本发明属于染整技术领域，具体涉及一种棉纱线的靛蓝染料轧染方法。
背景技术：
牛仔布具有独特的染色风格，这使得牛仔服饰深受消费者的喜爱。牛仔布通常是由染色的经纱与白色的纬纱织造而成，经纱的染色则通常采用靛蓝染料轧染染色。
靛蓝染料的染色过程一般包括染料的还原溶解、隐色体上染、隐色体氧化、皂煮后处理等四个步骤。靛蓝染料隐色体溶于水，以色素阴离子通过氢键和范德华力吸附于纤维表面，并向纤维内部扩散，上染后通过氧化过程，隐色体转变为不溶性的染料色淀，固着在纤维上。由于靛蓝隐色体的分子较小，且共平面性较差，对棉纤维的亲和力低，导致上染率低，难以染深，故目前只能采用多次反复浸轧--氧化的方法来解决染深问题，通常需要重复6-12次。多次反复浸轧--氧化的原理是：隐色体吸附达到某种平衡后使被染物离开染浴，并利用氧化使已上染的隐色体转化为色淀；再重新入染时，由于纤维上的隐色体已被氧化成色淀，打破了染色体系中隐色体在染液和纤维上的分配平衡，染液中的隐色体就能继续吸附和上染，如此多次反复，就能染得深色。为了达到此目的，必须保证已氧化的靛蓝染料不会再度进入含还原剂的染液时被还原成隐色体，因此，每次浸轧的时间需要严格控制，这就要求采用连续的染色方法，以便有效地实现精确控制浸轧时间的反复染色过程。然而，这样的染色过程导致了靛蓝染色的设备庞大，一次投入成本高，且染色工艺复杂，生产效率低下等问题。另一方面，6-12缸的浸轧浴敞开在空气中，浴中的靛蓝隐色体很容易被空气中的氧气所氧化而失去对棉纤维的亲和力，为了保持隐色体的还原电位，实际生产中通常需要补加还原剂及烧碱，使染色过程繁复，生产成本增大。同时，应用大量的烧碱和还原剂，以及隐色体的亲和力低等原因，以致染色废水的色度高，碱性大，cod和bod远远超标，废水处理负担重。在节水节能、生态环保日益被重视的大背景下，靛蓝染料的常规轧染方法越来越不能适应生态染整的需要。因此，缩短靛蓝染色的工艺流程，降低靛蓝染料和助剂的消耗，减少印染废水的排放，对靛蓝染色进行节能减排降耗的生态化革新具有十分重要的意义。
针对靛蓝染料常规水浴轧染的上述问题，本发明提供一种以液体石蜡浴保温扩散为特色的棉纱线靛蓝染料轧染新方法。液体石蜡是碳原子数为8-24的正构烷烃，是一种无色、无味、无毒、难挥发的油性液体，由于其性质稳定，对人体无毒害作用，在医学上被广泛应用于创口处理、灌肠、体内填充物等方面；由于其低致敏性和较好的封闭性，可用于软膏、搽剂和化妆品的基质。根据加工方法不同，所得液体石蜡的组成亦有所差别。不同种类的液体石蜡由于其碳原子数不同，其平均分子量、沸程、粘度、表面张力及密度等参数也不同。液体石蜡的安全性高，粘度可调控，且价格低廉。本发明应用液体石蜡浴进行棉纱线的靛蓝隐色体轧染后的扩散渗透。当棉纤维浸轧隐色体溶液后，马上进入加热的液体石蜡浴中。由于液体石蜡与隐色体完全不互溶，隐色体本身对棉纤维具有亲和力，因而隐色体不会溶落在液体石蜡浴中，而是会自发地从纤维表面扩散到纤维内部。液体石蜡浴在该工艺中的作用是：1)加热纤维，促使纤维膨化，同时提供能量，加快隐色体分子运动，从而有利于隐色体向纤维内部扩散；2)隔绝空气，避免隐色体氧化；3)提供与隐色体不相容的介质，促进和推动隐色体向纤维内部扩散。所用的液体石蜡价格低廉，对人体和环境无毒害作用，可循环利用。该方法大大提高了靛蓝隐色体的上染率，有效避免了隐色体的氧化，无需在染色过程中追加保险粉和强碱，显著减少化学品消耗，简化染色工艺，节省生产成本。更重要的是，该染色方法大大减少了染色用水和废水排放，符合生态染整的发展方向。
技术实现要素：
本发明提供一种棉纱线的靛蓝染料轧染方法，该方法利用加热的液体石蜡浴使轧染到棉纤维上的隐色体扩散渗透，实现一次性轧染，使染料上染率和透染性提高，耗水和耗化学药品减少，节约成本，并显著减少染色废水排放。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种棉纱线的靛蓝染料轧染方法，该方法包括如下步骤：
(1)棉纱线的预处理：将棉纱线在jfc渗透剂中浸湿，控制棉纱线的轧液率为70～120％，备染；
(2)靛蓝染料隐色体溶液制备：采用干缸还原法，用烧碱和保险粉溶液还原溶解靛蓝染料，制备20～40g/l高浓度的靛蓝染料隐色体溶液；
(3)隐色体上染：将经预处理后的待染棉纱线置入靛蓝染料隐色体溶液中进行浸轧处理；
(4)隐色体扩散：将经过轧车的棉纱线迅速置入液体石蜡浴中，石蜡浴的温度为40～90℃，恒温处理20～60min；
(5)隐色体氧化：取出液体石蜡浴中的棉纱线，暴露在空气中对其进行氧化15～40min；
(6)皂煮：将氧化后的染色棉纱线置入皂煮液中进行皂煮，去除表面浮色以及残余石蜡后得到靛蓝染料轧染后的棉纱线。
步骤(1)中，jfc渗透剂一般采用5g/l的浓度。
靛蓝染料隐色体溶液的制备方法参见中国专利cn105401463a，申请日：2015-11-04，名称为：一种棉纤维的靛蓝染料一次染深色方法的专利申请。
本发明针对靛蓝染料上染率较低，染色工艺线长而复杂，耗水量大，染色废水碱度高、含污量大、难处理等问题，提供一种一次性轧染，在液体石蜡浴中扩散渗透的工艺。使染料上染率提高、耗水和耗化学药品减少、节约成本，并显著减少染色废水排放的棉纱线靛蓝染料轧染方法。
作为优选，步骤(1)中控制棉纱线的轧液率为70～90％。
作为优选，步骤(3)所述的浸轧处理为一浸一轧，控制浸的时间为10～60s，控制轧液率为200～300％。
作为优选，步骤(3)所述的浸轧处理中，轧液率为220％～260％，浸的时间为20～40s。
作为优选，步骤(4)和步骤(5)中所选液体石蜡初馏点大于200℃，粘度为6～42mpa·s。初馏点影响液体石蜡的挥发性，粘度则影响纱线抱合隐色体溶液的能力。
作为优选，步骤(4)隐色体扩散过程中液体石蜡浴的温度为50～70℃，恒温处理20～50min。温度和时间影响纤维的膨化和隐色体的渗透。
作为优选，步骤(5)的空气氧化中，染色后棉纱线的氧化处理条件为：在通风条件下，空气氧化20-40min。
作为优选，步骤(6)中的皂煮过程为：配制含有3g/l标准皂片，3g/l碳酸钠，3g/l十二烷基苯磺酸钠的皂煮液，浴比为1:50；将染色后的棉纱线置入皂煮液，在95±5℃的温度条件下，皂煮10～15min。
本发明的有益效果是：
1、由于隐色体和液体石蜡互不相溶，浸轧在棉纱线上的隐色体有着强烈的憎液体石蜡而亲棉纤维的趋势，不会溶落在液体石蜡浴中，有利于棉纱线获得很高的得色深度。
2、液体石蜡浴提供一定的温度，促进纤维膨化，加快隐色体分子运动，有利于隐色体扩散进入纱线内部，一定程度上提高透染性。
3、液体石蜡并不参与靛蓝的还原和氧化反应过程，且其密度较低，易与染料及其隐色体分离，可反复利用。
4、采用轧染方式，有利于连续化生产，且可实现一次轧染即获得深色效果。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
保险粉，化学名为连二亚硫酸钠，购自无锡市展望化工试剂有限公司；
标准皂片，购自上海制皂厂
实施例1：
一种棉纱线的靛蓝染料轧染方法，包括如下步骤：
(1)棉纱线的预处理：称取1g棉纱线，用5g/l的jfc渗透剂浸湿棉纱线，控制棉纱线的轧液率为70％，备染；
(2)高浓度靛蓝染料隐色体溶液的制备：采用干缸还原法制备高浓度靛蓝染料隐色体溶液，根据表1配方准确称取各药品。
表1制备高浓度(20g/l)靛蓝染料隐色体溶液的配方
在20ml去离子水中加入0.8g烧碱和2.4g保险粉，在40℃恒温水浴锅中搅拌使其溶解制得还原液，再将0.4g靛蓝染料加入还原液中，并用适量液体石蜡液封，在40℃恒温条件下还原25min，制得20g/l靛蓝隐色体溶液，备用。
(3)取10ml步骤(2)中的靛蓝染料隐色体溶液置于干净烧杯中，将经步骤(1)处理的棉纱线浸入该靛蓝染料隐色体溶液中，时间为40s。然后通过轧车，控制轧液率为240％。
(4)将通过轧车的棉纱线迅速放入液体石蜡浴中，石蜡浴的温度为70℃，加热时间为20min。所用液体石蜡相关参数见表2。
表2实施例1所用液体石蜡相关参数
(5)氧化：将步骤(4)所得染色棉纱线在通风条件下，空气氧化20min。
(6)皂煮：配制含3g/l标准皂片，3g/l碳酸钠和3g/l十二烷基苯磺酸钠的皂煮液，将步骤(5)所得棉纱线置入该皂煮液中，浴比1：50，在95℃温度条件下皂煮10min，最后水洗、烘干获得染色棉纱线。
实施例2：
与实施例1不同之处在于：步骤(1)中渗透剂jfc的轧液率不同，步骤(2)中高浓度靛蓝染料隐色体的制备条件不同，步骤(3)中棉纱线浸隐色体的时间和轧液率不同，步骤(4)中液体石蜡浴处理的温度和时间不同，步骤(5)中的氧化时间不同。其它条件与实施例1同。
步骤(1)中棉纱线浸渗透剂jfc的轧液率为80％。
步骤(2)制备高浓度靛蓝染料隐色体溶液的配方如表3所示。还原条件为：50℃恒温条件下还原20min。
表3制备高浓度(30g/l)靛蓝染料隐色体溶液的配方
步骤(3)中棉纱线浸隐色体的时间为30s，控制轧液率为260％。
步骤(4)中液体石蜡浴处理的温度为60℃，时间为40min。
步骤(5)中的氧化时间为30min。
实施例3：
与实施例1不同之处在于：步骤(1)中渗透剂jfc的轧液率不同，步骤(2)中高浓度靛蓝染料隐色体的制备条件，步骤(3)中棉纱线浸隐色体的时间和轧液率不同，步骤(4)中液体石蜡浴处理的温度和时间不同，步骤(5)中的氧化时间不同。其它条件与实施例1同。
步骤(1)中棉纱线浸渗透剂jfc的轧液率为90％。
步骤(2)中制备高浓度靛蓝染料隐色体溶液的配方如表4所示。还原条件为：60℃恒温条件下还原15min。
表4制备高浓度(40g/l)靛蓝染料隐色体溶液的配方
步骤(3)中棉纱线浸隐色体的时间为20s，控制轧液率为220％。
步骤(4)中液体石蜡浴处理的温度为50℃，时间为50min。
步骤(5)中的氧化时间为40min。
实施例4：
与实施例1不同之处在于：步骤(4)中液体石蜡不同。
表5实施例4所用液体石蜡相关参数
对照例1：
采用常规靛蓝染料水浴轧染工艺，控制靛蓝染料用量与上述实施例1中靛蓝染料浓度一致(20g/l)，并且浸轧的条件保持一致，浸隐色体40s，轧液率240％；通过轧车后，立刻放在空气中氧化，皂洗去除浮色，水洗烘干。
对照例2：
与对照例1的不同之处在于：控制靛蓝染料用量与上述实施例2中的靛蓝染料浓度一致(30g/l)，并且浸轧的条件保持一致，浸隐色体30s，轧液率260％。其它条件与对照例1同。
对照例3：
与对照例1不同之处在于：控制靛蓝染料用量与上述实施例3中的靛蓝染料浓度一致(40g/l)，并且浸轧的条件保持一致，浸隐色体20s，轧液率220％。其它条件与对照例1同。
对照例4：
与对照例1相同。
上述实施例1-4的液体石蜡浴保温扩散轧染法与对照例1-4的常规轧染法的k/s值比较如表5所示。
表6常规轧染法与液体石蜡浴保温扩散轧染法的k/s值比较
结论：由上表的k/s可知，在相同条件下，用液体石蜡浴保温扩散轧染法所得的纱线，其表观颜色深度远超常规水浴轧染。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。