CN101595259A - 用于纤维素织物染色的组合物 - Google Patents

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Abstract

一种允许对纤维素、例如棉的织物或服装进行喷雾染色的组合物。该组合物包括润湿剂、碱、活性染料、增稠剂和水。本发明组合物通过如下制备：首先将润湿剂、活性染料和水一起混合而形成第一溶液，然后将增稠剂混合到第一溶液中而形成第二溶液，随后在喷涂到纤维素织物或服装之前三十分钟内将碱混合或者合并到第二溶液中。

Description

用于纤维素织物染色的组合物
发明背景
1、本发明的领域
[0001]本发明涉及纤维素织物的染色。更尤其是，本发明涉及用于在纤维素织物的两表面或侧均匀地提供(优选通过喷雾)染料的组合物。在不太优选的实施方案中，本发明涉及具有活性染料混合物的组合物，通过将该组合物喷涂到织物上，该组合物在纤维素坯布或煮炼的(scoured)或漂白的织物的两侧上提供均匀的颜色。
2、相关技术的描述
[0002]当今，织物是由多种天然纤维、例如棉、合成纤维或它们的任何组合制造的。基本织物是坯布织物，为了对得到的织物和/或服装提供所需要的颜色，需要对其进行染色。已经提议许多组合物和方法用于对织物进行染色，然而所有的这些已经证明在材料成本和时间方面是昂贵的。
[0003]一种通常被称为纱线染色的方法，包括在这些纤维被缝纫或针织成织物之前将单根纤维或纱线染色。与该方法有关的一个问题是纱线和相关服装的库存控制。例如，纱线染色要求服装制造商维持用于其产品的各种着色了的纱线的供应，其库存增加成本。
[0004]另一个染色方法通常被称为整体染色(bulk dyeing)。在整体染色中，未染色纤维或纱线被针织或纺织成原织物(raw fabric)或未染色织物。接着将该原织物煮炼或漂白，然后染色。然后将该染色织物用来制备所需产品，例如服装。
[0005]一些常见的整体染色法包括瓮染法(vat dyeing)、经轴染色、喷射染色和浴法染色。瓮染色通常由将一块织物浸入液体染料的瓮中组成。经轴染色包括将一段织物缠绕在穿孔的经轴周围。然后将经轴放入容器中，在所述容器中将液体染料泵送到经轴中心，离开孔，并穿过织物。喷射染色包括将织物置于高压、高温的液体染料罐中。浴法染色包括将织物浸入包含在旋转鼓中的染料浴中。
[0006]与这种整体染色方法相关的一个问题涉及到在将织物制成所需服装时切掉或去除的织物。被切掉的织物已经被染色，因此包括染料的成本。这可导致由整体染色织物制造的服装的商品成本增加。整体染色法具有的另一个问题涉及在加工期间需要的大量的水，这可增加用于这种整体染色织物的商品的成本，而且对环境具有不利影响其侵蚀资源。
[0007]在服装的制作中，整体染色的织物的更显著的问题是消费者颜色喜好的不可预知性。在服装行业，消费者可能从一种颜色改变为喜好另一种颜色，这种改变可以导致不需要的着色了的服装的积压、和所需要着色了的服装的延期交货状况。因此，由整体染色织物制作的服装，不能证明足以满足消费者正在提高和改变的需求的灵活性。
[0008]对织物染色的其它方法包括将染料印刷到织物的表面上。这种方法通常用于将装饰图案涂布到织物的表面上。这种印刷方法包括丝网印刷和喷墨印刷。尽管这些方法已经证明可用于从一种装饰图案迅速地改变为另一种装饰图案，但它们没有证明可用于织物或者完成的服装的整体染色。
[0009]也许，对织物染色的成本有效的方法之一是喷雾染色。本文使用的喷雾染色包括常规喷雾以及雾化和静电涂布。然而，喷雾染色的问题是在服装的两侧上提供均匀的染色。通常，尝试实现这种均匀性要求在严格受控的环境中在织物或服装的两侧上进行喷雾染色。而且，织物或服装必须在很高的位置上以向织物或服装中的渗入、另外不存在任何被覆盖或接受不到喷雾的服装。这难以实现，更不用说以成本有效的方式，特别是如果将服装的两侧进行喷雾染色。
[0010]因此，需要一种将纤维素、特别是坯布、煮炼或漂白的织物进行染色以在织物的两侧提供均匀的颜色的组合物和相应的方法。尤其重要的是提供这种组合物，其可以在一个基本喷雾步骤或操作中不需要受控环境而将棉染成任何需要的颜色，并且没有上面提出的放置织物或服装的问题，然而染料良好地渗入到织物或服装。
本发明的概述
[0011]本发明提供一种允许对纤维素织物或服装进行喷雾染色的组合物。
[0012]本发明还提供一种允许对纤维素、例如棉的织物或服装进行喷雾染色、以使得服装的两侧具有相的同均匀的颜色或染料的组合物。
[0013]本发明进一步提供一种允许在织物或服装的两表面上对纤维素织物或服装进行均匀喷雾染色的组合物。
[0014]本发明仍进一步提供一种如下的组合物，该组合物其允许在织物或服装的两侧或表面上进行均匀喷雾染色，由此提供更均匀的遍及织物或服装的染色，以使得在织物或服装的内部和表面上的印刷是相同的。
[0015]本发明此外还提供一种如下的组合物，该组合物在不太优选的实施方案中，允许在纤维素织物或服装的一侧进行喷雾染色，但仍向服装的两表面提供均匀颜色或染料。
[0016]本发明还提供可通过喷雾而均匀地对纤维素织物或服装进行染色的组合物的制备方法。
[0017]本发明的这些和其它优势和益处由为阴离子的组合物提供。该组合物包括润湿剂、碱、活性染料、水和增稠剂。在本发明的其它实施方案中，该组合物可以包括一种或多种下列物质：螯合剂、染料均染剂、抗还原剂、消泡剂和氯化钠。在较早的不太优选的实施方案中，该组合物包括润湿剂、碱、活性染料和水。
[0018]本发明还提供制造该组合物的方法，包括首先将润湿剂、螯合剂(如果使用)、染料和水一起混合而形成第一溶液，其中染料溶解或混合良好；然后往第一溶液中添加并混合增稠剂而形成第二溶液；在优选实施方案中，在第二溶液形成后，在涂布第二溶液到织物前的三十分钟内，将碱合并到第二溶液或优选通过喷雾染色与第二溶液一起独立地涂布到织物上。所述碱应该具有约10.5～约11.7的pH。该碱优选是苏打灰、钾的碳酸盐和磷酸盐的组合。
[0019]本发明的上述和其它优点和特点将通过下列详细说明和附上的权利要求被本领域技术人员领会和理解。
发明的详细说明
[0020]本发明的公开提供了如下的组合物，其可以涂布到由纤维素材料制成的织物或服装(以下称为“织物”)。该组合物提供了遍及织物、即在织物两侧或表面以及遍及织物的均匀的颜色。织物可以是完全的成品服装或其一部分，例如但不局限于：衬衣(shirt，)、裤子(pant)、内衣(underwear)、女裤(panty)、袜子(sock)、裙子(skirt)、女外套(dress)、短裤(short)、外套(coat)、套装(suit)、围巾(scarf)、手套(glove)和帽子(hat)和其它服饰品。另外，织物可以是床单、毛巾、枕头套或任何其它纤维素制的材料。因此，本发明组合物可以高效率地和有效地对纤维素织物进行着色，该纤维素织物可以与非纤维素织物组合而形成成品服装，或该纤维素织物可以构成整个成品服装。
[0021]术语纤维素具有其常规意义，因此包括棉和由约100％棉制成的织物。该纤维素材料可以是坯布、煮炼的或漂白的或它们的任何组合。
[0022]本发明的组合物包括润湿剂或润湿剂(wetting agent)、活性染料、碱、增稠剂和水。另外，该组合物可以包括一种或多种下列物质：螯合剂、染料均染剂、消泡剂、抗还原剂、和氯化钠。在不太优选的实施方案中，该组合物可以包括润湿剂、活性染料、增稠剂和水。在本发明组合物中，各组分是阴离子的或非离子的。
[0023]本发明组合物的润湿剂用来将染料输送到织物内，由此有助于将颜色锁入基材。该润湿剂是一种或多种表面活性剂的共混物。这些表面活性剂向织物提供清洁性能。共混物中的表面活性剂是阴离子的或非离子的。此时，认为可使用任何阴离子的或非离子表面活性剂。优选的润湿剂或表面活性剂的共混物具有硫酸二钠盐和磷酸、三钠盐。在不太优选的实施方案中，润湿剂可以是二辛基硫代琥珀酸钠。
[0024]润湿剂优选以基于组合物总g/l的每升约5克(g/l)～约40g/l的量存在。更优选基于组合物总g/l的约5～约20g/l、最优选约5g/l的量存在。
[0025]在本发明组合物中使用活性染料。该活性染料是冷温或中温范围的活性染料。该活性染料是与织物或服装中的纤维进行反应而形成共价键的染料。虽然可使用许多活性染料，但特别适于对纤维素织物或纤维、例如棉进行染色的活性染料是偶氮染料、偶氮金属配合物和二噁嗪。优选地，该染料是偶氮金属配合物或二噁嗪。
[0026]活性染料以基于组合物总g/l的约10g/l～约80g/l的量存在。精确的染料的量是基于所需的色值和颜色深度。例如，对于织物的粉红颜色将需要基于组合物总g/l的约10g/l～约20g/l的染料。如果所需颜色是品蓝，该染料为基于组合物总g/l的约40g/l～约60g/l。
[0027]本发明组合物的所有的实施方案都具有碱。本发明组合物的碱应该具有约10.5～约11.7的pH值。
[0028]该碱优选是液体碱。该液体碱优选是苏打灰、钾的碳酸盐和磷酸盐的组合。
[0029]在另一个实施方案中，该碱可以是硅酸盐、优选是硅酸钠和苛性碱的组合。苛性碱优选是氢氧化钠或碳酸钠。苛性碱可以是苏打灰。硅酸钠有助于漂白纤维素织物，并且用来使组合物稳定。如果织物是坯布织物，该碱优选是硅酸钠和苛性碱的组合，或者如果织物是成品织物(finished fabric)，仅仅是苛性碱，优选苏打灰。
[0030]在另一个为了明亮和浅色的实施方案中，该碱是硅酸钠和苛性碱即苏打灰的组合。硅酸钠和苛性碱以约2∶约1的比例存在。这样，使用2份硅酸钠确保1份苛性碱。
[0031]当碱是硅酸钠和苛性碱的组合，或者只是苛性碱时，其以基于组合物总g/l的约3g/l～约20g/l的量存在。更优选地，该碱以基于组合物总g/l的约5g/l～约15g/l的量存在。对于深色而言，该碱以基于组合物总g/l的约10g/l的量存在。
[0032]本发明组合物具有增稠剂。该增稠剂对于帮助提供颜色在织物或者服装中的均染、尤其是在喷雾染色期间是重要的。认为增稠剂保持染料分子悬浮在被喷雾的织物上。因此，如果所需要的颜色的均染也许是由于喷雾的条件而在无增稠剂下实现，则可以不使用增稠剂。增稠剂在喷雾中的使用将控制粘度以确保均匀的喷雾。
[0033]本发明组合物的增稠剂是丙烯酸共聚物、脂肪族聚酯聚氨酯或聚丙烯酸酯。该增稠剂可以是丙烯酸共聚物。优选的丙烯酸共聚物具有约2％～约3％的萘酚精(naphthol spirits)。优选的增稠剂是Pittsburgh，PA的Lanxess公司以商品名Acraconz FN销售的丙烯酸共聚物。该共聚物具有7～13％乙氧基化醇、约1％十六烷和约1％丙烯酰胺PI′N丙烯酸铵盐。
[0034]该增稠剂以基于组合物总g/l的约5～约50g/l的量存在。最优选地，该增稠剂以基于组合物总g/l的量约5g/l～约20g/l的量存在。
[0035]本发明组合物分别具有q.s.量的水。
[0036]任选地，本发明组合物可以具有一种或多种下列组分。第一种这样的任选组分是螯合剂。该螯合剂，与本发明组合物的所有其他组分一样，是阴离子的或非离子的组分。该螯合剂必须是对于用于本发明的目的的高碱性是稳定的。螯合剂用来去除水中的硬金属(hardmetal)，且防止导致颜色不均匀的沉淀。它还可以帮助稳定染料浴。因此，如果在织物或服装或水源中没有矿物质、例如硬金属，在本发明组合物中可能不需要螯合剂。可用于本发明组合物的螯合剂包括但不限于氨基酸衍生物的共混物或二亚乙基三氨基五乙酸的五钠盐。
[0037]当螯合剂存在时，其优选以基于组合物总g/l的约1g/l～约40g/l的量存在。更优选地，螯合剂以基于组合物总g/l的约1g/l～约20g/l、最优选约6g/l的量存在。
[0038]在组合物中使用任选的染料均染剂来给染料提供均匀性。因此，如果所需均匀性通过组合物本身或与使用的喷雾法的组合而实现，该染料均染剂是不需要的。在本发明组合物中，染料均染剂由于有增稠剂而看上去是不需要的。但是，本发明预计有些情形还是有可能使用染料均染剂。
[0039]本发明组合物可以任选具有消泡剂。当用喷雾来涂布本发明组合物时，要求用消泡剂来消除非充气液体。可用于本发明组合物的消泡剂包括但不限于石油馏分共混物、有机硅、石油馏分、烃或反应的有机硅。优选的消泡剂是石油馏分共混物。消泡剂优选以基于组合物总g/l的约0.1％g/l～约0.5％g/l的量存在。
[0040]本发明组合物可以任选具有抗还原剂。
[0041]为了增强本发明组合物的功效，该组合物可以根据下列方法配制和涂布。首先，将润湿剂、螯合剂(如果包括)、染料和水一起混合而形成第一溶液，在该第一溶液中良好溶解或共混于其中。然后，应该优选在高速搅拌器中，将增稠剂添加并且混合到所述第一溶液而形成第二溶液。需要用高速搅拌器来将增稠剂剪切共混物。该高速混合应该持续约五(5)分钟～约一(1)小时。然后，可将碱混合到第二溶液中。或者，碱可以是独立的，并且在喷头处与第二溶液合并或混合。
[0042]在碱混合到第二溶液或与第二溶液合并后的三十(30)分钟之内必须将组合物涂布到纤维素织物。重要的是在涂布到织物或服装的三十分钟之内将碱与第二溶液合并、混合或共混，这是因为超过三十分钟染料分子可能水解。
[0043]将本发明组合物涂布到织物的另一种方法是将所有的组分同时混合，优选在直列式(in-line)喷头中混合。例如，将每种组分移动到其中具有拔塞钻(corkscrew)的套筒中，来一起混合所有的组分，然后移动到喷头以将组合的本发明组合物发射到织物上。
[0044]使用任意喷嘴将组合物喷雾到织物的表面或侧上。优选地，喷嘴相对于织物的每个表面或侧是可移动的，以使组合物的基本上均匀的涂层被涂布到织物的表面。喷雾染色的一种优选方法是公开在2003年6月23日申请的U.S.专利申请Ser.No.10/601,820中的方法；本文引入其作为参考。
[0045]有利地，可以通过在约一(1)～约二十(20)秒内、优选在约5(5)～约二十(20)秒内在织物的两表面或侧上进行喷雾来涂布所述组合物。当然，这时取决于织物的尺寸，较大尺寸的织物需要上述时间范围内较多的时间，较小尺寸的织物需要上述时间范围内较少的时间。
[0046]应该承认，本发明预期任何数目的喷嘴及其任何的放置。同样，喷嘴的头的尺寸可以变化。
[0047]有利地，本发明组合物以一次有效、效率高的方式涂布和附加到织物上。因此，服装的成本与所有已知的染色方法相比得到降低。
[0048]因此，避免了受控环境的使用且提供了给所有纤维素织物(包括坯布、煮炼和漂白的纤维素织物)染色的能力的本发明组合物，由于可以容易地实现从一种颜色到另一种颜色的快速转换，因此有利于制造的灵活性。这显著地有益于制造商，这是由于它使库存控制成本和与现有方法的预染色纱和预染色服装有关的问题最小化或基本上消除了这些问题。
[0049]本发明公开的组合物的其它益处包括比已知喷雾染色方法的耗水量低。另外，所使用的染料的量小于已知方法的使用量，这是由于涂布到表面的染料比任何已知的组合物更容易和迅速地渗入。因此，需要较少染料来实现完全染色。通过使用本发明组合物对纤维素织物进行喷雾染色所实现的另一个益处是其可以有效地和高效率地制造小批量的某些颜料染色的织物。
[0050]预期在不太优选的实施方案中，将本组合物仅仅喷雾到纤维素材料的一侧或表面上，并且通过利用喷雾和在组合物中的活性染料的混合物，组合物可以渗入穿过整个纤维素材料其到达另一侧或表面。认为活性染料的混合物，即两种或更多种如上定义的活性染料，以及良好的喷雾条件，将穿过纤维素材料以及在其两侧提供均匀的染色，即使仅仅喷雾到纤维素材料的一个表面上。
[0051]将本发明组合物涂布到织物上的益处是织物具有几乎类似于织物所固有的大的收缩。通过涂布本发明组合物而获得这样的收缩减少了以后的收缩。减少以后的收缩将改进织物的特性。
[0052]尽管已经参考一个或多个示范性实施方案描述了本发明公开，但本领域技术人员可以理解，可以不背离本发明公开范围地进行各种改变和用同等物代替其成分。此外，可以不背离其范围地进行许多改进，以使具体状况或材料适应本发明公开的教导。因此，本发明公开不打算限于以进行本发明的最佳方式形式所公开的具体实施方案，但本发明公开将包括所有落入附加权利要求范围的实施方案。

Claims (20)

1、一种用于纤维素材料染色的组合物，其包括：
润湿剂；
碱；
活性染料；
增稠剂；和
水，
其中润湿剂、碱、活性染料和增稠剂是阴离子的或非离子的组分，而且
其中组合物向纤维素材料表面上的喷涂实现活性染料渗透进入纤维素材料，从而实现遍及纤维素材料的均匀颜色。
2、权利要求1的组合物，其中增稠剂是丙烯酸共聚物。
3、权利要求2的组合物，其中丙烯酸共聚物含有2％～3％萘酚精。
4、权利要求2的组合物，其中增稠剂以基于组合物的总g/l的约5g/l～约50g/l的量存在。
5、权利要求1的组合物，其中纤维素材料是棉。
6、权利要求1的组合物，其中润湿剂是一种或多种表面活性剂的共混物。
7、权利要求6的组合物，其中一种或多种表面活性剂的共混物包括硫酸二钠盐和磷酸、三钠盐。
8、权利要求1的组合物，其中润湿剂以基于组合物的总g/l的约5g/l～约40g/l的量存在。
9、权利要求1的组合物，其中碱是苏打灰、钾的碳酸盐和磷酸盐的组合。
10、权利要求9的组合物，其中碱以基于组合物的总g/l的约3g/l～约20g/l的量存在。
11、权利要求1的组合物，其中活性染料以基于组合物的总g/l的约10g/l～约80g/l的量存在。
12、权利要求1组合物，其中该活性染料是偶氮金属配合物或二噁嗪。
13、权利要求1的组合物，其还包括螯合剂。
14、权利要求13的组合物，其中螯合剂以基于组合物的总g/l的约1g/l～约40g/l的量存在。
15、权利要求1的组合物，其还包含一种或多种选自消泡剂、抗还原剂和氯化钠的组分。
16、权利要求1的组合物，其中该纤维素材料形成的服装选自主要由乳罩、衬衣、裤子、内衣、女裤、袜子、裙子、女外套、短裤、外套、套装、围巾、手套和帽子组成的组。
17、一种用于纤维素材料染色的组合物，其包含：基于组合物的总g/l的约5g/l～约40g/l量的润湿剂、约3g/l～约20g/l量的碱、约10g/l～约80g/l量的活性染料、5g/l～约50g/l量的增稠剂，以及剩余量的水，其中润湿剂、碱、活性染料和增稠剂是阴离子的或非离子的组分。
18、权利要求17的组合物，进一步包含基于组合物的总g/l的约1g/l～约40g/l量的鳌合剂。
19、权利要求17的组合物，其中碱是苏打灰、钾的碳酸盐和磷酸盐的组合。
20、制备一种用于纤维素材料染色的组合物的方法，其包括：将润湿剂、活性染料和水一起混合而形成良好溶解的溶液；往该溶液中混合增稠剂约5分钟到约一小时以形成部分组合物；和在向纤维素材料喷涂所述部分组合物的三十分钟之内，将碱混合或共混到所述部分组合物或者将碱与所述部分组合物合并。
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