TW201728804A - 清除紡織品染料之改良方法 - Google Patents

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Abstract

一種從經染色的聚酯織物移除過量染料之方法，包括：添加一弱有機酸溶液於一染色容器中的織物，提高該容器中的温度到至少80℃，使該弱有機酸可與織物反應至少6分鐘，並移除全部的液體。

Description

清除紡織品染料之改良方法
本發明係有關一種從經染色的聚酯織物移除過量染料之方法。尤其，其係有關使用諸如抗壞血酸或檸檬酸之弱有機酸而移除過量染料。
商業級的紡織品或織物染色通常包括了將織物浸入一含有合適染料溶液的染浴中，直到通過染料吸收到織物上達到所期望的色澤。由於存在有許多可以改變染料吸收效率的變數，傳統上會添加比所需量更多的染料到染浴中以通過時間控制染色的程度或深度。此方法的結果是需要進一步的步驟以在染色完成之後從織物上除去過量的未固定染料。在不除去過量染料的情況下，可能發生諸如染料從成品流出或轉移的問題。此外，其可能導致加工廠的下游污染。
聚酯織物的染色不是特別容易，因為組成聚合物的纖維性質使其具極度疏水性。此外，纖維不會被有機溶劑溶解或降解。為了實現聚酯織物的有效染色，必須在專門的設備中使用專門的染料及嚴峻的條件。
聚酯織物通常使用分散性染料來染色。分散性染料是不具任何離子特性的現成染料，因此其在環境條件下是不溶解的或僅難溶於水。這類染料在染色過程中係藉由將其分散在高溫(例如80℃至100℃)的酸化水中來利用，或者在高溫高壓下(例如105℃至140℃且1.1至3.6巴(bar))的 酸化水中。這類條件導致染料擴散到經塑化的聚酯纖維中以在該聚合物基質中形成分子分散作用。
分散劑及化學劑載體常被使用在聚酯織物的染色之中。需要分散劑來使大部分的難溶分散性染料於整個染浴藥液中保持在均勻狀態。這類分散劑一般為強力的表面活性劑，諸如烷基磺酸鹽及烷芳基磺酸鹽。化學劑載體為經設計使纖維膨脹並幫助促進分散性染料擴散到織物內的物質。典型的可用化學劑載體係以乙二醇醚為基底。
一旦在織物上達到足夠的色度，即需移除過量的染料。由於使用分散性染料的聚酯織物的染色為一種擴散過程，因此有一定堆積量的染料吸附到織物表面上而沒有擴散到其主體內。如此堆積的染料對於織物會有更不穩固的附著性而導致成品布料的問題，例如破壞織物的色澤。其亦可能影響到染料的洗濯及耐摩擦度。
移除過量染料以消除這些問題的過程係稱為還原洗淨。還原洗淨通常在高溫與高pH下使用強還原劑來移除過量的染料。於存有氫氧化鈉的情況下在還原洗淨中最常使用的藥劑為二硫亞磺酸鈉。此藥劑具有若干缺點，尤其是其反應性導致處理上的複雜度。其在非鹼性環境下是不穩定的且會發生分解情形，甚至導致自燃。使用二硫亞磺酸鈉的另一個缺點為其係做為一種可作用於殘存在織物中的任何殘留表面活性劑之磺化劑。這可導致任何殘留的表面活性劑變得持續存在。使用這類含硫化合物也遭受到的缺點為，由於化合物不容易生物降解，來自過程中的廢水在其可以返回到水道之前係需要全面性的處理。
美國第6730132號專利案揭露了一種還原洗淨聚酯紡織品的方法，其包括將一後處理組合物加入酸性染色藥液或清洗浴中，所述後處理組合物包括二亞硫酸鹽/酸受體或亞磺酸鹽，且可選擇性地混合磺酸鹽。
本發明現已發現可藉由將一弱有機酸或其鹽類(諸如抗壞血酸或檸檬酸，或其鹽類)做為還原清洗劑添加到經染色的聚酯織物，較佳地在移除染色藥液之後，加熱一段時間且接著移除液體，可在不需使用含硫化合物的情況下而容易將過量的染料從經染色的聚酯織物上移除。
根據本發明其提供一種從經染色的聚酯織物移除過量染料之方法，包括：添加一弱有機酸或其鹽類之溶液於一染色容器中的織物，提高該容器中的温度且使該弱有機酸或其鹽類保持與該織物接觸一段時間，隨後移除全部的液體。
該弱有機酸為含有至少4個碳原子的布氏酸(Brønsted acid)，且其具有的pKa或pKa1值為至少1，且較佳地其pKa或pKa1值為小於5。較佳的pKa或pKa1範圍係自3至4.5。所述pKa1值係指多質子酸的第一個解離質子。這類酸的實例包含抗壞血酸、檸檬酸、辛酸、己二酸、丁二酸、馬來酸及丁酸。較佳的實例為抗壞血酸或檸檬酸。亦可使用該弱有機酸的鹽類。所述鹽類的實例包含具有單價陽離子者，諸如鹼金屬鹽。較佳的鹽類為鈉鹽或鉀鹽。抗壞血酸或其鹽類是最佳的。可使用一或多種弱有機酸及/或其鹽類。
在下面的討論中，除非另有所指，關於「弱有機酸」或其實例的引用亦包含了其鹽類。
該容器中的温度較佳地係提高到自60℃至100℃範圍內的值，最佳地為自75℃至80℃，或至少80℃。
該弱有機酸較佳地係保持與織物接觸至少6分鐘以使其與經染色的織物反應。較佳地，所述接觸時間係高達60分鐘。
較佳地該染色藥液於添加該弱有機酸之前係從該染色容器 移除。或者，若一已經被染色的聚酯織物展現出低染色牢度，可使用本發明的方法重新處理經染色的織物以便補救問題。在這情況下係可將乾的經染色織物裝入染浴或適宜的容器之內，且添加水及適量的弱有機酸於其內。
若(例如)該染色藥液在添加有機酸之前尚未移除，則以每公升80克至120克的速率添加該有機酸。或者，若該染色藥液在添加有機酸之前已被移除，則以每公升2克至50克、較佳地每公升2克至10克、最佳地每公升5克之速率來使用該有機酸。
在移除全部的液體之後，該聚酯織物係較佳地在室溫下以水清洗，之後經脫水乾燥。
於一實施例中，一弱有機酸或其仍保有酸性之鹽類係做為還原清洗劑使用。與先前所用之利用二硫亞磺酸鈉的還原洗淨方法相比，本發明係具有不需要在染色階段改變pH的優點，且其通常在低pH以及還原洗淨階段下進行。
然而，若經染色的聚酯織物隨後會進行處理(例如使其具防水性)，在還原洗淨處理之後係接著使用一弱有機酸，使pH提高到pH 9與pH 12之間。這可藉由以每公升1.4克至1.7克的速率添加鹼性氫氧化物(諸如氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化銨)而實現。
根據本發明之第二態樣，其提供一種弱有機酸從經染色的聚酯織物移除過量染料之用途，其中一弱有機酸溶液被添加至一染色容器中的織物，該容器中的溫度係提高到至少80℃，使該弱有機酸可與織物反應至少6分鐘。隨後移除全部的液體。
本發明之方法的優點為其避免了使用含硫化合物(諸如二硫亞磺酸鈉)的需求，而含硫化合物係做為可作用於殘存在織物中的殘留表面活性劑之磺化劑，進而使表面活性劑更具持續性。此持續性會在隨後的 紡織品最後加工過程中造成問題，諸如對聚酯織物施加防水處理。
在還原洗淨過程中使用弱有機酸的其他優點為此過程運作較安全，環境汙染較低且運作更便宜。
本發明將通過參照以下實例之方式而進一步描述。
實例1
於一適宜的染色容器中，藉由隨後添加以下成分並同時連續攪拌的情況下而將染浴製備成之後的組成物：水(40℃，經去離子的)-5公升載體(DOWANOL EPh,Dow Chemicals公司)-50克(10克/公升)分散劑(Basojet® PEL-200,BASF Chemicals公司)-50克(10克/公升)染料(Permasil Red F3BS 150%,Standard Colors公司)-150克(30克/公升)
在添加染料之後，染浴溫度係以約1℃/分鐘的速率慢慢提高到95℃。於此溫度點下該染浴的pH係利用添加25克(5克/公升)的醋酸(80%工業級)而調整到4.0與5.0之間。
500克之未經染色的聚酯微細纖維織物樣本(重量份為215g/m2)係被加入到染浴之中。在連續攪拌的情況下，該染浴係加熱至沸騰並維持在一穩定溫度下90分鐘的時間。於此期間，若需要時係可藉由以每15分鐘5克的速率添加更多的醋酸來維持染料浴的pH。
於90分鐘之後，可在排出染色容器的液體內容物之前將染浴冷卻至溫度60℃。該織物接著在染色容器中以Tergitol 15-S-7單獨清洗三次 (在60℃下以10克/5公升去離子水的量清洗兩分鐘)的方式洗濯。
接著以水再填充該染色容器(在60℃下以5公升的去離子水填充)，並添加氫氧化鈉(20克，4克/公升)。該染色容器內容物的溫度係接著提高到80℃並依指定順序加入以下各物：分散劑(Basojet® PEL-200,BASF Chemicals公司)-20克(4克/公升)去水檸檬酸三鈉(Jungbunzlaur公司)-50克(10克/公升)
該染色容器內容物的溫度係再維持在80℃下20分鐘。接著排出該染色容器的液體內容物。接著使用五次單獨充裝的水清洗織物(在20℃下以5公升的去離子水清洗兩分鐘)。在最後一次的清洗中，染料的pH係利用添加醋酸(80%工業級)而降低到6.0與7.0之間。接著排出染色容器的液體內容物，使經染色的織物恢復原狀並經空氣乾燥。
最終織物的顏色牢固度係使用美國紡織化學師與印染師協會(AATCC)的測試方法8-2013而對濕的與乾的兩種樣本進行評估。該等結果係針對AATCC的色彩遷移標度進行評價。這兩種樣本係記錄為第4.5級，表示有可接受之少量染料轉移自測試織物。
實例2
一批表現出不可接受的低染色牢度之50公斤經染色的黑色聚酯微細纖維織物(織物重量份為150g/m2)係經重新處理以補救問題。
該織物係裝入立信工業(Fong’s)的Minitec3-1T高溫染色機內。該機器的處理缸係依指定順序充裝以下成分：水(20℃，經去離子的)-150公升氫氧化鈉-400克抗壞血酸-750克
一旦該處理缸的內容物已完全溶解，該處理缸的內容物係被充裝到染色回路內。在充裝之後，啟動機器噴射泵送系統以使織物綑束能夠循環。機器內容物的溫度係使用內置加熱器提高到90℃。織物的循環係持續60分鐘的時間。於此時間之後停止該機器噴射泵送系統並排空該機器的液體。接著通過從該處理缸添加200公升的水(20℃，經去離子的)而重新充裝該機器，之後該織物係以該噴射泵送系統循環10分鐘。機器內容物的pH接著藉由通過該處理缸添加醋酸(80%工業級，一般為24克/公升的量)而調整到7.0。接著排出該機器的液體內容物並通過該處理缸移除織物。
在空氣乾燥48小時之後，最終織物的顏色牢固度係使用美國紡織化學師與印染師協會(AATCC)的測試方法8-2013(針於摩擦脫色的顏色牢固度：AATCC摩擦脫色評估儀方法)而對濕的與乾的兩種樣本進行評估。該等結果係針對AATCC的色彩遷移標度進行評價。這兩種樣本係記錄為第5級，表示沒有可偵測到的染料轉移自樣本。

Claims (15)

  1. 一種從經染色的聚酯織物移除過量染料之方法，包括：(a)添加一弱有機酸或其鹽類之溶液於一染色容器中的織物；(b)提高該容器中的温度；(c)使該弱有機酸或其鹽類保持與該織物接觸一段時間；以及(d)移除全部的液體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其包括於步驟(a)之前從該染色容器移除染色藥液之額外步驟。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中於步驟(c)中所述弱有機酸或其鹽類係保持與該織物接觸至少6分鐘，及/或高達60分鐘。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中之任一項所述之方法，其中於步驟(b)中所述容器中的温度係提高到60℃至100℃範圍內的值。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中之任一項所述之方法，其中所述弱有機酸係選自具有至少4個碳原子且pKa或pKa1值為至少1之弱有機酸。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中所述弱有機酸或其鹽類係選自抗壞血酸、檸檬酸、辛酸、己二酸、丁二酸、馬來酸、丁酸及其鹽類中之一或多者。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中所述弱有機酸係為抗壞血酸或檸檬酸或其鹽類。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之方法，其中所述弱有機酸係為抗壞血酸。
  9. 如申請專利範圍第1至7項中之任一項所述之方法，其中所述弱有機酸之鹽類係選自鹼金屬鹽，且較佳地選自鈉鹽或鉀鹽。
  10. 如申請專利範圍第1至9項中之任一項所述之方法，其包括於移除全部的液體之後在室溫下以水清洗該織物的額外步驟。
  11. 如申請專利範圍第1至10項中之任一項所述之方法，其包括於添加該弱有機酸或其鹽類之後將pH提高至pH 9與pH 12之間的額外步驟。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中係使用一鹼性氫氧化物而提高pH，所述鹼性氫氧化物較佳地係選自氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化銨。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述弱有機酸或其鹽類係以每公升80克至120克的速率添加。
  14. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中所述弱有機酸或其鹽類係以每公升2克至50克、較佳地以每公升2克至10克、最佳地以每公升5克的速率添加。
  15. 一種弱有機酸從經染色的聚酯織物移除染料之用途。
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