TW202030398A - 染色用助劑及其製造方法與所應用之染色製程 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種染色用助劑及其製造方法與所應用之染色製程，利用低分子量的聚乙烯二醇(PEG)與檸檬酸為原料，經反應合成PEGCA陰離子型界面活性劑，利用助劑的凝集特性將染整廢水中染料抓住並帶入纖維素織物之中，以期能在染色製程中使布料的染色率上升並且低後續所產生廢水的染料殘留率。

Description

染色用助劑及其製造方法與所應用之染色製程

本發明係屬於染色助劑的領域，特別是關於一種能提升染色時的上色率，並降低後續所產生廢水的染料殘留率之染色用助劑及其製造方法與所應用之染色製程。

按，在紡織業中，染整工序是十分重要的一環，這將決定成品的性能好壞，隨著時代的進步，處理技術和工法已與日俱進，但染整後之高色度廢水的處理仍是現今提倡環保的世代中，最為棘手的一項問題。在這些染整廢水中主要汙染物質為染料的有機化合物，這些物質排放於河川中易造成生態的巨大衝擊，對染整業而言，為了符合經濟效益，染整廢水的處理方法選擇大多並用生物處理及化學混凝程序，目前大約有10,000種不同染料在工業中生產級使用，更有7x10⁵種助劑，在世界各地生產。然而，就算使用現在市面上所既有的助劑來幫助染整過程的進行，依然有大約20~25%的染料化合物在染整過程中無法附著於布料上而隨著廢水排放，所以在製程需要利用更加有效的助劑，以減少染整廢水對環境的傷害。

有鑑於此，本發明人感其未臻完善而竭其心智苦心研究，並憑其從事該項產業多年之累積經驗，進而提供一種染色用助劑及其製造方法與所應用之染色製程，以期可以改善上述習知技術之缺失。

於是，本發明之一目的，旨在提供一種染色用助劑及其製造方法與所應用之染色製程，以在染色製程中使布料的染色率上升並且低後續所產生廢水的染料殘留率。

為達上述目的，本發明之染色用助劑，其係供以提升染色時的上色率，並降低後續所產生廢水的染料殘留率，特徵在於：該染色用助劑之通式

係為其中，n係為200~1000。

並且，本發明亦提供製備染色用助劑之方法，包括以下步驟：(A)將聚乙烯二醇與檸檬酸在酸性且溫度在160℃~180℃下恆溫攪拌3小時；(B)將攪拌後之產物在100℃下調成pH7，並反應1小時，而得到一染色用助劑。其中，該染色用助劑之通式係為

其中，n係為200~1000。

較佳者，本發明更包含以下步驟：(C)將步驟B之該染色用助劑再以乙醇溶解後過濾，並接著減壓蒸餾而去除溶劑，以得到高純度之該染色用助劑。

較佳者，步驟A所使用之聚乙烯二醇係為低分子量之聚乙烯二醇。

較佳者，聚乙烯二醇與檸檬酸係以莫耳比1：2之方式進行攪拌。

另外，本發明又提供一種利用染色用助劑以提升上色率之染色製程，包含以下步驟：(1)於鋼瓶中加入染料和一染色用助劑；(2)將一纖維織物放入鋼瓶中並封閉後進行染色；及(3)取出該纖維織物並經過水洗與皂洗後，再予以自然乾燥。其中，該染色用助劑之通式係為

其中，n係為200~1000。

較佳者，該纖維織物之材質係為天然纖維。

如此一來，透過本發明所提供之染色用助劑能夠大幅降低染色後染料化合物在廢水中的含量，進而降低廢水排放後之汙染，而上述之染色製程亦因加有該染色用助劑而能夠在提升布料上色率的同時，也降低製程後產生的廢水中染料化合物的比率。

為使 貴審查委員能清楚了解本發明之內容，謹以下列說明搭配圖式，敬請參閱。

在本實施例中，本發明所提供之一染色用助劑係透過下列方法所製成：首先，將低分子量的聚乙烯二醇(PEG)與檸檬酸以mole比1：2放入四口反應槽內，在酸性下及溫度於160~180度恆溫攪拌3小時。接著，將攪拌後之產物在100度下調成pH7並反應1小時，而得到該染色用助劑。此時，該染色用助劑之化

學結構係為而n係為200~1000。當製程完成後，還可以進行後續處理，以將合成物純化，以乙醇溶解未完成之反應的原料後過濾，再以減壓蒸餾去除溶劑及多餘水分，可得到較高純度的合成物，並針對染色之情況不同而調製成不同濃度。

以下圖1係為針對該染色用助劑進行數據分析，進而確認該染色用助劑是否具有助劑之特性的圖示，X軸為助劑濃度，Y軸則為表面張力，而PEG係為聚乙烯二醇，PEGCA則為本發明之該染色用助劑。

圖1

純水在25℃時，表面張力約在72.4dyne/cm，當加入助劑後，表面張力會隨著其濃度增加而降低，圖1中可以看出當加入該染色用助劑後，表面張力便顯著地下降，且隨著加入之助劑濃度提高，表面張力亦隨之略微下降，由此可判定該染色用助劑具有助劑之特性。並且，該染色用助劑對水分子具有甚大之向內引力，界面活性劑之疏水基在水面雖於緊密規則的吸附排列，因此表面張力降低幅度就變小，因此可知本發明所提供之該染色用助劑較為穩定。

下圖2則是針對加入該染色用助劑後是否會產生過多泡沫而進行實驗後所得出之結果的示意圖，PEG係為聚乙烯二醇，PEGCA則為本發明之該染色用助劑。

圖2

由於過多的泡沫會阻礙染料和布料纖維的接觸，而造成染色不均問題發生，且若泡沫難消除時，排入河川會造成無氧化，對環境形成負擔。而圖2中可以看出相較於加入聚乙烯二醇，在加入該染色用助劑後，起泡性低，泡沫穩定性良好，符合環保需求，因此係為良好且較不會汙染環境之助劑。

在染色製程中，最理想的狀況便是使所染織物能夠完全吸收染料，如此既能讓成品接近染料原色，也解決了排放廢水色度過高的問題，但在現場實際操作時往往是難以達成的。因此，本發明在本實施例中提供了一種利用上述之該染色用助劑以提升上色率和降低廢水中染料殘留率之染色製程，包含以下步驟：(1)於鋼瓶中加入染料和一染色用助劑；(2)將一纖維織物放入鋼瓶中並封閉後進行染色；及(3)取出該纖維織物並經過水洗與皂洗後，再予以自然乾燥。而在本實施例中，進行染色之該纖維織物係使用天然纖維。

以下圖3係針對加入不同濃度之該染色用助劑和對照組後和調整染色時間後，偵測對棉的上色率之結果示意圖，PEG係表示加入聚乙烯二醇，PEGCA則表示加入本發明之該染色用助劑，Blank係表示未加入助劑。

由圖3和圖4可得知，於上色率方面，在棉布染色的過程中加入該染色用助劑，可看出具有明顯的助染效果，該染色用助劑在1%濃度時為五種測試濃度中最強的區間，且該染色用助劑的上色率明顯的優於PEG組及Blank組，另外該染色用助劑之上色率曲線上可看到在0.6%時上升漸趨於緩慢，表示此助劑不 需太高的濃度便可以達到高上色率的效果(如圖3所示)。並且，染色製程中，時間的控制關係到上色率差異及染色均勻度等等，且染色時間為染整中所耗費的無形成本，是產出效率中相當重要的一環，從圖中可知，可看出染色時間以60分鐘對於棉織物色率較高。但是30分鐘與60分鐘的上色率幾乎一樣，表示在染色時，只需30分鐘的時間，即可達到跟60分鐘的效果(如圖4所示)。染料殘留量=【1-(原液abs-染後殘液abs)/原液abs】×100%。經過以上分析，該染色用助劑之濃度於1%且60分鐘之染色時間係為最佳條件。

以下圖5則針對不同之染色溫度，偵測染色製程完成後廢水中的染料殘留率後之結果示意圖，PEG係表示加入聚乙烯二醇，PEGCA則表示加入本發明之該染色用助劑，Blank係表示未加入助劑。

以目前染整業的染色技術來說，想要100%讓織物完全吸收染料是不可能的，但是如何提高耗盡率使成本降低及減少廢液的真色度排放卻是一大課題。由圖5可看到在不同溫度下，PEGCA的耗盡率比PEG及Blank來的高，表示該染色用助劑可讓織物吸收更多的染料，且對於環境也是較為友善的。

以下圖6則針對不同的染料於加入助劑後對織物的上色率之結果示意圖，PEG係表示加入聚乙烯二醇，PEGCA則表示加入本發明之該染色用助劑，Blank係表示未加入助劑，而C.I.Direct Orange 39、C.I.Direct Red 83及C.I.Direct Blue 86則分別為三原色不同結構的酸性染料。

由圖6可以看出，在加入本發明所提供之該染色用助劑後，不管是哪一種染料皆大幅提升其染色率。

綜上所述，透過上述之實驗數據顯示，在染色時加入本發明所提供之該染色用助劑將會增加棉織物對直接染料中的上色率。而水溶性該染色用助劑具有低起泡性，有助於染料進入纖維內，可提高上色率，且減少廢液中染料的殘留。將該染色用助劑加入到染料當中，其上色率有明顯的提高30%，染料殘留量也降低了60%，代表該染色用助劑為一個良好的均染劑。因此，該染色用助劑確實能使布料的上色率提升，同時還能將之後產生之廢水中所殘留的染料含量降低，以避免加深對環境的汙染。

惟，以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本創作實施之範圍；故在不脫離本發明之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，皆應涵蓋於本發明之專利範圍內。

Claims (8)

1. 一種染色用助劑，其係供以提升染色時的上色率，並降低後續所產生廢水的染料殘留率，特徵在於：該染色用助劑之通式係為

   

   其中，n係為200~1000。
2. 一種製備染色用助劑之方法，包括以下步驟：(A)將聚乙烯二醇與檸檬酸在酸性且溫度在160℃~180℃下恆溫攪拌3小時；(B)將攪拌後之產物在100℃下調成pH7，並反應1小時，而得到一染色用助劑。
3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中，該染色用助劑之通式係為

   

   其中，n係為200~1000。
4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，更包含以下步驟：(C)將步驟B之該染色用助劑再以乙醇溶解後過濾，並接著減壓蒸餾而去除溶劑，以得到高純度之該染色用助劑。
5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中，步驟A所使用之聚乙烯二醇係為低分子量之聚乙烯二醇。
6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中，聚乙烯二醇與檸檬酸係以莫耳比1：2之方式進行攪拌。
7. 一種利用染色用助劑以提升上色率之染色製程，包含以下步驟：(1)於鋼瓶中加入染料和一染色用助劑；(2)將一纖維織物放入鋼瓶中並封閉後進行染色；及(3)取出該纖維織物並經過水洗與皂洗後，再予以自然乾燥；其中，該染色用助劑之通式係為

   

   其中，n係為200~1000。
8. 如申請專利範圍第7項所述之染色製程，其中，該纖維織物之材質係為天然纖維。