TW202400727A - 染料組合物及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種染料組合物，包括黑色分散性染料、分散劑、聚氨酯上色劑以及防塵油。黑色分散性染料的含量為81-94.9wt% 。分散劑的含量為4-12wt%。聚氨酯上色劑的含量為1-5wt%。防塵油的含量為0.1-2wt%。上述重量百分比係以該染料組合物的總重為基礎。
Description
本發明關於一種染料組合物，特別是指一種含有上色劑的分散性黑色染料組合物。
分散染料是一種分子比較小，化學結構上不具水溶性基團的染料，其在染色時必須藉助於分散劑，將染料均勻地分散在染液中，才能對纖維進行染色。黑色分散性染料是聚酯纖維染色最常使用的色系，目前常用分散藍291:1、分散橙288、C. I.分散紫93混合而得。由於分散橙288的日光牢度差，使用此色系混合而成的黑色分散性染料在聚酯纖維上的日光牢度表現不佳。
此外，市售的黑色分散性染料，在聚酯/彈性纖維的染色上大多存在水洗牢度差的問題，達不到3級以上，在後續洗滌過程易導致其它織物沾色汙染。
目前市場上高水洗分散性染料以DyStar公司XF系列、Huntsman公司WW-KS系列為主流，主要應用在聚酯纖維，然對於聚酯/彈性纖維不一定適用。有鑑於坊間運動面料均以聚酯/彈性纖維以及黑色基調為主流。因此，對開發一種高染色性，且適用於聚酯/彈性纖維的黑色分散性染料組合物有非常大的需求。
根據本發明之一實施例，提供一種染料組合物，包括黑色分散性染料、分散劑、聚氨酯上色劑以及防塵油。黑色分散性染料的含量為81-94.9wt% 。分散劑的含量為4-12wt%。聚氨酯上色劑的含量為1-5wt%。防塵油的含量為0.1-2wt%。上述重量百分比係以該染料組合物的總重為基礎。
一實施例中，聚氨酯上色助劑具有下列化學式(I)：
(式I)
其中各R
2獨立為H或R
3-SO
3M，且至少有一個R
2為R
3-SO
3M；R
3為C
1-C
22烷基、芳香族基團、聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚；M為H、Li、Na或K。
一實施例中，黑色分散性染料包括偶氮化合物、蒽醌化合物、非偶氮雜環類化合物、喹酞酮類化合物、次甲基類化合物、氨基酮類化合物、硝基二苯胺類化合物及其組合。
一實施例中，黑色分散性染料包括分散红10-20 wt%、分散藍10-30 wt%、分散黄10-25 wt%，以及分散紫20-64 wt% ，上述重量百分比係以該染料組合物的總重為基礎。
另一實施例中，黑色分散性染料包括分散红10-15 wt%、分散藍15-20 wt%、分散黄17-23 wt%，以及分散紫40-50 wt%。
一實施例中，分散紅選自Disperse Red 60、145、167或179。
一實施例中，分散黃選自Disperse Yellow 64、114或134。
一實施例中，分散藍選自Disperse Blue 291:1或354。
一實施例中，分散紫為Disperse Violet 93
一實施例中，分散劑為木質素磺酸鈉系列分散劑。
一實施例中，聚氨酯上色劑式(I)的R
1為C
8-C
12烷基或芳香族基團。
一實施例中，聚氨酯上色劑式(I)的R
3為聚氧乙烯醚(EO)，化學式為C
2nH
4n+2O
n+1，其中n=1-20。
一實施例中，聚氨酯上色劑式(I)的R
3為聚氧丙烯醚(PO)，化學式為
，其中n=1-20。
一實施例中，防塵油為脂肪酸酯或聚乙二醇脂肪酸酯類化合物 。
根據本發明之又一實施例，提供上述染料組合物的製造方法，包括下列步驟：
(a) 將該染料組合物之各該成分依重量百分比例秤重混合；
(b) 將步驟(a)之混合物研磨成液態，並經噴霧乾燥為粉狀或顆粒；
(c) 將步驟(b)之產物配製成100 ppm水溶液，確認平均粒徑分佈在200-250 nm之間，即完成所述染料組合物。
為使本發明的上述及其他方面更為清楚，下文特舉實施例做詳細說明。
本發明的染料組合物由染料成分及功能性成分所組成。染料成分為黑色分散性染料，功能系成分包括分散劑、聚氨酯上色劑以及防塵油。
本發明實施例中，黑色分散性染料的含量佔染料組合物的81-94.9 wt%，以染料組合物的總重為基礎(下列關於重量百分率單位的基礎皆相同)。分散性染料的化學結構主要分為偶氮化合物(azo dyes)、蒽醌化合物(anthraquinone dyes)及非偶氮雜環類化合物(non-azo heterocyclic dyes)，以及少量的喹酞酮類化合物、次甲基類化合物(又稱亞甲基化合物)、氨基酮類化合物、硝基二苯胺類化合物及其組合。上述化合物皆為本領域通常知識者習知的分散性染料。
詳細來說，本發明實施例的黑色分散性染料可由分散红、分散藍、分散黄及分散紫四種分散性染料所組成，其中分散紅的含量為10-20 wt%，分散藍的含量為10-30 wt%，分散黄的含量為10-25 wt%，分散紫的含量為20-64 wt%。 在本發明的其他實施例中，黑色分散性染料可包括分散红10-15 wt%、分散藍15-20 wt%、分散黄17-23 wt%，以及分散紫40-50 wt%。
本發明實施例採用紅、藍、黃、紫四色混色而得黑色，四色染料比例強烈影響混色後的顏色色度，若某單一顏色比例太多會造成色偏，故限定上述添加範圍。
上述分散性染料中，分散紅可選自Disperse Red 60、145、167或179；分散黃可選自Disperse Yellow 64、114或134；分散藍可選自Disperse Blue 291:1或354；分散紫可選自Disperse Violet 93。此些染料皆為市售之染料，為本領域通常知識者容易取得且習知。然本發明並不限定黑色分散性染料需由此些分散性染料組成。
本發明實施例染料組合物的功能性成分包括4-12 wt%之分散劑，1-5 wt%之聚氨酯上色劑，以及0.1-2 wt%之防塵油。
分散劑的種類包括甲基萘磺酸鈉的甲醛縮合物、亞甲基二萘磺酸鈉與木質素磺酸鈉系列化合物。
為解決在染色中，不易在聚氨酯(OP)纖維上色，導致聚氨酯露白，使布面偏淺、色相偏移，或造成水洗牢度不佳以及染料廢水的問題，本發明之染料組合物添加了功能性成分：聚氨酯上色劑。本實施例使用的聚氨酯上色劑為醯胺化合物，具有下列化學式(I)：
(式I)
式I中，R
1為C
1-C
22烷基或芳香族基團；R
2各自獨立為H或R
3-SO
3M，且至少一個R
2為R
3-SO
3M 。亦即，兩個R
2可以同為R
3-SO
3M，一個為H一個為R
3-SO
3M，但不可同時為H。R
3為C
1-C
22烷基、芳香族基團、聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚；M為H、Li、Na或K。R
3的可能態樣中，聚氧乙烯醚(EO)的化學式為C
2nH
4n+2O
n+1，聚氧丙烯醚(PO)化學式為
，其中n=1-20。
舉例來說，當R
1為十二烷基、R
2分別為H及R
3-SO
3M、R
3為聚氧乙烯醚、M為Na時，此聚氨酯上色劑為十二烷基醯胺聚氧乙烯醚磺酸鈉；而當 R
1為苯基、R
2分別為H及R
3-SO
3M、R
3為聚丙烯醚、M為H時，此聚氨酯上色劑為苯基醯胺聚氧丙烯醚磺酸。
聚氨酯上色劑可與分散性染料形成氫鍵或離子鍵，並與欲染色之纖維(例如聚酯纖維、聚氨酯纖維等)之表面形成凡德瓦爾力相互吸引，進而幫助染料上色。
防塵油例如為脂肪酸酯或聚乙二醇脂肪酸酯類化合物。聚乙二醇脂肪酸酯為習知的介面活性劑，其可做為乳化劑、柔軟劑、防塵劑，常見製備方法可參考CN102532519B。
實施例 1 ：染料組合物配方
本實施例的染料組合物包括下列成分：
表1 染料組合物配方
| 成分 | 品名 | 類型 | 重量百分比(%) | 純染料比例(%) |
| 黑色分散性染料 | Disperse Red 179 | 分散紅 | 12 | 5.4 |
| Disperse Blue 354 | 分散藍 | 18 | 8.6 | |
| Disperse Yellow 114 | 分散黃 | 20 | 11.0 | |
| Disperse Violet 93 | 分散紫 | 45 | 23.4 | |
| 分散劑 | 分散劑CMN | 木質素磺酸鈉系列分散劑 | 2 | -- |
| 聚氨酯上色劑 | Jintexer DOP | 醯胺化合物 | 2.8 | -- |
| 防塵油 | 油酸戊酯 | 脂肪酸酯 | 0.2 | -- |
分散紅Disperse Red 179為市售之分散性染料，其中純染料佔比為45%，故實施例1中的分散紅純染料佔比為12*45%=5.4%；分散藍Disperse Blue 354中純染料佔比48%；分散黃Disperse Yellow 114中純染料佔比55%；分散紫Disperse Violet 93染料中純染料佔比52%。依此可獲知本實施例染料組合物中的純染料佔比。
聚氨酯上色劑Jintexer DOP為申請人自身之產品，即為具有前述化學式(I)結構的醯胺化合物，例如是十二烷基醯胺聚氧乙烯醚磺酸鈉或苯基醯胺聚氧丙烯醚磺酸。
(式I)
實施例 2 ：染料組合物之製備
依據下表2本發明實施例(配方1-3)與比較例的染料配方，將各成分依百分比例秤重，並投入攪拌機中；混合完成後使用砂磨機將混合物研磨成液態，並經噴霧乾燥為粉狀或顆粒，製得染料組合物粗品；將粗品配製成100 ppm水溶液，量測平均粒徑分佈在200-250 nm之間，即獲得本發明之染料組合物。本發明染料組合物的擴散性優異，在纖維中的擴散性佳，容易進行染色。依本發明實施例配方的染料組合物，如依照GB/T 27597-2011《染料擴散性能的測定》檢測標準，可獲得5級：擴散性能很好之評分。
表2 實施例與比較例之染料組合物配方
| 成分 | 品名 | 配方1（與表1相同） | 配方2 | 配方3 | 比較例1 |
| 分散红 | Disperse Red 179 | 12 | 12 | 12 | 12.3 |
| 分散藍 | Disperse Blue 354 | 18 | 18 | 18 | 18.5 |
| 分散黄 | Disperse Yellow 114 | 20 | 20 | 20 | 20.6 |
| 分散紫 | Disperse Violet 93 | 45 | 42.3 | 43 | 46.3 |
| 分散劑 | 分散劑CMN | 2 | 2 | 2 | 2.1 |
| 聚氨酯上色劑 | Jintexer DOP | 2.8 | 5.5 | 0.8 | -（不含） |
| 防塵油 | 油酸戊酯 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
其中配方1-3屬於本發明的染料組合物，其與比較例的染料組合物差異在於，配方1-3的染料組合物有加入「聚氨酯上色劑」，而比較例之染料組合物不含聚氨酯上色劑。而配方1添加聚氨酯上色劑2.8%，配方2添加聚氨酯上色劑5.5%，配方3添加聚氨酯上色劑0.8%，3者的染色濃度均為3%。
實施例 3 ：染色實驗及比較
染色標的：聚酯/彈性纖維， 85% 聚酯布(T)含15%聚氨酯彈性成分(OP)。
染色方式：以醋酸及醋酸鈉調整pH值在 4.2 ，染色溫度設定為 130℃，加入表2的實施例與比較例之染料組合物(實施例配方1-3，其中配方1使用3%及5%兩種染色濃度，配方2-3則使用3%染色濃度，共4組；比較例配方則使用為2.92%與4.86%兩種染色濃度，共2組)，反應時間 45分鐘後排液，常溫水洗後升溫至85℃，再添加液鹼(液態鹼，通常為45%氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液，3g/L)與保險粉(連二亞硫酸鈉Na
2S
2O
4，3g/L)，反應時間20分鐘後進行鹼性還原洗。接著加酸調整pH至5.0-5.5，升溫至50℃，反應時間5分鐘進行酸中和。取出聚酯/彈性纖維布，烘乾溫度設定為60℃。定型溫度設定為150℃，90秒。
染色完畢之6組布料（4個實施例配方及2個比較例配方），其各項牢度測試結果如下表3：
表3 染料組合物之各項牢度比較結果
| 試驗組別 染色濃度 上色劑添加量 測試項目 測試方法 | 配方1 3% 2.8% | 比較例1 2.92% | 配方1 5% 2.8% | 比較例1 4.86% | 配方2 3% 5.8% | 配方3 3% 0.8% | |
| 摩擦牢度 | 乾/AATCC-08 | 3-4 | 3-4 | 3-4 | 3-4 | 3-4 | 3-4 |
| 濕/AATCC-08 | 4 | 4 | 3-4 | 3-4 | 4 | 4 | |
| 水洗牢度 | AATCC 61-2A | 3-4 | 2-3 | 3-4 | 2 | 4- | 3- |
| 耐汗牢度 | 酸汗/ISO 105-E04 | 3-4 | 3-4 | 3-4 | 3-4 | 3-4 | 3-4 |
| 鹼汗/ISO 105-E04 | 3-4 | 3-4 | 3-4 | 3-4 | 3-4 | 3-4 | |
| 耐水牢度 | ISO 105-E01 | 4-5 | 4-5 | 4-5 | 4-5 | 4-5 | 4-5 |
| 日光牢度 | AATCC-20h | 3-4 | 3-4 | 4 | 4 | 3-4 | 3-4 |
| 昇華牢度 (定型後) | 變褪色/ISO 105-P01 | 4-5 | 3-4 | 4 | 3 | 5 | 3-4 |
| 沾色附布-聚酯布 | 4 | 3 | 3-4 | 3 | 4+ | 3-4 | |
| 沾色附布-尼龍布 | 4 | 3 | 3-4 | 3 | 4 | 3 | |
| 外觀力度(%) | 112 | 100 | 120 | 100 | 141 | 93 |
其中各項牢度(摩擦牢度、水洗牢度、耐汗牢度、耐水牢度、日光牢度及昇華牢度)之測試方法係依照本領域之國際標準，操作方法為本領域通常知識者所習知，可參照表中之測試方法規範編號。
由表3可知，使用本實施例配方1-3之染料組合物進行染色，其在聚酯/彈性纖維上染色的水洗牢度、昇華牢度，相較於未添加聚氨酯上色劑的比較例染料組合物皆上升了至少一個評級(評級越高越好)，表示聚氨酯上色劑具有提升水洗牢度與昇華牢度的效果。其餘摩擦、耐汗、耐水、日光牢度之評級也維持一定水準。表示本實施例配方之染料組合物可進入纖維内部，而非僅吸附在纖維表面形成浮色。
此外，本實施例配方1-3之染料組合物，相較於比較例的外觀力度更提高達10-20%之多，表示聚氨酯上色劑可以有效的提高聚酯/彈性纖維的上色率。
再者，比較配方1染色濃度 3%與5%之色布，在不經還原洗與經過酸、鹼性還原洗後之色相(LAB色彩座標圖)，可發現色相雖有改變，但仍落在同一象限，表示染色後之顏色雖然略有改變，但未偏離原本黑色所在之座標象限，仍屬黑色。此性質對聚酯/彈性纖維對色而言是非常重要的特性。
以本發明實施例的配方1-3互比，聚氨酯上色劑添加量較多的配方2(5.5%)，其水洗牢度與昇華牢度也較配方1略高0.5級，外觀力度亦較配方1提升2成左右，而其他牢度相當，顯示聚氨酯上色劑添加量越多，提升水洗牢度、昇華牢度與外觀力度越多。然而配方2的樣品在染色後發現聚酯纖維有緩染效果，歸因於聚氨酯上色劑添加量較多所致，形成均染效果，故也不能無限制的添加聚氨酯上色劑。
此外，配方3的聚氨酯上色劑添加量較低(0.8%)，故水洗牢度與昇華牢度配方1約低0.5-1級，外觀力度也低近二成，其他牢度則相當。然而卻出現染色不均現象，這是由於聚酯(T)與聚氨酯彈性成分(OP)的上色速率不同，聚酯上色快、OP上色慢，而導致色差、外觀力度降低。故聚氨酯上色劑的添加量仍須達一定數量，方可達到所欲效果。本發明經過無數次試驗，得到較佳的聚氨酯上色劑添加範圍1-5wt%。
綜上所述，本實施例提供的黑色分散性染料組合物，特別適用於聚酯/彈性纖維染色，且具有優良的水洗牢度、乾/溼摩擦牢度、耐汗牢度、耐水牢度、耐日光牢度以及昇華牢度等性質，且對聚酯/彈性纖維沾污性小，上染性高。
Claims (14)
- 一種染料組合物，包括： 一黑色分散性染料，含量為81-94.9 wt%； 一分散劑，含量為4-12 wt%； 一聚氨酯上色劑，含量為1-5 wt%，該聚氨酯上色劑具有下列化學式(I)之結構： (式I)；以及 一防塵油，含量為0.1-2 wt%； 上述重量百分比係以該染料組合物的總重為基礎。 其中R 1為C 1-C 22烷基或芳香族基團；R 2各自獨立為H或R 3-SO 3M，且至少一個R 2為R 3-SO 3M；R 3為C 1-C 22烷基、芳香族基團、聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚；M為H、Li、Na或K。
- 如請求項1所述的染料組合物，其中該黑色分散性染料包括偶氮化合物、蒽醌化合物、非偶氮雜環類化合物、喹酞酮類化合物、次甲基類化合物、氨基酮類化合物、硝基二苯胺類化合物及其組合。
- 如請求項1所述的染料組合物，其中該黑色分散性染料包括一分散红10-20 wt%、一分散藍10-30 wt%、一分散黄10-25 wt%，以及一分散紫20-64 wt%，上述重量百分比係以該染料組合物的總重為基礎。
- 如請求項3所述的染料組合物，其中該黑色分散性染料包括該分散红10-15 wt%、該分散藍15-20 wt%、該分散黄17-23 wt%，以及該分散紫40-50 wt%。
- 如請求項3或4所述的染料組合物，其中該分散紅選自Disperse Red 60、145、167或179。
- 如請求項3或4所述的染料組合物，其中該分散黃選自Disperse Yellow 64、114或134。
- 如請求項3或4所述的染料組合物，其中該分散藍選自Disperse Blue 291:1或354。
- 如請求項3或4所述的染料組合物，其中該分散紫為Disperse Violet 93。
- 如請求項3所述的染料組合物，其中該分散劑為木質素磺酸鈉系列分散劑。
- 如請求項1所述的染料組合物，其中式(I)的R 1為C 8-C 12烷基或芳香族基團。
- 如請求項1所述的染料組合物，其中式(I)的R 3為聚氧乙烯醚(EO)，化學式為C 2nH 4n+2O n+1，其中n=1-20。
- 如請求項1所述的染料組合物，其中式(I)的R 3為聚氧丙烯醚(PO)化學式為 ，其中n=1-20。
- 如請求項3所述的染料組合物，其中該防塵油為脂肪酸酯或聚乙二醇脂肪酸酯類化合物。
- 一種如請求項1至13中任一項所述之染料組合物的製造方法，包括下列步驟： (a) 將該染料組合物之各該成分依重量百分比例秤重混合； (b) 將步驟(a)之混合物研磨成液態，並經噴霧乾燥為粉狀或顆粒； (c) 將步驟(b)之產物配製成100 ppm水溶液，確認平均粒徑分佈在200-250 nm之間，即完成所述染料組合物。
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