CZ20031221A3

CZ20031221A3 - Způsob barvení textilního substrátu

Info

Publication number: CZ20031221A3
Application number: CZ20031221A
Authority: CZ
Inventors: David E. Wenstrup
Original assignee: Milliken & Company
Priority date: 2000-06-02
Filing date: 2001-05-17
Publication date: 2003-08-13
Also published as: WO2001094690A2; US7018429B1; AU2001261731A1; SK5312003A3; WO2001094690A3; CA2423372A1; PL361283A1; EP1409787A2; ZA200302492B

Description

Tento vynález se týká způsobů umožňujících dodat syntetickým přízím a substrátům barevnosti a ochrany proti UV záření. Specifičtěji se tento vynález zaměřuje na způsob barvení polymerního materiálu ve hmotě při polymeraci s cílem dosáhnout základního barevného odstínu s následným barvením polymerního materiálu buď barvením v přízi nebo barvením v kuse. Rovněž ochrana proti UV záření se provádí ve stupni barvení ve hmotě vnesením UV stabilizátoru do polymeru.

Základní barevný odstín se potom může přebarvovat v rozsahu potřebného barevného spektra se zlepšenými parametry světlostálosti.

V textilním oboru je použití technik barvení ve hmotě za účelem integrálního spojení barviva s polymerním vláknem dobře známo. Rovněž je v oboru známo použití při polymeračním procesu činidla pro ochranu proti UV záření přídavkem UV stabilizátoru nebo jiného ochranného prostředku proti UV paprskům. Způsob většinou zahrnuje přidání barviva, pigmentu nebo barvy do polymeračního procesu.

Další běžnou technikou barvení je barvení v přízi, jež jednoduše znamená barvení příze předtím než se zpracuje na tkaninu nebo jiný substrát. Příze se může barvit v přadenech nebo na cívkách. Při barvení v přadenech se velká a volně navinutá přadena umístí v kádích s barvivý. Při barvení na cívkách se příze navine na množství perforovaných trubic nebo pružin a barva cirkuluje kolem a skrz trubky, aby se docílilo maximálního kontaktu příze s barvou.

Barvení v kuse je způsob obvykle používaný, když se textil má obarvit na jednu celistvou barvu. Při barvení v kuse prochází vyrobená látka barvící koupelí, v níž látka absorbuje barvivo. Barvení v kuse zahrnuje mimo jiné způsoby jako je barvení v barvicí vaně, barvení v tryskovém zařízení, barvení na džigru, barvení na válech, barvení na fuláru, vakuová impregnace a barvení pěnou.

.9 9 •4 ·

9/ 9 • ·

9« 9999

9 9

9? 9 ·

Je známo, že barvení ve hmotě poskytuje velmi stálobarevné materiály, protože barva je obsažena v samotném polymeru. Množství typů a barev přízí, jež se barví ve hmotě, je však omezeno z ekonomických důvodů. Náklady zařazení zvláštního technologického stupně do výrobního procesu polymerace mohou pro výrobce vláken ospravedlnit jen značná množství vyrobených vláken. Kromě toho výroba vláken značně předbíhá dobu kdy se vyrobené látky dostávají na trh. Módní trendy v barevnosti látek se mohou rychle měnit, takže v době, kdy se textil vybarvený ve hmotě dostane na trh, může být jeho barva nemoderní. Z těchto důvodů se ve hmotě většinou vybarvují látky, jež představují základní velkoofcjemové typy a barvy látek vyrobených ze standardních přízí.

Barvení v kuse a v přízi umožňuje větší pružnost z hlediska volby barev než barvení ve hmotě, protože při nich etapa barvení probíhá dále po proudu výrobního procesu. Protože při těchto způsobech se barvivo váže na vnější strukturní části příze nebo substrátu a barva není integrována ve struktuře polymeru, není stálobarevnost tak dobrá jako při barvení ve hmotě.

Bylo by proto žádoucí poskytnout způsob barveni substrátu, který by umožňoval jeho barvení v široké paletě barev a zajišťoval vysokou úroveň stálobarevnosti (a zvláště světlostálosti). Rovněž by bylo potřebné nabídnout způsob barvení substrátů, při němž by sortiment substrátů pro barvení ve hmotě sestával z několika základních odstínů, jež by bylo možno transformovat jinými způsoby barvení do širokého spektra barev a odstínů. Tento způsob sníží ztráty v podobě nezpracovaných substrátů barvených ve hmotě i morálně zastaralé příze, a umožní zkrácení doby reakce výroby na požadavky trhu na barvy. Další přínos představuje snížení nákladů za dopravu výrobních surovin a úspory dané větším výrobním měřítkem.

Dosavadní stav techniky

Všechny zde uváděné patenty US jsou zde ve své celistvosti zahrnuty jako odkaz.

··»·' 04 00 -0

0 · »'t 0 0

4 4 41 4 4 4,

4 0 ·. ·: 0 000 0

0 0 4 4 0 0

4 44 00. 0

0400

4< 4 4 »>. » , 0 01 0 0

0. 4 4. 4^;

4 4 41

Patent US 4 902 787 (Freeman) popisuje způsob výroby disperzního barviva se světlostálostí proti UV záření, který zahrnuje volbu disperzního barviva s předem určenými chromoforními skupinami, volbu sloučeniny s funkcí fotostabilizátoru, konstrukci hybridní molekulární struktury disperzního barviva obsahujícího chromoforní skupiny vybraného disperzního barviva a též obsahujícího molekulární strukturní znaky vybraného fotostabilizátoru, a syntézu takto projektované hybridní molekuly disperzního barviva. Tímto způsobem se vytvoří hybridní molekula barviva, jež je analogem disperzního barviva s předem stanovenými chromoforními skupinami s vlastnostmi světlostálostí proti UV záření, přičemž hybridní molekula barviva obsahuje v molekulární struktuře chromoforní skupiny vybraného disperzního barviva a též obsahuje molekulární strukturální znaky fotostabilizátoru.

Patent US 5 376 151 (Freeman a další) popisuje způsoby jednak syntézy metalizovaných barev, jednak vytvoření černých barev pomocí metalizovaných barviv a to bez použití kovů označovaných jako závažné škodliviny. Problémy řešené v tomto odkazu jsou spojeny s užitím metalizovaných azobarviv na bázi chrómu pro barvení přírodních a syntetických substrátů v černých odstínech. Klíčovou myšlenkou tohoto objevu je použití černých komplexů Fe a azobarviv (poměr 1:2) místo běžně užívaných komplexů na bázi chrómu, obsahujících významnou znečišťující látku nežádoucí z hlediska ochrany prostředí, aniž by se tím snížila potřebná vysoká stálost těchto komplexů.

Patent US 5 478 603 (Smith) se zaměřuje na zlepšený způsob výroby vláknitých polyamidových materiálů a vlněných materiálů s odolností proti špinění a lepší světlostálostí, odolnějších při vaření v alkáliích. Dociluje se toho úpravou materiálů vodným roztokem, který obsahuje kombinaci částečně sulfonované novolakové pryskyřice, methakrylového polymeru a rozpustné sloučeniny hliníku nebo kombinaci částečně sulfonované novolakové pryskyřice a rozpustné sloučeniny hliníku.

Žádný ze způsobů podle stavu techniky však nepoužívá kombinace vnitřního barvení (barvení ve hmotě) s technikou na • •'4 4' 44 ' ·· % 44 44*

4 · · · * 4 · • 4 · 4 4 4 · 4 · 9

4 4· · « 4 ··«· » 9 9 • 4 4 4 4 · · ··· • 4 44 ·· 4 99 99 • 4 ·« vlákně aplikovaného barviva jako je barvení v přízi nebo barvení v kuse pro výrobu příze nebo substrátu se zlepšenými parametry světlostálosti ve srovnání se samotnými způsoby externího barvení. Kromě toho žádný ze způsobů podle stavu techniky nenabízí řešení výše uvedených ekonomických problémů spojených s výrobou příze barvené ve hmotě, zvláště pokud jde o problémy odpadu a ochrany prostředí, ekonomické neúčinnosti, zastaralosti odstínů a výrobních materiálů.

Podstata vynálezu

Proto je důležitým cílem tohoto vynálezu nabídnout způsob spojení technik barvení ve hmotě (vnitřních) s jinými (vnějšími) technikami barvení na vlákně a poskytnout substráty s barvami vykazujícími zlepšenou světlostálost.

Jiným důležitým cílem tohoto vynálezu je poskytnout způsob, jak vyrobit substrát v širokém spektru finálních světlostálých barevných odstínů, odvozených od jediného základního barevného odstínu.

Ještě dalším důležitým cílem tohoto vynálezu je poskytnout způsob výroby barvených substrátů, jejichž výrobní meziprodukt představuj í substráty barvené ve hmotě na základní barevný t

odstín, který se poté může přeměnit na široké spektrum finálních barevných odstínů.

Ještě jiným důležitým cílem tohoto vynálezu je poskytnout barvený substrát, který se baryí ve hmotě (vnitřně) a též na vlákně buď v přízi nebo v kuse.

Jiným důležitým cílem tohoto vynálezu je poskytnout způsob používající vnitřní barvení ve hmotě i barvení na vlákně a navíc do textilního substrátu vnést vnitřní ochranu proti UV záření.

Tyto a další znaky, aspekty a předností tohoto vynálezu budou lépe pochopeny odkazem na následující popis a připojené nároky.

Způsob podle tohoto vynálezu popisuje způsob spojení barvení ve hmotě s jinými typy povrchového barvení na vlákně

99 49 ·* * 9» ···« • · · 9 9 4 • 999 · · 9

9 9 9·· 9 9 9 9 » 9 9 9 9 9 9

9 »9 9<

při výrobě barevného substrátu se zlepšenými charakteristikami trvale svetlostalosti. Zde použitý termín vnitřní barvení je definován jako barvení ve hmotě, neboli vnesení barvy do polymerního materiálu pro jeho plné probarvení. Termín vnější barvení na vlákně se definuje jako povrchové barvení jako je barvení v kuse, barvení v přízi, barvení na cívkách nebo jakýkoliv jiný způsob barvení měnící barvu vlákna na jeho povrchu.

Ve výhodném provedení se ve hmotě barví polyester na základní barvu. Zde popsaný způsob barvení ve hmotě jednoduše zahrnuje přidání pigmentu, barvy nebo jiného barviva k polymernímu materiálu. Základní odstín iuUbÍ být správně zvolen a nesmí mít přílišnou hloubku, tak aby se všechny další barvy získaly až při vnějším barvení na vlákně. Je výhodné, když základní odstín představuje mezi 70 % a 90 % celkové barevné hloubky konečného odstínu. V širším rozmezí může základní Odstín představovat mezi 20 % a 95 % barevné hloubky finálního odstínu.

Jako doplněk se v rámci tohoto procesu přidá UV stabilizátor na ochranu proti odbarvení při delší expozici ultrafialovým světlem. V oboru jsou UV stabilizátory dobře známy a může se použít kterýkoliv vhodný z nich. Ve výhodném provedení je UV-stabilizátorem Benzatriazol. Mohou se použít i jiné vhodné UV-stabilizátory včetně Benzatriazinu, Benzafenonu, Benzoxinanu a dalších.

Polyester obarvený ve hmotě je pak po vyrobení příze nebo tkaniny podroben vnějšímu barvení. Tohoto sekundárního barvení se používá pro dosažení konečného odstínu. Tímto způsobem lze jeden základní odstín přeměnit na široké spektrum finálních barev. Požaduje-li se zvláště široké barevné spektrum, může být nezbytné použít dvou nebo více základních odstínů. Je na místě poznamenat, že tímto způsobem lze barvit jakýkoliv vhodný syntetický substrát, i když zde byl jako doporučený substrát uveden polyester. V tomto výrobním stupni lze přidat další ochranu proti UV záření, čímž vznikne efekt zvrstvení.

V závislosti na koncentraci a barvě barviva použitého ···· 44 44 · • · · · · ·

4 · · · 4 · • · 4 > 4 · »44» 4 • 4 4 4 4 4 4

44 44 4 ·«·· • 4

4

4 • 4 4

4« externě lze pomocí výše uvedeného způsobu docílit téměř neomezené regulace konečného barevného odstínu. Výhodné způsoby použití vnějšího barvení na vlákně představují barvení v přízi a barvení v kuse.

Až dosud byl výběr barev omezený a prostor potřebný pro vstupní materiály byl mnohem větší, protože při barvení ve hmotě bylo ekonomicky schůdnější vyrábět ve velkém výrobním měřítku. Kromě toho byla mnohem větší pravděpodobnost, že se požadavky trhu na barvu a styl příze nebo tkaniny změní dříve než se všechna vyrobená příze barvená ve hmotě dostane na trh.

Při výrobě příze nebo substrátu v základní barvě dodané barvením ve hmotě, kterou lze transformovat na široké spektrum různých finálních odstínů, je pro zásobování výrobní linky třeba menšího množství příze. Tyto zásoby příze vyžadují menší skladovací prostory a proces je účinnější. S menším množstvím zásob klesnou náklady manipulace s materiálem, zmenší se prostory pro skladování vstupních surovin a hrozba morálního zastarání nezpracovaných zásob je méně hrozivá. Kromě toho se zlepší světlostálost finálních produktů a konečný barevný odstín lze dodat až v pozdním stádiu výroby textilu, což umožňuje pohotovou reakci na změny požadavků trhu na barvy.

Neočekávaným přínosem popsaného způsobu bylo zmenšení počtu variant barevných odstínů při aplikaci výše zmíněných základních přízí. Zjistilo se, že příčinou je menší množství variant přízí barvených ve hmotě ve srovnání se nebarvenými přízemi, přičemž nedochází k patrným rozdílům ve vlastnostech absorpce barvy.

Příklady provedení vynálezu

PŘÍKLAD 1

Byl proveden pokus srovnávající světlostálost jednak ponožek barvených podle tohoto vynálezu, jednak ponožek barvených běžným způsobem barvení v kuse. Výsledky jsou tyto:

Barva	Středně neutrální	Vínově červená	Grafitová čerň
	Bílé ponožky	Šedé ponožky	Bílé ponožky	Šedé ponožky	Bílé ponožky	Šedé ponožky
Pokus 1*	3,4	1,66	2,79	1,96	1,38	0,96
Pokus 2 *	3,13	1,33	2,31	1,39	1,76	0,9
Pokus 3 *	2,18	0,85		2,15	2,69	1,76
Průměr	2,9	1,28	2,55	1,83	1,94	1,21
Zlepšená ΔΕ		1,62		0,72		0,73
% zlepšení		56 %		28 %		38 %
Snížení spotřeby barviva		asi 29 %		asi 14 %		asi 20 %

* Tato měření charakterizují změnu ΔΕ (vizuální změna barvy) při 225 kJ srovnáním vzorku lehce exponovaného světlem a neexponovaného vzorku.

Tento test se prováděl standardním zkušebním způsobem SAEJ1885 a SAEJ1767. Z výše uvedených výsledků je zřejmé, že hybridní spojení barvení ve hmotě a barvení v kuse vede ke značnému zlepšení světlostálosti ve srovnání se substrátem barveným samotným způsobem barvení v kuse. Kromě toho bylo pro získání téhož konečného barevného odstínu třeba méně vně (na vlákně) užitého barviva, což mělo za následek nižší náklady barvení na vlákně.

I když byl tento vynález popsán značně detailně s odkazem na jeho určité výhodné varianty, jsou možné i jiné varianty.

Proto se smysl a rozsah připojených nároků nemusí omezovat na popsané v nich obsažené výhodné varianty.

Claims

1. Způsob barvení syntetického materiálu, přičemž uvedený způsob zahrnuj e stupně:

vnitřní vybarvení polymerního materiálu barvivém ve hmotě a vytvoření polymerní struktury, přičemž uvedené barvivo vnese do uvedené polymerní struktury základní barevný odstín;

zpracování uvedené polymerní struktury na tkaninu; externí barvení uvedené tkaniny na vlákně za vzniku konečného barevného odstínu na uvedené tkanině.

2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že uvedený stupeň vnitřního barvení uvedeného polymerního materiálu ve hmotě zahrnuje vnesení uvedeného barviva do polymeračního procesu.

3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený základní barevný odstín představuje mezi 70 % a 90 % celkové barevné hloubky uvedeného konečného barevného odstínu.

4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uvedený stupeň vnitřního vybarvení ve hmotě též zahrnuje přídavek UV stabilizátoru do uvedeného polymerního materiálu.

5. Způsob barvení syntetického materiálu, přičemž uvedený způsob zahrnuje stupně:

vnitřní vybarvení polymerního materiálu barvou ve hmotě, přičemž uvedená barva dodá uvedenému polymernímu materiálu základní barevný odstín;

výrobu příze z uvedeného vnitřně probarveného polymerního materiálu;

a vnější barvení uvedené příze na vlákně za vzniku konečného barevného odstínu na této přízi.

• · ·« ·· · · · · ·

6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že uvedený stupeň vnitřního vybarvení uvedeného polymerního materiálu ve hmotě zahrnuje vnesení uvedeného barviva do taveniny uvedeného polymerního materiálu.

7. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, ze uvedený stupeň vnitřního vybarvení ve hmotě dále zahrnuje přídavek UV Stabilizátoru k uvedenému polymernímu materiálu.

8. Způsob podle nároku 1, v y z n a č u j í c í s e tím, že uvedený základní barevný odstín představuje mezi 70 a 90 % celkové barevné hloubky uvedeného konečného barevného odstínu.