CN108884632B - 染色包含弹性体纤维和非弹性体纤维的基质的方法以及包含这些纤维的染色基质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及染色包含以下的基质的方法：(i)弹性体纤维，其含有至少30wt.％的第一聚合物，所述第一聚合物具有低于60℃的玻璃化转变温度T，以及(ii)非弹性体伴随纤维，其含有超过50wt.％的第二聚合物，所述第二聚合物为不具有玻璃化转变温度的聚合物，或者为具有比T1高至少20℃的玻璃化转变温度T2的聚合物，所述方法包括：a)使基质与染色介质接触以产生包含染色的弹性体纤维和染色的伴随纤维的预染色基质；b)使预染色基质与提取介质在温度Te和压力Pe下接触，以产生高牢度的染色基质，所述提取介质包含至少50wt.％的超临界二氧化碳或液化二氧化碳；其中Te超过Tg1,提取，并且其中如果伴随纤维含有超过50wt.％的具有玻璃化转变温度T2的聚合物，则Te低于Tg2,提取；Tg1,提取表示第一聚合物在压力Pe下于二氧化碳中的玻璃化转变温度；并且Tg2,提取表示第二聚合物在压力Pe下于二氧化碳中的玻璃化转变温度。本方法能够生产表现出极高色牢度的含有弹性纤维以及非弹性体伴随纤维的染色基质，因为染料几乎仅包含于伴随纤维中。本发明还提供了可以由前述染色方法获得的染色基质。

Description

染色包含弹性体纤维和非弹性体纤维的基质的方法以及包含 这些纤维的染色基质
技术领域
本发明涉及含有弹性体纤维与非弹性体伴随纤维(companion fibre)组合的基质的染色。含有弹性体纤维和非弹性体伴随纤维的组合的基质的实例是由spandex(弹性体纤维)和聚酯或棉(非弹性体纤维)组成的织物。
本发明提供了染色包含以下的基质的方法：(i)弹性体纤维，其含有至少30wt.％的第一聚合物，所述第一聚合物具有低于60℃的玻璃化转变温度T1，以及(ii)非弹性体伴随纤维，其含有超过50wt.％的第二聚合物，所述第二聚合物为不具有玻璃化转变温度的聚合物，或者为具有比T1高至少20℃的玻璃化转变温度T2的聚合物，所述方法包括：
a)使基质与染色介质接触以产生包含染色的弹性体纤维和染色的伴随纤维的预染色基质；
b)使预染色基质与提取介质在温度Te和压力Pe下接触，以产生高牢度的染色基质，所述提取介质包含至少50wt.％的超临界二氧化碳或液化二氧化碳；
其中Te超过Tg1,提取，并且其中如果伴随纤维含有超过50wt.％的具有玻璃化转变温度T2的聚合物，则Te低于Tg2,提取；
Tg1,提取表示第一聚合物在压力Pe下于二氧化碳中的玻璃化转变温度；并且Tg2,提取表示第二聚合物在压力Pe下于二氧化碳中的玻璃化转变温度。
本申请的方法产生了尽管存在弹性体纤维仍具有超常的色牢度的染色基质。
本发明还提供了包含以下的染色基质：
(i)弹性体纤维，其含有至少30wt.％的第一聚合物和0.01mg/kg至10g/kg的第一染料，所述第一聚合物具有低于60℃的玻璃化转变温度T1；以及
(ii)非弹性体伴随纤维，其含有超过50wt.％的第二聚合物和至少1g/kg的第二染料，所述第二聚合物为不具有玻璃化转变温度的聚合物，或者为具有比T1高至少20℃的玻璃化转变温度T2的聚合物；
其中第一染料和第二染料由相同的一种或多种着色剂(dyestuff)组成；并且其中第一染料在弹性体纤维中的浓度比第二染料在伴随纤维中的浓度低至少三倍。
发明背景
Spandex(也被称为
Figure GDA0003208424770000021
或弹性纤维)是以其超常的弹性闻名的合成弹性体纤维。Spandex是复杂的分段型嵌段聚合物，通常包含至少85wt.％的聚氨基甲酸酯链段(segment)。通过二异氰酸酯与聚醚或聚酯的反应以及后续的聚氨基甲酸酯单元的交联来产生Spandex。首先，通过逐步生长聚合使含有反应性末端羟基和/或羧基的低分子量聚醚和聚酯(低聚物)与二异氰酸酯反应，以形成封端预聚合物。将这种聚合物熔纺或由Ν,Ν-二甲基甲酰胺溶剂纺成为纤维；然后使所述纤维通过共溶剂，所述共溶剂含有与末端异氰酸酯基团反应以形成氨基甲酸酯交联物的诸如水的反应性溶剂。
spandex中的聚醚或聚酯片段是无定形的，并且处于无规混乱的状态，同时将聚醚或聚酯片段分段的氨基甲酸酯基团可以形成氢键，并且与相邻链上的氨基甲酸酯基团经受范德瓦尔斯(van der Waals)相互作用。链端将会通过脲基团与其他链交联或连接。拉伸时，分子链的无定形片段变得更加有序，直至受到脲连接基团的限制。
由于spandex的弹性和强度(拉伸至其长度的五倍)，spandex已掺入大范围的服装中，尤其是紧身服装。spandex的益处在于其相当大的强度和弹性，以及其在拉伸后恢复原始形状并且比普通织物更快干燥的能力。
对于服装，spandex纤维通常与棉或聚酯纤维混合，并且占最终织物的较小百分比，因此保留了其他纤维的大部分外观和触感。
Spandex纤维可以用分散染料、酸性染料、反应性染料、碱性染料或还原染料来染色。然而，染色的spandex纤维表现出非常差的色牢度，尤其是使用非反应性染料染色时。当用于紧身服装时，染色的spandex纤维的低颜色牢度在染料从spandex纤维转移至皮肤上时变得显而易见。同样地，在洗衣店洗涤和储存期间，染料容易从染色的spandex纤维转移至其他织物。
相比结合的非弹性体纤维，弹性体纤维通常具有较高的对染料的亲和力，尤其是分散染料。因此，在染色期间，弹性体纤维通常比非弹性体纤维染上大幅更多的染料。这加重了与染色的弹性体纤维的色牢度差有关的问题，并且甚至引起含有少量染色的弹性体纤维的织物明显地将染料转移至皮肤，或者在洗涤和储存期间将染料转移至其他织物。
US 2002/0069467描述了使包含弹性体纤维的织物喷射染色的方法，其包括以下步骤：
a)提供喷射染色机器；
b)将水和纺织染料浴润滑剂添加至所述机器以形成浴，并且加热所述浴至至少约40℃；
c)将织物在步骤(b)之后添加至所述浴中；
d)将至少一种染料添加至所述浴；以及
e)加热所述浴至染色温度。
US 2002/0069467的实施例1描述了由78dtex的spandex和聚(对苯二甲酸乙二醇酯)纱线编织的织物的染色。所述织物为11wt％的spandex和89wt％的聚酯。使用喷射染色机器对所述织物染色。将水和润滑剂添加至所述机器。将得到的染料浴加热至40℃，添加编织的织物，此后添加pH控制剂(来自Sandoz)和预混合的染料(1.175％Foron BrilliantYellow S6GL(C.I.Disperse Yellow 231)，0.915％Foron Rubine RD-GFL 200，以及2.925％Foron Navy RD RLS-300)。将所述染料浴以1.5℃/分钟的速率加热。在所述浴达到120℃后，将所述机器运行30分钟，然后以1.5℃/分钟冷却至80℃。在还原清洗步骤中，添加氢氧化钠和二氧化硫脲。将所述机器运行20分钟，同时将所述浴冷却，将织物在70℃下用溢流(overflow)冲洗，并且在60℃下再次用溢流冲洗。在织物的染色中使用还原清洗以去除未固定的染料。
发明概述
发明人开发了染色包含弹性体纤维(例如spandex)与非弹性体伴随纤维(例如聚酯或棉)组合的基质的改进方法。更具体地，本发明涉及染色包含以下的基质的方法：(i)弹性体纤维，其含有至少30wt.％的第一聚合物，所述第一聚合物具有低于60℃的玻璃化转变温度T1，以及(ii)非弹性体伴随纤维，其含有超过50wt.％的第二聚合物，所述第二聚合物为不具有玻璃化转变温度的聚合物，或者为具有比T1高至少20℃的玻璃化转变温度T2的聚合物，所述方法包括：
a)使基质与染色介质接触以产生包含染色的弹性体纤维和染色的伴随纤维的预染色基质；
b)使所述预染色基质与提取介质在温度Te和压力Pe下接触，以产生高牢度的染色基质，所述提取介质包含至少50wt.％的超临界二氧化碳或液化二氧化碳；
其中Te超过Tg1,提取，并且其中如果伴随纤维含有超过50wt.％的具有玻璃化转变温度T2的聚合物，则Te低于Tg2,提取；
Tg1,提取表示第一聚合物在压力Pe下于二氧化碳中的玻璃化转变温度；并且Tg2,提取表示第二聚合物在压力Pe下于二氧化碳中的玻璃化转变温度。
弹性体纤维通常由具有低于60℃的玻璃化转变温度的聚合物制成，而非弹性体纤维通常由不具有玻璃化转变温度的聚合物和/或玻璃化转变温度远高于环境温度的聚合物制成。例如，Spandex具有-45℃的玻璃化转变温度，而聚酯通常具有78℃的玻璃化转变温度。另一方面，棉不具有玻璃化转变温度。
诸如聚酯的疏水纤维通常在高于其玻璃化转变温度的温度下染色，因为处于‘橡胶’状态的纤维比处于‘玻璃’状态的纤维更容易吸收染料。在低于玻璃化转变温度的温度下，染料被有效地包埋在染色纤维的‘玻璃’基质中。实际上，弹性体纤维具有低的玻璃化转变温度可能是染色的弹性体纤维通常表现出低的色牢度的主要原因。
在本申请的染色方法中，弹性体纤维和非弹性体伴随纤维均在染色步骤a)中有效地被染色，而在步骤b)中，从弹性体纤维中选择性地去除染料。
尽管发明人不希望受理论束缚，但认为在步骤b)中，染料容易地从预染色基质中的弹性体纤维中去除，因为预染色基质与提取介质的接触发生在高于第一聚合物的玻璃化转变温度的温度下(在所采用的提取条件下)。如果伴随纤维含有超过50wt.％的具有比T1高至少20℃的玻璃化转变温度的聚合物，则预染色基质在低于第二聚合物的玻璃化转变温度的温度下(在所采用的提取条件下)与提取介质接触，以使染料从伴随纤维的去除最小化。
明确确认了超临界二氧化碳或液化二氧化碳吸附至聚合物中会导致聚合物的膨胀，并且改变聚合物的机械性质和物理性质。这种膨胀的特别重要的作用是降低玻璃状聚合物的玻璃化转变温度，通常被称为‘塑化’。由于塑化，在超临界二氧化碳或液化二氧化碳中的聚合物的玻璃化转变温度可以显著低于相同(干燥)的聚合物在大气压力下的玻璃化转变温度。
本申请的方法能够生产表现出极高色牢度的含有弹性体纤维以及非弹性体伴随纤维的染色基质，因为染料几乎仅包含在固有地表现出高色牢度的伴随纤维中。
使用超临界流体或液化气体来选择性地从弹性体纤维去除染料是极其有效的，并且比还原清洗更加有效。此外，本发明的方法提供了另外的优点，即，不同于还原清洗，本发明的方法不需要使用化学品来从弹性体纤维去除染料。此外，本发明的方法不产生通常与还原清洗有关的废水。
本发明还提供了染色基质，其包含：
(i)弹性体纤维，其含有至少30wt.％的第一聚合物和0.01mg/kg至l0 g/kg的第一染料，所述第一聚合物具有低于60℃的玻璃化转变温度T1；以及
(ii)非弹性体伴随纤维，其含有超过50wt.％的第二聚合物和至少1g/kg的第二染料，所述第二聚合物为不具有玻璃化转变温度的聚合物，或者为具有比T1高至少20℃的玻璃化转变温度T2的聚合物；
其中第一染料和第二染料由相同的一种或多种着色剂组成；并且其中第一染料在弹性体纤维中的浓度比第二染料在伴随纤维中的浓度低至少三倍。
附图
图1示意性地描绘了可以用于进行本发明的染色方法的染色机器。
发明详述
本发明的第一方面涉及染色包含以下的基质的方法：(i)弹性体纤维，其含有至少30wt.％的第一聚合物，所述第一聚合物具有低于60℃的玻璃化转变温度T1，以及(ii)非弹性体伴随纤维，其含有超过50wt.％的第二聚合物，所述第二聚合物为不具有玻璃化转变温度的聚合物，或者为具有比T1高至少20℃的玻璃化转变温度T2的聚合物，所述方法包括：
a)使基质与染色介质接触以产生包含染色的弹性体纤维和染色的伴随纤维的预染色基质；
b)使所述预染色基质与提取介质在温度Te和压力Pe下接触，以产生高牢度的染色基质，所述提取介质包含至少50wt.％的超临界二氧化碳或液化二氧化碳；
其中Te超过Tg1,提取，并且其中如果伴随纤维含有超过50wt.％的具有玻璃化转变温度T2的聚合物，则Te低于Tg2,提取；
Tg1,提取表示第一聚合物在压力Pe下于二氧化碳中的玻璃化转变温度；并且Tg2,提取表示第二聚合物在压力Pe下于二氧化碳中的玻璃化转变温度。
本文使用的术语“弹性体纤维”是指这样的纤维：不含稀释剂，具有与任何卷曲无关的超过100％的断裂伸长率，并且当拉伸至其长度的两倍保持一分钟然后释放时，其在释放的一分钟内收缩至小于其原始长度的1.5倍。弹性体纤维的实例包括spandex、聚醚酯纤维和elastoester。
本文使用的术语“非弹性体伴随纤维”是指并非弹性体纤维的纤维。
除非另外指明，本文使用的术语“聚合物”是指由许多重复的亚单元组成并且具有至少10kDa的分子量的合成或天然大分子。
本文使用的术语“玻璃化转变”是指无定形材料(或半结晶材料中的无定形区域)由硬且相对易碎的状态变成熔融或橡胶样状态的可逆转变。使用ASTM标准E1545-11中描述的方法(通过热机械分析确定玻璃化转变温度的标准检测方法)在大气条件下确定玻璃化转变温度T1和T2。玻璃化转变温度Tgl,染色、Tgl,提取、Tg2,染色和Tg2,提取可以使用Zhong等人描述的DSC方法(High-pressure DSC study of thermal transitions of a poly(ethyleneterephthalate)/carbon dioxide system,Polymer,40(13),1999年6月,3829-3834)来确定。
本文使用的术语“染料”是指着色剂或着色剂的组合。
本文使用的术语“着色剂”是指由于着色物质对所述基质的亲和力和/或反应性可以用于对基质染色的着色化学物质。
本文使用的术语“分散着色剂”是指基本不溶于水的着色剂。
本文使用的术语“反应性分散着色剂”是指能够与非弹性体伴随纤维的组分反应的分散着色剂。
本申请的方法中被染色的基质优选为纱线、织物或服装。更优选地，基质为织物，甚至更优选为编织织物、机织织物或非机织织物。
基质中的弹性体纤维通常占基质的至少1wt.％，更优选1wt.％至35wt.％并且最优选3wt.％至20wt.％。非弹性体伴随纤维通常占基质的至少65wt.％，更优选65wt.％至99wt.％并且最优选80wt.％至97wt.％。
弹性体纤维和伴随纤维在一起优选地构成基质的至少30wt.％，更优选至少50wt.％，并且最优选至少80wt.％。
基质中的弹性体纤维和非弹性体伴随纤维均可以由单一的聚合物组成或者两种或更多种聚合物的混合物组成。
弹性体纤维通常含有少于20wt.％的第二聚合物，所述第二聚合物构成了非弹性体纤维的至少30wt.％。更优选地，弹性体纤维含有少于10wt.％、最优选少于5wt.％的第二聚合物。
弹性体纤维中的第一聚合物的量优选为至少60wt.％，更优选为至少80wt.％，并且最优选为至少90wt.％。
第一聚合物的玻璃化转变温度T1优选为低于40℃，更优选为低于20℃，并且最优选为-70℃至0℃。
第一聚合物的玻璃化转变温度Tgl,提取优选为低于30℃，更优选为低于10℃，并且最优选为-75℃至-5℃。
根据特别优选的实施方案，第一聚合物包含至少85wt.％的聚氨基甲酸酯链段。Spandex是此类第一聚合物的实例。
伴随纤维通常含有少于20wt.％的第一聚合物，所述第一聚合物构成了弹性体纤维的至少30wt.％。更优选地，伴随纤维含有少于10wt.％、最优选少于5wt.％的第一聚合物。
伴随纤维通常含有至少60wt.％、优选至少80wt.％、并且最优选至少90wt.％的第二聚合物。
根据本发明的有利的实施方案，第二聚合物具有比T1高至少20℃的玻璃化转变温度T2，并且所述方法包括以下步骤：
·使基质与染色介质在压力Pd和超过Τg2,染色的温度Td下接触；以及
·使预染色基质与提取介质在低于Tg2,提取的温度下接触；
Tg2,染色表示第二聚合物在压力Pd下于二氧化碳中的玻璃化转变温度。
通过使基质与染色介质在超过Tg2,染色的温度下接触，确保了染料容易被第二聚合物吸收。通过使预染色基质与提取介质在低于Tg2,提取的温度下接触，进一步确保了染料从伴随纤维的提取最小化。
在染色方法的这种具体实施方案中，使基质与染色介质优选地在比Tg2,染色高至少5℃、更优选高至少15℃并且最优选高至少25℃的温度下接触。
使预染色基质与提取介质优选地在比Tg2,提取低至少2℃、更优选比Tg2,提取低至少4℃、并且最优选比Tg2,提取低至少5℃的温度下接触。
第二聚合物的玻璃化转变温度T2优选为至少30℃，更优选为40℃至100℃，并且最优选为45℃至80℃。玻璃化转变温度T2通常比玻璃化转变温度T1高至少20℃，更优选高至少40℃，并且最优选高70℃至130℃。
根据前述实施方案使用的第二聚合物的玻璃化转变温度Tg2,提取优选为至少10℃，更优选为20℃至100℃，并且最优选为30℃至80℃。玻璃化转变温度Tg2,提取通常比玻璃化转变温度Tgl,提取高至少20℃，更优选高至少40℃，并且最优选高70℃至130℃。
根据本申请的染色方法的另一个实施方案，第二聚合物为纤维素，并且所述方法包括以下步骤：使基质与含有反应性着色剂的染色介质接触，然后使预染色基质与提取介质在不高于120℃的温度下接触。优选地，该实施方案中使用的反应性染料是反应性分散着色剂。
第二聚合物优选地选自聚酯、尼龙、人造丝、纤维素、芳族聚酰胺、丝绸、羊毛、聚烯烃及其组合。更优选地，第二聚合物选自聚酯、纤维素及其组合。棉是可适当地用作第二聚合物的纤维素聚合物的实例。最优选地，第二聚合物为聚酯。
本申请的方法中应用的染色介质通常含有浓度为5×10-5-10-1wt.％、更优选为10-4-5×l0-2wt.％并且最优选为2.5×l0-4-10-2wt.％的染料。
染色介质中所含的染料优选地含有选自分散着色剂、反应性着色剂、还原着色剂、酸性着色剂和直接着色剂中的一种或多种着色剂。优选地，染料含有不与弹性体纤维反应的一种或多种着色剂。
当用分散着色剂(包括反应性以及非反应性的分散着色剂)对基质染色时，特别能领会到本发明的益处。因此，在特别优选的实施方案中，根据本发明使用的染料包括分散着色剂。分散着色剂优选地构成染色介质中含有的着色剂的至少50wt.％，更优选至少80wt.％，并且最优选至少90wt.％。
根据特别优选的实施方案，染色介质含有5×l0-5-10-1wt.％、更优选10-4-5×l0- 2wt.％并且最优选2.5×l0-4-10-2wt.％的一种或多种分散着色剂。
本申请的方法中使用的染色介质优选为流体，更优选为选自超临界流体、液化气体和水性液体的流体。更优选地，本申请的方法中使用的染色介质包含至少50wt.％的超临界流体、液化气体或水性液体。
除了流体和染料之外，可适当地存在于染色介质中的其他组分包括共溶剂、诸如水或醇的纤维膨胀剂、诸如酸或碱的反应催化剂、表面活性剂、整理剂(例如软化剂、防水剂和防污剂、阻燃剂、抗静电剂)及其组合。
根据一个优选的实施方案，染色介质包含至少50wt.％的超临界流体。更优选地，染色介质含有至少70wt.％的超临界流体，最优选地含有至少80wt.％的超临界流体。
根据本申请实施方案使用的染色介质有利地含有至少70wt.％、更优选至少80wt.％并且最优选至少90wt.％的二氧化碳。
含有超临界流体的染色介质优选地具有超过50bar、更优选超过100bar并且最优选200bar至400bar的压力。
根据另一个有利的实施方案，染色介质包含至少50wt.％、更优选至少70wt.％并且最优选至少80wt.％的水性液体。
预染色基质通常含有至少0.01％、更优选至少0.05％并且最优选0.1-4％的染料，根据其中含有的纤维重量计算。换言之，预染色基质优选地含有至少0.01wt.％、更优选至少0.05wt.％并且最优选至少0.1wt.％的染料。
使预染色基质与提取介质优选地在超过Tgl,提取至少5℃、更优选超过至少10℃并且最优选超过至少60℃的温度下接触。换言之，使基质与提取介质优选地在至少-10℃、更优选10℃至60℃并且最优选15℃至55℃的温度下接触。
在本申请的方法中使用以选择性地从弹性体纤维去除染料的提取介质通常包含至少60wt.％、更优选至少70wt.％并且最优选至少80wt.％的超临界二氧化碳或液化二氧化碳。根据特别优选的实施方案，提取介质含有指定浓度的超临界二氧化碳。
可适当地存在于提取介质中的其他组分包括共溶剂、水、气体、表面活性剂及其组合。
使预染色基质与提取介质通常在超过50bar的压力下、更优选在至少100bar的压力下并且最优选在50bar至400bar的压力下接触。
在本申请的方法的步骤a)和步骤b)之间，基质可以保持在压力下。或者，在步骤a)和步骤b)之间将压力降低至大气压力。优选地，在步骤a)与步骤b)之间将基质保持在至少50bar的压力下。
通常，使预染色基质与提取介质在10℃至80℃、更优选15℃至70℃并且最优选15℃至50℃的温度下接触。
由于预染色基质与提取介质的接触，通常将弹性体纤维中所含的至少30wt.％、更优选至少40wt.％并且最优选至少50wt.％的染料从弹性体纤维中去除。尽管本申请的方法能够几乎完全去除弹性体纤维中所含的染料，但通常充分且确实经济地从弹性体纤维去除足够的染料，以实现染色基质中的可接受的色牢度。
通过本申请的方法获得的染色基质优选为如下所述的染色物质。
本发明的另一方面涉及包含以下的染色基质：
(i)弹性体纤维，其含有至少30wt.％的第一聚合物和0.01mg/kg至10g/kg的第一染料，所述第一聚合物具有低于60℃的玻璃化转变温度T1；以及
(ii)非弹性体伴随纤维，其含有超过50wt.％的第二聚合物和至少1g/kg的第二染料，所述第二聚合物为不具有玻璃化转变温度的聚合物，或者为具有比T1高至少20℃的玻璃化转变温度T2的聚合物；
其中第一染料和第二染料由相同的一种或多种着色剂组成；并且其中第一染料在弹性体纤维中的浓度比第二染料在伴随纤维中的浓度低至少三倍。
第一染料在弹性体纤维中的浓度等于弹性体纤维中所包含的一种或多种着色剂的浓度的总和。同样地，第二染料在伴随纤维中的浓度等于伴随纤维中所包含的一种或多种着色剂的浓度的总和。
如果基质被含有这种特定的着色剂组合的染料染色，则两种或更多种着色剂的相同组合存在于染色基质的弹性体纤维和伴随纤维中。如果基质被此类组合染色，弹性体纤维中的第一染料的组成与伴随纤维中第二染料的组成通常将会不同。例如，如果基质被着色剂A与着色剂B的1:1混合物染色，如果着色剂A具有比着色剂B更高的对弹性体纤维的亲和力，以及如果着色剂B具有比着色剂A更高的对伴随纤维的亲和力，则着色剂A可以是弹性体纤维中的第一染料的主要组分，并且着色剂B可以是伴随纤维中的第二染料的主要组分。
本发明的染色(并且基本经提取的)基质是唯一的，其中弹性体纤维与染色的伴随纤维相比具有非常低的染料含量。通常，弹性体纤维含有少于8g/kg、更优选少于6g/kg并且最优选少于2g/kg的第一染料。
染色基质中的伴随纤维优选地含有至少3g/kg、更优选至少4g/kg并且最优选5g/kg至30g/kg的第二染料。
根据本发明的特别优选的实施方案，弹性体纤维中的第一染料的浓度比伴随纤维中的第二染料的浓度低至少3.2倍、更优选低至少3.5倍、甚至更优选低至少4倍并且最优选低至少5倍。
染色基质优选为染色纱线、染色织物或染色服装。更优选地，染色基质为染色织物，更优选为染色的编织织物、染色的机织织物或染色的非机织织物。
弹性体纤维通常占本发明的染色基质的至少1wt.％、更优选1wt.％至35wt.％并且最优选3wt.％至20wt.％。非弹性体伴随纤维通常占染色基质的至少50wt.％、更优选65wt.％至99wt.％并且最优选80wt.％至97wt.％。弹性体纤维和伴随纤维一起优选地构成染色基质的至少30wt.％、更优选至少50wt.％并且最优选至少80wt.％。
染色基质中所含的弹性体纤维优选为前文所述的弹性体纤维。同样地，染色基质中的非弹性体伴随纤维优选为前文所述的伴随纤维。
弹性体纤维中的第一染料通常含有至少70wt.％、更优选至少75wt.％并且最优选至少80wt.％的分散染料。
伴随纤维中的第二染料通常含有至少70wt.％、更优选至少75wt.％并且最优选至少80wt.％的分散染料。
本发明的染色基质通常包含几乎无色的弹性体纤维和强着色的非弹性体伴随纤维。因此，在优选的实施方案中，弹性体纤维的颜色强度小于K/S＝5、更优选小于K/S＝4并且最优选小于K/S＝3，其中K/S是颜色深度的Kubelka Munk量度，其为纺织工业中普遍接受的标准。
染色基质中的伴随纤维的颜色强度通常超过K/S＝6，更优选超过K/S＝7，并且最优选超过K/S＝8。
弹性体纤维的颜色强度(K/S)优选地比伴随纤维的颜色强度低至少2倍、更优选低至少2.5倍并且最优选低至少3倍。
由于本发明的染色基质中弹性体纤维的低染料浓度，染色基质的色牢度非常高。
对于二醋酸酯、漂白棉、聚酰胺、聚酯、丙烯酸类和羊毛上的着色，本发明的染色基质通常具有至少3并且更优选至少4的耐洗牢度，其中所述牢度由国际标准ISO 105来定义和测定。
根据另一个优选的实施方案，染色基质具有至少3、更优选至少4的耐干摩擦牢度和耐湿摩擦牢度，其中所述牢度由国际标准ISO 105来定义和测定。
根据另一个优选的实施方案，染色基质具有至少3、更优选至少4的耐迁移牢度，其中耐迁移牢度由国际标准ISO 105来定义和测定。
根据特别优选的实施方案，染色基质是通过本文描述的染色方法可获得的，并且更优选是通过本文描述的染色方法获得的。
本发明的另一方面涉及含有如前文描述的染色基质的制品，所述制品选自衣服、鞋、衬垫料、汽车用纺织品、工业纺织品、医疗纺织品和装饰品。
本发明通过以下非限制性实施例来进一步说明。
实施例
实施例1
使用图1中示例性地描绘的染色机器将含有聚酯(PES)与elastane(EL)的掺混物的编织纺织品和煮炼过的纺织品在超临界二氧化碳(scCO2)中染色。所述纺织品含有12％EL和88％PES。
使用的染料由3种分散着色剂的混合物组成。表1示出了使用的着色剂的种类和引入染色机器(100L)中的染料的量，以纺织品的重量％来表示。
表1
着色剂 纤维的重量％
分散黄211 0.057
分散橙61 0.021
非市售的新分散猩红色染料 0.449
图1中描绘的染色机器包括以下元件：
1.染色容器
2.CO2储存容器
3.染料储罐
4.加热器
5.减压阀
6.分离器
7.循环泵
8.增压泵
将纺织品样品使用以下程序在染色机器中染色：
-将染料引入染料储罐；
-将纺织品引入染色容器；
-将染色容器关闭；
-使用增压泵将CO2从储存容器经由加热器泵入染色容器，以达到250bar的压力；
-开启循环泵以使scCO2连续循环通过染料储罐和纺织品，持续60分钟。在循环的前几分钟期间，加热器使条件达到120℃和250bar。
通过这种方式，实现了同时将染料溶解于scCO2中并且将染料浸入纺织品中。
染色程序完成后，通过以下来使CO2返回至储存容器：通过减压阀来减压，通过分离器容器来捕获减压期间沉淀的染料，并且最后通过在CO2引入储存容器之前成为CO2液体的冷凝器(未示出)准备好在下一批次中再次使用。
从染色容器取出染色纺织品，并且针对牢度性质和颜色进行分析(参见表2)。
然后，将染色纺织品放回染色容器中，并且如上所述将容器再次填充scCO2。这一次染料储罐中不存在染料，并且将循环条件设置为40℃和250bar。在循环期间，在120分钟的提取时间期间，使增压泵保持与循环泵一起运行。通过这种方式，确保提取的染料从分离器中的循环scCO2连续地去除。按照与上述相同的方式来完成减压。
此外，将纺织品从染色容器取出，并且针对牢度性质和颜色进行分析。表2示出了这些分析的结果。使用纺织品分光光度计，将染色后的颜色与提取后的颜色进行比较。未检测到可测量的或可见的颜色差异，表明染色产品的品质不受提取程序的影响。
表2
Figure GDA0003208424770000151
1耐洗牢度和耐干摩擦牢度均被评为1至5的级别，其中5的评级表示在醋酸酯、棉、聚酰胺、聚酯、丙烯酸类和羊毛上可忽略的着色，并且1表示最大的着色。

Claims (24)

1.染色包含以下的基质的方法：(i)弹性体纤维，其含有至少30wt.％的第一聚合物，所述第一聚合物具有低于60℃的玻璃化转变温度T1，以及(ii)非弹性体伴随纤维，其含有超过50wt.％的第二聚合物，所述第二聚合物为不具有玻璃化转变温度的聚合物，或者为具有比T1高至少20℃的玻璃化转变温度T2的聚合物，所述方法包括：
a)使所述基质与染色介质接触以产生包含染色的弹性体纤维和染色的伴随纤维的预染色基质；
b)使所述预染色基质与提取介质在温度Te和压力Pe下接触，以产生高牢度的染色基质，所述提取介质包含至少50wt.％的超临界二氧化碳或液化二氧化碳；
其中Te超过Tgl,提取，并且其中如果所述伴随纤维含有超过50wt.％的具有玻璃化转变温度T2的聚合物，则Te低于Tg2,提取；Tgl,提取表示所述第一聚合物在压力Pe下于二氧化碳中的玻璃化转变温度；并且Tg2,提取表示所述第二聚合物在压力Pe下于二氧化碳中的玻璃化转变温度。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述染色介质包含至少50wt.％的超临界流体和染料。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述染色介质含有至少70wt.％的二氧化碳。
4.如权利要求2或3所述的方法，其中所述染色介质具有200bar至400bar的压力。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述染色介质包含至少50wt.％的水性液体和染料。
6.如权利要求2或5所述的方法，其中所述染料包含分散着色剂。
7.如权利要求1或2所述的方法，其中所述第二聚合物具有比T1高至少20℃的玻璃化转变温度T2，并且其中所述方法包括以下步骤：使所述基质与所述染色介质在压力Pd和超过Tg2,染色的温度Td下接触，然后使所述预染色基质与所述提取介质在低于Tg2,提取的温度下接触；Tg2,染色表示所述第二聚合物在压力Pd下于二氧化碳中的玻璃化转变温度。
8.如权利要求1或2所述的方法，其中所述第二聚合物为纤维素，并且其中所述方法包括以下步骤：使所述基质与含有反应性着色剂的染色介质接触，然后使所述预染色基质与所述提取介质在不超过120℃的温度下接触。
9.如权利要求1或2所述的方法，其中使所述预染色基质与所述提取介质在50bar至400bar的压力下接触。
10.如权利要求1或2所述的方法，其中所述基质为纱线、织物或服装。
11.如权利要求1或2所述的方法，其中所述弹性体纤维含有至少60wt.％的所述第一聚合物。
12.如权利要求1或2所述的方法，其中所述伴随纤维含有至少60wt.％的所述第二聚合物。
13.如权利要求1或2所述的方法，其中所述第一聚合物包含至少85wt.％的聚氨基甲酸酯链段。
14.如权利要求1或2所述的方法，其中所述第二聚合物选自聚酯、尼龙、人造丝、纤维素、丝绸、羊毛、聚烯烃及其组合。
15.如权利要求1或2所述的方法，其中使所述预染色基质与所述提取介质在10℃至60℃的温度下接触。
16.如权利要求1或2所述的方法，其中通过所述提取介质来去除所述弹性体纤维中包含的染料的至少50wt.％。
17.染色基质，包含：
(i)弹性体纤维，其含有至少30wt.％的第一聚合物和0.01mg/kg至l0 g/kg的第一染料，所述第一聚合物具有低于60℃的玻璃化转变温度T1；以及
(ii)非弹性体伴随纤维，其含有超过50wt.％的第二聚合物和至少1g/kg的第二染料，所述第二聚合物为不具有玻璃化转变温度的聚合物，或者为具有比T1高至少20℃的玻璃化转变温度T2的聚合物；
其中所述第一染料和所述第二染料由相同的一种或多种着色剂组成；并且其中所述第一染料在所述弹性体纤维中的浓度比所述第二染料在所述伴随纤维中的浓度低至少三倍。
18.如权利要求17所述的染色基质，其中所述基质为纱线、织物或服装。
19.如权利要求17或18所述的染色基质，其中所述弹性体纤维和所述伴随纤维一起构成所述基质的至少30wt.％。
20.如权利要求17或18所述的染色基质，其中所述第一聚合物包含至少85wt.％的聚氨基甲酸酯链段。
21.如权利要求17或18所述的染色基质，其中所述第二聚合物选自聚酯、尼龙、人造丝、纤维素、丝绸、羊毛、聚烯烃及其组合。
22.如权利要求17或18所述的染色基质，其中对于在二醋酸酯、漂白棉、聚酰胺、聚酯、丙烯酸类和羊毛上的着色，所述染色基质具有至少3的耐洗牢度，其中牢度由国际标准ISO105定义和测定。
23.如权利要求17或18所述的染色基质，其中所述染色基质由权利要求1所述的方法获得。
24.制品，其含有权利要求17至23中任一项所述的染色基质，所述制品选自衣服、鞋、衬垫料、汽车用纺织品、工业纺织品、医疗纺织品和装饰品。
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