量化学品对环境也造成了较大威胁。
因而，提供快捷高效、绿色环保的新型拔白印花方法或工艺，替代传统工艺方法，降低能源消耗，减少常规化学品的使用，推行清洁生产，实现纺织印染企业的节能降耗减排等具有非常重要的意义。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种设备及工艺简单、具节能减排和清洁生产特点，并能于常温常压下在染色纺织品上产生拔白花纹图案的方法。
实现本发明目的所采用的技术方案是提供一种在纺织品上形成花纹图案的光触媒拔白方法，包括如下步骤：
1、用染料对纺织品进行打底染色加工，得到染色纺织品；
   2、按所需的花纹图案，采用物理或化学方法，将不透光的薄型材质或薄膜形成镂空花纹图案，得到图案花版；
   3、将图案花版与染色纺织品紧密结合，或将图案花版固定在染色纺织品的一侧或两侧，置于配有光源的反应器中；在反应器中加入光敏催化拔白溶液，通入空气或氧气；开启光源，所述光源发出的光线通过图案花版的镂空处直接照射到染色纺织品上，在5℃～70℃的温度条件下拔白处理1～90分钟；所述的光敏催化拔白溶液的成分包括过硫酸钾、双氧水、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、保险粉、纳米TiO2或掺杂纳米TiO2中的一种，或它们的任意组合，浓度为0.10 g L-1～10.00 g L-1，pH值为2～12；
4、将经过光触媒拔白处理的纺织品在室温条件下水洗晾干或烘干，即得到一种具有白色花纹图案的有色纺织品。
本发明所述染料为活性红X-3B、活性红M-3BE或活性蓝222BF中的一种，或它们的任意组合。
所述的图案花版，其制作采用机械或手工雕刻，或激光刻蚀。
所述的光源为紫外或可见光光源，功率为5～500W。
本发明与现有技术相比具有以下优点：由于采用光触媒技术引发光敏拔白剂进行分解，产生或释放出高活性物质，从而对纺织品上染料实现破坏消色，达到拔白效果。其实施条件及工艺简单、pH值适应范围广、且易于控制，生产效率高；无需使用传统拔白浆，且省去了气蒸等繁琐工序；另外拔白溶液补充成分后还可重复使用，从而省去了传统拔染印花工艺中所需的大量药品及废液排放，降低了生产成本，具有节能降耗减排等显著优点，在纺织印染行业的清洁生产中具有非常广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例提供的纺织品花纹图案拔白处理间歇式反应器结构示意图；
图2是本发明实施例1中不同拔染剂对棉织物拔染的白度值；
图3是本发明实施例2拔白处理后的轮廓精细度判断效果图；
图4是本发明实施例3图案的拔白效果图；
图5是本发明实施例4图案的拔白效果图；
图6是本发明实施例5拼色染色棉织物的拔白效果图；
图1中：1、电源接线（电源略）；2、间歇式处理单元；3、石英玻璃管；4、低压汞灯；5、染色纺织品；6、增氧装置；7、图案花版。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明技术方案作进一步阐述。具体实施例中所涉及到的染化料如下：
打底染色染料：活性红X-3B染料、活性红M-3BE、活性蓝222BF为常规市售产品；
光敏拔白剂：过硫酸钾（K2S2O8）、双氧水（H2O2）、亚硫酸钠（Na2SO3）、硫代硫酸钠（Na2S2O3）、保险粉（Na2S2O4）、纳米TiO2、掺杂纳米TiO2为常规市售产品。
实施例1
本实施例提供一种在纺织品上形成花纹图案的光触媒拔白方法，包括如下步骤：
1、选用特定染料按照常规染色法对纺织品进行打底染色加工，在本实施例中，纺织品为棉织物（8cm×20cm），其常规地色染色的加工工艺条件为：3.0%（o.m.f.）活性红X-3B染料，24.0g L-1硫酸钠，15.0 g L-1NaCO3，固色pH为10.5，浴比1:30；在室温条件下入染，15 min后加盐促染，染至30min时加碱固色，固色时间为30 min。染后经皂煮2次处理，其工艺条件为：2.0 g L-1皂粉，浴比为1:50，85℃处理15 min。
2、选用不透光的薄膜或其它薄型材质，采用物理或化学方法将其镂空形成所需的花纹图案，即为带有镂空花纹的图案花版。
3、参见附图1，它是本实施例提供的纺织品花纹图案光触媒拔白处理间歇式反应器的结构示意图；在间歇式反应器的处理单元2中，底部安装增氧装置6，采用增氧泵向拔白浴中不断通入空气；安装石英玻璃管3和低压汞灯4在反应器的中间，本实施例以1只8 W低压汞灯为紫外光源，电源接线1（电源略）接通低压汞灯。
将带有镂空花纹的图案花版7与染色纺织品5紧密结合，或固定在染色纺织品5的一侧或两侧，将它们置于配有光源的反应器之中，且能使光源光线良好照射到花版图案镂空处的染色纺织品，按浴比1:50向反应器中加入浓度为2g L-1的K2S2O8水溶液为光敏催化拔白溶液，并调节拔白溶液的pH值为7后，开启光源，保持温度25℃，对染色棉织物进行30min拔白处理。
4、将经过光触媒拔白处理的纺织品取出后在室温条件下水洗晾干或烘干。
采用本实施例提供的方法，分别以双氧水（H2O2）、亚硫酸钠（Na2SO3）、硫代硫酸钠（Na2S2O3）、保险粉（Na2S2O4）、纳米TiO2、掺杂纳米TiO2为光敏拔白剂，替代步骤3中的过硫酸钾（K2S2O8），得到在纺织品上形成的拔白花纹图案。
参照上述处理步骤，以反应浴中不加入光敏拔白剂即以纯水的棉织物处理为空白试验，将本实施例提供的光敏拔白方法处理后的棉织物与空白试验样品进行白度和织物强力的测量对比，结果如下。
1、白度测量
用WSB-3A智能数字白度计对织物的拔白图案处进行白度测量，选3个不同的位置测量，然后取其平均值作为该织物的R457白度值。
参见附图2，它是本实施例中采用不同的拔白剂对经活性红X-3B染色棉织物的拔白效果示意图；图中，1为自来水（空白试验）；2为过硫酸钾；3为双氧水；4为亚硫酸钠；5为硫代硫酸钠；6为保险粉；7为纳米TiO2；8为掺杂纳米TiO2。由图2可以看出，在紫外光的催化作用下，7种光敏拔白剂及空白纯水试验均能对织物打底染色染料进行拔白，并产生图案。但其拔白图案的白度有明显差别，其中白度值较好的为氧化剂K2S2O8、还原剂保险粉和亚硫酸钠，它们拔白处的白度值（R457）可达到60或以上。
2、织物强力的测量
在YG026B型电子织物强力机上，按GB／T 3923.1一1997标准，采用条样法对织物断裂强力进行测量。 表1是本实施例采用不同的光敏拔白剂对染色棉织物进行拔白处理后织物的断裂强力测试结果。
   表1、染色棉织物光触媒拔白后的织物径向强力
光敏拔白剂 织物强力（径向）（N)
染色棉织物 355.0
空白试验（纯水） 330.0
过硫酸钾（K2S2O8） 324.5
双氧水（ H2O2） 329.0
亚硫酸钠（Na2SO3） 345.0
硫代硫酸钠（Na2S2O3） 342.5
保险粉（Na2S2O4） 353.0
纳米TiO2 325.5
掺杂纳米TiO2 331.0
 由表1可知，经过光敏氧化剂拔白处理后，织物径向强力出现一定降低，而经光敏还原剂拔白处理后，织物保持了较高的拉伸断裂强力。这是由于紫外光本身具有氧化能力，再加上氧化剂的作用，则对织物强力损失更大；而还原剂的存在，则缓减了对织物纤维的损伤，因而对其强力影响较小。
由于K2S2O8体系的拔白效果优于其它体系，故下面以氧化剂K2S2O8为例，对各染色棉织物进行花纹图案的拔白试验。
实施例2：
   本实施例提供一种在纺织品上形成花纹图案的光触媒拔白方法，该方法的其它步骤同实施例1。其中步骤1中打底染色染料为活性红X-3B；步骤2中的花版图案为不同宽度的线条及菱形（用于测试织物上的花纹轮廓清晰度）；步骤3中光敏拔白溶液为4.0g L-1K2S2O8的水溶液，并调节溶液的pH值为10，对染色棉织物进行35min拔白处理。所得结果参见附图3，它是本实施例拔白处理后的轮廓精细度判断效果图，图中，底色为染色染料的红色，花纹图案为白色线条及契形图，花纹轮廓清晰。
实施例3：
本实施例提供的一种在纺织品上形成花纹图案的光触媒拔白方法，其步骤参见实施例1。其中，步骤2中的花版图案为2010年上海世博会标志；步骤3中光敏拔白溶液为4.0g L-1K2S2O8的水溶液，并调节溶液的pH值为10，对染色棉织物进行35min拔白处理。所得结果如图4所示它是本实施例图案为世博标志的拔白效果图，图中，底色为红色，花纹图案为白色世博标志。
实施例4：
本实施例提供的一种在纺织品上形成花纹图案的光触媒拔白方法，其步骤参见实施例1。其中步骤2中的花版图案为雪花图案；步骤3中光敏拔白溶液为4.0g L-1K2S2O8的水溶液，并调节溶液的pH值为10，对染色棉织物进行35min拔白处理。所得结果如图5所示，它是本实施例图案为雪花的拔白效果图，图中，底色为红色，花纹图案为白色雪花。
实施例5：
本实施例提供的一种在纺织品上形成花纹图案的光触媒拔白方法，其步骤参见实施例1。其中步骤1中打底染色染料为活性红M-3BE与蓝222BF按质量比1:1拼色，混合染料用量为3% o.m.f，采用60℃染色，80℃固色处理；步骤2中的花版图案为2010年世博标志；步骤3中光敏拔白溶液为4.0g L-1K2S2O8的水溶液，并调节溶液的pH值为10，对染色棉织物进行35min拔白处理。所得结果如图6所示，它是本实施例拼色染色棉织物的拔白效果图，图中，底色为藏青，花纹图案为白色世博标志。
从图3、4、5和6可以看出，利用UV/K2S2O8光触媒体系不但可对单一染料染色的棉织物进行拔白处理，而且也适用于拼色染料染色的棉织物；并在织物上可以获得非常理想的花纹图案，其图案花型清晰，轮廓精细，并且白地无杂色，布面清爽，色光纯真，获得了传统印花的同等效果。
本发明采用催化拔白技术方案，可在各类染地色纺织品上实现各种各样的花纹图案。同时本发明方法无需印花糊料及昂贵的印花设备，无需汽蒸、水洗退浆等传统印花工艺，其设备及工艺简单，流程短，无废水排放，属于一种典型的短流程和清洁生产工艺，因而具有非常广阔的应用前景。

Claims (4)

1.一种在纺织品上形成花纹图案的光触媒拔白方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）用染料对纺织品进行打底染色加工，得到染色纺织品；
（2）按所需的花纹图案，采用物理或化学方法，将不透光的薄型材质形成镂空花纹图案，得到图案花版；
（3）将图案花版与染色纺织品紧密结合，或将图案花版固定在染色纺织品的一侧或两侧，置于配有光源的反应器中；在反应器中加入光敏催化拔白溶液，通入空气或氧气；开启光源，所述光源发出的光线通过图案花版的镂空处直接照射到染色纺织品上，在5℃～70℃的温度条件下拔白处理1～90分钟；所述的光敏催化拔白溶液的成分包括过硫酸钾、双氧水、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、保险粉、纳米TiO2或掺杂纳米TiO2中的一种，或它们的任意组合，浓度为0.10 g L-1～10.00 g L-1，pH值为2～12；
（4）将经过光触媒拔白处理的纺织品在室温条件下水洗晾干或烘干，即得到一种具有白色花纹图案的有色纺织品。
2.根据权利要求1所述的一种在纺织品上形成花纹图案的光触媒拔白方法，其特征在于：所述染料为活性红X-3B、活性红M-3BE或活性蓝222BF中的一种，或它们的任意组合。
3.根据权利要求1所述的一种在纺织品上形成花纹图案的光触媒拔白方法，其特征在于：所述的图案花版，其制作采用机械或手工雕刻，或激光刻蚀。
4.根据权利要求1所述的一种在纺织品上形成花纹图案的光触媒拔白方法，其特征在于：所述的光源为紫外或可见光光源，功率为5～500W。
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