TWI395856B - 在沒有進行任何進一步淨化處理下纖維素纖維及其與其他纖維的結合以循環染色池液進行織物染色之方法 - Google Patents

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Description

在沒有進行任何進一步淨化處理下纖維素纖維及其與其他纖維的結合以循環染色池液進行織物染色之方法
本發明專利申請案係關於一種在未進行任何中間淨化處理下纖維素纖維及其與其他纖維之混紡物於再使用染色池液中進行織物染色之方法，其中針對纖維素纖維使用直接染料及反應性染料，再使用先前染色中已用過之水與尚未被織物基質吸收之所有添加產品，以及在先前染色中尚未耗盡之剩餘直接染料。
任何染色方法(諸如，迄今進行之染色方法)皆需要比率在每公斤織物基質2公升與20公升之間液體的水池，向該水池中添加在染色方法期間不消耗或僅部分消耗之具有有機性質的許多輔助產品(濕潤劑、分散劑及淨化劑等)以及其他化合物(中性鹽、酸及鹼)，加上以下染料：針對纖維素纖維之直接染料，該等染料自身消耗量介於90%至99%之間；及針對纖維素纖維之反應性染料，其具有60-90%之使用率，即使在此狀況下殘餘染料仍不適用於隨後的纖維素纖維染色，藉由使染料之10%至40%保持在其非反應性的水解形式。
因為工業過程用水之可用性降低以及因環境保護的理由而使供水排放或再使用之收集和軟化及脫鈣以及淨化方面的成本逐漸增加，所以必需在除降低需求及消耗外使供殘餘水排放之當前淨化系統由此獲得一定效益的意義上考 慮處理水作為過程中之又一試劑的所有技術可能性，且尋找對水重新再使用以及其使用及在染色方法中未消耗之所有其他輔助產品及其他化合物的使用而言更適當之條件，此係因為僅可藉由殘餘水處理副作用萃取出生物可降解產物或絮凝產物(物理-化學處理或生物處理)，而可溶性鈉鹽僅可經由目前對工業而言成本不吸引人之反向滲透(inverted osmosis)來萃取且產生體積為30%至40%之鹽水副產物，其僅可經由排放至海洋中而棄去，且假若不予以去除，則此等鹽引起地表床及/或地下水逐漸鹽化，在環境層面上且對下游河水使用帶來不便。
發明詳述
因此，由於已在實驗室層面上進行必要研究及調查且在工業層面上於一些實際生產廠中進行驗證，故提出以下發明，其係關於在未經任何中間淨化物理-化學及/或生物處理下直接再使用已用過之染色池液進行染色之方法，在未進行任何進一步淨化處理下纖維素纖維及其混紡物以再使用染色池液進行織物染色之方法，其僅在下次再使用之前使用針對纖維及可能已自染色方法中所用之織物基質脫離之顆粒的機械滯留過濾器。
在纖維素纖維之通用態樣中與在以下所提及之二種狀況下池液復原之特定且具體之態樣中詳細描述該方法之目的：直接染料-纖維素纖維； 反應性染料-纖維素纖維。
染色池液之直接再使用應用於當進行耗盡染色方法時根據織物基質之呈現方式(薄片織物、線織物或紗織物及多層織物、針織物或梭織物)通常使用的任何類型之當前染色機，且應該僅將進行相同染色方法之機器或機器組連接至另一位於較低位準、相同位準或高於機器之位準的槽，該機器或機器組具有之容量，Vi為各個別機器之體積，其中相應注射泵(各機器及槽之第二狀態位準)使將各機器之殘餘池液送至槽，且將新的染料自槽送至各機器，一機械過濾器偶接於各機器之輸出口上或單一過濾器位於該槽之輸入口處，所有自該等機器引出之管道皆連接至過濾器。
不論是對於進行相同方法之個別機器與一組機器而言，槽必須包括：一靠近池液輸出通道之溫度計；以及一易於自殘餘池液萃取樣品以在實驗室中量測及調整的系統；及進入及退出槽之流及/或體積的適當量測系統。
再使用纖維素纖維之殘餘池液以直接染料進行染色具有如下特徵：
-在天然纖維(棉、亞麻、竹等)之狀況下，必須預先預處理纖維素基質，且為了直接染料之強度，故其慣常用於淺/中等色調且亦應經化學漂白。在人造纖維(黏液纖維(viscose)、溶胞纖維(Lyocell)等)之狀況下，處理將會不同。
-可使用池液之比率為小，因為其為親水性物質，保水 性較高(30%-20%)。
-當增加每次再使用中添加之清水的比率時，以一些再使用次數(3次至6次)實現穩定狀態。
-在此狀況下藉由取出9 mL初始殘餘池液且添加1 mL吡啶以獲得完全透明溶液以備由UV-Vis光譜法量測，來進行配方驗證及調整。
-推薦使用對鹽或溫度具類似敏感性的完全相容三色染料(根據SDC為B型和C型)，而不推薦具有良好均染性之染料(A型)，因為其使色彩再現較困難。
一旦調整欲再使用之新池液的染色配方，則進行如下方法：
-在準確量測下，將殘餘池液之可用體積再次送至染色機。
-除待添加之輔助產品、染料及中性電解液的體積總和以外，根據所要液體之液體比添加所缺清水體積。
-藉由根據所添加之總清水體積進行配量，添加所缺輔助產品。
-添加染料，且根據實驗室調整之配方將其預先溶解。
-根據通常採用之均染控制系統，在染色開始時或在加熱階段結束時，根據所用染料之類型及其對鹽之敏感度，可添加所缺電解質(根據所添加清水之總體積)，無論氯化鈉抑或硫酸鈉皆可，亦將其預先溶解於全部清水份中。
該等操作後，在不應超過122℉(50℃)之溫度下開始染色方法，以適於染料及色彩強度之梯度將池液加熱至沸 騰；類似於各實際狀況染色中之常用方法進行煮沸且稍後冷卻。在將機器排空至輔助槽後，根據所用染料之類型，照常進行沖洗及處理。
在此所述方法中，再使用以下成分：
-高百分比(70-90%)之染色水。
-相同百分比之輔助產品、中性鹽及酸。
-小百分比之染料，由於從未實現100%消耗，故其通常殘存於殘餘池液中且視各染料類型及染色強度而定，在初始染料之50%至20%之範圍內。
以反應性染料再使用纖維素纖維之殘餘染色池液實質上不同於先前所示者，因為在染色方法中，反應性染料進行部分水解反應，使得在隨後的染色方法中不可能再使用。
就在最近，研究集中於再使用經水解之反應性染料作為對其他織物纖維(尼龍、羊毛、絲)染色之染料，此專利之發明者展示即使不可能再使用此等染料對纖維素纖維染色，其亦不干擾以殘餘池液進行新的染色之結果(必須向該殘餘池液中添加全部之反應性染料)，當處理在清水中的染料時。
儘管該方法可應用於任何類型之反應性染料，但可能干擾愈小，則反應率愈大，如以雙官能染料及三官能染料所發生的情況。
在此方法中，再使用殘餘池液之主要優點在於中性鹽(氯化鈉或硫酸鈉)消耗之明智經濟，令人驚訝地使經淨化之殘餘水達到無鹽度排放，此在地表河水以及地下含水 層中出現明顯鹽度危險的某些國家及地區中為一至關重要的方面。
對於此再使用方法，無需進行殘餘染料量測，因為其不形成有待於隨後染色中固定之染料的一部分，為此，欲完成的階段如下：
-用鹽酸將殘餘池液之pH值預先調整為7，因為在先前方法中最終pH值為鹼性(約9.5-10.5)，且計算該中和反應中所產生之氯化鈉的量。
-將中性殘餘池液再送至染色機，且添加所需清水至所要液體之第二池液，減去將用於染料、輔助產品、中性電解液及鹼等溶液之體積。
-添加所缺輔助產品，根據所添加之總清水體積。
-方法開始，由以下所組成：
-添加預先溶解之染料；
-添加達到標稱濃度所需之電解質，減去先前殘餘池液之中和反應中所產生之氯化鈉；或也許：
-根據線性、漸進或回歸曲線，如先前所指示對染料及所缺中性電解液進行配量。
-根據通常進行之程序，在中性步驟加熱或保持溫度。
-根據染料及染色強度添加所有常用量之鹼，根據可用系統及裝置進行配量。
-根據染料及染色強度，在鹼性介質中維持指定時間及溫度。
亦在此染色中，應預先使天然織物基質準備好(且根 據色彩強度來預處理)，且在初始再使用時，考慮到各染料及反應性基團對池液中初始經水解染料之存在的特定敏感性，檢查且調整實驗室配方為明智之舉。
因為已將機器排空至輔助槽中，始終推薦沖洗及皂洗步驟且對中等且濃郁之色彩為必要條件。
發明人與Golden Química do Brasil公司合作，已研究且確定適於使因添加著色劑(copajes)及織物基質自身而積聚於殘餘池液中直至達到該等濃度實際上保持恆定之穩定狀態之物質干擾降至最低的三色染料及輔助產品，由此確保最大程度的色彩再現以及直接再使用之殘餘池液中的染料品質及強度性質。
在完全封閉循環系統中使用再使用池液(構成織物染色廠之常見工作方式)，已建立確保方法連續性及有效性的所有方法細節。
儘管詳述本發明，但重要的是瞭解本發明之應用並不限於本文所述之細節及階段。本發明能具有其他具體實例或能夠以多種方式完成或進行。應瞭解的是，本文所採用之術語係出於描述而非限制之目的。

Claims (6)

  1. 一種「在沒有進行任何進一步淨化處理下纖維素纖維及其與其他纖維的結合以循環染色池液進行織物染色之方法」，其包含經由比率在每公斤織物基質2公升與20公升之間的液體物質之水性池液之染色方法，其中添加包括以下之輔助產品：具有有機性質的保濕劑、分散劑、淨化劑等，以及在染色方法期間不消耗之包括中性鹽、酸及鹼的其他化合物；該染色方法進一步包含施用某百分比之一般保留在殘餘池液中的染料，且其特徵在於反應性染料的施用，以及在於使用染料池液的殘餘體積以組成相同顏色以及不同顏色的後續染料池液；該方法進一步包含調整已經被使用的池液以完成後續染色的階段，且這樣的調整包含下次染色所需產品的補充，以及池液pH值之調整、可為氯化鈉或硫酸鈉之電解質的濃度之調整、輔助產品濃度之調整以及為達成新顏色所需染料的量之調整。
  2. 如申請專利範圍第1項之「在沒有進行任何進一步淨化處理下纖維素纖維及其與其他纖維的結合以循環染色池液進行織物染色之方法」，其特徵在於：本方法係施用於與具有另一種性質之纖維結合之纖維素纖維。
  3. 如申請專利範圍第2項之「在沒有進行任何進一步淨化處理下纖維素纖維及其與其他纖維的結合以循環染色池液進行織物染色之方法」，其特徵在於：該具有另一種性質之纖維可與要經受所討論染色方法之纖維素纖維結合，且該具有另一種性質之纖維係選自例如包括聚醯胺、丙烯 酸、聚酯及彈性纖維(elastane)之群的合成纖維。
  4. 如申請專利範圍第1項之「在沒有進行任何進一步淨化處理下纖維素纖維及其與其他纖維的結合以循環染色池液進行織物染色之方法」，其特徵在於：要經受染色方法之纖維可呈薄片織物、繩、植物組織及網狀物的形式。
  5. 如申請專利範圍第1項之「在沒有進行任何進一步淨化處理下纖維素纖維及其與其他纖維的結合以循環染色池液進行織物染色之方法」，其特徵在於：可在儲存槽中混合數種染色池液使其在後續的染色中使用。
  6. 如申請專利範圍第1項之「在沒有進行任何進一步淨化處理下纖維素纖維及其與其他纖維的結合以循環染色池液進行織物染色之方法」，其特徵在於：該所討論染色方法亦可使用直接染料，並且亦包含以下步驟：調整已經被使用的池液以完成後續的染色，以及池液pH值之調整、可為氯酸鈉或硫酸鈉之電解質的濃度之調整、輔助產品濃度之調整以及除了殘餘染料的量測，為達成新顏色所需染料的量之調整。
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