CN104838062A - 染色和处理bcf纱线的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了在编织、针织或簇绒之前在缆捻或空气加捻过程、或热定形过程期间将染料、染色阻断剂和抗污组合物施用到BCF纱线上的方法。此外公开了在热定形之前将染料、染色阻断剂和抗污组合物施用到BCF纱线上的方法。所述方法不需要使用当前方法染色和以其它方式处理所述BCF纱线制成的地毯和其它纺织品。本发明也公开了系统、BCF纱线和由所公开方法处理的BCF纱线制造的地毯。

Description

染色和处理BCF纱线的方法
技术领域
本发明涉及膨体连续长丝(bulk continuous filament，BCF)地毯和相关纺织织物的处理方法，并且具体涉及在编织、针织或簇绒之前在加捻过程(缆捻或空气加捻)或热定形过程期间将染料和局部处理组合物施用到BCF纱线上的方法。所述方法不需要使用当前方法染色和以其它方式处理由所述BCF纱线制成的地毯和其它纺织品。还可通过包括固有耐染色纤维，例如阳离子型可染色聚酰胺或聚酯，来避免对于抗染色处理的需要。因此，实现了低库存开销并消除了成本高且对环境不利的染色和低pH化学处理过程。本文还公开了用于将染料和性能增强制剂施用到BCF纱线的系统，和防污纱线，以及由所公开方法的BCF纱线制成的具有改进的抗污特性的地毯。
发明背景
目前使用两种大家公认的方法对由合成纱线制成的地毯和其它织物着色。第一种方法包括将无色的白色纱线转变成地毯，并且在染色浴中将地毯染色。这种方法被称为“酸染色法”。所述酸染色法可以是分批或连续染色操作。每次染色操作需要大量的水、蒸汽来固定染料并加热以干燥地毯。另外，过量的染料和酸化性能增强溶液的收集和处置增加了制造成本并且对废物管理和水处理设施带来额外负担。第二种方法在熔融纺丝过程期间向聚合物中加入着色颜料。这种方法被称为“溶液染色法”。所述溶液染色法是低成本操作，但与酸染色法相比，其对纤维制造商和地毯厂强加上不合需要的库存分配措施。为了满足消费者需求，因而，纤维制造商和地毯厂可能需要保持由溶液染色法生产的着色纱线的高成本库存。易变的生产需求和高库存成本可能影响库存灵活性，结果使得溶液染色地毯的颜色可用性不合需要地受到限制。
为了改进耐染色性和/或耐污性，使用局部化学物质来处理地毯和其它织物。对于尼龙地毯，传统上使用染色阻断剂(例如酸性染料阻断剂)和具有含氟化学物质的抗污剂。对于聚酯地毯如聚对苯二甲酸乙二醇酯(2GT)和聚对苯二甲酸三亚甲基酯(3GT)地毯和聚丙烯地毯，作为地毯修整工艺的一部分，可将抗污化学物质局部施用到簇绒地毯上。聚酯和聚丙烯地毯通常不需要染色阻断剂处理，这是因为由于它们缺乏充当酸性染料位点的胺端基而对酸性染料和染色剂具有固有的耐染色性。
在地毯厂的局部施用可采用尽染施用(exhaust application)和喷淋施用形式。已知尽染施用(即在高(300-400重量％)纤维吸液率(wetpick-up)下的高给液量浸轧过程(flex-nip process))相比于抗污剂的纤维吸液率为10-20重量％的喷淋施用提供功效方面的改进。与喷淋施用相比，尽染施用通常使用更大量的水和能量来干燥并固化地毯。喷涂含氟化学产品被设计成相比于尽染施用使用较少的水和能量，但并没有赋予令人满意的抗污性质。
虽然在地毯行业中使用各种方法来对地毯进行染色和修整，一些规模大而一些规模小，但大部分现今制造的地毯是在连续染色范围上染色和修整。这主要以两种方式中的一种进行：在一种情况下，使用两阶段方法，其中首先将地毯汽蒸并染色，汽蒸，冲洗，并提取出过量的水；然后施用染色阻断剂(SB)，再次将地毯汽蒸并洗涤，然后以泡沫或液体喷剂形式施用抗污氟化学物质(FC)并且最后将地毯干燥。(参见例如美国专利号5,853,814、5,948,480和WO2000/000691)。在第二种稍微改善的情况下(称为共施用方法)，也首先将地毯汽蒸并染色，再次汽蒸，冲洗并提取；然后在高纤维吸液率下一起施用SB与FC的共混物，其后将地毯和化学物质再次暴露于蒸汽以固着处理，接着干燥。(参见例如美国专利号6,197,378和5,520,962)。在两种情况下，需要低pH溶液、过量的水和能量用于SB和FC来渗透地毯并实现均匀覆盖。总之，典型的现有技术方法如下：BCF纱线→加捻→热定形→簇绒→地毯→染色→染色阻断/抗污。
发明内容
出于环境和成本原因，期望降低染色溶液和染色阻断剂制剂的总用量。此外，还期望降低用于施用染色和抗染色制剂的水和低pH化学物质的量。因此，需要提供低库存需要且同时使用较少水、标称pH化学物质和较少能量来施用这些有益组合物的方法。
虽然期望开发一种消除用于施用抗染色和抗污组合物的现有地毯处理系统的方法，但是由于有益的原因，现有方法确实存在。首先，因为地毯的外观历来是取决于将羊毛或尼龙或甚至聚酯簇绒地毯染色成所需色泽的能力，所以不容许事先用可能干扰均匀染色过程的组合物如抗染色或抗污化学物质处理地毯。此外，所述染色方法会倾向于去除局部处理化学物质，使它们无效。
其次，如上文所提及，为了耐染色性和耐污性而用性能增强制剂处理纱线或织物通常包括用蒸汽固着，并且也可需要低pH，特别是对于酸染色织物。因此，在现有技术的多种方法中，认为以上述次序处理地毯最为实用，其中形成地毯，然后汽蒸并染色，再次汽蒸，冲洗和提取；然后施用SB和FC，再次包括汽蒸和/或冲洗。
长久以来地毯一直用染色或着色的纱线构造，这种构造以众多可能的方式处理，包括以下选项：进一步染色，和施用耐染色和/或耐污组合物，并伴随使用蒸汽和冲洗水，如在上述方法中那样。
本文公开的发明提供一种制造纺织织物、尤其是簇绒物品的方法，无需染色和随后施用耐染色和耐污化学物质，因此避免与维持大量库存相关的成本以及伴随着这些大规模织物施用的蒸汽固着和冲洗而产生的废物。如本文所公开，所述方法包括在将一根或多根这样的纱线一起加捻或缆捻后立即将染料和局部化学物质施用到未染色的纱线上。然后在干燥条件下将所述化学物质热定形到加捻的纱线上，并且随后将所述加捻的纱线编织或簇绒成成品织物或地毯。还公开了能够在加捻之后和卷绕并热定形之前将染料溶液和局部化学物质有效施用到纱线的新系统。
具体地说，所公开的方法使用位于加捻纱线卷绕轴下游和纱线卷绕器上游的机械加捻工艺内的染料溶液或局部化学物质组合物施用器。总之，所公开的方法将在纱线加捻期间或在纱线加捻之后的后端即大规模且浪费的染色阻断剂施用步骤移到前面。因此，制毯方法现在变成：BCF纱线→加捻→染色→任选的SB/FC→热定形(任选地干燥热定形)→簇绒→地毯。令人惊讶的是，所公开的方法就织物耐污性而言与现有技术方法同样有效或甚至更有效。另外，可使用中性pH染料溶液(4-7.5pH)代替现有技术的低pH染料溶液(1-3pH)。这降低了现有技术方法的环境影响。此外，由于包括阳离子型可染色聚酰胺或聚酯，未必需要施用染色阻断剂。换句话说，可在不牺牲耐染色性质的情况下有意识地排除染色阻断剂施用。
如上所述，所公开发明的工艺是违背直觉的，因为已知在热定形和簇绒之前(特别是在染色期间)处理地毯纱线可影响成品地毯的品质。此外，本发明的方法也是违背直觉的，因为耐污组合物倾向于很难在通常的线速度下均匀地施用到加捻的纱线束上而无大量浪费[30至80码/分钟(ypm)]。此外，所公开的工艺是违背直觉的，因为现有技术纱线加捻装置先前不曾接受过在卷绕之前将局部化学物质施用到加捻的纱线。然而，如下所示，用经过处理的BCF纱线制造的尼龙和聚酯地毯表现出下列期望的特征中的一种或多种：
●与现有技术方法状态相比至少相当的染色特征。
●与现有技术方法状态相比至少相当的防染色和防污性能。
●通过目前技术方法状态并未以其它方式产生的期望的美观属性。
在一个方面，公开了用一种或多种染料组合物处理加捻的BCF纱线的方法。所述方法包括：(a)提供加捻的BCF纱线；(b)将所述BCF纱线卷绕在卷绕轴上；和(c)使所述BCF纱线处于运动的同时并且在所述BCF纱线接触并卷绕到所述卷绕轴上之前，使所述BCF纱线与所述染料组合物接触。所述染料组合物可由酸性染料组合物或分散染料组合物构成。
在另一个方面，公开了用一种或多种染料组合物处理加捻的BCF纱线的方法。所述方法包括：(a)提供加捻的BCF纱线；(b)在所述BCF纱线处于运动的同时使所述BCF纱线与所述染料组合物接触；和(c)在使所述BCF纱线与所述染料组合物接触之后将所述BCF纱线热定形。所述染料组合物可由酸性染料组合物或分散染料组合物构成。
在另一个方面，公开了用一种或多种染料组合物和性能增强组合物处理加捻的BCF纱线的方法。所述方法包括：(a)提供加捻的BCF纱线；(b)将所述BCF纱线卷绕在卷绕轴上；(c)使所述BCF纱线与所述染料组合物接触；(d)任选地使所述BCF纱线与包括染色阻断组合物的第一性能增强组合物接触；和(e)在所述BCF纱线接触并卷绕到所述卷绕轴上之前使所述BCF纱线与包括抗污组合物的第二性能增强组合物接触，其中在与所述染料、所述任选的第一性能增强组合物和所述第二性能增强组合物接触的同时所述BCF纱线处于运动中。所述染料组合物可由酸性染料组合物或分散染料组合物构成。所述染色阻断组合物可由具有与聚合物胺端基结合并保护它们不被酸性染料染色剂染色的酸性部分的物质构成。适合于本发明方法的化学物质的一般类别可包括任何阻断带正电荷的染料位点的化学物质。所述抗污组合物可由高比表面能的化学物质或其它材料例如赋予与水和油的高接触角的高比表面能性质的含氟化学物质或甚至具有类似性质的不含氟化学物质的颗粒材料构成。所述抗污组合物可进一步包含抗染色组分。
在甚至另一个方面中，公开了用一种或多种染料组合物和性能增强组合物处理加捻的BCF纱线的方法。所述方法包括：(a)提供加捻的BCF纱线；(b)使所述BCF纱线与所述染料组合物接触；(c)任选地使所述BCF纱线与包括染色阻断组合物的第一性能增强组合物接触；(d)使所述BCF纱线与包括抗污组合物的第二性能增强组合物接触，其中在与所述染料、所述任选的第一性能增强组合物和所述第二性能增强组合物接触的同时所述BCF纱线处于运动中；(e)在使所述BCF纱线与所述染料组合物、所述任选的第一性能增强组合物和所述第二性能增强组合物接触之后将所述BCF纱线热定形。上文公开了所述染料组合物和所述性能增强组合物。
在另一个方面，公开了包含染料组分的未簇绒的加捻的BCF纱线，其中在将所述BCF纱线簇绒之前，所述染料组分存在于所述加捻的BCF纱线上。所述染料组分选自酸和分散染料成分。所述纱线可包含聚酰胺纤维和/或具有选自聚酯的聚合物组分。可将所述纱线簇绒并制成地毯或织物。
在另一个方面，公开了包含染料组分、抗污组分和任选的抗染色组分的未簇绒的加捻的BCF纱线，其中在将所述BCF纱线簇绒之前，所述染色组分、抗污组分和任选的抗染色组分存在于所述加捻的BCF纱线上。所述染料组分选自酸和分散染料成分。所述抗污组分和任选的抗染色组分可选自上文公开的组合物。所述染色阻断组分任选地基于纤维重量以约0.5至约40ppm元素硫含量的量存在。所述抗污组分基于纤维重量以约100ppm至约1000ppm元素氟含量的量存在。所述纱线可包含聚酰胺纤维和/或具有选自聚酯的聚合物组分。可将所述纱线簇绒并制成地毯或织物。
在另一个方面，公开了制造地毯的方法，其包括提供包含染料组分、任选的染色阻断剂组分和抗污组分的未簇绒的加捻的BCF纱线，将所述BCF纱线簇绒并且将其编织成所述地毯。由于在簇绒和编织之前所述染料和性能增强组分存在于所述BCF纱线上，因此不需要在现有技术方法状态下通过用酸化的染色阻断剂组合物和抗污组合物染色或处理来加工成品地毯。
在甚至另一个方面，公开了施用染料组合物到加捻的BCF纤维的系统。所述系统包括：(a)第一纱线卷绕装置，其传送由至少两个单独的纱线成员制成的单一纱线成员；(b)染料组合物施用器，其布置在所述纱线卷绕装置下游，其将所述染料组合物施用到所述单一纱线成员；和(c)第二纱线卷绕装置，其接收染色的单一纱线成员。所述染色组合物可由酸性染料或分散染料成分构成。
在甚至另一个方面，公开了施用染料组合物和至少一种性能增强组合物到加捻的BCF纤维的系统。所述系统包括：(a)第一纱线卷绕装置，其传送由至少两个单独的纱线成员制成的单一纱线成员；(b)染料组合物施用器，其布置在所述纱线卷绕装置下游，其将所述染料组合物施用到所述单一纱线成员；(c)任选的抗染色组分施用器，其布置在所述染料组合物施用器下游，其将抗染色组合物施用到所述单一纱线成员；(d)抗污剂施用器，其布置在所述染料组合物施用器下游，其将抗污组合物施用到所述单一纱线成员；和(d)第二纱线卷绕装置，其接收染色的单一纱线成员。所述染色组合物可由酸性染料或分散染料成分构成。所述抗染色组合物可由具有与聚合物胺端基结合并保护它们不被酸性染料染色剂染色的酸性部分的物质构成。所述抗污组合物可由高比表面能的化学物质或其它材料例如赋予与水和油的高接触角的高比表面能性质的含氟化学物质或甚至具有类似性质的不含氟化学物质的颗粒材料构成。所述抗污组合物可进一步包含抗染色组分。
定义
虽然大多为本领域技术人员所熟悉，但为清楚起见提供以下定义。
OWF(基于纤维重量)：按纤维重量的％来施用的化学物质的量。
WPU(纤维吸液率)：在使地毯变干之前施用到地毯上的水和溶剂的量，以纤维重量的％表示。
具体实施方式
公开了处理加捻的BCF纱线的方法，其包括在所述纱线处于运动的同时并且在所述纱线接触并卷绕到卷绕轴或卷绕器上以产生纱线卷装或纱线饼之前，使所述BCF纱线与染料组合物接触。所述方法还可包括使所述BCF纱线与一种或多种包括染色阻断剂和抗污组合物的性能增强组合物接触。所述染料组合物包含染料组分并且适于以10至100ypm、优选30至80ypm连续施用到加捻的BCF纱线上。所述染色阻断剂组合物包含抗染色组分并且适于以10％至50％、优选15％至30％的纤维吸液率连续施用到加捻的BCF纱线上。所述抗污组合物包含抗污组分并且适于以约5重量％至约50重量％(包括约10重量％至约30重量％、约20重量％至约30重量％，和约10重量％至约20重量％)的纤维吸液率连续施用到加捻的BCF纱线上。所述加捻的BCF纱线可任选地在使所述纱线与所述染料组合物和所述一种或多种性能增强组合物接触之后热定形。热定形温度可在约125℃至约200℃(包括约160℃至约195℃)的范围内。热定形停留时间可在约0.5至约4分钟(包括约0.5至约3分钟和约0.5至约1分钟)的范围内。
用于所公开的染料组合物中的染料组分是酸性染料或分散染料。酸性染料组分是本领域技术人员所熟知的并且是含有一个或多个有机发色团部分的水溶性离子物质。酸性染料通常以粉末形式提供并且不同的酸性染料可组合使用以根据诸如每种所选择的染料组分的使用率、所采用的一种或多种酸性助剂的使用率和基材在染色区中的滞留时间的工艺条件而实现精确限定的颜色选择。合适的酸性染料组合物的实例是橙3G、红2B和蓝4R。分散染料组分同样是本领域技术人员所熟知的并且是含有一个或多个有机发色团部分的水不溶性非离子物质。分散染料是以与分散剂组合的糊状形式提供或以粉末形式提供。不同的分散染料可组合使用以根据诸如每种所选择的染料组分的使用率、所采用的一种或多种特定分散剂和基材在染色区中的滞留时间的工艺条件而实现精确限定的颜色选择。合适的分散染料组合物的实例是分散红60、分散黄86和分散紫33。
用于所公开的染色阻断剂组合物中的抗染色组分具有带有与聚合物胺端基结合并保护它们不被酸性染料染色剂染色的酸性部分的组分。适合于本发明的方法的化学物质的一般类别可包括任何阻断带正电荷的染料位点的化学物质。染色阻断剂可以多种形式获得，例如合成鞣剂；磺化酚醛清漆；磺化芳族醛缩合产物(SAC)和/或以下的反应产物：甲醛、酚醛树脂、被取代的酚醛树脂、硫代酚醛树脂、砜、被取代的砜，烯烃、支链烯烃、环状烯烃、磺化烯烃、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酸酐和有机磺酸的聚合物或共聚物。根据具体化学物质，它们通常通过使甲醛、苯酚、聚甲基丙烯酸、马来酸酐和磺酸反应来制备。此外，染色阻断剂通常是水溶性的并且通常渗透纤维，而抗污剂、通常是含氟化学物质，是涂布纤维表面的非水溶性分散体。
染色阻断剂的实例包括(但不限于)：苯酚甲醛聚合物或共聚物，例如CEASESTAIN和STAINAWAY(来自American EmulsionsCompany,Inc.,Dalton,Ga.)、MESITOL(来自Bayer Corporation,RockHill,N.C.)、ERIONAL(来自Ciba Corporation,Greensboro,N.C.)、INTRATEX(来自Crompton&Knowles Colors,Inc.,Charlotte,N.C.)、STAINKLEER(来自Dyetech,Inc.,Dalton,Ga.)、LANOSTAIN(来自Lenmar Chemical Corporation,Dalton,Ga.)，和SR-300、SR-400和SR-500(来自E.I.du Pont de Nemours and Company,Wilmington,Del.)；甲基丙烯酸聚合物，例如SCOTCHGARD FX系列地毯保护剂(来自3M Company,St.Paul Minn.)；磺化脂肪酸(来自Rockland React-Rite,Inc.,Rockmart,Ga)；以及抗染色化学物质(来自ArrowStar LLC,Daltonand Tri-Tex,Canada)。
用于所公开的抗污组合物中的抗污组分赋予高比表面能性质，例如对水和油具有高接触角(例如，水和油在被它处理的表面上“形成液珠”)。所述抗污组分可包括含氟化学物质分散体，所述分散体可能主要是阳离子型或阴离子型，包括选自由以下组成的组的那些：脲基甲酸酯含氟化学物质、聚丙烯酸酯含氟化学物质、氨基甲酸酯含氟化学物质、碳化二亚胺含氟化学物质、胍含氟化学物质、非调聚含氟化学物质，和结合C2至C8化学成分的含氟化学物质。可选地，所述含氟化学物质可具有一个或多个带有小于或等于八个氟化碳(包括小于或等于六个氟化碳)的单体重复单元。示例性含氟化学物质抗污组分包括：DuPont TLF 10816和10894；Daikin TG 2511，和DuPontRCP。非氟化抗污组分可包括：硅酮、倍半硅氧烷和硅烷改性颗粒、有机硅烷改性颗粒和烷基化颗粒、阴离子型非氟化表面活性剂和阴离子型助水溶性非氟化表面活性剂，包括磺酸盐、硫酸盐、磷酸盐和羧酸盐。(参见美国专利号6,824,854，以引用的方式并入本文中)。
所述染料组合物适于在加捻的BCF纱线处于运动的同时并且在接触卷绕轴或卷绕器之前接触所述加捻的BCF纱线。此外，所述染料组合物可处于中性pH(例如4至9，包括5.5至7.5)，因为在施用所述组合物之后可将纱线任选地热定形。所述方法不需要严苛的低pH化学物质；去离子水适用于所公开的方法中。
所述染色阻断剂组合物适于在加捻的BCF纱线处于运动的同时并且在接触卷绕轴或卷绕器之前接触所述加捻的BCF纱线。此外，所述染色阻断剂组合物可处于中性pH(例如6至8)，因为在施用所述组合物之后可将纱线任选地热定形。所述方法不需要严苛的低pH化学物质。
所述抗污组合物适于在加捻的BCF纱线处于运动的同时并且在接触卷绕轴或卷绕器之前接触所述加捻的BCF纱线。此外，所述抗污组合物可处于中性pH(例如6至8)，因为在施用所述组合物之后可将纱线任选地热定形。所述方法不需要严苛的低pH化学物质。
所述接触可通过将湿成分施用到干燥基材的任何合适装置进行，所述装置包括(但不限于)：施用垫、轧辊、湿芯、浸槽、喷淋器和弥雾器。
另一种选项是使用一个或多个用芯覆盖的旋转辊将染料溶液或其他处理传输到纱线。此时，纱线可接触一个辊或穿过两个或更多个旋转辊之间。辊表面上的芯可通过一个或多个从圆柱辊的内部向外表面延伸的径向定向毛细管处理来供应。芯可位于表面的一部分中或均匀分布在整个表面。如果需要对纱线长度的局部部分进行处理，则将选择具有一部分芯的辊。如果需要沿着纱线的整个长度进行处理，则将选择具有均匀分布在整个表面上的芯的辊。
为了控制接触纱线的染料溶液或其它处理的量，通过使用泵来计量。这允许将染料或化学处理精确施用到所需量。所述量可在纱线长度上有所改变。
此外，多个辊可串联使用。例如，一个辊可将第一颜色施用到移动纱线的一侧上并且另一个辊将第二颜色施用到纱线的另一侧上以产生独特的双色纱线。此外，可使用两组轧辊。第一组可施用基色到纱线上并且第二组可施用第二颜色或性能增强化学物质到纱线上。可使用上述选项的任何组合来制造具有多个颜色、色浓度和具有各种性能化学物质的纱线。
所述抗污组合物的纤维吸液率是约5重量％至约50重量％，包括约10重量％至约30重量％、约20重量％至约30重量％，和约10重量％至约20重量％。如果使用基于氟的抗污组分，则所得加捻的BCF纱线可基于纤维重量具有约100ppm至约1000ppm元素氟，包括约100至约500ppm元素氟、约200至约400ppm，和约100ppm至约300ppm元素氟。
所述染色阻断剂组合物的纤维吸液率基于纤维重量以约500ppm至约4％(包括约1000ppm至约3％、约0.5％至约2％，和约0.5％至约1％)存在。常见的染色阻断剂使用磺化部分作为化学物质的一部分，其导致在经过处理的纤维上存在硫。基于纤维重量，硫含量可在约50ppm(具有5％染色阻断剂)至约1ppm(具有0.1％染色阻断剂)范围内。因此，基于上述染色阻断剂浓度，基于纤维重量的硫含量将在约0.5ppm至约40ppm(包括约1ppm至约30ppm、约5ppm至约20ppm，和约5ppm至约10ppm)范围内。可通过x射线衍射或其它方法来测定硫含量。
性能增强组合物可进一步包含一种或多种选自由以下组成的组的组分：气味控制剂、抗微生物剂、抗真菌剂、芳香剂、耐漂白剂、软化剂和UV稳定剂。
所述加捻的BCF纱线可由聚酰胺纤维制成，例如由尼龙6,6、尼龙6、尼龙4,6、尼龙6,10、尼龙10,10、尼龙12、其共聚物和其共混物制成的那些。此外，加捻的BCF纱线还可以具有另外的聚合物组分，例如聚酯。所述另外的聚合物组分可在制造聚酰胺纤维(例如聚酰胺/聚酯纤维)之前与聚酰胺一起并入(通过熔融共混或共聚)，或者可以是与聚酰胺纤维加捻以制成加捻的BCF纱线的独立纤维。然而，阳离子型可染色尼龙、聚酯和丙烯酸纤维也可一起或唯一地使用。
当在本发明的BCF纱线中仅存在阳离子型可染色尼龙和/或聚酯时，染色阻断剂的使用是不必要的。换句话说，从所述方法中排除染色阻断剂，从而进一步简化和降低了这些化学物质的成本和环境暴露。合适的阳离子型可染色尼龙可为任何上文提及的尼龙组合物，例如尼龙6或尼龙66，其已经用作为共聚单体的磺基间苯二甲酸钠盐例如5-磺基间苯二甲酸改性。
如上所述，所述BCF纱线可用聚酰胺和/或聚酯聚合物组分制造。已发现所公开方法的出乎意料的益处在于，尽管与已知的尽染方法相比较，施用了少量的抗污组合物，但在纱线的表面上实现例如氟的高抗污组分含量。此外，在所公开发明方法中施用的抗污组合物可能是基于含氟化学物质或非含氟化学物质，或含氟化学物质或含氟聚合物材料与非氟化耐污材料的混合物。
所公开方法可用于不需要后续染色或性能增强化学处理、在加捻之前已经被染色和任选地用一种或多种性能增强组合物处理的纱线。所述纱线可由酸染色以及分散染色的纤维制造。适用于所述方法中的纱线可进一步包含固有耐染色性，无论是通过基础组合物(如在聚酯的情况下)，还是通过在纱线的聚合物组合物中包含强酸官能团(如在尼龙的情况下)。所公开的方法使用染料施用器消除了对于后续染色的需要并且能够产生具有改善的库存灵活性、改善的颜色选择、耐染色且耐污的着色地毯，而不需要如在现有技术状态下实施的染色和性能增强化学物质施用。
通过自身或与非处理纤维和纱线共混，用所公开方法的不同方面制造的加捻的BCF纱线可簇绒并制成地毯或织物。
所公开方法还可有利地用于可在地毯形成后从差异化染色和修整得到式样优势的某些过程中。例如，可任选地将所公开发明的耐污或耐染色的加捻纱线与未处理纱线一起在染色前簇绒成地毯，从而产生美观选择。
可选地，所公开方法可改进成包括在卷绕加捻的BCF纱线之后并且在热定形之前施用染料、施用任选的抗染色剂和/或施用抗污剂。例如，将所述加捻的BCF纱线从芯或卷装上退绕，接触染料施用器，接触任选的抗染色施用器并接触抗污剂施用器，然后通过热定形工艺以在纱线中锁定捻度、染色、抗污性和任选的抗染色性。
进一步公开了将染料组合物和一种或多种性能增强组合物施用到加捻的BCF纱线的系统。所述系统包括：(a)第一纱线卷绕装置，其传送由至少两个单独的纱线成员制成的单一纱线成员；(b)染料组合物施用器，其布置在所述纱线卷绕装置下游，其将所述染料组合物施用到所述单一纱线成员；(c)任选的抗染色阻断剂施用器，其布置在所述染料组合物施用器下游，其将抗染色组合物施用到所述单一纱线成员；(d)抗污剂施用器，其布置在所述染料组合物施用器下游，其将抗污组合物施用到所述单一纱线成员；和(e)第二纱线卷绕装置，其接收染色的单一纱线成员。所述第一纱线卷绕装置可为能够将至少两个单独的纱线成员加捻成单一纱线成员的卷绕辊或卷绕轴。可选地，所述第一纱线卷绕装置可接收已经空气加捻的BCF纱线。所述单独的纱线成员可为单一长丝或纤维，或由多根长丝或纤维制成的纱线。每个施用器可为将湿成分施用到干燥基材的任何合适的装置，包括(但不限于)：施用垫、轧辊、湿芯、浸槽、喷淋器和弥雾器。组合物的纤维吸液率为约5重量％至约50重量％，包括约10重量％至约30重量％、约20重量％至约30重量％，和约10重量％至约20重量％。如果使用染色阻断剂，则所得加捻的BCF纱线基于纤维重量以约500ppm至约4％(包括约1000ppm至约3％、约0.5％至约2％和约0.5％至约1％)存在。如果使用基于氟的抗污组分，则所得加捻的BCF纱线基于纤维重量可具有约100ppm至约1000ppm元素氟，包括约100至约500ppm元素氟、约200至约400ppm和约100ppm至约300ppm元素氟。第二纱线卷绕装置可以是卷绕器。
在缆捻工艺中，以7000rpm的锭轴速度进料的筒子架纱(creelyarn)和罐供纱(bucket yarn)穿过抗气圈装置并卷绕在卷绕辊上。由此，将加捻的纱线卷绕在卷绕器上。
在所公开方法的一个方面，以7000rpm的锭轴速度进料的筒子架纱和罐供纱穿过抗气圈装置并卷绕在卷绕辊上。染料施用器布置在卷绕辊下游，其将染料组分或其它处理施用到加捻的纱线。由此，将加捻和染色的纱线卷绕在卷绕器上。
所公开方法的另一个方面包括两种或更多种处理，例如染料施用器和抗染色/抗污剂施用器。在这个方面，以7000rpm的锭轴速度进料的筒子架纱和罐供纱穿过抗气圈装置并卷绕在卷绕辊上。染料施用器被布置在卷绕辊下游，其将第一处理、即染料组分施用到加捻的纱线上。抗污/抗染色施用器被布置在染料施用器下游，其将抗污/抗染色组分施用到染色的加捻纱线上。由此，将加捻和处理的纱线卷绕在卷绕器上。
在合适的热定形工艺中，缆捻的BCF纱线进入假捻单元，接着进入圈条器或填塞箱、预膨化器，并且最终进入热定形室，以产生热定形纱线。
在所公开方法的一个方面，其中在热定形之前将缆捻BCF纱线染色，缆捻的BCF纱线进入染料施用器(或其它处理施用器)，接着进入假捻单元、圈条器或填塞箱、预膨化器，并且最终进入热定形室，以产生染色的热定形纱线。
所公开方法是违背直觉的并且令人惊讶地产生在制成地毯或织物时含有可接受的染色和性能增强性质的纱线。将预期对如上所述的方法进行重排会对下游制毯工艺有害并导致不良品质的地毯。因此，下文报道的结果是令人惊讶和出乎意料的。
实施例
以下是由根据上文公开的方法的不同方面处理的BCF纤维和未经处理的类似纤维制成的地毯的实施例。可选的染色和性能增强组分、具有不同表面化学的纤维和纺织品的选择将使得对本文所述的变量进行微小调节成为必要。
测试方法
酸性染料染色试验。
使用由美国纺织化学师与印染师协会(American Association ofTextile Chemists and Colorists,AATCC)方法175-2003,“耐染色性：毛绒地毯(Stain Resistance:Pile Floor Coverings)”修改的程序评估耐酸性染料染色性。根据制造商的说明，通过混合樱桃味粉末(Kraft/General Foods,White Plains,N.Y.，尤其含有FD&C红色40号的粉末状饮料混合物)制备9重量％的水性染色溶液。将地毯样品(4×6英寸)放置在平坦的非吸收表面上。将中空的塑料2英寸(5.1cm)直径的杯子紧紧地放置在地毯样品上。将染色溶液倒入杯中并且使溶液完全吸收到地毯样品中。移走杯子并且使染色的地毯样品静置24小时。在温育后，在冷自来水下充分冲洗染色样品，通过离心除去过量水，并且在空气中干燥样品。目视检查地毯样品，并且根据AATCC方法175-2003中所述的FD&C红色40号染色等级对染色进行评级。使用1-10等级测量耐染色性。对不可检测的试验染色给予数值10。
实施例1(对比)
将两根由酸性可染色聚合物制成的920旦尼尔白色酸性可染色尼龙66BCF在Volkman上以7000rpm缆捻以形成6.25tpi双股纱线。卷绕速度为约50ypm。随后在Superba上用129℃饱和蒸汽将缆捻的纱线热定形。通道中的停留时间为约36秒。将热处理的纱线转变成35盎司/平方码、1/8针距、22/32”绒头高度割绒地毯，并且在连续染色机上染色成中等米色。对成品地毯测试排斥性和耐酸染色性。它在24小时染色试验时被评级为1(失败)并且对于油和水排斥性评级为0。
实施例2(本发明)
使用上述方法，将两根由阳离子型可染色聚合物制成的997旦尼尔白色尼龙66BCF在Volkman上以7000rpm缆捻以形成6.25tpi双股纱线。卷绕速度为约50ypm。将染料施用器插入卷绕辊和卷绕器之间。使用1/2英寸宽、1.5”厚的棉芯(湿芯，Perperell MA)将premet染料(黄2BRLSM，Greenville Colorants，24克/升；红B，huntsman，0.860克/升；蓝3GL，huntsman，9.1克/升；润湿剂DOSS，Startechnologies，15克/升，pH 7.1)施用到缆捻纱线上。所述缆捻纱线以约50ypm通过湿芯。随后在Suessen上用200℃干燥空气将缆捻纱线热定形。通道中的停留时间是约60秒。在1/8针距簇绒机上将热定形纱线转变成35盎司/码、22/32”绒头高度。将胶乳和辅助衬里加入簇绒地毯以确保簇绒。成品地毯具有浅米色(Minota L 63.34，a 3.26，b 12.56)。使用(AATCC)方法175-2003测试成品地毯的排斥性和耐染色性。对于24小时染色和WAQE将其评级为10，但对于水和油排斥性评级为0。
实施例3(本发明)
将两根由阳离子型可染色聚合物制成的997旦尼尔白色尼龙66BCF在Volkman上以7000rpm缆捻以形成6.25tpi双股纱线。卷绕速度为约50ypm。在Suessen上用200℃干燥空气将缆捻纱线热定形。将串联布置的两个颜色芯吸台插入筒子架与假捻单元之间。在每个芯吸台上使用1/2”宽、1.5”厚棉芯将premet染料(Huntsman黄3RL 5.31g/l，红B 1.14g/l，蓝3GL 1.53g/l，润湿剂Doss 15g/l，pH 8.5)施用到缆捻纱线上。加工速度是约350ypm。热定形通道内的停留时间是约60秒。在1/8针距簇绒机上将热定形纱线转变成35盎司、22/32”绒头高度割绒地毯。成品地毯具有浅米色(Minota L 70.76，a 2.78，b 10.66)并且使用(AATCC)方法175-2003测试排斥性和耐染色性。对于24小时染色和WAQE将其评级为9，但对于水排斥性为1和对于油排斥性为0。
实施例4(本发明)
使用上述方法，将两根由阳离子型可染色聚合物制成的997旦尼尔白色尼龙66BCF在Volkman上以7000rpm缆捻以形成6.25tpi双股纱线。卷绕速度为约50ypm。将染料施用器插入卷绕辊与卷绕器之间。使用0.5”英寸宽、1.5”厚的棉芯(湿芯，Perperell MA)将premet染料(黄3RL 5.31g/l，红B 1.14g/l，蓝3GL 1.51g/l，润湿剂Doss 15g/l，pH 8.5)施用到缆捻纱线上。所述缆捻纱线以约50ypm通过湿芯。随后在Suessen上用200℃干燥空气将缆捻纱线热定形。将芯吸单元插入筒子架与假捻单元之间。通过芯吸将含氟化学物质(50％A-201抗污化学物质)施用到缆捻纱线上。通道中的停留时间是约60秒。分析热定形纱线具有390ppm氟。在1/8针距簇绒机上将热定形纱线转变成35盎司/码、22/32”绒头高度。将胶乳和辅助衬里加入簇绒地毯以确保簇绒。成品地毯具有浅米色并且使用(AATCC)方法175-2003测试排斥性和耐染色性。对于24小时和WAQE耐染色性将其评级为9，并且对于水排斥性为3，对于油排斥性为4。
实施例5(本发明)
使用上述方法，将两根由阳离子型可染色聚合物制成的997旦尼尔白色尼龙66BCF在Volkman上以7000rpm缆捻以形成6.25tpi双股纱线。将串联布置的两个芯吸台插入卷绕辊与卷绕器之间。在第一芯吸台中使用1/2”宽、1.5”厚棉芯将premet染料(黄3RL 5.31g/l，红B1.14g/l，蓝3GL 1.53g/l，润湿剂Doss 15g/l，pH 8.5)施用到缆捻纱线上。在第二芯吸台中使用1/2”宽、1.5”厚棉芯将含氟化学物质(50％A-201)施用到缆捻纱线上。加工速度是约50ypm。在Suessen上在200℃下将缆捻纱线热定形。热定形通道内的停留时间是约60秒。分析热定形纱线具有170ppm氟。在1/8针距簇绒机上将其转变成35盎司、22/32”绒头高度割绒地毯。成品地毯具有浅米色(Minota L 70.46，a 3.42，b 10.39)并且使用(AATCC)方法175-2003测试水/油排斥性和耐染色性。对于24小时和WAQE耐染色性将其评级为9，对于水排斥性为4并且对于油排斥性为5。
实施例6(本发明)
在复卷机上加工由阳离子型可染色聚合物(294AT型)制成的1245旦尼尔、64长丝尼龙BCF。将两个具有1/2”宽、1”厚的芯吸台插入筒子架与卷绕器之间。使用预金属化染料(Isolan黄NW 2.52g/l，红S-RL2.54g/l，蓝3GL 27.57g/l，pH 5)将BCF纱线染色成中等蓝色。卷绕速度为约300码/分钟。将测试纱线针织成短袜，用蒸汽处理两分钟。经过处理的短袜具有中等蓝色(L51.47，a-2.18，b-2.71)。
实施例7(本发明)
这个实施例与实施例6类似，不同之处在于使用新染色制剂(Dystar Isolan黄NW 23.0g/l，红S-RL 6.03g/l，黑2S-CP 2.359g/l，pH 5)来染色1245-294AT纱线。在5/64针距机器上将染色纱线转变成1/8”绒头高度、12盎司/码圈绒地毯。用蒸汽处理簇绒地毯2分钟以将染料定形。其具有中等金色(L 45.30，a 14.26，b 26.59)。
实施例8(本发明)
使用上述方法，将两根1100旦尼尔6dpf白色可染色聚酯BCF(项目WS-1)在Volkman缆捻机上以6900rpm缆捻以形成5.75tpi双股纱线。卷绕速度是约50rpm。在Suessen上用185℃干燥空气将缆捻纱线热定形。将串联布置的两个颜色芯吸台插入筒子架与假捻单元之间。在每个芯吸台上使用1/2”宽、1.5”厚棉芯将分散染料(Dianix黄E-3GE 23.73g/l，红E-FB 13.74g/l，蓝ER-AM 6.16g/l(Dystar)，TechwetSpmia 5g/l(Dyetech Inc.)，pH 5.0)施用到移动的缆捻纱线上。加工速度是约350ypm。热定形通道内的停留时间是约60秒。在1/8针距簇绒机上将热定形纱线转变成45盎司、22/32”绒头高度割绒地毯。成品地毯具有中等棕色(Minota L 44.83，a 7.68，b 17.11)。

Claims (27)

1.一种用染料组合物处理加捻的膨体连续长丝(BCF)纱线的方法，其包括：
a.提供加捻的BCF纱线；
b.将所述BCF纱线卷绕在卷绕轴上；和
c.在所述BCF纱线处于运动的同时并且在所述BCF纱线接触并卷绕在所述卷绕轴上之前使所述BCF纱线与所述染料组合物接触；
其中所述BCF纱线选自由阳离子型可染色尼龙和聚酯组成的组。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在所述BCF纱线与所述染料组合物接触后将所述BCF纱线热定形。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述染料组合物包含一种或多种酸性染料组分。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述染料组合物包含一种或多种分散染料组分。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述染料组合物包含至少一种性能增强组合物。
6.一种用染料组合物和至少一种性能增强组合物处理加捻的BCF纱线的方法，其包括：
a.提供加捻的BCF纱线；
b.将所述BCF纱线卷绕在卷绕轴上；
c.使所述BCF纱线与所述染料组合物接触；和
d.在所述BCF纱线接触并卷绕在所述卷绕轴上之前使所述BCF纱线与性能增强组合物接触，其中在与所述染料组合物和所述第一性能增强组合物接触的同时所述BCF纱线处于运动中。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述性能增强组合物不包括抗污组分。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一性能增强组合物包含抗染色组分。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一性能增强组合物包含抗染色组分和抗污组分。
10.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括在与所述第一性能增强组合物接触后并且在所述BCF纱线接触并卷绕在所述卷绕轴上之前使所述BCF纱线与第二性能增强组合物接触。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一性能增强组合物包含抗染色组分并且所述第二性能增强组合物包含抗污组分。
12.根据权利要求6至9中的一项所述的方法，其进一步包括在所述BCF纱线与所述第一性能增强组合物接触后将所述BCF纱线热定形。
13.根据权利要求10或11所述的方法，其进一步包括在所述BCF纱线与所述第二性能增强组合物接触后将所述BCF纱线热定形。
14.根据权利要求8、9和11中的一项所述的方法，其中所述抗染色组分是选自由以下组成的组中的一种或多种：合成鞣剂；磺化酚醛清漆、磺化芳族醛缩合产物(SAC)和/或以下的反应产物：甲醛、酚醛树脂、被取代的酚醛树脂、硫代酚醛树脂、砜、被取代的砜，烯烃、支链烯烃、环状烯烃、磺化烯烃、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酸酐和有机磺酸的聚合物或共聚物。
15.根据权利要求7、9和11中的一项所述的方法，其中所述抗污组分选自由以下组成的组：含氟化学物质、硅酮、倍半硅氧烷、硅烷改性颗粒、有机硅烷改性颗粒、烷基化颗粒、阴离子型非氟化表面活性剂，和阴离子型助水溶性非氟化表面活性剂。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述含氟化学物质选自由以下组成的组：脲基甲酸酯含氟化学物质、聚丙烯酸酯含氟化学物质、氨基甲酸酯含氟化学物质、碳化二亚胺含氟化学物质、胍含氟化学物质，和结合C2至C8化学成分的含氟化学物质。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述含氟化学物质具有一个或多个带有小于或等于六个全氟化碳的单体重复单元。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述含氟化学物质是氨基甲酸酯含氟化学物质。
19.根据权利要求8、9或11中的一项所述的方法，其中所述抗染色组分基于纤维重量以约500ppm至约4％的量存在。
20.根据权利要求1至11中的一项所述的方法，其中所述染料组合物具有约4至约9.0的pH。
21.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一性能增强组合物包含选自由以下组成的组的组分：气味控制剂、抗微生物剂、抗真菌剂、芳香剂、耐漂白剂、软化剂和UV稳定剂。
22.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一性能增强组合物包含选自由以下组成的组的组分：染料助剂、螯合剂、pH控制剂和表面活性剂。
23.根据权利要求7、9或11中的一项所述的方法，其中所述抗污组分基于纤维重量以约100ppm元素氟至约1000ppm元素氟的量存在。
24.根据权利要求2所述的方法，其中所述热定形是在约125℃至约200℃的温度下进行。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述聚酯纤维选自由以下组成的组：聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)、其共聚物和共混物。
29.根据权利要求1或6所述的方法，其中所述BCF纱线包含聚酰胺组分和聚酯组分。
30.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述接触是通过选自由施用垫、湿芯、浸槽、喷淋器和弥雾器组成的组的装置进行。
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