用具有不同染尽率的染料共混物组合物染色纺织材料的方法和系统与流程

纺织,织造,皮革制品制作工具,设备的制造及其制品技术处理方法用具有不同染尽率的染料共混物组合物染色纺织材料的方法和系统相关申请的交叉引用1.本技术基于2020年1月16日提交的美国临时申请序列no.62/961,917并要求其优先权，其全部内容通过引用明确并入本文。技术领域2.本文公开的实施方案一般涉及纺织材料的染色。在优选的形式中，本文公开的实施方案涉及可以用具有不同染尽率(dye exhaust rate)的至少两种染料组合物对纺织材料进行染色的方法和系统。背景技术：3.水被广泛用于整个纺织品加工操作中。几乎所有的染料、特种化学品和染整化学品都通过水浴应用到纺织品基材上。该行业中的用水量差异很大，具体取决于工厂运行的具体流程、使用的设备以及有关用水的普遍管理理念。减少纺织品加工过程中的耗水量对于进一步预防污染很重要，部分原因是过量用水会稀释污染物并增加污水负荷。该流出物需要进一步处理。用水量减少和相关的废水产生量减少在纺织工业中至关重要。4.连续染色是最流行的机织织物染色方法之一。许多用于纺织品的染料不溶于水。在合适的还原剂、ph值和温度存在下，这些染料可溶于水。高含量的盐用于促进染料吸收到基材上。合适的还原剂包括用于还原染料(vat dye)的连二硫酸钠、硫化钠或硫氢化钠。将基材浸入染料溶液中。染料逐渐扩散到纤维中。通过控制温度和染料溶液与织物基材的接触时间来控制渗透。5.在连续染色中，纺织品基材在染浴中接触染料溶液并且纤维吸收染料。因此，染浴中染料的浓度随着织物基材吸收染料的进展而逐渐降低。作为时间函数的这种染浴耗尽程度描述了染色过程的速率和程度。对于单一染料，耗尽定义为基材吸收的染料质量与浴中染料的总初始质量之比。为确保染料吸收到基材上的量一致，染浴随着染料耗尽到基材上会不断进行补充。6.例如，棉纱已经用靛蓝染料和硫化染料染色。然而，为了实现棉纱染色，染色通常需要分多个阶段进行。具体而言，硫顶染色(sulfur top dyeing)通过在一个或多个染料箱中用靛蓝染料染色，然后在其他单独的下游染料箱中用硫化染料染色来进行。类似地，硫底染色(sulfur bottom dyeing)是先用硫化染料染色，然后用靛蓝染料染色。为了避免污染，纱线在染色操作之间的几个中间洗涤箱中洗涤，这反过来产生大量废水，伴随的结果是存在需要处理的高水平的盐和其他无机材料。商业上尚未将靛蓝染料与一种或多种硫化染料直接混合。7.因此，如果可以提供方法和系统从而可以将具有差异染尽率的染料施用到纺织材料上以实现期望的染色结果，那么在商业上将是非常合乎需要的。本文公开的实施方案旨在提供这样的方法和系统。技术实现要素：8.概括地说，本文公开的实施方案涉及方法和系统，由此将靛蓝染料和一种或多种硫化染料的染料共混物组合物递送至纺织品基材以便根据需要对基材进行染色。通过使用预还原染料或用合适的还原剂还原染料，这两种染料都被转化为可溶状态。染料共混物组合物可以通过使用在纺织品染色过程中常规使用的附加化学品诸如缓冲剂、ph调节剂、还原剂、粘度调节剂来稳定。染料共混物组合物可以使用低吸湿方法(low wet pickup method)以受控方式递送至纺织品基材(例如纺织品、织物等)。举例来说，低吸湿方法可以体现在使用预还原靛蓝(pri)的厌氧泡沫染色工艺中，该工艺消除了对一些纱线的预处理和对还原剂的需要。更具体地，本文公开的实施方案的方法和系统中采用的染料组合物可以通过malpass等人的美国专利no.10,619,292、ronchi等人的美国专利no.8,215,138和aurich等人的美国专利no.7,913,524中描述的技术应用，这些专利中的每一个的全部内容都通过引用明确地并入本文。其他低吸湿方法是本领域已知的，例如，将染料共混物组合物喷涂到基材上。未被纺织品基材吸收的过量的染料共混物组合物可以回收再利用和再施用。9.本文公开的实施方案具有显著的环境效益，因为纺织品基材不必洗涤多次，从而使需要处理的废水最小化。此外，通过同时共递送多种材料显著降低资本成本。此外，本文公开的实施方案能够为纺织工业中高度期望的纺织产品提供新的色调和新的冲洗效果。10.纺织品处理和染色具体而言是一个复杂的过程，需要多个工艺步骤，使用大量的水和其他辅助化学品，产生大量需要处理的废水。结果也可能不一致。复杂的过程和随后的废物管理也会增加成本。最后，该过程可能是资本密集型的，占用空间大。递送具有不同耗尽率的多种材料使问题更具挑战性。本发明将解决一些挑战并且将允许以环境友好的方式同时递送具有不同耗尽率的多种成分。11.通过组合具有非常不同的耗尽率的多种材料，本发明还提供了具有独特性能的纱线和织物，这是时装业的关键目标。具体来说，对于牛仔布，这可能会导致产品具有非常独特的色调和冲洗效果。12.在仔细考虑下面对其优选示例性实施方案的详细描述之后，本发明的这些和其他方面和优点将变得更加清楚。附图说明13.通过参考以下示例性非限制性说明性实施方案的详细描述并结合附图，将更好和更完整地理解本发明所公开的实施方案，其中：14.图1和图2是可以用于实施本文公开的实施方案以形成至少两种具有差异染尽率的不同染料的共混物混合物的系统的示意流程图；和15.图3和图4是示出用于将具有不同染尽率的至少两种不同染料分别施加到纺织产品基材上的替代纺织品施加技术的示意性流程图。具体实施方式a.定义16.如本文和所附权利要求中使用的，以下术语旨在具有以下定义：[0017]“长丝”是指极长或不定长度的纤维束。[0018]“纤维”是指一定长度的纤维束，诸如定长纤维(staple fiber)。[0019]“纱线”是指许多长丝或纤维的集合，这些长丝或纤维可以或可以不织构、纺丝、加捻或铺设在一起。[0020]“纺织材料”是指由合成(人造)或天然材料形成的任何长丝、纤维和/或纱线。[0021]“织物”是指由非织造、织造或针织长丝、纤维和/或纱线形成的布形成的布形式的纺织材料。[0022]“染料”是指为所应用的材料添加颜色或改变其颜色的天然的或合成的物质。[0023]“染尽(dye exhaustion)”或“尽染(dye exhaust)”是指纺织材料从染浴中吸收的染料的质量相对于染浴中染料的原始质量的百分比(％)。[0024]“染尽率(dye exhaustion rate)”或“尽染率(dye exhaust rate)”是指每单位时间(小时)纺织材料从染浴中吸收的染料质量相对于染浴中染料的原始质量的百分比(％)。[0025]“差异染尽率(differential dye exhaustion)”是指具有不同染尽率的两种染料的绝对数值百分比差异。[0026]“染料混合物”是指一种染料的水溶液与其它任选组分诸如发泡剂、润湿剂、还原剂等的水性混合物或共混物。[0027]“硫打底(sulphur bottoming)”是指在施用靛蓝染色之前最初将靛蓝染色施用于纺织材料以生产具有更暗、更亮效果的纺织产品。[0028]“硫打顶(sulphur topping)”是指在靛蓝染色之后将硫化染料施加到纺织材料上。[0029]“发泡剂”是引起液体染料组合物发泡的化学物质，包括例如非离子、阴离子、阳离子和两性离子表面活性剂。[0030]“润湿剂”是降低前进接触角并有助于在与液相的界面处置换空气的表面活性剂。合适的润湿剂包括非离子、阴离子、阳离子和两性离子表面活性剂，诸如葡糖苷、氧化胺、磺基琥珀酸盐、磺酸盐、膦酸盐、乙氧基化物等。优选使用draves润湿时间小于40秒的润湿剂。相同的材料既可以用作发泡剂，也可以用作润湿剂。b.实施方案的描述[0031]如以下式(i)中示意性描绘的，靛蓝染料分子可以通过与例如连二亚硫酸钠接触而被还原为其隐色形式(leuco form)，然后其继而可以通过氧化(例如，暴露于含氧环境，通常是大气)而再转变为靛蓝染料分子。[0032]靛蓝染料分子是深蓝色的，而该分子的隐色形式是淡黄色的。正是靛蓝染料分子的隐色形式(有时在下文中更简单地称为“隐色靛蓝”)用于实施本文所述的实施方案。隐色靛蓝(有时在本领域中称为“预还原靛蓝”)可以从各种商业来源获得，例如，来自dystar textilfarben gmbh&co.，根据美国专利no.6,428,581(该专利的全部内容通过引用明确并入本文)制造。[0033]硫化染料通常用作黑色、蓝色、棕色、卡其色和绿色的附加。硫化染料的应用难度不大，而且成本相对较低，效果极佳。硫染程序已被用于与靛蓝一起创造一系列颜色。[0034]硫增加(sulphur augmentation)通常也用于牛仔布业务。例如，硫打底可以用于使用较少的靛蓝生产颜色较深的棉纱或纺织织物。另一方面，硫打顶允许的颜色比硫打底所能达到的颜色要深得多，但通常外观较暗。硫打顶颜色包括黑色、蓝黑色、黄褐色和绿色。硫打顶用于在普通纱线中产生粗纺线外观。[0035]本发明的实施方案解决了当前技术中的这些挑战中的至少一些。[0036]一般而言，本文公开的实施方案采用由具有不同染尽率的至少两种染料的均匀共混物或混合物组成的染料组合物，该染料组合物在低吸湿技术中施用于纺织材料(例如，由天然纤维例如棉形成的纺织材料)。染料共混物或混合物中染料的差异染尽率最优选为至少10％，优选至少约20％，更优选至少约50％。至少两种染料中的至少一种染料在纺织产品的染色条件下优选具有至少约25％，优选至少约50％的染尽率。[0037]使用低吸湿应用技术，诸如直接计量(a)纯液体染料共混物，(b)在发泡剂的存在下通过将气体掺入染料液体中产生的泡沫，或(c)均匀液滴尺寸的染料液体喷雾，以受控方式将共混物施用到纺织材料基材上。它还可以包括其他方法，诸如使基材通过吻辊(kiss roll)或水坑(puddle)。在使用期间，需要保持施用器周围的环境条件，诸如温度、湿度和氧气水平，以保持液体的稳定性。[0038]一旦染料液体共混物已经被施用，染料将扩散到纺织材料基材中持续几秒的时段，例如约5至约120秒。在此期间，纺织材料基材需要处于在确保稳定性的同时促进扩散/渗透到基材中的环境中。[0039]在扩散步骤之后，对基材进行化学处理或加热处理以使材料变得不溶。[0040]本发明的具体实施方案由图1至图4示意性地示出。从图1可以看出，系统10设置有可以包含在染料液体制剂中的化学成分的多个源(例如，大桶或容器)，包括脱氧水的源12、起泡剂的源14、润湿剂的源16和各种辅助材料的源18。来自源12至18的各种成分可以根据需要计量到分别由框20、22标识的混合器1和混合器2，由此可以均匀地混合在一起。[0041]标识为染料1和染料2的具有不同染尽的染料可以从源24、26中取出，并分别与混合的化学品一起引入到混合器1和混合器2的下游(例如，通过分别经由静态在线混合器20a、20b被引入到下游的组分混合物中)，从而形成分别由方框28、30标识的液体的染料1混合物和染料2混合物。优选地，将染料1混合物和染料2混合物的这些液体染料混合物共混在一起以形成由方框32标识的染料的共混物或混合物。[0042]如图1所示，系统10中的所有源和单元操作都通过从惰性气体源34向其提供已经由气体净化器36净化的惰性气体而保持在实质脱氧(厌氧)状态(即氧含量小于约1000ppm氧气，优选小于约500ppm氧气，或小于约200ppm氧气或小于约100ppm氧气，或小于约75ppm氧气或甚至小于约50ppm氧气，包括实质0ppm氧气)。[0043]如图2所示，来自方框32的染料1和2的共混液体混合物可以被引导至泡沫发生器或喷雾发生器34，分别形成染料混合物的泡沫或喷雾，然后可将其供应至染色设备40内的施用器42。染色设备40可以是例如在美国专利10,619,292中更充分公开的设备，由此液体染料混合物经由施用器42施用到纺织材料(例如，平行纱线的片材)并随后转移到停留室44以在由于从气体净化器36供应的惰性气体而产生的惰性气氛(优选实质厌氧)下允许染料完全渗透到纺织材料中。此后，纱线片材中的染色纱线可以暴露于如方框46所示的氧化条件(例如，环境氧)，从而氧化靛蓝染料分子并获得靛蓝颜色。然后经染色的纱线片材可以被传送到进一步的下游加工站，例如干燥和/或卷绕操作。[0044]图3示出了与上面图2描述的系统类似的系统，原理区别在于分别由方框28和30所示的染料1和染料2的单独供应可以分别被引导至由方框50、52所标识的单独的泡沫或喷雾发生器。这些单独的泡沫或喷雾发生器50、52可以然后分别在染色设备10’内单独提供分别由方框54、56标识的专用施用器，每个施用器均设有分别由方框58、60标识的单独的下游的停留室。[0045]作为又一实施方案，图3中所示的系统可以如图4所示进行修改，以包括顺序系列的染料设备10’、10”，每个染料设备都设有单独的施用器54’、56’、停留室58’、60’和氧化区62’、64’。[0046]通过参考以下实施例将进一步理解本文所公开的实施方案。实施例[0047]染料混合物1可以包含以下成分：总水含量＝基于液体染料混合物的总重量，至多50wt.％，优选至多30wt.％染料1：可溶形式的靛蓝/还原染料(即，还原的隐色或预还原的隐色染料)，量为约10wt.％至约90wt.％发泡剂+润湿剂，量为0.1wt.％至约10wt.％其他成分：例如粘度调节剂、ph调节剂和/或还原剂[0048]下表1显示了染料混合物1的示例性制剂：表1[0049]染料混合物2可以包含以下成分：总水含量＝基于液体染料混合物的总重量，至多50wt.％，优选至多30wt.％染料2：至少一种硫化染料的还原形式，量为约10wt.％至约90wt.％发泡剂+润湿剂，量为0.1wt.％至约10wt.％其他成分：例如粘度调节剂、ph调节剂和/或还原剂[0050]形成染料2的硫化染料可以是以下一种或多种：隐色硫化黑(leuco sulfur black)1：diresul品牌(rdt black或indiblack rdt或快干黑色(fast black))或patcosul black或同等产品。隐色硫化深蓝色(leuco sulfur navy)：diresul品牌indinavy rdt或navy rdt或同等产品隐色硫化蓝(leuco sulfur blue)：diresul(蓝色或indiblue rdt或北极蓝(arctic blue)或太平洋蓝(pacific blue)或加勒比蓝(caribbean blue))隐色硫化rdt颜色(leuco sulfur rdt colors)：特丽素(diresul)(黄色rdt、橙色rdt、棕色rdt、红色rdt、绿色rdt、橄榄色rdt)[0051]下表2示出了染料混合物2的示例性制剂：表2[0052]染料1和染料2的共混混合物因此将优选包括：总水含量＝基于液体染料混合物的总重量，至多50wt.％，优选至多30wt.％基于染料1和染料2的共混混合物的总重量，染料1和染料2的量为约10wt.％至约90wt.％，其中染料2以基于共混混合物中染料1和染料2的总量为0.1至99wt.％，优选约1.0至约75wt.％，例如约10至约60wt.％的量存在。发泡剂+润湿剂，量为0.1wt.％至约10wt.％其他成分：例如粘度调节剂、ph调节剂和/或还原剂[0053]下表3示出了染料1和2的共混混合物的示例性制剂：表3********************[0054]虽然参考了本发明的特定实施方案，但是可以设想在本领域技术人员的技术范围内的各种修改。因此，应当理解，本发明不限于所公开的实施例，相反，旨在涵盖包括在其精神和范围内的各种修改和等效布置。









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