CN115605640B - 用木质素给纺织品染色的方法 - Google Patents
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Abstract
染浴包含水溶液，该水溶液包含水溶液的按重量计10％至30％范围内的木质素。此外，公开了用包含按重量计10％至30％的木质素的水溶液给纤维、纱线、纺织品或服装染色的方法。进一步，公开了给织物染色的方法，包括制备第一染浴，该第一染浴包含具有水溶液的按重量计10％至30％范围内的木质素的水溶液，并且使织物通过第一染浴，使得织物吸收木质素以给织物染色。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年3月13日提交的美国临时专利申请62/988,980的权益和优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。
1.技术领域
本公开涉及纺织品的染色，并且更具体而言，涉及利用木质素作为染料来给纺织品染色。
2.相关领域的讨论
木质素是造纸工业、生物燃料工业和包括化妆品、药物等的echo化学工业的副产品。这些工业利用在可持续森林中生长的树木的芯来收获纤维素和半纤维素以提供原材料。当树木的芯被收获时，树木的外树皮通常被认为是废物。木质素发现于外树皮中，是继纤维素之后来自生物质的第二丰富的聚合物。例如，大量木质素作为来自制浆和造纸工业的副产品获得。例如，不到2％的木质素被回收用作化工产品，其余的被视为废物。
主要地木质素是用来形成用于形成纸的前体——木质纤维素。按质量计，木质纤维素是木质素的三分之一。木质素可以从多种树木中获得，包括但不限于桦木、桉树和松树。
发明内容
本公开总体上涉及包含木质素作为着色剂以给用于纺织品中的纤维染色的染料以及使用该染料给纤维、纱线、纺织品或服装染色的方法。
在本公开的一个方面，染浴包含水溶液，该水溶液包含水溶液的按重量计10％至30％范围内的木质素。
在本公开的另一个方面，给织物染色的方法包括制备第一染浴，该第一染浴包含具有水溶液的按重量计10％至30％范围内的木质素的水溶液，并且使织物通过第一染浴，使得织物吸收(pics up)木质素以给织物染色。
在本公开的另一个方面，给织物染色的方法包括制备第一染浴，该第一染浴包含具有水溶液的按重量计10％至30％范围内的木质素的水溶液，并且使织物通过第一染浴，使得织物吸收木质素以给织物染色。
在一些方面，该方法包括制备包含粘合剂或软化剂的第二染浴并且使染色的织物通过第二染浴。该方法可以包括在使染色的织物通过第二染浴之后干燥染色的织物。
在一些方面，使织物通过第一染浴包括将织物多次浸入通过第一染浴。使织物通过第一染浴，在水溶液中吸收了按重量计90％至100％范围内的木质素。该方法可以包括干燥染色的织物。
在某些方面，该方法包括在使织物通过第一染浴之前制备用于染色的织物。制备用于染色的织物可以包括洗涤织物以去除织物上的浆料或其他杂质、用阳离子预处理对织物进行预处理、为织物选择阳离子棉、或用阴离子预处理对织物进行预处理。
在本公开的另一个方面，染浴包括水溶液，该水溶液包含水溶液的按重量计10％至30％范围内的木质素。
在一些方面，染浴包括水溶液的按重量计1％至3％范围内的润湿剂或表面活性剂。水溶液可包含水溶液的按重量计最多10％的粘合剂。水溶液可以包含水溶液的按重量计1％至3％范围内的软化剂。
在一些方面，染浴被配置为给纤维素纤维染色。例如，染浴可配置为给纤维素纤维、具有纤维素纤维的纱线、具有纤维素纤维的织物或具有纤维素纤维的服装染色。染浴可配置为给具有至少40％纤维素含量的织物染色。
在本公开的另一个方面，染浴包括水溶液，该水溶液包含按重量计10％至30％范围内的木质素和按重量计最多10％的粘合剂。水溶液被配置为给用于纺织品的纤维素纤维染色。
在一些方面，水溶液可以包含水溶液的按重量计1％至3％范围内的润湿剂或表面活性剂。水溶液可包含水溶液的按重量计1％至3％范围内的软化剂。水溶液可以被配置为给纤维形式的纤维素纤维、纱线、织物或服装染色。
此外，在一致的范围内，本文所述的任何实施方式或方面可与本文所述的任何或所有其他实施方式或方面结合使用。
附图说明
本公开的各个方面在下文中参考附图进行描述，所述附图被并入本说明书并构成本说明书的一部分，其中：
图1是根据本公开的实施方式的方法的流程图；和
图2是根据本公开的实施方式的另一种方法的流程图。
具体实施方式
现在将在下文中参考其实例实施方式参考附图更全面地描述本公开，其中在几个视图中的每一个中，相同的附图标记表示完全相同或对应的元件。描述这些实例实施方式为使本公开将是详尽的和完整的，并将向本领域普通技术人员充分传达本公开的范围。来自一个实施方式或方面的特征可以与来自任何其他实施方式或方面的特征以任何适当的组合相结合。例如，方法方面或实施方式的任何单独或集体特征可以应用于仪器、产品或成分方面或实施方式，反之亦然。本公开可以以许多不同的形式体现并且不应被解释为限于本文所阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式为使本公开满足适用的法律要求。如在说明书和所附权利要求中使用的，单数形式“一个”、“一种”、“该”等包括复数指示物，除非上下文另有明确规定。此外，尽管本文中可能提及定量测量、值、几何关系等，除非另有说明，否则任何一个或多个(如果不是所有这些)可以是绝对的或近似的以解释可能发生的可接受的变化，诸如由于制造或工程公差等引起的那些变化。
本公开涉及利用木质素作为染料以给纤维、纱线、织物或服装染色。在一些实施方式中，本公开涉及利用木质素作为染料以给纤维素纤维(例如棉纤维、大麻和再生纤维素纤维)染色。再生纤维素纤维包括但不限于莱赛尔(lyocell)、莫代尔(modal)和木棉(kapok)。
在纺织工业中，木质素已被用作染料分散剂。然而，木质素尚未用于着色剂或用作染料。木质素代表可再生天然材料的成分，其数量充足可用并且不会像其他天然染料那样与食品生产直接竞争。合适的木质素可从Renmatix、Stora Enso和其他公司获得。
木质素还具有纺织品所期望的固有特性。例如，在一棵树木的一生中，外树皮中的木质素保护树木的芯免受细菌和真菌的侵害，并且具有天然的棕色。当纤维用木质素染色时，纤维被染成棕色色度，并且可以获得木质素的特性，使得纤维从木质素中获得(render)抑菌和/或抗真菌性。如本文所公开，用木质素染色的织物可以获得抑菌和/或抗真菌性。
下面详述的方法已经在实验室规模上进行了测试，以生产各种棕色色度的木质素染色的棉织物。这些木质素染色的棉织物已经过测试，具有用于至少10次家庭洗涤的良好的耐洗牢度。用天然富含棉的织物和漂白的富含棉的织物进行试验。在一些试验中，富含棉的织物在被染色之前退浆。虽然本文详述的方法和结果是用棉纤维描述的，但这不应被视为限制性的，因为用其他纤维素纤维预期有相似的结果，所述其他纤维素纤维包括但不限于纤维素纤维，诸如羊毛、亚麻、大麻、其他韧皮纤维、人造丝、粘胶纤维、其他人造纤维素纤维、回收纤维素纤维和来自农业废弃物的具有纤维素含量的纤维。织物可具有至少40％的纤维素含量。
参考图1，关于本公开的实施方式描述了用木质素作为染料给织物染色的方法，并且通常被称为方法100。方法100包括制备包含木质素作为染料的染浴(步骤110)。为了制备染浴，将木质素粉末溶解在介质(例如水)中以形成木质素溶液。当水为介质时，木质素溶液处于水溶液中。在实施方式中，将木质素粉末溶解在热水中以形成木质素溶液。应当理解，木质素容易溶解在热水中，使得中高速搅拌足以将木质素溶解在热水中。中高速搅拌可以在200rpm至1000rpm的范围之内。在其他实施方式中，可能优选将木质素粉末溶解在冷水中。例如，染浴的其他成分可能在热水中过早地活化。为了将木质素溶解在冷水中，可以使用500rpm至1000rpm范围内的高速搅拌以将木质素溶解在冷水中。在其他实施方式中，木质素粉末可以通过高速混合溶解在冷水中。就本公开的目的而言，冷水是其中温度低于70°F(21℃)的水，并且热水是其中温度高于122°F(50℃)的水。
对于溶液中的木质素，通过将木质素溶液与一种或多种其他成分混合来制备染浴，所述其他成分包括但不限于润湿剂、表面活性剂、粘合剂和软化剂。在一些实施方式中，木质素可以与其他成分同时地、在其他组分之前或在其他组分之后添加或溶解在染浴中。在示例性染浴中，按重量计，溶液中的木质素粉末占染浴的10％至30％，润湿剂和表面活性剂占染浴的1％至3％，粘合剂占染浴的最多10％，以及软化剂占染浴的1％至3％。染浴的剩余部分可以是水或其他液体。可以通过将所有成分依次或同时溶解在液体中来形成染浴。例如，可以将木质素粉末、润湿剂、表面活性剂、粘合剂或软化剂添加到瓮中，同时搅拌瓮中的介质(例如水)，直到染浴的所有成分溶解或悬浮在染浴中。
随着染浴的形成，织物可以通过使织物通过染浴而被轧染染色，使得染浴中的木质素被织物吸收(步骤120)。织物可以单次浸入或多次浸入方式通过染浴。在冷轧染试验中，从染浴中吸收的木质素在每次试验中在按重量计90％至100％的范围内。
在织物通过染浴之后，将织物干燥(步骤130)。织物可以用蒸汽干燥。另外地或可选地，染色的织物可以用干热干燥。
参考图2，关于本公开的实施方式描述了用木质素作为染料给织物染色的另一种方法并且通常称为方法200。方法200可以包括第一染浴和第二染浴。第一染浴可包括木质素溶液、润湿剂和/或表面活性剂，使得第一染浴包括着色剂或染料(例如木质素)。第二染浴可包括粘合剂和/或软化剂，使得第二染浴包括固色剂。方法200包括制备包含木质素作为染料的第一染浴(步骤210)和制备包含固色剂的第二染浴(步骤215)。第一和第二染浴可以以类似于如上面关于方法100详述的制备染浴的方式来制备。
随着制备第一和第二染浴，织物可以通过使织物通过第一染浴(步骤220)然后使织物通过第二染浴(步骤225)而被轧染染色。当织物通过第一染浴时，第一染浴中的木质素被织物吸收。织物可以单次浸入或多次浸入方式通过第一染浴。类似地，织物可以单次浸入或多次浸入方式通过第二染浴。在冷轧染试验中，从第一染浴中吸收的木质素在每个试验中在按重量计90％到100％的范围内。
在织物通过染浴之后，将织物干燥(步骤230)。织物可以用蒸汽干燥。另外地或可选地，染色织物可以用干热干燥。
上面详述的方法100、200可以包括在织物通过染浴之前对织物进行预处理。例如，可以在没有去除任何杂质的情况下制备织物，可以洗涤织物以去除浆料或其他杂质，可以用阳离子或阴离子预处理对织物进行处理，或者可以选择阳离子棉。织物的预处理可以提高染色工艺的一致性。织物的预处理可以改善染色织物的染料吸收和/或其他性能，包括色牢度。
上面详述的方法100、200可用作批量染色工艺或可用作连续染色工艺。虽然上面详述的染色步骤，例如步骤120、220、225是关于织物轧染染色描述的，但可以使用其他染色工艺，包括但不限于通过原液染色或纺液染色进行的纤维染色；通过绞纱染色、筒子染色或经轴染色进行的纱线染色；匹染织物；和成衣染色。
合适的润湿剂和表面活性剂的实例是或/>每一种都可从Huntsman International LLC获得。合适的粘合剂的实例是来自土质颜料的丙烯酸、聚氨酯粘合剂，可从Montega Chemical Solutions获得的Resimax。合适的软化剂的实例是硅软化剂，诸如可从Wacker Chemicals获得的NE 810、可从Huntsman InternationalLLC获得的/>或者/>
虽然在附图中显示了本公开的几个实施方式，但并不意欲将本公开限制于此，因为本公开的范围意欲应与本领域将允许的范围一样宽泛，并且意欲如此理解说明书。上述实施方式的任何组合也是可以想到的并且在所附权利要求的范围内。因此，以上描述不应被解释为限制性的，而仅仅作为特定实施例的范例。本领域普通技术人员将想到在所附权利要求范围内的其他修改。
Claims (8)
1.一种给织物染色的方法，所述方法包括：
制备第一染浴，其包含具有水溶液的按重量计10％至30％范围内的木质素的水溶液，所述水溶液通过以下形成：将木质素粉末溶解在水中而形成所述水溶液；和
使织物通过所述第一染浴，使得所述织物吸收木质素以给织物染色。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
制备第二染浴，其包含粘合剂或软化剂；和
使所述染色的织物通过所述第二染浴。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括在使所述染色的织物通过所述第二染浴之后干燥所述染色的织物。
4.根据权利要求1所述的方法，其中使所述织物通过所述第一染浴包括将所述织物多次浸入通过所述第一染浴。
5.根据权利要求1所述的方法，其中使所述织物通过所述第一染浴，在所述水溶液中吸收了按重量计90％至100％范围内的木质素。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括干燥所述染色的织物。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在使所述织物通过所述第一染浴之前制备用于染色的所述织物。
8.根据权利要求7所述的方法，其中制备用于染色的所述织物包括：
洗涤织物以去除织物上的浆料或其他杂质；
用阳离子预处理对织物进行预处理；
为织物选择阳离子棉；或者
用阴离子预处理对织物进行预处理。
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