CN1264443A - 聚丙烯纤维染色用的混合染料和工艺 - Google Patents

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Abstract

聚烯烃材料,优选聚丙烯为基础的纤维染色的改进方法,该方法涉及同一原色族内挑选出的若干分散染料的混合物。混合物中各染料和其浓度的选择,是以未染色样品对各种分散染料溶液加以试验,确定其产生可接受的摩擦脱色值的最大浓度来决定的。混合物中若干分散染料各自的浓度是所述各自最大浓度的至少75%。挑选出染料混合物配制其溶液,将其与聚烯烃材料接触,可靠地将其染色而不会出现牢度问题、红、蓝、黄混合物可各自配制并分别染色聚丙烯纤维,可染至相当深色调而不会摩擦脱色,以该三色之不同比例染聚丙烯纤维,可得到所需不同色调和色泽浓度。

Description

聚丙烯纤维染色用的混合染料和工艺
发明的范围
本发明涉及染料混合组合物和适于聚烯烃材料染色，特别是染聚丙烯纤维的染料选择方法。按本发明的方法，可在大气压下使聚丙烯纤维可靠地染色，且染色的纤维显示良好坚牢度。由特定原色族内的各组合物(每个组合物都由多种选得的染料组成，并按一定比例混合)可混合得到所要求的染料，以此使聚丙烯纤维可以多种色调和色彩的色泽浓度染色。
发明的背景
均聚酯纤维易于用多种类型的染料染色，已设计出特别适于染聚酯纤维的多种染料和染料组合物，针对聚酯纤维染色用的染料混合物和组合物的专利例子是US 3,966,399、3,989,449、4,362,530、4,516,979、5,092,905和5,420,254。对聚酯纤维通常可用分散染料，利用染色浴工艺或印染工艺，如专利US 4,464,180中公开的内容。带有一种选择性的黄色色调的聚酯染色有时伴有一些特殊问题，有多种技术特别针对这个问题，如专利US 4,439,207和4,840,643中公开的内容，透露了一种三色染料结合物，适于聚酯纤维的连续染色，据称有极佳的色牢度。
通常用于地毯工业的聚酯纤维和聚酰胺纤维的染色采用过多种工艺，专利US 3,953,168、4,125,371、4,199,813、,4,218,217、4,255,154、4,579,561、4,801,303、5,196,031和5,294,231都指出了聚酯和聚酰胺纤维的各种染色技术和工艺。专利US 4,185,959公开了一项聚酯纤维染色技术，在染色浴中包含至少9种不同化学结构的分散染料。专利US 4,645,510和5,484,456针对特别为纤维素纤维染色而设计的染色方法。
为改进染色聚酯纤维的耐光性已使用过多种技术和染料。专利US4,557,730公开了特别适用于汽车制造业的染色聚酯材料的一些染料和一种染色方法。专利US 4,351,641针对绒面织物，如地毯和家具织物的连续染色技术，这些织物在横越织机方向呈现均匀的色调。多种类型的聚酯和纤维素染色纤维在染色后可能要经受还原清洗，以除去未完全扩散进纤维的分散染料分子。专利US 4,286,961举例说明了针对分散染料还原清洗的技术。
当用分散染料染聚酯纤维时，曾用几种染料而不是单一染料来获得很深的色调。由于每种染料都有其自身的饱和率，处于饱和率时染料吸收较慢较少，色泽浓度的增加慢下来，这与所用的染色浴中染料的量相关联。与只用一种染料相比，在短时间内用几种染料能获得深得多的色调色泽浓度，因此，三或四种染料可结合成混合染料产物并应用于聚酯，与人们曾尝试过的在染色工艺中仅用一种染料相比，可以较低的浓度水平和较快的染色速率产生较深的色调。当在大气温度下用分散染料染聚酯时，如果不能获得所要求的效果，则在高压和高温下能使聚酯易于染色。90％以上的聚酯纤维及其与纤维素纤维的混纺物是在压力下染色的(例如，250°F到270°F)。
如果必要深色调的聚酯需按常规还原清洗，此工艺涉及在碱性还原浴中处理已染色的纤维，在此过程中染料受到化学性破坏。由于大部分色彩被深深截留在纤维内部，所以已染色的聚酯纤维在还原清洗后仍能达到极好的抗摩擦色彩牢度。
从80年代以来，用聚丙烯制造地毯已急剧发展。聚烯烃类，特别是聚丙烯，是疏水的并难以用分散染料染色，因为它们缺乏染料分子可以附着的染色位点。范德华氏力和氢键常常作为染料对聚合物有亲合力的因素。聚烯烃类对酸性染料也不具可染性，因为它们缺乏染料可以与之形成盐而键合的碱性位点。那些制造聚丙烯纤维的本领域技术人员长期以来认为，聚丙烯不能成功地染色已限制了它的发展，特别是那些需要彩色图案和柔韧性的应用领域。因此，现代用于地毯工业的大量聚丙烯是在挤压加工过程中用颜料来染色的。
90年代早期，Lyondell石化公司开发了一种增强聚丙烯树脂，成功地应用于制造适合地毯工业的纤维。这种新的聚丙烯纤维在大气压和通常的染色温度条件下可以以分散染料染色，这种可染色的聚丙烯合成物在专利US 5,468,259、5,550,192和5,576,366中已公开，并已由Lyondell以KROMALONTM商品名作了介绍。虽然用这种技术开发的聚丙烯纤维表现出大有前途，但是用这种新的聚丙烯合成物制造的纤维和材料已遇到过关于可染度和坚牢度的一些问题。
通常使聚酯、聚酰胺和醋酸酯材料成功地染色所用的许多分散染料，在染KROMALON时表现都不好。这些染料的某些不能很好地形成较深色调，另一些则坚牢度不够。由于染料对膨胀的纤维有机械结合，聚酯和聚酰胺纤维可能易于用分散染料来染色，在聚丙烯中这种机械的结合由于聚丙烯在水中吸收不好，不膨胀而不出现。因此按染色时染色的饱和水平，聚丙烯比聚酯要低得多，而且已染色的聚丙烯与已染色的聚酯相比，一般表现低劣的摩擦脱色牢度和耐摩擦程度。因此一般来说，KROMALON的饱和曲线与聚酯和聚酰胺的相比显著不同。
染KROMALON时，与同样染料染聚酯相比，许多染料的饱和浓度很低，因此试图将KROMALON染成很深色调常常导致50％或更多的染料不耗费在KROMALON材料上，由此产生的染色纤维仅有很低劣的抗摩擦脱色牢度与耐摩擦牢度。聚酯通常可以用分散染料染色到很深的色泽浓度，但在染KROMALON力图达到同样深的色泽浓度并具有适当坚牢度时，就遇到极大的困难。
像以上表明的一样，分散染料染色的聚酯纤维可能易于还原清洗，除掉未牢固染上的染料。聚酯的还原清洗一般于160°F到180°F进行，使用苛性钠和氢硫化钠的混合物。这个同样的还原清洗若作用于聚丙烯，便会有害地严重改变色调。处理聚酯的还原效力仅发生在纤维的外表面，而聚丙烯不像聚酯那样密实，它有更多孔隙且更易进入，还原处理会穿入纤维之内，由此毁坏色彩。
因此KROMALON具有一种明显与聚酯和聚酰胺染色染料固着机制不同的染料固着机制，KROMALON的高温染色似乎并未产生彩色效率的重大改善，而当在高温下使聚酯染色时则有这一改善作用。聚酯的染色常常借助使用载体来增强。典型的载体是有机化合物，如苯甲酸丁酯、联苯，三氯苯，它们可以在水中乳化并因此使染色更迅速。载体能穿入纤维，常常使纤维膨胀并帮助分散染料传送，使分散染料能穿过染料分散体系/纤维界面并进入纤维。通常与染聚酯的分散染料结合的载体用在KROMALON上并不起多大作用，而且造成了另一些局限性如耐光性大幅度下降，或者还因其恶臭在许多领域不能使用。
本发明克服了已有技术的不利之处。后文将揭示如何选择染料，将分散染料结合使之能将聚烯烃类，特别是聚丙烯可靠地染色等改进工艺。按本发明的染KROMALON的改进方法，能使染色操作者获得所要求的染色底物色调和深度，已染色纤维在此后不呈现摩擦脱色问题。
本发明概要
按照本发明，选择不同的分散染料与其它分散染料相结合，使之在出现染料摩擦退色之前以其最大浓度发挥作用。例如，若干红色分散染料可被结合形成红色染料组合物，若干蓝色染料结合形成蓝色染料组合物，以及若干黄色染料结合形成黄色染料组合物。每种染料所用浓度都小于其可导致摩擦脱色的最高浓度水平。这些结合染料合乎要求地“堆积”或染深成深色调，但并不“堆积”成呈现摩擦脱色的染料结合物。通常在K/S对染料浓度的曲线线性区选择各染料，该曲线提供与摩擦脱色试验所获得数据相符的数据。
按照本发明，当对KROMALON染色时，对各染料进行摩擦脱色试验，以确定其产生摩擦脱色问题之前的最高浓度。一旦获得该染料最高浓度值，该染料便可在此浓度下使用，并与其它染料堆积或结合而不会产生摩擦脱色问题。被选在染料组合物内的那些染料中每一种基本上独立于其它染料而起作用，由此允许这些染料染牢而不产生摩擦脱色问题。这样，通过染深作用多种染料可获得深染料色彩。KROMALON纤维可在大气压力下可靠地染色，由此避免了高成本加压染色设备。
本发明提供了一种经济的聚丙烯染色技术，能实现多种色调和色彩的染色，且不呈现坚牢度问题。每一种染料的最高浓度作为摩擦脱色试验值的函数而确定的。用染料混合物可以使聚丙烯染上很深的色调且坚牢度好，该染料混合物包含多种染料，每一种都在同一原色族内，例如，红、蓝或黄族。即不是只用一种黄，一种红和一种蓝来获得所要求的色调，本发明以黄色染料的结合来产生一种黄色染料混合物，以红色染料的结合产生一种红色染料混合物，以蓝色染料的结合产生一种蓝色染料混合物。这样，可以用几种不同的染料配成各染料混合物，然后可以用每一种染料混合物染成比较深的色调。如此，可以从同一原色族选择4种或更多种不同的染料，以获得一个特定的色彩配方。染料混合物内每种染料都以这样一个浓度水平被使用，在此浓度下染料以高度耗尽的方式染深，而且更重要的是不产生摩擦脱色问题。这样，使KROMALON很深地染色是可能的，并且坚牢度好。
形成染料混合物的单个染料，作为它们在单独用于未染色KROMALON样品染色时的各自性能的函数而被选择。一般来说，选择的每种染料在其最高浓度下均产生4-5级的色彩抗摩擦牢度值，这被认为是可接受的抗摩擦牢度。当被结合时，每个染料以其自身的比率用尽，基本上不受其他染料的妨碍。因此，人们能在大气压下获得深色调的染色聚丙烯，而且没有摩擦脱色问题。
为了最佳结果，要选择聚集好和高K/S值的特定染料。选得的理想染料具备耐光性好，对高湿度下臭氧和氧化氮类坚牢度好，以及良好色彩抗摩擦牢度，在深色泽浓度下其摩擦脱色牢度最小评定级为4-5。在特定色彩的染料混合物中，选择的染料可以是互补的，其中一种染料耐光性好但聚集性不好，而另一种染料单用时，染深很好但缺乏可接受的耐光性，然而两种染料的结合能产生染色特性比单个染料中每一个都好得多的最终产物。将染料混合形成的染料混合物深色调浓度下有极好的染色性并有相宜牢度。而浅色调浓度下有足够强的光牢度。
这样，按本发明的工艺可以产生蓝色、红色和黄色三种染料组合物。然后，这三种染料组合物或混合物可以以不同的混合百分率用于染色工艺以获得所要求的色彩和色调。
提供改进的聚烯烃染色的方法能产生所要求的深色调，而染色的聚烯烃又不出现重大的摩擦脱色问题是本发明的目的。
本发明的另一个目的是通过分别以三原色(例如红黄蓝)提供多种染料组合物以改进工业上聚烯烃类的染色工艺，组合物内二种或多种染料浓度的每一种都作为其同一组合物内与其他染料无关的摩擦脱色特征的函数而被确定。
本发明还有另一个目的，通过提供在大气压下使聚烯烃类可靠地染色的工艺，大大提高染色聚烯烃类在商业上的成就。
本发明的一个重要特色是，可以使聚丙烯纤维可靠地染色，并用于制造地毯，其纤维表现良好的坚牢度。
本发明的一个进一步特色是，用选择的分散染料为聚丙烯染色提供改进的染色工艺，可产生经济的染色聚丙烯材料。
本发明还有另一个特色，聚丙烯纤维可以以多种所要求的色调使用市售分散染料可靠地染色。
本发明的好处是，聚丙烯纤维的销路将大大增加。
本发明的另一个好处是，聚丙烯纤维在纺纱之前或之后都可以可靠地染色。使用适量纤维整理剂或纤维润滑剂(这是许多应用领域所要求的)，这样做并不妨碍深色彩的可靠染色。
本发明的另一个重要好处是，为染色操作者只提供几个不同的原色混合物，操作者便可以按彩色表中列出的量使用不同量的混合物，以或浅或深的色彩及许多不同的色调使聚烯烃可靠地染色。
本发明的这些及更多的目的、特色和优点，将由以下详细的描述变得更明显，其中以附图中的图作参考。
图的简述
图1就4种不同的黄色分散染料以图解方式说明K/S值为染料浓度的函数。
图2就3种不同的红色分散染料以图解方式描绘K/S值为染料浓度的函数。
图3就一种特定的分散染料描绘K/S值为染料浓度的函数，还以图解方式描绘了在染色并以普通空气干燥后的干摩擦脱色值，以及润滑处理后的纤维在120°F高温下干燥48小时后的干摩擦脱色值。
图4就另一种分散染料描绘与图3相同的情形。
优选实施方案的详述
按本发明分别配成红、蓝、黄染料结合物，各染料结合物包括多种选自各原色族的染料，优选至少4种或更多种染料。包括在结合物内的各单个染料，根据染料筛选程序来选择。
通过对KROMALON材料样品完成一次0.1％浓度的迅速染色，可以初步筛选出包括在结合物内的候选分散染料。然后将漂洗下来的染料完全用尼龙或聚酯吸取。如果漂洗下的水比已染色的样品深，则染料可被认为是不经济的。对于在0.1％浓度下给出至少80-100％收率的候选染料，要在更高浓度水平如0.25、0.50和1.00％进一步做聚丙烯样品的染色。对于未用润滑剂涂布纤维的KROMALON样品，在纤维经通常的空气干燥以后作干摩擦脱色试验。对于用0.5％润滑剂涂布的聚丙烯样品，则在烘箱中于120°F烘48小时将样品烘干。在48小时末，对这些样品作干摩擦脱色试验。每种染料的最高浓度(取决于纤维是否有润滑剂)确定为摩擦脱色值由4-5降到4的那一点。获得3种可以接受的所谓“载重马”染料：分散红60，分散黄64和分散蓝148(所有染料一般都以颜色和数字编排，查阅染料索引名称就可了解)
“灰色标度系统”用于样品的摩擦脱色试验，坚牢度特性定为1到5级，5表示没有变化，4表示轻微变化，3表示明显变化，2表示重大变化，1表示严重变化。评价为3-4级显然不能作为轻微变化的适度特征，但比定为明显变化的特征要好。一般地，对于大多数纤维评价为4-5或4级是可以接受的，而评价为3-4级对于某些纤维是可以接受的界限值。
用许多分散染料进行试验以确定各单个染料在摩擦脱色值前，即摩擦脱色值由4-5降到4时的最高浓度。当多达12种不同的染料混合，每种染料都在其摩擦脱色前最高浓度以下并来自于同一色族，这些染料被混合为染料混合物时，该试验肯定了当混合到一起时混合物中每种染料都独立于其他染料而起作用，产生良好的彩色染深，不发生摩擦脱色。
图1和图2描绘了不同分散染料的K/S与浓度值的关系。图1中提出的4条染料曲线每个都来自黄原色族的一种染料。图2中3条染料曲线每个都来自红原色族的一种染料。这些特定分散染料的K/S对浓度的曲线，当对未染色的聚丙烯样品染色时，能提供有关最高染料浓度的有用信息，该最高浓度适用于一种特定分散染料，将产生可接受的摩擦脱色试验值，但不能用作真实摩擦脱色试验的替代。然而，一般说来，导致可接受的摩擦脱色试验值的染料最高浓度相宜值将相当好地处于曲线的线性部分内，如以下进一步讨论的那样。
图3和4进一步说明了本发明的概念，具体绘制出染料K/S值为染料浓度函数的图示，这些曲线并未指出导致可接受的摩擦脱色试验的最高浓度值处于何处。只有进行试验和实际地核对摩擦脱色值，才能确定某一具体染料的摩擦脱色前最高浓度。然而，具体染料的K/S值曲线确实有助于预言很可能的候选染料并估计其最高浓度值。为确定在具体混合物中每个能用的染料的最高浓度，需要具体的摩擦脱色试验，否则染料会产生摩擦脱色问题。
具体参考图3，开始呈现一定摩擦脱色(4-5摩擦脱色值)的纤维的具体染料最高浓度大约是0.3％，而如果对该染料使用润滑剂，为导致可接受的摩擦脱色值4，同样染料只能用低于约0.2％的浓度。因此，以这些试验值为函数，不管聚丙烯材料是用了润滑剂还是没有，可以确定这种染料的一个安全限度为大约0.15％的浓度。一般地，如果在聚丙烯上润滑剂用得少，或者如果用的润滑剂对摩擦脱色有极小影响。那么这种染料接近0.2％的浓度能成功地使用，显然，如果不用润滑剂，这种染料约0.25％的浓度能用于染聚丙烯，并且不呈现摩擦脱色。应当明确，本文中所用的浓度值都是染料对所染材料重量的百分率，这是一种标准的染料浓度表示法。
图4提供了另一种染料的类似数据。若样品上未用润滑剂，染料浓度可增加至0.3％左右仍能获得可接受的摩擦脱色值4。然而，如果用润滑剂，同样可接受的摩擦脱色值4只能维持最高0.1％左右的染料浓度。因此，图4中数据表明，对于这种染料，如果染料混合物用来染带有润滑剂的聚丙烯，则能结合在混合物中的这种染料的最高浓度将为0.1％。如果同样混合物用来染不带润滑剂的聚丙烯，则可以用更高的浓度。在许多情况下，要求一种通用的染料混合物，用来染多种类型的、纤维上带有多种润滑剂或不带润滑剂的聚丙烯。因此，这种染料的0.1％浓度能用于所述通用染料混合物中。
如上文所指出的，每种分散染料当用于聚丙烯时都有其自身的特定坚牢度特征。下表对5种染料提供了具体的资料，包括摩擦脱色值为4时的百分染料浓度，耐光性特征，高湿度臭氧/NOX特征和优选浓度。高湿度臭氧和高湿度NOX试验代表二次循环试验值。
                                   表I
染料  摩擦脱色值＝4时的百分浓度     40小时照射的耐光性  高湿度下臭氧/NOX  染料混合物中优选百分染料浓度
    很浅   浅   深
    A     1.00     劣   好   好   好/好     0.75
    B     1.25     好   好   好   好/好     1.00
    C     0.70     好   好   好   好/好     0.50
    D     0.75     劣   尚好   好   劣/劣     0.50
    E     1.00     劣   劣   劣   好/好     0.50
染料A是分散蓝148。这种染料虽然浓度在1％左右时摩擦脱色牢度就变得不可接受，但却是一种极好的增效助剂。这种染料除了色泽浓度很浅以外，所有其它方面都是可接受的。染料B是Terasil兰HLB，它除了聚集性以外，是一种全面很好的染料。它虽然不像染料A那样强力，但好于染料C。染料C是分散蓝87，它有极佳的耐光性，但其聚集特性有限。它在约0.75％停止聚集，而且从O.5到0.75％对色泽浓度只有很有限的增长。
燃料D是分散蓝118。这种染料当单用时，只有有限的染深特点和尚好的耐光性。染料E是分散蓝291，是一种突出的染料。具有良好的抗大气污染坚牢度，但耐光性差。使用适度的量加上染料A、B、C，该染料混合物能产生可接受的耐光性。染料D当在混合物中用得太多时有危险，形成的结合物将呈现耐光性差及臭氧/NOX值低劣。
表I中提供的资料指出，就具体的蓝染料彩色混合物来说，5种染料可用来形成染料混合物。关于包含在这种混合物中的染料，染料A和B选择的浓度至少为最高浓度的75％，这将得到可接受的摩擦脱色值4。混合物中染料C选择的浓度仅略低于最高浓度的70％，这将得到摩擦脱色值4。这样，这5种染料的蓝色混合物中至少有2种或更多种染料，选择基本为其已确定的各自最高染料浓度。
关于表I所提供的数据的其它要点是，染料混合物中至少两种染料的优选浓度选择为相对于各自最高浓度大约相同的比率。换句话说，染料A的优选浓度明显地是其最高浓度的75％，这将导致大于4的摩擦脱色值，而染料B选择的浓度是其最高浓度的80％，得到的摩擦脱色值则为4。如下面列出的，染料C的优选浓度大约是其最高染料浓度的70％，导致的摩擦脱色值＞4。而若染料D和E的优选浓度与最高染料浓度的比率都较小，由上所述可以看出，在一可接受的10％范围内，即5种染料中的3种，在染料混合物中其优选浓度与各自能产生可接受摩擦脱色值的最高浓度相比，三者的比率大致相同，则可产生可接受的摩擦脱色值。就图3和4而言，以及要求按本发明形成可接受的染料混合物，同时使任何明显摩擦脱色风险最小化而言，上文的说明是特别重要的。可以看到，表I所示的组成蓝色染料混合物的5种染料有着3.25％的组合浓度，这个浓度当然大大地高于这些染料中任何一个能够用于纤维而不致于产生明显摩擦脱色问题的浓度。由于在染料混合物中的那些染料就坚牢度性质而言，染深得好，但不构成导致摩擦脱色的问题，因此本发明表I中的混合物适用于聚丙烯染色。
在另一个例子里，红色混合物含有下述的红色染料，每种染料都按百分浓度列在下表中。
          表II
染料   染料混合物中优选的百分染料浓度
    A     1.00
    B     .25
    C     .50
    D     .75
    E     .50
    F     .25
    G     .125
染料A是红146，它呈现艳粉红色并聚集成紫色。染料B是红60，直到0.25％的浓度都令人满意，但超出这个浓度就染深不好，而且如果这个浓度水平上升则导致摩擦脱色性低劣。染料C是红127，是一种弱染料，其色浓度小于红60的一半。染料D是红338，它染成泛红的橙色且染深极好。然而此染料浓度在0.5％以上时开始摩擦脱色。染料E是红50，它染色时带有橙色色调。此染料在约0.55％浓度停止染深，而且超出此浓度时摩擦脱色也成为问题。染料F是红13，它是一种极好的染料增效助剂，但这个染料单用时耐光性低劣；当与红60一起用于结合物中且低于0.25％时，获得可接受的耐光性。染料G是红65，它耐光性好但不应在高于0.125％的浓度使用，因为在较高浓度时倾向于摩擦脱色。上文公开的每种红色和蓝色结合物，在聚集体中的染料浓度都是从3.3到4.0％，染成的聚丙烯色调很深且各方面坚牢度良好。按本发明，组成染料混合物的各单个染料浓度的总和典型是约2.5％，一般范围是3.0％到4.5％。在每个实例中，染料混合物中各单个染料浓度的总和都比染料混合物内每种染料已确定的最高染料浓度要大得多。
为获得黄、红和蓝染料混合物的结合物，下表中列出若干良好的候选染料。
       表III
原色红，包括猩红、枣红和紫色
分散红60(Intrasil亮红2B 200％)分散红50(Intrasil猩红ZGH)分散红146(Intrasil红BSE)分散红127(Dianix红BN-SE)分散红65(Intrasil红MG)分散红86(Intrasil桃红2GLA)分散红191(Intrasil桃红SRA)分散红338(Intrasil红4BY)分散红302(Intrasil桃红3G)分散红13(Intraspcrsc枣红BA)分散红167(Foron玉红S-2GFL)分散紫26(Intrasil紫FRL)
原色蓝
分散蓝60(Tcrasil蓝BGE200％)分散蓝291(Intrasil蓝MGS)分散蓝118(Tcrasil蓝GBT)Terasil蓝HLB分散蓝87(Intrasil蓝FGB)分散蓝148(Palanil暗蓝3RT)分散蓝56(Intrasil蓝FBL)分散蓝332(BaGxan青绿BL液态)
原色黄，包括橙、黄棕
分散黄64(分散黄3G 200％)分散黄23(Intrasil黄5R)Palanil黄HM分散棕19(分散黄D-7G)分散橙30(Foron黄棕S-2RFL)分散橙41(Intrasil橙4RL)分散橙37(Intrasil暗橙3GH)分散黄3分散橙30分散黄42分散橙89分散黄235分散橙3分散黄54分散黄233(Forou黄S-6GL)
被选择的某些染料显然比其它染料染深得更好。其它染料各方面坚牢度良好，在40小时SFU Xenon氙灯照射后，最低耐光性评定为4或3/4，有评定为4-5的良好摩擦脱色牢度，而二次循环高温度臭氧和高湿度氧化氮试验评定为3/4级。在选择合适的染料时，为优化各染料有益方面，可以选择一种染料聚集好或另一种染料耐光性好。类似地，人们可以将一种具有很好的耐臭氧与NOX牢度的染料同不具有这一要求性质的染料结合起来。例如，蓝87和Terasil蓝HLB有很好的耐光性，但蓝87染深不好。蓝HLB染深较好但不如分散蓝148那样好，这种蓝在浓度低至0.05％时有着很满意的耐光性。这三种染料的结合产生一种聚集性和坚牢度性质各方面都极好的混合物，然后，人们可向此混合物加蓝291，它是一个很好的增效助剂，但耐光性中等。少量或适度量的蓝291给这4种染料混合物的聚集性质以额外的提升。这种制作法能以追加其它蓝染料来推广。每个组分都对达到充分的具有可接受的坚牢度的聚集作出贡献。
表IV描绘了在KROMALON上使染料耗尽时评价的染料的标准色泽浓度。标准色泽浓度资料以被本领域技术人员完全承认的一种方式来提供。主要例如应知道标准色泽浓度1/1是标准色泽浓度2/1的一半，因此，标准色泽浓度1/10是标准色泽浓度1/1的10分之一。对具体的分散染料，表IV中提供的资料说明在不同染料浓度下可得到的标准色泽浓度，在许多实例中还提供了所列出浓度下的该染料的摩擦脱色值。表IV中提供的资料，正如上文讨论的K/S对浓度值关系一样，对判断可用于染聚丙烯而不呈现摩擦脱色问题的各分散染料及其最高浓度提供很有用的资料。因此表IV的数据在选择染料混合物的分散染料时是有用的，在判断该单个染料导致可接受的摩擦脱色其最高浓度时是有用的，但这也不能作为实际摩擦脱色试验的替代。
                        表IV用耗尽染料的方式染100％KROMALON来评价染料的标准色泽浓度。
上面的数是％染料浓度，下面的数是摩擦脱色试验值
标准色泽浓度 1/50 1/25 1/20 1/12 1/10 1/6 1/5 1/3 2/3 1/1 2/1 2.5/1 3.5/1
原色红，包括猩红、枣红和紫色
红338                                       0.1                               0.25            0.5     1.0(Intrasil红4BY)                             (5)                               (4-5)           (3-4)   (2)
红50                                        0.1                               0.25            0.5/1.0(Intrasil猩红2GH)                           (5)                               (4-5)           (4)/(3-4)
红127                   0.1                 0.25              0.5             1.0(Intrasil红DN-SE)       (5)                 (4-5)             (4-5)           (4)
红60                                        0.1               0.25    0.5     1.0(Intrasila 2B200％)                         (5)               (4-5)   (3)     (2)
红146                                       0.1               0.25            0.5             1.0(Intrasil红BSE)                             (5)               (5)             (4-5)           (4-5)
红65                    0.1                 0.25              0.5(Intrasil红MG)          (4-5)               (3-4)             (3)
红302(Terasil粉红3G)                             0.1               0.25
红191                   0.1/0.25(Intrasil粉红SRL)       (5)/(5)
红86                    0.1/0.25(Terasil粉红2GLA)       (5)/(5)
红167(Foron玉红S-2GFL)                           0.1               0.25/0.50(5)               (4-5)/(3-4)
红13(Intrasperse枣红BA)                         0.1               0.25            0.50            1.0(5)               (4-5)           (4)             (5)
红混合物2.25.97                             0.1                               0.50            1.0             2.0(5)                               (5)             (5)             (4-5/5)
                                                     表IV(续)
上面的数是％染料浓度，下面的数是摩擦脱色试验值
标准色泽浓度 1/50 1/25 1/20 1/12 1/10 1/6 1/5 1/3 2/3 1/1 2/1 2.5/1 3.5/1
原色蓝
蓝118(Terasil蓝GBT)            0.1                               0.5             10
蓝60(Terasil蓝BGE200％)            0.1     0.5
蓝291(Intrasil蓝MGS)                           0.1                               0.5                 1.0
蓝56                                                        rcddcr          rcdder(Intrasil蓝FBL)                   0.1                       0.5             1.0
蓝64(Intrasil蓝4RL)           0.1                               0.5     1.0
蓝148(Palanil深蓝3RT)                                            0.1                                 0.5   1.0     2.0
蓝87(Intrasil蓝FGB)                           0.1                               0.5/1.0
Terasil蓝HLB                              0.1                               0.5                 1.0
蓝混合物32497                                               0.1                                 0.5   1.0               2.0(5)                                 (5)   (5)               (4-5)
原色黄，包括橙、黄棕
黄23                                                                                                  1.5/2(Intrasil黄5R)                            0.1                               0.50                1.0   2.0
橙37(IntrasilDK橙3GH)                         0.1                                           0.5/1.0
棕19(Dispersol棕C-3G)                         0.1                               0.5                 1.0
黄64(Palanil黄3G 200％)
黄混合物                                                    0.1             0.5                 1.0   2.0(5)             (5)                 5)    (4-5)
更具体来说，表IV中提供的资料明确地证实了一些特定染料(红色混合物2.25.97，蓝色混合物32497和黄色混合物)彩色色泽浓度的增加，以及组合物相对一些单个染料的抗摩擦脱色效果。原色红的那些染料的数据证实，由色泽浓度约1/3的单个染料与许多色泽浓度低至1/25时也会摩擦脱色的染料一起也能达到最深的红色。红色混合物2.25.97即使在2.5/1色泽浓度，即比任何单个组分染料更浓2.5倍，也表现了极好的摩擦脱色结果。
按本发明，为染料混合物选择一些单个染料作为实际染深试验的函数也是可以的。因此，未染色的聚丙烯样品首先可用含有选得的分散染料A的溶液染色，然后都用染料A染色的各个样品可分别同一个或许多的溶液接触，这些溶液分别含染料B、C和D，而B、C和D都来自与染料A相同的同一原色族。所有其它的坚牢度数据都等同，与选得的染料A染深最佳的染料B、C和D将被选来在分散染料混合物中与染料A结合。
适于本发明染色的材料是基于聚烯烃的聚丙烯，在专利US5,468,259和5,550,192中已公开，特此收编为参考文献。这种聚丙烯组合物，可被称为改性聚丙烯，包含选择量的乙烯共聚物，优选乙烯丙烯酸甲酯共聚物。按本发明，这种材料可以以成本效果方式用分散染料染色，产生具有耐光性好，洗涤坚牢度好和摩擦脱色或渗色性好的染色纤维。
虽然改进染色结果的正确理论尚不知晓，但一种合理的解释是，当染料在KROMALON上染深时，有三种吸附状态：
1.某些染料被深深地吸附入纤维并找到了固定下来的位置；
2.某些染料进入纤维并产生彩色收率增进，但并未固定得足够牢，达到经得起表面活性剂、油、时间和温度等破坏作用的程度，以及
3.某些染料无处可去，被洗出染色浴，如果漂洗不充分，将在染色时产生摩擦脱色问题。
含有同一原色族内的许多分散染料的染料混合物染深得很好，使聚丙烯染成很深的色调，没有摩擦脱色问题，这种现象的基本原因之一，相信是每个选来的染料当使其自身向聚丙烯纤维附着时表现都不同。换句话说，染料A可以以机械的和/或化学的方式附着到纤维上，它与染料混合物内其它染料附着到纤维上的方式显著地不同。因此，在染料混合物中那些染料的每一种，假如在小于该单个染料导致摩擦脱色的最高浓度的浓度下使用，则可以使之结合在一个染料混合物内，结果是这些染料堆积并将产生所要求的深色调，但是各单个染料以其摩擦脱色浓度使用则不会有效地堆积。
这样，KROMALON可在一长浴中以分散染料染色，或者可通过蒸汽轧染或蒸汽印染法连续染色。KROMALON也可以用蒸汽发生器染色，它通常用于间隔染色。蒸汽通过蒸汽旋管注入装设有染色浴的水箱，由此产生恒沸浴并因此产生蒸汽。理想的蒸汽条件是相对湿度为100％，温度为210-212°F。对浅到中等色泽浓度，在3到4分钟内，对中等至深的色泽浓度在5至6分钟内在某些蒸汽发生器中均可获良好分散染料用尽的情形。利用过热蒸汽可获得较干燥的蒸汽，已发现这种类型的蒸汽发生器为KROMALON的分散染料染色提供了良好的固色条件。当利用高于212°F以上加压饱和蒸汽时，可以允许较短蒸发时间。KROMALON材料当首先在其上轧染了基底色调，随之印染几种彩色时，也可以通过编织散开间隔印染法来染色。当以纱的形式染KROMALON时，在大多数情况下优选对染色的纤维应用纤维润滑剂以降低在编织散开和簇绒法各步过程中的纤维对纤维的摩擦作用。如上文所说明的，当染色时需要考虑如果混合物中具体染料的浓度未小心控制的话，在纤维上存在润滑剂便增加了摩擦脱色问题发生的可能性。因为KROMALON在比聚酰胺纤维低得多的温度下熔化，所以KROMALON染色后需在低于230°F左右的温度下干燥。
聚烯烃材料可以用耗尽和连续染色两种方法成功地染色。按本发明聚丙烯纤维可以在pH从2.5至10，优选4-6的浴中以分散染料染色。染料一般是在110-120°F的水中分散。物理因素，如温度、搅拌，以及辅助化学试剂可加入染色浴中以改变染色速率。染色浴的搅拌促进了染色浴中对纤维的染色扩散。连续染色可以用许多现代取得的方法中任何方法来实施。这些方法包括流态染料素色染色法(Solidshades on the Fluidye)、插色加工机(instacolor maehines)，以及涉及多种形式的多色工艺，如丝网印染和辊式印染，敷胶机(gumlayer)和染料流涂布器。也可使用喷射印染、溅射染色和品种繁多的多色连续工艺。不同的染料溶液也可以喷射溅散到由KROMALON组合物制成的织物或地毯上。当使用染色的轧染和印染溶液时，同其它的配料成分一起，可使用少量的消泡剂。
如果在已染色的KROMALON上进行任何还原处理，则必须比在聚酯上更温和得多，使用较低浓度的纯碱，在更低的温度下和更短的时间内进行。KROMALON也呈现热迁移作用，它是饱和的染料向表面的随时间/温度的迁移作用。温度促进这种迁移作用，常用于纱线使之加工良好的大多数润滑剂、油和表面活性剂等，进一步促进了这种迁移作用。
该染料混合物和选择染料的技术，可以用于聚丙烯以外的聚烯烃材料。特别是，本发明的技术可用于染聚对苯二酸亚丙基酯类的聚酯纤维，如在题为“聚对苯二酸亚丙基酯地毯的染色和着色”论文中已公开的内容。
以下证明是可靠的AATCC坚牢度试验方法用于评出级别(1到5)，讨论上文所述的耐光性-AATCC试验法16-1993，摩擦脱色牢度-AATCC试验法8-1996，在大气压高湿度下对氧化氮类的色坚牢度-AATCC试验法164-1992，以及在大气压高湿度下对臭氧的色坚牢度-AATCC试验法129-1996。
由上文的优选实施方案的描述已明显看出对染色纤维组合物和对本文为使纤维染色所描述的技术进行了多种改良。虽然本发明已详细描述了这些实施方案，但应当知晓，这只是为举例说明而为，本发明并不限于这些实施方案。因此，对于本领域技术人员，考虑这些公开内容，其它组合物和染色技术已成为明显可见的事，而且所述其它组合物和技术并不偏离本发明权利要求定义的精神。

Claims (24)

1.一种聚烯烃材料染色方法，包括：
配制多种分散染料染色溶液，每种都包括一种已知染色浓度的个体分散染料；
使未染色的聚烯烃样品与多种分散染料溶液的每一种接触；
测试每种已染色聚烯烃样品，以确定其摩擦脱色特征；
确定多种分散染料的每一种产生可接受的摩擦脱色试验时的最高染料浓度；
就同一原色族的各分散染料，选择出每种基本上都处于其已确定的最高染料浓度的若干分散染料；
把选得的若干分散染料结合起来形成一种原色染料混合物；
由原色染料混合物配制出分散染料混合物溶液；以及
使未染色聚烯烃材料与分散染料混合物溶液接触，使聚烯烃材料染色。
2.如权利要求1定义的方法，进一步包括：
测试每个已染色的聚烯烃样品以确定其它坚牢度特征；以及
由同一原色族内的多种分散染料，选择一些附加分散染料，其每一种所取浓度都在其已确定的最高染料浓度以下，而且作为其已确定的其它坚牢度特征的函数。
3.如权利要求2定义的方法，进一步包括：
由同一原色族内多种分散染料，选择一些附加的分散染料，这些染料的每一种都作为它的其它坚牢度特征的函数以及作为其它选得的分散染料坚牢度特征的函数。
4.如权利要求1定义的方法，其中所选得的若干分散染料的每一种都与其它分散染料相结合，其浓度至少为其已确定的最高染料浓度的75％。
5.如权利要求1定义的方法，其中若干分散染料的每一种都以一定浓度与其它选得的分散染料结合，当所述浓度以其最高染料浓度百分比表示时，则该浓度在其它若干分散染料各自与其最高染料浓度之比范围偏差10％以内。
6.如权利要求1定义的方法，进一步包括：
对在一个原色族内的多种分散染料的每一种，描绘出这些特定染料K/S值作为染料浓度函数的图，以帮助选择若干分散染料。
7.如权利要求1定义的方法，进一步包括：
对在一个原色族内的多种分散染料的每一种，描绘这些特定染料的标准色泽浓度作为染料浓度函数的图，以帮助选择若干分散染料。
8.如权利要求1定义的方法，其中聚烯烃材料是聚丙烯材料。
9.如权利要求1定义的方法，其中聚烯烃材料用染料混合物溶液在大气压下染色。
10.如权利要求1定义的方法，进一步包括：
将未染色的聚烯烃样品与选出的第一分散染料配得的第一分散染料溶液接触；以及
在聚烯烃样品与第一分散染料溶液接触后，将已染色的样品与另一由第二分散染料制得的溶液接触，第二分散染料与第一染料在同一原色族内，试验第一染料和第二染料的染深率；以及
为染料混合物选择第一和第二染料作为染深试验的函数。
11.如权利要求1定义的方法，其中若干分散染料每一种都来自黄色原色族中，选自分散黄64、分散黄23、Palanil黄HM、分散棕19、分散橙30、分散橙41、分散橙37、分散黄3、分散橙30、分散黄42、分散橙89、分散黄235、分散橙3、分散黄54、Foron黄S-6GL和分散黄233。
12.如权利要求1定义的方法，其中分散染料每一种都来自红原色族，选自分散红60、分散红50、分散红146、分散红127、分散红65、分散红86、分散红191、分散红338、分散红302、分散红13、分散红167和分散紫26。
13.如权利要求1定义的方法，其中分散染料每一种都来自蓝原色族。选自分散蓝60、分散蓝291、分散蓝118、Terasil蓝HLB、分散蓝87、分散蓝148、分散蓝56和分散蓝332。
14.如权利要求1定义的方法，进一步包括：
对每种选得的染料确定耐光性特征、褪色特征、高湿度下臭氧特征和氧化氮特征。
15.如权利要求1定义的方法，其中聚烯烃材料染色是将聚烯烃材料连续地穿过分散染料混合物溶液。
16.以聚丙烯为基础的纤维染色方法，包括：
配制多种分散染料溶液，每种溶液都包含一种已知染料浓度的个体分散染料；
将一个未染色的聚丙烯纤维样品与多种分散染料溶液的每一种接触；
测试每个染了色的聚丙烯纤维样品，确定其摩擦脱色特征；
对多种分散染料的每一种确定其产生可接受的摩擦脱色试验的最高染料浓度；
就同一原色族内各分散染料，选择出若干分散染料，每种染料浓度都至少为其各自已确定的最高染料浓度的75％，
将选得的若干分散染料结合形成一种原色的原色染料混合物；
由原色染料混合物配制分散染料混合物溶液；以及
将未染色的聚丙烯纤维材料在大气压下与分散染料混合物溶液接触使之染色。
17.如权利要求15定义的方法，进一步包括：
试验每个已染色的聚丙烯纤维样品以确定其它坚牢度特征；以及
由在同一原色族内的各种分散染料中选择一些另加的分散染料，这些染料的每一种所取的浓度，都在其已确定的最高染料浓度以下，而且作为其已确定的其它坚牢度特征的函数。
18.如权利要求15定义的方法，其中若干分散染料的每一种都以一定浓度与其它选得的分散染料结合，当所述浓度以最高染料浓度百分比表示时，则该浓度在其它若干分散染料各自与其最高染料浓度之比范围偏差10％以内。
19.如权利要求15定义的方法，进一步包括：
将未染色的聚丙烯纤维样品与选自第一分散染料配得的第一分散染料溶液接触；以及
在聚丙烯样品与第一分散染料溶液接触后，将已染色的样品与另一由第二分散染料配制的溶液接触，第二分散染料与第一染料在同一原色族内，试验第一染料和第二染料的染深率；以及
作为染深率试验的函数，为染料混合物选择第一和第二染料。
20.用于染聚烯烃材料的染料混合物，包括：
在同一原色族内的若干分散染料，每一种都取某一浓度，此浓度与该单个染料产生可接受的摩擦脱色试验值的最高染料浓度成函数关系，若干分散染料浓度的总和比染料混合物内每种单个染料已确定的最高浓度要高得多。
21.如权利要求20定义的方法，其中若干分散染料的每一种都以一定浓度与其它选得的分散染料结合，当所述浓度以其最高染料浓度百分比表示时，则该浓度在其它若干分散染料各自与其最高染料浓度之比范围偏差10％以内。
22.如权利要求1定义的染料混合物，其中若干分散染料每一种都由黄色原色族中选出，选自分散黄64、分散黄23、Palanil黄HM、分散棕19、分散橙30、分散橙41、分散橙37、分散黄3、分散橙30、分散黄42、分散橙89、分散黄235、分散橙3、分散黄54、Foron黄S-6GL和分散黄233。
23.如权利要求20定义的方法，其中分散染料每一种都来自红原色族，选自分散红60、分散红50、分散红146、分散红127、分散红65、分散红86、分散红191、分散红338、分散红302、分散红13、分散红167和分散紫26。
24.如权利要求20定义的方法，其中分散染料每一种都来自蓝原色族，选自分散蓝60、分散蓝291、分散蓝118、Terasil蓝HLB、分散蓝87、分散蓝148、分散蓝56和分散蓝332。
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