TWI759042B - 用於纖維的染料與染色方法 - Google Patents

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TWI759042B
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Abstract

染色方法包括將纖維浸入染料以染色纖維，其中染料包括靛藍與靛玉紅，且靛藍與靛玉紅的重量比為20:1至80:1。染料中的靛藍的濃度為0.1% o.w.f.至5% o.w.f.。染色後的纖維可兼具高明度、高色澤飽和度、高色深、與足夠的牢度。

Description

用於纖維的染料與染色方法
本發明關於染料，特別是關於使用此染料的染色方法。
靛藍屬還原性染料的一種，用於棉纖維染色之歷史悠久，現多由化學合成替代早期植物萃取所得的染料來源，已成為牛仔服飾丹寧(denim)系列之重要染料。靛藍色系具有其獨特性，棉紗線經染色後，深靛藍色經紗與淺灰或白色緯紗織成斜紋棉布，或者可採用變化斜紋或平紋等組織成牛仔布。
目前，靛藍染料多藉由搭配其他染料(例如喹酞酮、苯醌、或其衍生物)或其製程中的副產物來增加色彩的選擇性，以使整體色彩的呈現上有更多的變化。然而，目前的靛藍染料於染色纖維後仍有明度(Luminance, L*)不足、缺乏色澤飽和度、及/或牢度不佳等問題。
綜上所述，目前亟需開發一以靛藍為主的染料，其可使染色後的纖維兼具高明度、高色澤飽和度、高色深、與足夠的牢度。
本發明一實施例提供用於纖維的染料，包括：靛藍與靛玉紅，其中靛藍與靛玉紅的重量比為20:1至80:1。
在一些實施例中，靛藍的濃度為0.1% o.w.f.至5% o.w.f.。
在一些實施例中，靛藍的來源為微生物合成、化學合成、植物萃取、或前述之組合。
在一些實施例中，靛玉紅的來源為微生物合成、化學合成、植物萃取、或前述之組合。
在一些實施例中，纖維包括天然纖維、人工纖維、或前述之組合。
本發明一實施例提供之染色方法，包括將纖維浸入染料以染色纖維，其中染料包括靛藍與靛玉紅，且靛藍與靛玉紅的重量比為20:1至80:1。
在一些實施例中，染料中的靛藍的濃度為0.1% o.w.f.至5% o.w.f.。
在一些實施例中，靛藍的來源為微生物合成、化學合成、植物萃取、或前述之組合。
在一些實施例中，靛玉紅的來源為微生物合成、化學合成、植物萃取、或前述之組合。
在一些實施例中，纖維包括天然纖維、人工纖維、或前述之組合。
在一些實施例中，天然纖維包括動物纖維、植物纖維、或前述之組合。
在一些實施例中，動物纖維包括羊毛、蠶絲、馬毛、或前述之組合。
在一些實施例中，植物纖維包括纖維素、棉、亞麻、嫘縈(Rayon)、或前述之組合。
在一些實施例中，人工纖維包括聚醯胺、聚酯、或前述之組合。
在一些實施例中，染色方法更包括在將纖維浸入染料以染色纖維之前，以陽離子處理纖維。
本發明一實施例提供用於纖維的染料，包括：靛藍與靛玉紅，其中靛藍與靛玉紅的重量比為約20:1至80:1。例如可為，約25:1至75:1、約30:1至70:1、約35:1至65:1、約40:1至60:1、約20:1至40:1、約30:1至50:1、約40:1至60:1、約50:1至70:1、約60:1至80:1、約25:1、約30:1、約35:1、約40:1、約45:1、約50:1、約55:1、約60:1、約65:1、約70:1、約75:1等，但不限於此。若靛藍的比例過低或過高，則無法同時達到高明度(L*)、高色澤飽和度(a*較高，而b*較負)、高色深(k/s)、以及高牢度。
在一些實施例中，靛藍的濃度為約0.1% o.w.f. 至5% o.w.f.( on weight of fabric, 對織物重)。例如可為，約0.5% o.w.f.至4.5% o.w.f.、約1% o.w.f.至4% o.w.f.、約1.5% o.w.f.至3.5% o.w.f.、約2% o.w.f.至3% o.w.f.、約0.2% o.w.f.至1.2% o.w.f.、約0.5% o.w.f.至1.5% o.w.f.、約0.75% o.w.f.至1.75% o.w.f.、約1.25% o.w.f.至2.5% o.w.f.、約1.5% o.w.f.至2.75% o.w.f.、約2.25% o.w.f.至3.75% o.w.f.、約3.25% o.w.f.至4.75% o.w.f.、約0.8% o.w.f.、約1.6% o.w.f.、約2.4% o.w.f.、約3.2% o.w.f.、約4.0% o.w.f.、約4.8% o.w.f.等，但不限於此。若靛藍的濃度過高，則牢度差。若靛藍的濃度過低，則色澤飽和度偏低。
在一些實施例中，靛藍的來源可為微生物合成、化學合成、植物萃取或前述之組合。在一些實施例中，靛玉紅的來源可為微生物合成、化學合成、植物萃取或前述之組合。不論靛藍與靛玉紅的來源為何，均可採用上述比例以達所需的染色效果。
本發明一實施例提供染色方法，包括將纖維浸入上述染料以染色纖維。舉例來說，在一些實施例中，纖維包括天然纖維、人工纖維或前述兩者之組合。天然纖維又可包括動物纖維、植物纖維或前述之組合。舉例來說，動物纖維可包括羊毛、蠶絲、馬毛或前述之組合。植物纖維可為纖維素、棉、亞麻、嫘縈(Rayon)或前述之組合。而人工纖維可為聚醯胺、聚酯、其他合適的人工纖維、或至少任兩者之組合。
在一些實施例中，染色方法更可包括在將纖維浸入染料以染色纖維之前，以陽離子處理纖維。以陽離子處理纖維以增加染色效果的方法，可參考台灣專利TWI696740，在此不贅述。
為讓本發明之上述內容和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例作詳細說明如下： [ 實施例 ]
在下述實施例中，染色後的纖維的明度L*、紅色(a*)、與藍色(b*)的量測方法可參考Journal of The Textile Institute, Vol. 110, 2019, pages 81-88。染色後的纖維的色深(k/s)的量測方法可參考The Journal of The Textile Institute, Vol. 110, 2019, pages 81-88。染色後的纖維的水牢度的量測標準為AATCC61。染色後的纖維的乾摩擦牢度與濕摩擦牢度的量測標準為AATCC8。
實施例1-1 取2% o.w.f.的靛藍(購自Sigma-Aldrich) 與0.33% o.w.f.的靛玉紅(購自Angen) 加入水中，並加入8 g/L的氫氧化鈉與40 g/L連二亞硫酸鈉(sodium dithionite)還原靛藍與靛玉紅，以獲得染料溶液。在此染料溶液中，靛藍與靛玉紅的重量比為約6:1。取100%的平織綿布(由32支紗單股的紗線組成)浸入上述染料溶液後，加熱至50℃並維持1小時，爾後降溫取出，並於空氣中氧化10分鐘，接著水洗烘乾即得染色後的棉布。染色後的棉布之L*為27.75，a*為1.47，b*為-19.29，k/s為19.5，水牢度為1-2，乾摩擦牢度為2，且濕摩擦牢度為1-2。
實施例1-2 取2% o.w.f.的靛藍(購自Sigma-Aldrich) 與0.20% o.w.f.的靛玉紅(購自Angen) 加入水中，並加入8 g/L的氫氧化鈉與40 g/L連二亞硫酸鈉還原靛藍與靛玉紅，以獲得染料溶液。在此染料溶液中，靛藍與靛玉紅的重量比為10:1。取100%的平織綿布(由32支紗單股的紗線組成)浸入上述染料溶液後，加熱至50℃並維持1小時，爾後降溫取出，並於空氣中氧化10分鐘，接著水洗烘乾即得染色後的棉布。染色後的棉布之L*為27.90，a*為1.76，b*為-19.05，k/s為18.8，水牢度為2-3，乾摩擦牢度為2，且濕摩擦牢度為1-2。
實施例1-3 取2% o.w.f.的靛藍(購自Sigma-Aldrich) 與0.1% o.w.f.的靛玉紅(購自Angen) 加入水中，並加入8 g/L的氫氧化鈉與40 g/L連二亞硫酸鈉還原靛藍與靛玉紅，以獲得染料溶液。在此染料溶液中，靛藍與靛玉紅的重量比為20:1。取100%的平織綿布(由32支紗單股的紗線組成)浸入上述染料溶液後，加熱至50℃並維持1小時，爾後降溫取出，並於空氣中氧化10分鐘，接著水洗烘乾即得染色後的棉布。染色後的棉布之L*為28.75，a*為1.65，b*為-18.59，k/s為19.8，水牢度為3-4，乾摩擦牢度為3-4，且濕摩擦牢度為3-4。
實施例1-4 取2% o.w.f.的靛藍(購自Sigma-Aldrich)與0.07% o.w.f.的靛玉紅(購自Angen)加入水中，並加入8 g/L的氫氧化鈉與40 g/L連二亞硫酸鈉還原靛藍與靛玉紅，以獲得染料溶液。在此染料溶液中，靛藍與靛玉紅的重量比為約30:1。取100%的平織綿布(由32支紗單股的紗線組成)浸入上述染料溶液後，加熱至50℃並維持1小時，爾後降溫取出，並於空氣中氧化10分鐘，接著水洗烘乾即得染色後的棉布。染色後的棉布之L*為27.29，a*為1.56，b*為-18.79，k/s為19.2，水牢度為3-4，乾摩擦牢度為3-4，且濕摩擦牢度為3-4。
實施例1-5 取2% o.w.f.的靛藍(購自Sigma-Aldrich)與0.006% o.w.f.的靛玉紅(購自Angen)加入水中，並加入8 g/L的氫氧化鈉與40 g/L連二亞硫酸鈉還原靛藍與靛玉紅，以獲得染料溶液。在此染料溶液中，靛藍與靛玉紅的重量比為約303:1。取100%的平織綿布(由32支紗單股的紗線組成)浸入上述染料溶液後，加熱至50℃並維持1小時，爾後降溫取出，並於空氣中氧化10分鐘，接著水洗烘乾即得染色後的棉布。染色後的棉布之L*為26.59，a*為-0.32，b*為-16.56，k/s為17.8，水牢度為3-4，乾摩擦牢度為3-4，且濕摩擦牢度為3-4。
由實施例1-3與1-4可知，當靛藍與靛玉紅的重量比為20:1至80:1，可同時達到較高的明度(L*)、較高的色澤飽和度(a*較高，而b*負值較大)、不錯的色深(k/s)、以及較高牢度。若靛藍比例過低(如實施例1-1及1-2)，則牢度較差。而若靛藍比例過高(如實施例1-5)，則色澤飽和度偏低且色深(k/s)值亦偏低。
實施例2-1 取1% o.w.f.的靛藍(購自Sigma-Aldrich)與0.166% o.w.f.的靛玉紅(購自Angen)加入水中，並加入8 g/L的氫氧化鈉與40 g/L連二亞硫酸鈉還原靛藍與靛玉紅，以獲得染料溶液。在此染料溶液中，靛藍與靛玉紅的重量比為約6:1。取100%的平織綿布(由32支紗單股的紗線組成)浸入染料溶液後，加熱至50℃並維持1小時，爾後降溫取出，並於空氣中氧化10分鐘，接著水洗烘乾即得染色後的棉布。染色後的棉布之L*為32.14，a*為1.84，b*為-18.98，k/s為13.4，水牢度為1-2，乾摩擦牢度為2，且濕摩擦牢度為1-2。
實施例2-2 取1% o.w.f.的靛藍(購自Sigma-Aldrich)與0.1% o.w.f.的靛玉紅(購自Angen)加入水中，並加入8 g/L的氫氧化鈉與40 g/L連二亞硫酸鈉還原靛藍與靛玉紅，以獲得染料溶液。在此染料溶液中，靛藍與靛玉紅的重量比為10:1。取100%的平織綿布(由32支紗單股的紗線組成)浸入上述染料溶液後，加熱至50℃並維持1小時，爾後降溫取出，並於空氣中氧化10分鐘，接著水洗烘乾即得染色後的棉布。染色後的棉布之L*為30.87，a*為1.93，b*為-20.71，k/s為13.9，水牢度為3-4，乾摩擦牢度為2-3，且濕摩擦牢度為1-2。
實施例2-3 取1% o.w.f.的靛藍(購自Sigma-Aldrich)與0.05% o.w.f.的靛玉紅(購自Angen)加入水中，並加入8 g/L的氫氧化鈉與40 g/L連二亞硫酸鈉還原靛藍與靛玉紅，以獲得染料溶液。在此染料溶液中，靛藍與靛玉紅的重量比為20:1。取100%的平織綿布(由32支紗單股的紗線組成)浸入上述染料溶液後，加熱至50℃並維持1小時，爾後降溫取出，並於空氣中氧化10分鐘，接著水洗烘乾即得染色後的棉布。染色後的棉布之L*為31.33，a*為1.91，b*為-21.25，k/s為13.8，水牢度為3-4，乾摩擦牢度為3-4，且濕摩擦牢度為3-4。
實施例2-4 取1% o.w.f.的靛藍(購自Sigma-Aldrich)與0.033% o.w.f.的靛玉紅(購自Angen)加入水中，並加入8 g/L的氫氧化鈉與40 g/L連二亞硫酸鈉還原靛藍與靛玉紅，以獲得染料溶液。在此染料溶液中，靛藍與靛玉紅的重量比為30:1。取100%的平織綿布(由32支紗單股的紗線組成)浸入上述染料溶液後，加熱至50℃並維持1小時，爾後降溫取出，並於空氣中氧化10分鐘，接著水洗烘乾即得染色後的棉布。染色後的棉布之L*為31.34，a*為2.07，b*為-21.14，k/s為14.1，水牢度為3-4，乾摩擦牢度為4，且濕摩擦牢度為3-4。
實施例2-5 取1% o.w.f.的靛藍(購自Sigma-Aldrich)與0.002% o.w.f.的靛玉紅(購自Angen)加入水中，並加入8 g/L的氫氧化鈉與40 g/L連二亞硫酸鈉還原靛藍與靛玉紅，以獲得染料溶液。在此染料溶液中，靛藍與靛玉紅的重量比為50:1。取100%的平織綿布(由32支紗單股的紗線組成)浸入上述染料溶液後，加熱至50℃並維持1小時，爾後降溫取出，並於空氣中氧化10分鐘，接著水洗烘乾即得染色後的棉布。染色後的棉布之L*為30.37，a*為1.85，b*為-20.27，k/s為14.7，水牢度為4，乾摩擦牢度為4，且濕摩擦牢度為3-4。
實施例2-6 取1% o.w.f.的靛藍(購自Sigma-Aldrich)與0.0125% o.w.f.的靛玉紅(購自Angen)加入水中，並加入8 g/L的氫氧化鈉與40 g/L連二亞硫酸鈉還原靛藍與靛玉紅，以獲得染料溶液。在此染料溶液中，靛藍與靛玉紅的重量比為80:1。取100%的平織綿布(由32支紗單股的紗線組成)浸入上述染料溶液後，加熱至50℃並維持1小時，爾後降溫取出，並於空氣中氧化10分鐘，接著水洗烘乾即得染色後的棉布。染色後的棉布之L*為29.75，a*為1.81，b*為-20.54，k/s為13.5，水牢度為4，乾摩擦牢度為4，且濕摩擦牢度為3-4。
實施例2-7 取1% o.w.f.的靛藍(購自Sigma-Aldrich)與0.0033% o.w.f.的靛玉紅(購自Angen)加入水中，並加入8 g/L的氫氧化鈉與40 g/L連二亞硫酸鈉還原靛藍與靛玉紅，以獲得染料溶液。在此染料溶液中，靛藍與靛玉紅的重量比為約303:1。取100%的平織綿布(由32支紗單股的紗線組成)浸入上述染料溶液後，加熱至50℃並維持1小時，爾後降溫取出，並於空氣中氧化10分鐘，接著水洗烘乾即得染色後的棉布。染色後的棉布之L*為28.69，a*為1.49，b*為-19.15，k/s為12.9，水牢度為4，乾摩擦牢度為4，且濕摩擦牢度為3-4。
由實施例2-3至2-6可知，於使用靛藍濃度較少1% o.w.f.的前提下，當靛藍與靛玉紅的重量比為20:1至80:1，依然可同時達到良好的明度(L*)、較高的色澤飽和度(a*較高，而b*負值較大)、不錯的色深(k/s)、以及不錯的牢度。若靛藍比例過低(如實施例2-1及2-2)，則牢度較差。而若靛藍比例過高(如實施例2-7)，則明度偏低、色澤飽和度偏低、且色深(k/s)值亦偏低。
實施例3-1 取2% o.w.f.的靛藍(購自Sigma-Aldrich)與0.07% o.w.f.的靛玉紅(購自Angen)加入水中，並加入8 g/L的氫氧化鈉與40 g/L連二亞硫酸鈉還原靛藍與靛玉紅，以獲得染料溶液。在此染料溶液中，靛藍與靛玉紅的重量比為30:1。以台灣專利I696740的實施例1所揭露的方法先行改質處理(陽離子處理)100%的平織綿布(由32支紗單股的紗線組成)後，將平織綿布浸入上述染料溶液，加熱至50℃並維持1小時，爾後降溫取出，並於空氣中氧化10分鐘，接著水洗烘乾即得染色後的棉布。染色後的棉布之L*為20.62，a*為2.69，b*為-24.35，k/s為23.4，水牢度為3-4，乾摩擦牢度為3-4，且濕摩擦牢度為3-4。
實施例3-2 取2% o.w.f.的靛藍(購自Sigma-Aldrich)與0.006% o.w.f.的靛玉紅(購自Angen)加入水中，並加入8 g/L的氫氧化鈉與40 g/L連二亞硫酸鈉還原靛藍與靛玉紅，以獲得染料溶液。在此染料溶液中，靛藍與靛玉紅的重量比為約303:1。以台灣專利TWI696740的實施例1揭露的方法精練及改質處理(陽離子處理)100%的平織綿布(由32支紗單股的紗線組成)後，將平織綿布浸入上述染料溶液，加熱至50℃並維持1小時，爾後降溫取出，並於空氣中氧化10分鐘，接著水洗烘乾即得染色後的棉布。染色後的棉布之L*為21.34，a*為2.52，b*為-24.13，k/s為22.8，水牢度為3-4，乾摩擦牢度為4，且濕摩擦牢度為3。
經對照實施例3-1與實施例1-4、實施例3-2與實施例1-5可知，經陽離子預處理後之100%平織棉布，以靛藍與靛玉紅進行染色後(實施例3-1、實施例3-2)，相較於無預處理者(實施例1-4、實施例1-5)，色深(k/s)值均有明顯提高。
實施例4-1 取2% o.w.f.的靛藍(購自Sigma-Aldrich)與0.06% o.w.f.的靛玉紅(購自Angen)加入水中，並加入8 g/L的氫氧化鈉與40 g/L連二亞硫酸鈉還原靛藍與靛玉紅，以獲得染料溶液。在此染料溶液中，靛藍與靛玉紅的重量比為約30:1。取聚醯胺布 (Nylon 40D/51F)浸入上述染料溶液後，加熱至105℃並維持0.5小時，爾後降溫取出，並於空氣中氧化10分鐘，接著水洗烘乾即得染色後的聚醯胺布。染色後的聚醯胺布之L*為26.3，a*為2.6，b*為-23.5，k/s為20.1，水牢度為4-5，乾摩擦牢度為3-4，且濕摩擦牢度為3。
實施例4-2 取2% o.w.f.的靛藍(購自Sigma-Aldrich)與0.006% o.w.f.的靛玉紅(購自Angen)加入水中，並加入8 g/L的氫氧化鈉與40 g/L連二亞硫酸鈉還原靛藍與靛玉紅，以獲得染料溶液。在此染料溶液中，靛藍與靛玉紅的重量比為約303:1。取聚醯胺布 (Nylon 40D/51F)浸入上述染料溶液後，加熱至105℃並維持0.5小時，爾後降溫取出，並於空氣中氧化10分鐘，接著水洗烘乾即得染色後的聚醯胺布。染色後的聚醯胺布之L*為23.0，a*為2.2，b*為-22.5，k/s為19.4，水牢度為4-5，乾摩擦牢度為3-4，且濕摩擦牢度為3-4。
經對照實施例4-1與實施例4-2可知，當靛藍與靛玉紅的重量比為20:1至80:1 (例如30:1)時，於聚醯胺布之染色可同時達到較高的明度(L*)、較高的色澤飽和度、與較高的色深(k/s)。若靛藍比例過高(如實施例4-2)，則明度偏低、色澤飽和度偏低、且色深(k/s)值亦低。
實施例5 取2% o.w.f.的靛藍(源自微生物合成，合成方式參考台灣專利TWI700367)，並提供靛玉紅(源自微生物合成，合成方式參考Bioresource Technology 102 (2011) 9193–9198)，其中靛藍與靛玉紅的比例為31:1，加入水中，並加入8 g/L的氫氧化鈉與40 g/L連二亞硫酸鈉還原靛藍與靛玉紅以得染料溶液。取100%的平織綿布(由32支紗單股的紗線組成)浸入染料溶液後，加熱至50℃並維持1小時，降溫取出後，於空氣中氧化10分鐘，水洗烘乾即得染色後的棉布。染色後的棉布之L*為29.31，a*為1.36，b*為-20.21，k/s為15.68，水牢度為3-4，乾摩擦牢度為3-4，且濕摩擦牢度為3-4。
由實施例5可知，使用微生物來源之靛藍與靛玉紅，且靛藍與靛玉紅的重量比為20:1至80:1 (例如為31:1)，同樣可同時達到良好的明度(L*)、不錯的色深(k/s)、以及不錯的牢度。
雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
無。
無。

Claims (15)

  1. 一種用於纖維的染料，包括：靛藍與靛玉紅，其中靛藍與靛玉紅的重量比為20：1至50：1。
  2. 如請求項1所述之用於纖維的染料，其中靛藍的濃度為0.1% o.w.f.至5% o.w.f.。
  3. 如請求項1所述之用於纖維的染料，其中靛藍的來源為微生物合成、化學合成、植物萃取、或前述之組合。
  4. 如請求項1所述之用於纖維的染料，其中靛玉紅的來源為微生物合成、化學合成、植物萃取、或前述之組合。
  5. 如請求項1所述之用於纖維的染料，其中纖維包括天然纖維、人工纖維、或前述之組合。
  6. 一種染色方法，包括：將一纖維浸入一染料以染色該纖維，其中該染料包括靛藍與靛玉紅，且靛藍與靛玉紅的重量比為20：1至50：1。
  7. 如請求項6所述之染色方法，其中該染料中的靛藍的濃度為0.1% o.w.f.至5% o.w.f.。
  8. 如請求項6所述之染色方法，其中靛藍的來源為微生物合成、化學合成、植物萃取、或前述之組合。
  9. 如請求項6所述之染色方法，其中靛玉紅的來源為微生物合成、化學合成、植物萃取、或前述之組合。
  10. 如請求項6所述之染色方法，其中該纖維包括天然纖維、人工纖維、或前述之組合。
  11. 如請求項10所述之染色方法，其中天然纖維包括動物纖維、植物纖維或前述之組合。
  12. 如請求項11所述之染色方法，其中動物纖維包括羊毛、蠶絲、馬毛或前述之組合。
  13. 如請求項11所述之染色方法，其中植物纖維包括纖維素、棉、亞麻、嫘縈(Rayon)或前述之組合。
  14. 如請求項10所述之染色方法，其中人工纖維包括聚醯胺、聚酯、或前述之組合。
  15. 如請求項6所述之染色方法，更包括在將該纖維浸入該染料以染色該纖維之前，以陽離子處理該纖維。
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