专利名称：纤维制品染色的预处理方法、预处理剂、染色方法及进行过预处理的纤维制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用喷墨印刷机进行染色前的预处理(前処理)，特别是将包含纤维素纤维和合成纤维的布或衣服，用活性染料(反応染料)和分散染料染色时的预处理。
背景技术：
在将棉等纤维素纤维和聚酯、丙烯酸类、尼龙等的合成纤维通过混纺等而并用的纤维制品中，用活性染料染色纤维素纤维，用分散染料染色合成纤维。为了使活性染料显色必须控制pH至例如约11的高pH，由于分散染料在碱性条件下不稳定，因此，必须在中性至酸性条件下染色。另外，在喷墨印刷时，将染色分成活性染料和分散染料2次进行是不现实的。
喷墨印刷前的纤维制品，可以用包含pH调整剂和糊剂(糊剤)、金属离子螯合剂(金属イオン封鎖剤)等的预处理剂处理，干燥后进行喷墨印刷。然后例如在喷墨印刷后再度干燥，用蒸汽进行蒸热(蒸热)、洗涤，完成染色。这时，不论怎样调合pH调整剂，都会存在分散染料显色变差，或者活性染料显色不充分等任一问题。
发明内容
本发明的基本课题在于，对于分散染料和活性染料中的任一者，都可以得到高的染色性(染着性)。
本发明的次要课题在于，在防止用蒸汽处理初期PH过量上升引起分散染料的显色劣化的同时，在用蒸汽处理时的比较长的时间内保持pH呈弱碱性，以确保活性染料的染色时间。
本发明的另一次要课题在于，尽可能减少预处理和干燥时等来自纤维制品的醋酸臭味和氨臭味。
在本发明的纤维制品染色的预处理方法中，在包含纤维素纤维和合成纤维的纤维制品的喷墨印刷前，用包含在常温下呈中性，在用蒸汽进行蒸热处理时分解而变成弱碱性的pH调整剂的预处理剂，对前述纤维制品进行处理。预处理剂除包含pH调整剂以外，还包含例如CMC类等的糊剂、尿素等水溶助长剂(ヒドロトロ一プ剤)、防还原剂(還元防止剤)、金属离子螯合剂等，换算成从预处理剂溶液中除去水等后的有效成分(固体成分)，使用量为每纤维制品1Kg为约100～约600g，优选为约200～约450g。预处理剂例如以水溶液的形式使用，预处理剂溶液中的有效成分浓度设定为例如约10～约30wt％，实施例中设定为20wt％。另外，除非特别说明，预处理剂和pH调整剂的重量用换算成有效成分、换言之换算成固体成分后的重量表示。
预处理剂例如以水溶液的形式对纤维制品喷雾，通过红外线强制干燥或自然干燥等使其干燥，然后用喷墨印刷机印刷分散染料和活性染料，在例如再度干燥后，用蒸汽处理。分散染料和活性染料例如从喷墨印刷机的同一喷嘴印刷，也可以在一个印刷头上设置两种喷嘴同时印刷。分散染料和活性染料的种类本身是任意的。蒸汽可以是使用100℃左右的饱和水蒸汽的常压蒸汽，也可以是使用温度高于100℃的不饱和水蒸汽的HTS(High Temperature Setting，高温定形)。然后在用蒸汽处理后洗涤完成染色。需要说明的是，在该说明书中，有关染色方法和其预处理的记载，也直接适用于预处理剂和用预处理剂处理过的纤维制品。预处理对象的纤维制品，可以是坯布(生地)，也可以是编织成的衣服等那样完成编织和缝制的制品。
蒸热处理时分解变成弱碱性的物质，例如有含有碳酸盐和醋酸盐等挥发性酸性物质的盐，为了使盐是水溶性的，且碱成分没有挥发性，优选Na盐等碱金属盐。
优选，在pH调整剂中，作为蒸热时变成碱性的成分，含有用蒸汽蒸热时分解速度不同的多个成分。这样一来，在用蒸汽处理期间的比较长的时间、特别优选用蒸汽处理的几乎全部时间，都能够使纤维制品保持弱碱性。
由于例如碳酸盐比醋酸盐和其衍生物的盐更容易分解，因此适合在用蒸汽处理初期使pH上升变成弱碱性。与之相对，由于醋酸盐分解放出NaOH等碱性物质的速度慢，因此适合在用蒸汽处理中期和后半期保持弱碱性。另外，在醋酸中，由于用氯原子置换其中的1～3个氢得到的1～3氯代醋酸等的衍生物工业上能够得到，因此通过选择衍生物的种类，可以调整用蒸汽的分解速度。
优选pH调整剂的有效成分为碳酸氢钠或碳酸钠、和醋酸的碱金属盐及其衍生物组成的组中的至少一种物质、和柠檬酸或柠檬酸的铵盐。需要说明的是，优选比碳酸钠碱性弱的碳酸氢钠。将碳酸氢钠等与醋酸的碱金属盐及其衍生物组成的组中的至少一种物质并用的原因在于，通过用蒸汽进行处理，使得最初碳酸氢钠等分解放出NaOH，然后醋酸盐类的物质分解。
但是，存在用蒸汽处理时碳酸氢钠和碳酸钠的分解快，使pH不必要地上升而将分散染料分解的情况。因此，在碳酸氢钠或碳酸钠、及醋酸的碱金属盐或其衍生物以外，将柠檬酸或柠檬酸的铵盐(每个柠檬酸的铵的个数为1～3个中的任意数目)、优选柠檬酸的二铵盐并用。这样一来，在用蒸汽处理的初期，用柠檬酸铵分解产生的柠檬酸等吸收从碳酸氢钠等产生的NaOH，可以防止pH过度上升而引起分散染料的分解。需要说明的是，柠檬酸铵的副产物为氨。
pH调整剂优选在室温下控制预处理剂的水溶液保持pH为约7～约8的中性，在室温下pH成为8以上时，加入醋酸等挥发性的酸或柠檬酸等调整pH为7～8为宜。
本发明的预处理剂，由于包含常温条件下呈中性、用蒸汽进行蒸热处理时分解而变成弱碱性的pH调整剂，因此在使用喷墨印刷机染色的预处理中使用。本发明的预处理剂，适用于使用纤维素纤维和合成纤维的复合材料的纤维制品，但也可以用于用单纯的活性染料(反応染料单体)染色由纤维素纤维组成的纤维制品时的预处理。
优选前述pH调整剂的有效成分为碳酸氢钠或碳酸钠、和醋酸的碱金属盐及其衍生物组成的组中的至少一种物质、和柠檬酸的铵盐。
特别优选含有醋酸钠和三氯醋酸钠作为前述醋酸的碱金属盐及其衍生物组成的组中的至少一种物质。
另外，本发明的染色方法，是对包含纤维素纤维和合成纤维的纤维制品同时喷墨印刷分散染料和活性染料后，用蒸汽进行蒸热处理的染色方法，其特征在于，在前述喷墨印刷前，用包含常温条件下呈中性、用蒸汽进行蒸热处理时分解而变成弱碱性的pH调整剂的预处理剂，对前述纤维制品进行处理。
优选前述pH调整剂的有效成分为碳酸氢钠或碳酸钠、和醋酸的碱金属盐及其衍生物组成的组中的至少一种物质、和柠檬酸或柠檬酸的铵盐。
特别优选含有醋酸钠和三氯醋酸钠作为前述醋酸的碱金属盐及其衍生物组成的组中的至少一种物质。
本发明的纤维制品，是包含纤维素纤维和合成纤维，且用常温条件下呈中性、用蒸汽进行蒸热处理时分解而变成弱碱性的pH调整剂进行了预处理的纤维制品。用pH调整剂进行预处理后，到用蒸汽进行处理前，预处理剂含在纤维制品中，因此可以判断是用什么样的预处理剂处理后的纤维制品。
优选前述pH调整剂的有效成分为碳酸氢钠或碳酸钠、和醋酸的碱金属盐及其衍生物组成的组中的至少一种物质、和柠檬酸或柠檬酸的铵盐。
在本发明中，用常温条件下呈中性、用蒸汽进行蒸热处理时分解而变成弱碱性的pH调整剂，对包含纤维素纤维和合成纤维的纤维制品进行预处理。由于用蒸汽进行蒸热前pH调整剂呈中性，因此不会使分散染料分解，由于在蒸热时分解而变成弱碱性，因此促进活性染料的染色。而且由于蒸热时pH调整剂不是变成强碱性而只限于弱碱性，因此分散染料也能够充分染色。因此对于纤维素纤维和合成纤维的混纺等的纤维制品，可以得到良好的显色。
另外，通过将柠檬酸或其铵盐与碳酸氢钠等并用，防止用蒸汽处理初期PH过度上升，改善分散染料的显色。通过进一步加入醋酸盐或其衍生物，可以使纤维制品在使用蒸汽过程中长时间地保持适当的pH，进一步提高活性染料的显色性。特别是当将醋酸钠和三氯醋酸钠并用时，由于这些物质的沸点相当不同，因此可以使纤维制品直到用蒸汽处理结束都保持弱碱性。
柠檬酸铵有氨臭味，其含量优选为pH调整剂的15wt％以下，更优选为pH调整剂的15wt％以下且为预处理剂溶液的1.5wt％以下。需要说明的是，在没有特别说明的情况下，pH调整剂中的各成分，用相对于固体状态的pH调整剂的重量浓度，即相对于pH调整剂的有效成分的重量浓度表示。另外，醋酸钠等醋酸盐和其衍生物有醋酸臭味，用碳酸氢钠等可以抑制醋酸臭味，当将醋酸钠和三氯醋酸钠并用时，醋酸臭味会比单独使用醋酸钠时更少。
图1是表示实施例中通过喷墨印刷的染色方法概要的流程图；图2是示意表示实施例中pH调整剂的各成分的作用的图；图3是表示实施例中pH调整剂的设计的图。
具体实施例方式
下面是用于实施本发明的最佳实施例。
图1～图3中表示实施例。处理对象的纤维制品选择由棉等纤维素纤维和聚酯等合成纤维的复合材料组成的纤维制品，纤维素纤维的种类和合成纤维的种类任选，不限于混纺，也可以是混色纱等。预处理剂中的例如20～80wt％是pH调整剂，在此设定为50wt％，糊剂中例如公知的CMC(羧甲基纤维素)类的物质占约20wt％，作为水溶助长剂的尿素占约22wt％，各自公知的防还原剂和金属离子螯合剂分别添加约3wt％。防还原剂例如选择间硝基苯磺酸钠(メタニトロベンゼンスルホン酸ソ一ダ)，防止活性染料等的还原分解。另外，金属离子螯合剂选择例如三聚磷酸钠等的聚合磷酸盐，但可以是六偏磷酸钠和乙二胺四酸盐(エチレンジアミンテトラエン)等，与水中所含的Ca、Mg、Fe等金属离子形成可溶性络盐。需要说明的是，各成分的含量用相对于预处理剂或pH调整剂的有效成分(固体成分)的重量的比例表示，碳酸氢钠、醋酸钠、三氯醋酸钠、柠檬酸二铵等pH调整剂的各成分在室温下是固体，pH调整剂单独是固体，这些盐的重量用无水盐换算表示。另外，在此将pH调整剂和糊剂等混合做成预处理剂，但作为pH调整剂单独也可以和糊剂等分别使用。
pH调整剂优选含有碳酸氢钠和醋酸钠以及三氯醋酸钠及柠檬酸二铵。实施例中这些物质的含有比率设定为碳酸氢钠为1重量份、醋酸钠为2重量份、三氯醋酸钠为1重量份、柠檬酸二铵为0.5重量份。柠檬酸二铵的重量相对于pH调整剂中的盐和酸及碱的总重量(以下称该重量为pH调整剂的总量)，优选为5wt％以上，15wt％以下。另外，碳酸氢钠相对于pH调整剂的总量的比例优选为15～40wt％，醋酸钠和三氯醋酸钠的总重量为pH调整剂的总量的45～80wt％。而且相对于醋酸钠和三氯醋酸钠的总重量，优选醋酸钠为50wt％以上，85wt％以下。
实施例中使用柠檬酸二铵，但也可以用柠檬酸一铵或柠檬酸三铵等将其替代，或者也可以单独使用柠檬酸。另外，将醋酸钠和三氯醋酸钠并用，是由于通过并用在蒸汽下分解速度不同的两种物质，可以使在蒸汽中保持弱碱性的适宜pH的时间延长。但是，替代醋酸钠和三氯醋酸钠的混合物，也可以单独使用二氯醋酸钠和一氯醋酸钠等。实施例中的醋酸盐或醋酸衍生物盐设定为Na盐，但也可以用K盐等。另外，pH调整剂，在室温下pH调整剂单独做成约10wt％的水溶液时，或作为预处理剂做成约20wt％的水溶液时，优选pH为约7～约8的中性。这样一来，就可以防止在蒸汽处理前分散染料因碱而发生分解。
如图1所示，预处理剂例如用喷雾器在处理对象的坯布或衣服的全体上喷雾，但也可以只在进行喷墨印刷的区域局部喷雾。喷雾过预处理剂的纤维制品，通过例如红外线加热进行强制干燥，但也可以自然干燥。在用喷雾器进行预处理剂的喷雾时以及强制干燥时，由于从醋酸类化合物而来的醋酸臭味和从柠檬酸二铵而来的氨臭味，为了将这些臭味控制在允许范围内，将柠檬酸铵化合物的量设定为相对于pH调整剂的总量为5～15wt％，设定为预处理剂溶液的0.5～1.5wt％，除醋酸钠和三氯醋酸钠以外并用碳酸氢钠，减少为碱源化合物所必需的醋酸量。而且，由于三氯醋酸钠比醋酸钠的沸点高，故醋酸臭味少，因此将三氯醋酸钠和醋酸钠混合，减少作为整体的醋酸臭味，用碳酸氢钠的碱性使醋酸臭味进一步减少。能够减少喷雾时和强制干燥时的醋酸臭味和氨臭味，意味着这时的pH调整剂的分解仅有一点点发生。
对于用预处理剂处理、进行了强制干燥的纤维制品，通过喷墨印刷机，使用分散染料和活性染料的混合物染料进行喷墨印刷。活性染料和分散染料的种类任选，但在实施例中，作为活性染料使用的是C.I.活性黄以及C.I.活性红及C.I.活性蓝，作为分散染料使用的是C.I.分散黄及C.I.分散红及C.I.分散蓝。而且对于例如使用棉50％和聚酯纤维50％的混纺纤维的编织物，使用将R、G、B的各色调变化成16色阶(階調)的图案，以及用色调变化丰富的设计图案进行喷墨印刷。同样用红外线将喷墨印刷后的纤维制品强制干燥，但也可以自然干燥。
将干燥后的纤维制品用蒸汽例如100℃的饱和水蒸汽蒸热30分钟。用于蒸热的水蒸气的温度可以在约100～约130℃度的范围变化，另外，蒸热时间可以在约10分钟～约1小时的范围内变化。将蒸热后的纤维制品洗涤，完成染色。
图2表示蒸热期间pH调整剂的各成分的贡献。pH调整剂的各成分在蒸热期间分解，放出碳酸或醋酸、氨等，变化为NaOH或柠檬酸等，调整pH。由于碳酸氢钠比较容易地分解成NaOH和CO2，故在蒸热初期使pH上升。单独使用碳酸氢钠，在蒸热初期恐怕会造成pH的异常上升，例如在室温下，当不加入柠檬酸二铵，碳酸氢钠完全分解成NaOH时，浸渍纤维制品的水分的pH达到12以上。需要说明的是，由于蒸热时的pH难以测定，故提及蒸热中的pH时，其是推测值。当pH达到约11时，分散染料恐怕会发生分解，当仅使用碳酸氢钠作为pH调整剂时(预处理剂的10wt％是碳酸氢钠，相当于纤维重量的3wt％)，会发生分散染料的黄色显色全完全不充分的情况。柠檬酸二铵在蒸热时的初期分解产生柠檬酸，吸收由碳酸氢钠分解产生的NaOH，延缓pH的快速上升。因此，将碳酸氢钠和柠檬酸二铵组合，可以使纤维制品从用蒸汽处理开始例如约10分钟期间保持pH为约9～约10的弱碱性。
由于碳酸氢钠分解产生的NaOH慢慢消失，因此，为了保持在用蒸汽处理期间pH为约9～约10度的弱碱性，将醋酸钠和三氯醋酸钠并用。由于这些物质的沸点不同，醋酸的沸点约为120℃，三氯醋酸的沸点约为200℃，因此它们的分解速度也有很大差别。因此，通过使用分解速度不同的两种醋酸钠类化合物，可以使纤维制品在从用蒸汽处理的中间到后半期期间保持pH为约9～约10的弱碱性。
这样一来，在用蒸汽处理期间，纤维制品保持弱碱性，防止pH的异常上升，防止分散染料的分解。由于蒸热时保持弱碱性，因此活性染料的染色(遅く)，通过将碳酸氢钠和两种醋酸钠类物质并用，可以使弱碱性的保持时间延长，确保活性染料的染色时间。
用将棉纱和聚酯纱并丝(引き揃えた)而成的纱编成编织物，印刷R、G、B各16色阶的图案、色调变化大的图案。在实施例中，显色困难的柠檬色由分散染料、活性染料共同完全地显色(共にきれいに発色)，在活性染料和分散染料之间看不到显色差异引起的色斑，另外也没有看不到渗出(滲み)和洇色(泣き)。
实施例的pH调整剂的设计指南如图3所示。由于单独使用碳酸氢钠会使分散染料显色不充分，特别是黄色的显色完全不足，因此，不能单独使用碳酸氢钠。由于单独使用醋酸钠醋酸臭味强，在预处理剂的喷雾和干燥时伴随有明显的臭味。另外，单独使用醋酸钠还会发生活性染料显色的渗出。另一方面，单独使用三氯醋酸钠时，活性染料显色稍低，也有醋酸臭味。
因此，当将醋酸钠和三氯醋酸钠并用时，可以消除活性染料的渗出，另外可以使醋酸臭味比单独使用醋酸钠的情况减弱。可以消除渗出，可能是由于在用蒸汽处理期间能够使纤维制品保持弱碱性的时间延长的缘故。但是，只是混合醋酸钠和三氯醋酸钠，还是有醋酸臭味。如果在此混合碳酸氢钠，就可以使醋酸臭味进一步变弱。另外通过碳酸氢钠的混合，可以使活性染料的显色更鲜艳。这可能是由于用蒸汽处理初期碳酸氢钠分解放出NaOH的缘故。
碳酸氢钠的添加有时会降低分散染料的显色性。特别是对于黄色分散染料会发生这种情况。因此，通过添加柠檬酸二铵等柠檬酸铵盐或柠檬酸本身，可以改善分散染料的显色。另外柠檬酸二铵伴随有氨臭味，但是如果和碳酸氢钠并用、限制添加量时，就可以使氨臭味控制在允许范围内。
在实施例中，得到如下结果(1)对于使用包含纤维素纤维和聚酯纤维等的复合材料的纤维制品，分散染料、活性染料都能得到优良的显色效果。
(2)将氨臭味和醋酸臭味等控制在允许范围，可以改善预处理剂的喷雾、干燥时等的作业环境。
需要说明的是，本发明的pH调整剂可以和糊剂等混合后作为预处理剂使用，糊剂等也可以独立添加，单独作为预处理剂使用。
另外实施例中例示了棉和聚酯，但也可以用丙烯酸类、尼龙等其它合成纤维替代聚酯，棉是纤维素纤维的例子。
权利要求
1.纤维制品染色的预处理方法，在包含纤维素纤维和合成纤维的纤维制品的喷墨印刷前，用包含常温下呈中性、用蒸汽进行蒸热处理时分解而变成弱碱性的pH调整剂的预处理剂，对所述纤维制品进行处理。
2.如权利要求1所述的染色的预处理方法，其特征在于，所述pH调整剂的有效成分为碳酸氢钠或碳酸钠、和醋酸的碱金属盐及其衍生物组成的组中的至少一种物质、和柠檬酸或柠檬酸的铵盐。
3.用喷墨印刷机染色的预处理剂，其包含常温下呈中性、在用蒸汽进行蒸热处理时分解而变成弱碱性的pH调整剂。
4.如权利要求3所述的预处理剂，其特征在于，所述pH调整剂的有效成分为碳酸氢钠或碳酸钠、和醋酸的碱金属盐及其衍生物组成的组中的至少一种物质、和柠檬酸或柠檬酸的铵盐。
5.如权利要求4所述的预处理剂，其特征在于，含有醋酸钠和三氯醋酸钠作为所述醋酸的碱金属盐及其衍生物组成的组中的至少一种物质。
6.染色方法，在包含纤维素纤维和合成纤维的纤维制品上，同时喷墨印刷分散染料和活性染料后，用蒸汽进行蒸热处理，其特征在于，在所述喷墨印刷前，用包含常温下呈中性、用蒸汽进行蒸热处理时分解而变成弱碱性的pH调整剂的预处理剂，对所述纤维制品进行处理。
7.如权利要求6所述的染色方法，其特征在于，所述pH调整剂的有效成分为碳酸氢钠或碳酸钠、和醋酸的碱金属盐及其衍生物组成的组中的至少一种物质、和柠檬酸或柠檬酸的铵盐。
8.如权利要求7所述的染色方法，其特征在于，含有醋酸钠和三氯醋酸钠作为所述醋酸的碱金属盐及其衍生物组成的组中的至少一种物质。
9.纤维制品，其包含纤维素纤维和合成纤维，且用常温下呈中性、用蒸汽进行蒸热处理时分解而变成弱碱性的pH调整剂进行了预处理。
10.如权利要求9所述的预处理过的纤维制品，其特征在于，所述pH调整剂的有效成分为碳酸氢钠或碳酸钠、和醋酸的碱金属盐及其衍生物组成的组中的至少一种物质、和柠檬酸或柠檬酸的铵盐。
全文摘要
本发明提供纤维制品染色的预处理方法，将碳酸氢钠、醋酸钠及三氯醋酸钠、以及柠檬酸二铵的混合物作为pH调整剂，将纤维素纤维和合成纤维的混纺等的纤维制品在喷墨印刷前进行处理并干燥。然后并用活性染料和分散染料进行喷墨印刷，干燥后用蒸汽处理进行染色。在用蒸汽处理前是中性，在用蒸汽处理初期碳酸氢钠分解pH上升。用由柠檬酸二铵分解产生的柠檬酸防止pH过度地上升。然后使醋酸钠和三氯醋酸钠慢慢分解，保持pH呈弱碱性。活性染料、分散染料均显色好、渗透少。另外干燥时的醋酸臭味、氨臭味也可以保持在允许范围内。
文档编号D06M13/184GK1743532SQ200510099479
公开日2006年3月8日 申请日期2005年9月5日 优先权日2004年9月3日
发明者西端重昭 申请人:株式会社岛精机制作所