专利名称：纺练染色粘胶纤维单丝的制作方法 人造纤维又称人造丝、粘胶纤维、再生纤维素纤维，通过纺前粘胶注色或后期染整加工，可以制成各种颜色的人造纤维产品，广泛应用于色织、家纺、金银丝、绣花线、纱线领域。丝条成型后进行染色简称纺后染色已是淘汰工艺，存在工艺复杂、成本高、排污量大等弊端。于是近年提出了纺前着色工艺。即将颜料注入粘胶中成为有色粘胶，再进行纺丝。传统纺前注色方法生产的着色丝，由于所用颜料颗粒较大，粒度不均一，在粘胶中分散性差，造成可纺性差，生产成本高，产品色光暗淡，并且无法用于绣花线生产(主要因为所做出的绣花线的质量如光泽度、手感等达不到使用要求)；后期染整加工需要排掉大量的剩余染液，不利于环境保护，还要增加水、电、汽能源消耗；后期染整加工还容易受到人造纤维产品质量、染整工艺波动等因素影响，造成染色不均匀、色牢度差等问题。而纺后染色丝条制作绣花线需经过三元、捻线、成绞、染色、开线、成筒、三元等工序，工艺复杂，排污量大。有人在专利中提到了采用靛类、蒽醌类还原染料的有色粘胶纤维及生产方法。该方法是用靛类、蒽醌类还原染料在碱性条件下还原成隐色体盐对粘胶着色，通过纺丝、精练及烘干制成有色粘胶纤维。由于该方法没有采用氧化剂和相关的工艺、设备等控制措施，也就不能对靛类、蒽醌类还原染料的氧化还原过程进行有效的控制，得到的有色粘胶纤维颜色不稳定、可纺性差，无法实现工业化大生产。
本发明旨在针对现有有色粘胶纤维存在的上述缺陷，提供一种纺练染色粘胶纤维单丝，该发明可实现工业化大生产及其深加工产品生产。通过对染色机理的研究，打破传统普通粘胶纤维纺前着色，后期染整加工的传统工艺，直接生产出纺练染色粘胶纤维单丝。本发明能实现单丝染色，提高有色丝条的染色均匀性，色牢度，色亮度，丰富色彩品种，达到绣花线的使用标准；同时大幅降低生产成本，使用方便，后续加工无污染，保护环境；染色品质满足市场要求，色泽艳丽、染色均匀、手感舒适、应用广泛。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下纺练染色粘胶纤维单丝，其特征在于原料为染色粘胶，该染色粘胶由色浆与粘胶混合而成；色浆中的染料为还原染料、硫化染料或非水溶性有机染料，并加入有碱性溶液、还原剂和氧化剂；由染色粘胶得到的还原丝条在氧化剂和酸或碱作用下，形成纺练染色粘胶纤维单丝。
所述的有色人造纤维的色牢(级)3.5-5.0；染色(级)3.5-5.0；残硫(mg/100g)≤10；含油率(％)0.1-0.3；PH6-9；纤度(dtex)155～166；干强力(CN)280～330；干伸(％)16.0～19.0；湿伸(％)20～25；湿强力(CN)140～180；捻度(捻/100m)88～90；切片成型均匀，无粗细丝，锯齿收缩明显。
在酸或碱环境氧化的染色粘胶参数甲纤7.9～8.3％熟成度8.0～12.0ml含碱5.9～6.1％表面张力42～56(dymes/cm)粘度25～45秒。
粘胶原液的浆种包括木浆、棉浆、竹浆以及相互任意组合中的一种。本发明适用于任何粘胶纤维产品的染色，包括粘胶短纤维、长纤维。
本发明纺练染色粘胶纤维单丝按连续纺、半连续纺或异型扁平纺的生产工序进行纺丝生产，形成纺练染色丝饼或丝绞。
丝饼参数含酸量≤5％剩余酯化度≤2.0％本发明的有益效果表现在本发明由于在染料中加入氧化剂，可实现后期即纺练过程的氧化反应，使染色粘胶中的染料分子被氧化析出，均匀分布在纤维内部，与纤维分子形成氢键结合，由此保证了纺前还原、纺练氧化显色的生产要求，和纺练显色过程和最终固色。
本发明可实现工业化大生产及其深加工产品生产，打破传统普通粘胶纤维纺前着色后期染整加工的传统工艺，直接生产出有色粘胶纤维。并具备如下优点1、实现单丝染色，染色均匀，提高有色丝条的色牢度，色亮度，丰富色彩品种，达到绣花线的使用标准；2、大幅降低生产成本，使用方便，后续加工无污染，保护环境；3、染色品质满足市场要求，色泽艳丽、染色均匀、手感舒适、应用广泛。
4、可实现工艺化大生产，可纺性好，生产成本低。
采用本发明解决目前我国粘胶行业主要存在的色丝规模小、品种单一，污染防治和环境保护等日益突出的问题，并且具有较高的附加值和很高的市场经济意义，市场前景较为广阔。除了在前期技术的研究和固定设备的少量投入外，在生产过程中的染料和后处理化工料的投入也相对传统染色技术大大减少，减少了制作工序，降低了能耗，节约了生产成本。实现印染废水零排放，在环保费用减少的经济价值以及给社会环境保护带来的较大影响远远高出在使用的直接经济价值。

纺练染色粘胶纤维单丝，原料为染色粘胶，该染色粘胶由色浆与粘胶混合而成；色浆中的染料为还原染料、硫化染料或非水溶性有机染料，并加入有碱性溶液、还原剂和氧化剂；由染色粘胶得到的还原丝条在氧化剂和酸或碱作用下，染液中的染料分子被氧化析出，均匀分布在纤维内部，与纤维分子形成氢键结合，形成纺练染色粘胶纤维单丝。
丝条在酸或碱环境下氧化，是根据染料的不同而进行工艺选择，有些染料在酸环境下氧化，有些染料在碱环境下氧化。由于粘胶从喷头喷到酸浴槽后，其内的酸液本身就是酸环境，再加上硫酸，在酸环境氧化的染色粘胶在酸浴槽内就开始氧化反应，染液中染料分子被氧化析出，均匀分布在纤维内部，与纤维分子形成氢键结合，开始显色。显色过程贯穿于整个纺练过程，直到固色为预期颜色。
本发明之所以称为纺练染色粘胶纤维单丝，其原因在于丝条颜色是在纺练过程中显现，而最终成色在纺练之后。在将染液加入粘胶时，以及在氧化反应过程中的任意时刻，其颜色均不同于预期颜色。此特征明显区别与纺前注色工艺生产的着色丝，纺前注色工艺中，预先加什么颜色的颜料，后期就得到什么颜色的丝条，因此称作着色丝。着色丝由于所用颜料颗粒较大，粒度不均一，在粘胶中分散性差，造成可纺性差，生产成本高，产品色光暗淡，并且无法用于绣花线生产；后期染整加工需要排掉大量的剩余染液，不利于环境保护，还要增加水、电、汽能源消耗；后期染整加工还容易受到人造纤维产品质量、染整工艺波动等因素影响，造成染色不均匀、色牢度差等问题。
而本发明提出的纺练染色粘胶纤维单丝，纺前还原、纺练过程氧化显色，氧化反应中染液中的染料分子被氧化析出，均匀分布在纤维内部，与纤维分子形成氢键结合，由此提高了可纺性、色光度，并去掉了后期染整工艺，减少废液排放和能源消耗，且可直接用于绣花线生产。
下面分别给出酸环境氧化和碱环境氧化的工序过程，以及其他具体实施例实施例1酸环境氧化A、色浆配制根据粘胶纤维颜色的要求，按照浓度比例称取一定量的一种或几种染料，将其混合分散到除盐水中，加入碱性溶液，再根据反应摩尔比，在溶液中加入还原剂和氧化剂，最后用除盐水定容，再将溶液过滤到储罐中，过滤去掉颗粒杂质，制成色浆备用；其中，还原剂和氧化剂的加入量分别为反应摩尔数的1～5倍和0.5～2倍。
染料包括还原染料、硫化染料、非水溶性有机染料碱性溶液可用NaOH水溶液。
反应摩尔比根据不同染料反应式确定。
还原剂包括保险粉、二氧化硫脲。
氧化剂包括H2O2、NaNO2，重络酸钠、亚氯酸钠。
定容后的溶液体积为粘胶体积的0.5％～10％。
色浆浓度0.005％～10％(指染料含量)含碱2～6％本发明所述色浆配制中包括的装置有染液调配罐、染液储罐、碾磨机、染液过滤机、染液过滤泵、循环泵、变频器。
B、粘胶配色将备用色浆装入储备装置中，并隔绝空气保护，根据粘胶流量按比例加入一定体积的染液到粘胶管中，经过混合装置充分混合后，再进入粘胶缓冲罐中搅拌混合，将染色粘胶用供胶泵输送，通过二级静态混合器送到机台纺丝；粘胶原液的浆种包括木浆、棉浆、竹浆以及相互任意组合中的一种。本发明适用于任何粘胶纤维产品的染色，包括粘胶短纤维、长纤维。
粘胶参数甲纤7.9～8.3％熟成度8.0～12.0ml含碱5.9～6.1％表面张力42～56(dymes/cm)粘度25～45秒粘胶与染液的比例染液定容后的溶液体积为粘胶体积的0.5％～10％。
本发明所述粘胶配色中包括的装置有粘胶输送泵、粘胶缓冲罐、静态混合器、计量泵、电磁流量计、差压变送器、电器自动控制系统。
C、染色染液中的染料分子与粘胶分子充分混合均匀后，经喷丝孔进入酸浴中，在氧化剂和酸作用下，染液中的染料分子被氧化析出，均匀分布在纤维内部，与纤维分子形成氢键结合；D、纺丝按连续纺、半连续纺或异型扁平纺的生产工序进行纺丝生产，形成纺练染色丝饼或丝绞；丝饼参数含酸量≤5％剩余酯化度≤2.0％E、后处理丝饼或丝绞送精练工序，经过氧化反应最终固定成预期的颜色，经压洗、烘干、调湿后络筒，制成纺练染色粘胶纤维产品；实施例2碱环境氧化A、色浆配制根据粘胶纤维颜色的要求，按照浓度比例称取一定量的一种或几种染料，将其混合分散到除盐水中，加入碱性溶液，再根据反应摩尔比，在溶液中加入还原剂和氧化剂，最后用除盐水定容，再将溶液(用板框滤机)过滤到储罐中，过滤去掉颗粒杂质，制成色浆备用；其中，还原剂和氧化剂的加入量分别为反应摩尔数的1～5倍和0.5～2倍。
染料包括还原染料、硫化染料、非水溶性染料。
碱性溶液可用NaOH水溶液。
反应摩尔比根据不同染料反应式确定。
还原剂包括保险粉、二氧化硫脲。
氧化剂包括H2O2、NaNO2，重络酸钠、亚氯酸钠。
定容后的溶液体积为粘胶体积的0.5％～10％。
色浆浓度0.005％～10％(指染料含量)含碱2～6％本发明所述色浆配制中包括的装置有染液调配罐、染液储罐、碾磨机、染液过滤机、染液过滤泵、循环泵、螺杆泵、变频器。
B、粘胶配色将备用色浆装入储备装置中，并隔绝空气保护，根据粘胶流量按比例加入一定体积的染液到粘胶管中，经过混合装置充分混合后，再进入粘胶缓冲罐中搅拌混合，将染色粘胶用供胶泵输送，通过二级静态混合器送到机台纺丝；
粘胶原液的浆种包括木浆、棉浆、竹浆以及相互任意组合中的一种。本发明适用于任何粘胶纤维产品的染色，包括粘胶短纤维、长纤维。
粘胶参数甲纤7.9～8.3％熟成度8.0～12.0ml含碱5.9～6.1％表面张力42～56(dymes/cm)粘度25～45秒粘胶与染液的比例染液定容后的溶液体积为粘胶体积的0.5％～10％。
本发明所述粘胶配色中包括的装置有粘胶输送泵、粘胶缓冲罐、静态混合器、螺杆泵、循环泵、计量泵、电磁流量计、差压变送器、电器自动控制系统。
C、纺丝染液中的染料分子与粘胶分子充分混合均匀后，经喷丝孔进入酸浴中，按连续纺、半连续纺或异型扁平纺的生产工序进行纺丝生产，形成丝饼或丝绞；丝饼参数含酸量≤5％剩余酯化度≤2.0％D、染色丝饼或丝绞去酸后，将其置入碱性环境，比如碱洗，在氧化剂和碱的作用下，染液中的染料分子被氧化析出，均匀分布在纤维内部，与纤维分子形成氢键结合，此时开始显色。
E、后处理丝饼或丝绞送精练工序，经过氧化反应完全后最终固定成预期的颜色，压洗、烘干、调湿后络筒。
碱性环境氧化工艺下，精练工艺可略作适应性调整。
实施例3绣花线生产方法在实施例1和实施例2的调湿工序后，纺练染色粘胶纤维丝饼经过成三元、加捻、成绞或成筒，即制成有色绣花线。省略了着色丝成绞、染色、开线、成筒等工序。
实施例4纺练染色粘胶纤维纺练染色粘胶纤维，色牢(级)3.5-5.0；染色(级)3.5-5.0；残硫(mg/100g)≤10；含油率(％)0.1-0.3；PH6-9；纤度(dtex)155～166；干强力(CN)280～330；干伸(％)16.0～19.0；湿伸(％)20～25；湿强力(CN)140～180；捻度(捻/100m)88～90；切片成型均匀，无粗细丝，锯齿收缩明显。
实施例5纺练染色绣花线绣花线按实施例3的方法生产，其粘胶纤维的色牢级3.5～5.0；染色级3.5～5.0；残硫≤10mg/100g；含油率0.1～-0.3％；PH6～9；纤度155～166dtex；干强力280～330CN；干伸16.0～19.0％；湿伸20～25％；湿强力140～180CN；捻度88～90捻/100m；所获得150D绣花线产品指标绣花线干断裂强度1.5～3.0CN/dtex；干断裂强度变异系数0～8％；干伸15～30％；捻度变异系数0～10％；断头率0～1‰；回潮率8～20％。
绣花线产品特征在于色泽饱满、色彩丰富，手感舒适、色牢度高，后续加工无污染，使用方便。
实施例6H015黄色纺练染色粘胶纤维①根据生产有色人造纤维的重量，计算所需染料用量，按对甲纤比例加入。
②将染料分散于适量除盐水中，加入适量的碱，再加入还原剂和氧化剂，还原剂和氧化剂的加入量分别为反应摩尔数的1～5倍和0.5～2倍，然后用除盐水定容，定容后的溶液体积为粘胶体积的0.5％～10％，再将溶液过滤到储罐中，去掉杂质颗粒，顶部加氮气保护。染液配好后尽快用完，以不超过三天为宜。
③用计量泵将染液加入到粘胶管道中，锁定染液瞬时加入量与粘胶流量比，加入染液后的粘胶首先通过一段静态混合器混合，再进入纺丝胶罐中搅拌混合，然后用供胶泵输送，通过二级静态混合器到机台纺丝。
④按正常工艺进行纺丝操作，送精练工序，经压洗、烘干、调湿后络筒，即可得到成品H015黄色人造纤维。
该实施例中相关参数参照前述各实施例。
实施例7H015黄色纺练染色绣花线将实施例6第④步骤中调湿后的丝饼直接成三元、加捻、成绞或成筒，即可得到成品H015黄色纺练染色绣花线。
实施例8现有技术采用的是物理着色，颜色附着在丝表面，粒度不均一，不仅可纺性差，而且，加入的其他助剂不能很好的控制化学反应变化过程，保持染料原本的光度。而本发明是通过化学反应，将染液中的染料分子经过化学变化析出，当中存在了分子结构的变化，而且还原染料本身具有其色彩鲜艳，亮度好的特点，所以保持了他的有光性。
下面给出本发明三种颜色亮度值ZS0122(金黄)75.73H015(黄色)78.98B075(黑色)12.28


本发明公开了一种纺练染色粘胶纤维单丝，以克服着色丝可纺性差，生产成本高，产品色光暗淡，并且无法用于绣花线生产等缺陷。本发明原料为由色浆与粘胶混合而成的染色粘胶，色浆中的染料加入有碱性溶液、还原剂和氧化剂；由染色粘胶得到的还原丝条在氧化剂和酸或碱作用下，形成纺练染色粘胶纤维单丝。本发明实现单丝染色，提高有色丝条的染色均匀性、色牢度、色亮度，丰富色彩品种，达到绣花线的使用标准，同时大幅降低生产成本，后续加工无污染，产品色泽艳丽、染色均匀、手感舒适、应用广泛。