专利名称：对织物染色的方法
技术领域：
本发明一般涉及一种采用可以用氢硼化物和亚硫酸氢盐化合物还原的染料对织物染色的方法。
背景技术：
在美国专利第3124411号中揭示了一种使用可还原的染料对织物染色的方法，该专利描述了使用亚硫酸氢钠和氢硼化钠还原该染料。然而，该参考文献描述了在80℃的较高温度下，在通常为11.3的高pH值的染色浴中还原染料。出于安全的因素，同时由于这些剧烈的条件对织物的负面影响，这些条件是不希望有的。在商业中，通常使用连二亚硫酸盐还原染料，在类似条件下对织物染色。
本发明所解决的问题是发现一种更安全更有效的使用亚硫酸氢盐和氢硼化物的方法，用可还原染料对织物染色。
发明内容
本发明涉及一种用可还原的染料对织物染色的方法。该方法包括以下步骤(a)混合包括水、亚硫酸氢盐化合物、氢硼化物和可还原染料的组分以形成染色浴；(b)使该染色浴与含棉织物接触；所述染色浴形成时的pH值为9-11。
具体实施例方式
除非另外说明，否则所有的百分数均表示为重量百分数。术语“可还原染料”表示作为染色过程的一部分，用化学还原剂处理的织物染料，例如瓮染料、硫化染料和靛类染料。
根据以下理论方程式，连二亚硫酸根离子可通过亚硫酸氢盐与氢硼离子的反应制得
由于包括氢硼化物与水的反应在内的竞争反应，该反应的产率略低于100％，但是通常高于85％。由于该反应的确切机理并未完全表征，本发明并不限于用连二亚硫酸盐离子还原，反应混合物中所含的其他物质也可作为还原剂。当亚硫酸氢盐的量为8摩尔/摩尔氢硼化物时，理论反应可进行直到完成。不希望被理论所束缚，相信使用超过理论量的亚硫酸氢盐或少于理论量的亚硫酸氢盐会制得包含连二亚硫酸盐、亚硫酸氢钠、氢硼化物和其他可能的物质的混合物。较佳的是，所述亚硫酸氢盐化合物是亚硫酸氢钠(SBS)。较佳的是，所述氢硼化物是氢硼化钠。
形成时的、与织物接触之前的染色浴的pH值为9-11。较佳的是，pH值不超过10.8，更佳的是不超过10.6，最佳的是不超过10.5。较佳的是，pH值至少为9.5，更优选至少为9.8，最优选至少为10。当染色浴与织物接触时，染色浴的这些起始pH值会发生变化。
在本发明优选的实施方式中，所加入的氢硼化物是包含氢硼化钠(SBH)和氢氧化钠的水溶液(“液态氢硼化钠”)的形式。用于本发明方法的优选的液态氢硼化钠是液态形式，包含约1-36重量％的活性氢硼化钠和约20-45重量％的NaOH或Na2CO3(也被称为苏打灰)。较佳的是，液态氢硼化钠包含10-15％的氢硼化钠和35-40％的NaOH。特别优选的氢硼化物组合物包含约12％的氢硼化钠和约40％的NaOH。例如，100克的该溶液包含12克氢硼化钠、40克NaOH和48克H2O。亚硫酸氢盐优选以水溶液的形式加入。一些亚硫酸氢盐在与液态氢硼化钠中所含的氢氧根离子的中和反应中被消耗掉。在本发明一实施方式中，将水和焦亚硫酸钠Na2S2O5混合会生成亚硫酸氢盐。含水亚硫酸氢盐优选约为2-45重量％活性。
用来形成染色浴的亚硫酸氢盐化合物的加入量(其单位为克/升染色浴)优选为1.5-4克/升，更优选为2-3.5克/升，最优选为2.4-3.1克/升。用来形成染色浴的氢硼化物的加入量优选为0.05-0.14克/升，更优选为0.06-0.13克/升，最优选为0.07-0.11克/升。
用来形成染色浴的亚硫酸氢盐化合物与可还原染料的重量加入比优选为1.2∶1至3.2∶1，更优选为1.6∶1至2.8∶1，最优选为1.9∶1至2.5∶1。用来形成染色浴的氢硼化物化合物与可还原染料的重量加入比优选为0.04∶1至0.11∶1，更优选为0.05∶1至0.1∶1，最优选为0.06∶1至0.09∶1。
将要通过本发明的方法染色的织物含棉。该织物可以是棉的或棉混纺的。较佳的是，棉混纺织物中的棉含量至少为50％，更优选至少为70％。该织物可为纱线、编织或纤维形式，可在连续或间歇式操作中染色(died)。
在本发明一实施方式中，将大部分氢硼化物和亚硫酸氢盐以及可还原染料在初始水性混合物中与另外的氢氧化物混合，使其静置至少1小时，优选1-3小时的保持期。该保持期使得对可还原染料进行还原和增溶。在此保持过程中该含水混合物可在搅拌或不搅拌的情况下静置。该初始含水混合物也被称为“母料(master batch)”。较佳的是，在保持期间母料的温度至少为室温，优选不超过70℃，更优选不超过60℃，最优选不超过50℃。较佳的是其温度至少为30℃。母料的pH值高于用来与织物接触的混合物的pH值。较佳的是，用来形成母料的氢硼化物的加入量为2-6克/升母料，更优选为3-5克/升，最优选为3.5-4.5克/升。较佳的是，用来形成母料的亚硫酸氢盐的加入量为65-180克/升母料，更优选为80-160克/升，最优选为100-140克/升。较佳的是，母料中氢氧化物的加入量为40-110克/升母料，更优选为60-90克/升。上述氢氧化物的加入量不包括作为液态氢硼化物的一部分引入的氢氧化物。较佳的是，液态氢硼化物包含35-40％的氢氧化钠，所加入的氢氧化物的总量可以很容易地计算。较佳的是，所述母料的pH值为11-14，更优选为12-14，最优选为13-13.5。较佳的是所述氢氧化物是碱金属氢氧化物，最优选氢氧化钠。较佳的是，用来形成母料的可还原染料的加入量为70-105克/升母料，更优选为75-95克/升，最优选为80-90克/升。
在此实施方式中，在保持期之后，将所有或部分的母料与另外的亚硫酸氢盐和氢硼化物以及任选地另外的氢氧化物混合，并用水稀释，制得用来与织物接触的染色浴。所述另外的化学试剂使氢硼化物和亚硫酸氢盐的总量达到上述关于染色浴的范围，使pH值处于上述范围内。当然，染色浴中氢硼化物、亚硫酸氢盐和氢氧化物的实际含量将低于所加入的物质量，这是由于这些化学物质中的至少一部分会发生包括上述化学反应在内的化学反应，生成其他物质。
所述染色浴可包含通常用于织物染色的其他组分，包括例如表面活性剂和软化剂之类的整理剂。优选的表面活性剂包括非离子型表面活性剂。较佳的是，表面活性剂的加入量为0.03-0.09克/升染色浴，更优选为0.05-0.07克/升。
较佳的是，需要染色的织物在25-70℃，优选30-45℃的温度下与染色浴接触。通常与染色浴的接触时间为10-30秒。较佳的是，例如使用辊除去织物中多余的染色浴，使织物空气氧化至少15秒，优选至少60秒；优选不超过90秒。通常织物与染色浴接触一次以上，优选至少三次；优选不超过八次。
实施例实施例1使用SBH/SBS，用靛类染料对棉染色通过将以下的量(其单位为克/升母料(克/升))混合制备含水混合物形式的母料
使用pH计测得，母料的pH值为13.34，氧化还原电势(ORP)为-800毫伏。使该母料在不进行搅拌的条件下在室温保持2小时，然后将其一部分与另外的SBH和SBS混合，并用水稀释，制得下述染色浴，以每升染色浴为单位表示其含量
用来形成染色浴的SBH的总加入量(其单位为克/升)(加入母料的量+加入染色浴中的另外的量)为0.0603+0.0312＝0.0915克/升。用来形成染色浴的SBS的总加入量为1.804+0.936＝2.74克/升。形成时的染色浴的pH值为10.08，ORP为-659毫伏。
通过在室温下使100％的棉绳通过染色浴17秒使棉绳与染色浴接触，然后在1-1.3巴(1×105至1.3×105帕)压力下挤压棉绳，然后使棉绳空气氧化60秒。将该过程再重复5次，然后用冷水漂洗3次，每次17秒，然后干燥。
依照该过程制备和使用其他染色浴，但是改变NaOH的量，使pH值为10.08、10.5、10.6、10.7和10.8。由这些染色浴获得的颜色试验的结果列于下表。Δ值是相对于在L*a*b*色标上的色性为L*19.41，a*0.03，b*-15.24的用靛类染料染色的织物(在类似的条件下使用连二亚硫酸盐染色，见比较例1)。
ΔE=(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb2)2]]>
对染过色的织物样品进行多次洗涤以测定染料颜色的耐洗涤性(washfastness)。使用1-5的定性等级，其中5表示最大的色泽稳定性，在5次和10次洗涤中所有的样品均评为5。
实施例2使用SBH/SBS，用靛类染料对棉染色。
如实施例1所述对棉进行染色，但是染色浴的初始pH值为9.65。该染色浴的颜色试验结果是相对于在L*a*b*色标上的色性为L*16.26，a*1.72，b*-12.71的用靛类染料染色的织物(在类似的条件下使用连二亚硫酸盐染色)测量的。对于染过色的织物，ΔL*＝-0.56，Δa*＝0.45，Δb*＝0.61，ΔE＝0.94。根据1-5的等级，5次洗涤后的耐洗涤性测试得到了最高级别5。
比较例1使用连二亚硫酸盐用靛类染料对棉染色制备具有如下物质含量的母料
母料的pH值为12.97，ORP为-949毫伏。使该母料在不进行搅拌的条件下在室温下保持2小时，然后将其一部分与另外的连二亚硫酸盐和氢氧化钠混合，以制备如下的初始染色浴，以每升染色浴为单位表示其含量
染色浴形成时的pH值为12.31，ORP为-742毫伏。
根据上面实施例1中所述的过程用该染色浴对棉纱染色。由该染色浴制得的纱线的颜色测试结果显示，在L*a*b*色标上的色性为L*19.41，a*0.03，b*-15.24。
这些结果说明，尽管由连二亚硫酸盐可以得到类似的颜色结果，但是染色浴中需要更高的靛类染料浓度。
对用染料染过色的织物样品进行多次洗涤以测定染料颜色的耐洗涤性。使用1-5的定性等级，其中5表示最大的色泽稳定性，所有的样品的等级为3-4或4-5。
比较例2在高pH值条件下，使用SBH/SBS，用靛类染料对棉染色使用实施例1的用量和过程制备母料和染色浴，只是在染色浴中加入1.32克/升50％的NaOH，使染色浴的初始pH值升高到11.35。根据该过程染色的纱线以及使用连二亚硫酸盐染色的纱线的颜色测试结果列于下表。
该高pH值SBH/SBS纱线的亮度(由较高的L*显示)以及减少的红色(由较低的a*显示)被认为是商业应用所无法接受的。另外，总ΔE高于在较低pH值SBH/SBS操作下获得的总ΔE，这说明在较高pH值下的结果较差。
权利要求
1.一种用可还原的染料对织物染色的方法；所述方法包括以下步骤(a)混合包括水、氢氧化物、亚硫酸氢盐化合物、氢硼化物和可还原染料的组分以形成染色浴；(b)使该染色浴与含棉织物接触；所述染色浴形成时的pH值为9-11。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(a)中亚硫酸氢盐化合物的加入量为1.5-4克/升染色浴，步骤(a)中氢硼化物的加入量为0.05-0.14克/升染色浴。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述染色浴的pH值为9.5-10.6。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述可还原染料是靛类染料。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述亚硫酸氢盐化合物是亚硫酸氢钠，所述氢硼化物是氢硼化钠。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(a)中亚硫酸氢钠的加入量为2-3.5克/升染色浴，步骤(a)中的氢硼化钠的加入量为0.06-0.13克/升染色浴。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述染色浴通过以下步骤形成(a)形成包含水、氢氧化物、亚硫酸氢盐化合物、氢硼化物和可还原染料的初始含水混合物；(b)使所述初始含水混合物静置1-3小时；(c)加入另外的氢硼化物和亚硫酸氢盐化合物。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤(a)中亚硫酸氢盐化合物的加入量为65-180克/升初始含水混合物，在步骤(a)中氢硼化物的加入量为2-6克/升初始含水混合物。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述染色浴在形成时的pH值为9.5-10.6，所述可还原染料是靛类染料。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述亚硫酸氢盐化合物是亚硫酸氢钠，所述氢硼化物是氢硼化钠。
全文摘要
一种在氢硼化物和亚硫酸氢盐存在的情况下用可还原染料对织物染色的方法。
文档编号D06P1/22GK1880571SQ20061009135
公开日2006年12月20日 申请日期2006年6月15日 优先权日2005年6月16日
发明者H·P·肖特斯 申请人:罗门哈斯公司