JPH07508078A - 染料添加を制御した羊毛の染色法 - Google Patents

染料添加を制御した羊毛の染色法

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 染料添加を制御した羊毛の染色法 発明の背景 本発明は羊毛を含んだ繊維製品のアニオン染料による染色に関する。
アニオン染料、例えば酸性染料および含金属染料は、羊毛の染色に広(使用され ている。このような染料を使用した従来の染色法では繊維に何らかの前処理、例 えば精錬を施してから、羊毛を含んだ繊維製品を染料溶液を含む水浴に浸漬する 。色々な染色装置が使用されるが、使用される染料は全て最初から染浴中に入れ であるのが一般的である。染料と染色される繊維製品とを含む染浴も、開始温度 は非常に低く、例えば80ないし120°F(26,7ないし48.9℃)であ り、それから徐々に温度を上げ、染色が進むのに合わせて、しばしば沸点の高さ にまでもって行く。しばしば染色に引き続いて、例えば重クロム酸カリウムを使 用した“金属化”処理が行われ、染料の耐光堅牢度および/または洗濯堅牢度を 向上させる。
ある種の酸性染料、例えば分子の小さい均染性染料に従来の染色法を使用すると 高品質の染色が、達成されるが、このようなアニオン染料で均染化を達成しよう とすると、染料循環が非常に長いものとなってしまい、コストが上昇する。更に 染料循環が長いのは、染浴温度が長時間高(保持することに体1す、羊毛強度を 減少させることがあるので、望ましいことではない。優iた耐光および/または 洗濯堅牢度が要求される用途では、分子の大きい酸性染料および含金属染料を使 用して羊毛染色を行うのがごく普通である。しかし、分子の大きな酸性染料およ び含金属染料を使用して従来の方法で染色法すると、1本1本の羊毛繊維が均一 に染まらず、結果的に望ましくない染色物が得られることもある。繊維の一方の 端が染まり易いのに対して、もう一方は染料吸収が少なくて、繊維製品がしばし ば斑に染まる(5kittery dyeing”) 、即ち部分的に濃く染ま った所と薄く染まった所とが認められる。
大きい分子の酸性染料および含金属染料は、繊維の物理構造が僅かに変化した場 合でも、染色が不均一になるので、しばしば構造敏感性(structure− sensitive)染料と称されている。均染剤および/または緩染剤を染浴 に添加すると、構造敏感性染料の均染性が向上するが、このような添加物による 均染性の向上には限界があり、使用した染浴を処理するための初期投資が増加し たり、コストが上昇する欠点があるのが普通である。更にその緩染性効果が原因 となって、染色循環が長く延びたり、あるいは深い色または濃い色調を得るのが 困難になったりする。また、アニオン染料からの染料収率、即ち繊維上に与えら れた染料の量から生ずる色強度は、希望はど高くならないことがしばしばある。
発明の概要 本発明は、羊毛を含む繊維製品を少なくとも1種のアニオン染料で染色する方法 と、同方法によって製造された染色製品を提供する。本発明の方法は繊維製品を 、アニオン染料のための液状溶媒からなる染浴に浸漬することを含む。液状溶媒 と繊維製品は、少な(とも染色転移温度に等しい温度にtで加熱する。アニオン 染料は混和できる液状濃厚原液として、染料添加期間の間に制御された添加速度 で染浴に添加する。少なくとも染料の一部は、染浴と繊維製品とが少な(とも染 色転移温度と等しい温度にある間に添加する。染料添加期間の間およびは溶媒と 繊維製品が染色転移温度に上がるまでの間は染浴を撹拌し、染料濃厚原液を染浴 中で溶媒と混合して染料希釈液を形成し、繊維製品に対して染料希釈液の流れを 形成させ、染料が繊維製品に輸送されるようにする。撹拌することによってまた 、平均的してアニオン染料が実質的に均一に繊維製品に運ばれる。本発明の方法 で染料添加速度は、溶媒と繊維製品と力(少なくとも染色転移温度と等しい温度 にある間に、染料添加速度力(まず第一に繊維製品による染料吸収速度を制御す るように調製する。
本発明の好ましい一つの態様で、液状溶媒中の条件はアニオン染料の移行が約1 0%以下になるように維持する。
本発明の別の好ましい態様では、本発明の方法は、撹拌によって染色装置中の循 環を何回も繰り返さ也そして染料添加速度を、装置循環1回当たり、全染料の約 0.5%ないし約7%、最も好ましくは約0.5%ないし3%の量が染浴に添加 されるように調整する。
本発明のまた別の好ましい態様で、少なくとも約33%の染料が、該溶媒と該繊 維製品とが少なくとも染色転移温度と等しい温度にある間に染浴に添加され、最 も好ましくは染料の少なくとも約50%がこの期間に添加される。
本発明のまた別の好ましい態様で、染料添加速度は、染浴中の最低濃度の場所で の染料濃度が、実質的に溶媒と繊維製品とが染色転移温度と少な(とも等しい温 度にある期間、その最終平衡濃度の約100倍より大きくない、好!ル<は50 倍より大きくならないように調整される。
本発明のまた別ゐ好ましい態様で、染料添加速度は、溶媒中の染料濃度が染浴中 の最低濃度の点で測定して、溶媒と繊維製品とが少なくとも染色転移温度に等し い温度にある保持期間の間、最終平衡濃度の少な(とも約2.5倍、好ましくは 少なくとも3.5倍になるように調整される。
好ましくは保持期間は、溶媒と繊維製品とが染色転移温度と少なくとも等しい温 度にある期間の少なくとも約10%からなる。
本発明はアニオン染料を使用した広範な羊毛染色法で有用である。驚くべきこと に、染料移行が10%以下であるような条件の下で使用すると、アニオン染料は より効果的に利用され、染料収率が改善されるか、本発明以外では得られないよ うな、あるいは得るのが難しい濃色あるいは深い色調が達成されることが発見さ れた。またあらゆる種類の染料の染料循環が実質的に短縮され、それによってコ ストが低減され、また羊毛染色で起こることが知られている強度低下を減少させ ることができる。
しかも染色改善は、かなり高い濃度で使用されるために廃染浴液の処理を複雑に することがある均染剤あるいはその他の化学物質を使用しなくても、あるいはそ れらの使用濃度が低い場合でも達成される。
発明の詳細な説明 本発明の方法を使用して染色できる羊毛を含む繊維製品は種類が広範囲で、例え ば紡績糸、布類、カーペットおよび衣類がある。原料としての羊毛も、本方法で 染色できる製品である。布類としては、織物、編み物および不織布等の通常の繊 維形態が挙げられる。羊毛は他の各種合成繊維あるいは天然繊維と一緒になった 製品中に存在してもよい。そのような製品の代表部なものは、羊毛と他の繊維と をブレンドした糸条であの繊維は、本発明の方法で羊毛が染色されるとき、染色 されても良いし、されなくても良い。更に染色される羊毛は、同じかまたは異な る染料を既に含んでいても良い。例えば本発明の方法は、ある染料を添加して、 本発明の方法を使用する前に既に染料の大部分を含んでいる繊維が持っている色 調にその染料の色を加えるのに使用される。
本発明を実施する際に使用される染料は、アニオン染料であり、羊毛の染色は染 料分子と羊毛繊維上の含窒素基との会合による吸収の吸収取り込みによって行わ れる。大部分のアニオン染料は”酸性”染料としてよ(知られている。アニオン 染料にはその他に”含金属”染料と呼ばれている種類のものがあり、これは例え ばクロームまたはコバルトと選択された染料との反応生成物である。以後の説明 によって明らかになるように、希望の色調を得るために、2種類あるいはそれ以 上の染料の混合物がしばしば使用される。本出願で、”染料”の用語を使用する ときは、染色工程中のあるいは染色製品上の単一染料または染料混合物としての 複数の染料を指す。1種類以上の染料を使用する工程例えば染料混合物で複数の 色調を達成する際に、複数の色調の中の少な(とも1種の染料が本発明に従って 繊維製品に使用される限り、それは本発明の範囲に入るものと理解されたい。
本発明の好ましい方法では、染浴中でアニオン染料の移行が約10%以下になる 条件が使用される。移行(transfer)はアニオン染料が繊維に吸収され てから、1つの染色点から別の点に移行しようとする傾向の一つの尺度である。
ある与えられた条件の下での移行が、以下に記載した移行試験法と同様にして実 験用染浴中で測定することができる。
移行を10%以川に用ることは、好ましい種類の、即ち構造敏感性アニオン染料 から選んだ染料を使用して容易に達成することができる。これらの染料は通常非 均染性である、大きな分子の酸(milling)染料であるかまたは含金属染 料であり、染料分子が大きく移行することはなく、繊維に吸収されてから、染色 点から別の点に移ることは非常に少ない。
一般的に、構造敏感性染料は標準的な使用条件下での移行が10%以下である。
“構造敏感性”という用語はご(小さな、あるいは検出できないような繊維の物 理構造的変化が原因となって均一染色が得られなくなるような染料に与えられる 。このような変化は羊毛に自然に起こる。その使用が難しいことが知られている にもかかわらず、構造敏感性染料は、その洗濯堅牢度、耐光堅牢度、あるいはそ の両方が優れているので、多くの用途でその利用が望まれている。
本発明の好ましい態様はこれら特定の染料に限定されるものではないが、普通に 使用される構造敏感性染料として、例えば以下に掲げた染料がある[CIは19 71年第3版カラーインデックス(Color Index)を指す]。
C0工、Ac1d Yellow 220C,1,Ac1d Orange 1 62C8■、入aid Brown 2B2C0工、Ac1d Brown 2 8:IC,■、Ac1d Brown 226C1工、Ac1d Red 40 7 C9工、Ac1d Red 251 C0工、Ac1d Black ls。
C8工、Ac1d Blue 311 C1工、Ac1d Blue 80 C1工、Ac1d Blue 171 C6エ、Ac1d Blue 3コロ C0工、Ac1d Black 172染料が移行し易く、標準的な使用条件で 均染化するので、通常均染性染料とじてに記載されている染料に対して、その移 行を10%以下にするには、pHを下げるか、温度を下げるかまたはその両方を 実施する。
更に均染性が非常に強い染料では、染料移行が約10%以下になるような染浴条 件の下でも、染色を急速に(短時間で)実施することも必要な場合がある。そう しないと、本発明を使用して得られるはずの高い染料収率が、染料が繊維製品に 吸収されてから移行が起こるために減少してしまう。
従来の染色法と同様に、繊維製品は染色の前に、染色に悪影響を及ぼす糊剤およ びその他の物質を除去するために精錬することが望ましい。
布類は例えば、拡布精錬機、染色に使用する装置、例えばベックまたはパドル染 色機中で精錬する。従来から使用されて来た精錬溶液が一般に適しており、例え ば表面活性剤、例えばMERPOL LFH’ (米国デュポン社が販売してい る液状ノニオン性洗剤)を0.5 g/ ]含む180°F(82,2℃)の水 である。精錬後、布類は例えば熱水に浸漬して濯がねばならない。
本発明の方法で、染色する繊維製品はアニオン染料用液状溶媒を含む染浴中に浸 漬する。染浴は色々の型があり、例えば染色工程中、繊維製品全体を浴中に浸漬 したり、ある時期その一部を浸漬したりし、そして循環方式で、あるいはランダ ム方式で移動させて繊維製品全体と溶媒とを接触させる。繊維製品が、例えば浴 中を漸進的に移動する布類の場合、連続的なロープ状→ある場合、あるいは長さ がバラバラの繊維製品を往復運動させながら究極的に製品全体を染色する場合は 部分浸漬が有用である。布類がエンドレスロープ状である場合、ベック染色機の 染浴を使用し、ウィンチリールで移動させる方法が好ましい。最も好ましく本発 明で使用するベック染色機は改修を加えて、溶媒を外部循環するようにポンプと パイプを取り付けである。羊毛ブレンド布地、例えば羊毛/ポリエステルブレン ド製品には噴射式染色機を使用するのが有利である。
染色用液状溶媒は、染料を繊維上の染色位置に輸送できるものであり、さもなけ れば布類、染料、および同染色法にその他の面で適合するものであればどのよう なものでも染料用溶媒として適しており、例えば水性液およびメタノールが挙げ られる。好ましくは液状溶媒は希望のpHを確立し、それを維持するための、ま たその他の目的のための添加物を約10重量%以下含む水性液体である。本発明 の方法に適したそして有用な水性液は緩衝系を作る添加剤を含んでいる。例えば 約1%オーダーの酢酸、約2重量%オーダーの酢酸アンモニウムが使用でき、p Hを適当な水準に調整する。添加物にはその他に化学品例えば、均染剤、緩染剤 、およびその他現在一括して”染色補助剤”と呼ばれているものがある。
染色補助剤は本発明の工程中に存在することができる。ただこのような添加剤は 不要な場合もある。染色補助剤が染浴中に存在する場合、その濃度は一般的には 遥かに低くして、染料サイクル時間を適度に短い期間に止めるようにする。染色 補助剤は繊維への親和性の異なる染料で複合色調を得るのに有用で、望ましいも のと言える。
染浴の染色補助剤濃度が低い場合、あるいは実質的に補助剤が入っていない場合 、使用済みまたは廃染料液の処理または廃棄処理がかなり太き(有利になる。さ らに染色された繊維にも実質的に染色補助剤が残っていないか、あるいは染浴に 高濃度の染色補助剤を必要とする、構造敏感性染料用の典型的な従来染色法によ って染色した繊維と比較すると、その残存物は非常に低水準である。更に場合に よっては、使用済み染浴を使用して後処理、例えば湿潤堅牢度、耐光堅牢度、柔 軟性の改善、制電剤の塗布、およびその他の公知の化学品を使用した後処理を行 うことが可能である。金属化処理は通常、同じ染浴で行うことができる。このよ うな後処理のために、化学剤は熱染浴に、本発明の方法で染料を添加するのと同 様な技術を使用して添加することができる。更に、染色補助ゝ 剤が無いか、ま たはその濃度が充分に低ければ一度使用した染浴を次回の染色に再利用すること も可能である。
アニオン染料は混和性染料濃厚原液として染浴に、染料添加期間中その添加速度 を制御しながら添加する。”染料添加期間“とは、染料の最初の添加から、染料 の最終量を添加し終わるまでの時間を指す。染料添加期間の長さは通常、約5分 間から約4時間で、典型的には約20分間から100分間である。更に詳細に説 明するように、撹拌すると混和性染料濃厚原液は染浴中で溶媒と混合されて希薄 染料溶液を形成する。
“混和性濃厚原液”とは、その中に染料が充分に溶解しており、染浴中の液状溶 媒に添加混合すると、染浴中に濃厚原液が正常に混合する全ての割合で、希薄溶 液を形成できる溶液を意味する。混和性濃厚原液用溶媒は、異なる溶媒を導入し ても染色工程に悪影響がなければ染浴の液状溶媒と異なることができる。水性染 浴を使用する場合、混和性濃厚原液で使用する溶媒は水が好ましい。
後刻詳細に説明するように染料添加速度は、使用する染料の量、染色する繊維製 品の特性、染ト装置の種類、染料の種類、および希望する結果を達成するための 染色条件によって調整される。好ましくは、染色工程中その制御を容易にし、そ して同工程の再現性をより容易にするために、染料は添加期間中連続的に、そし て一定速度で添加する。
染浴中の希薄染料溶液を、循環ポンプを使用して循環させる染色法で、染料濃厚 原液は好ましくは、循環ポンプの前で溶媒に添加する。このためには計量ポンプ を利用するのが有利である。噴射式染色機で染色できる羊毛布帛、例えば羊毛/ ポリエステルブレンド布地を染色するときは、循環ポンプは希薄染料溶液をジェ ットノズルに供給し、新たに添加する染料を噴射流として新布地に接触させる。
本発明の方法では、溶媒と繊維製品とが入っている染浴を、少なくとも染色転移 温度に等しい温度にまで加熱する。本出願で染色転移温度とは、染色中のある特 定染料について、羊毛繊維の構造が充分に開いて、同染料の取り込み速度が顕著 に上昇する温度を指す。染料/繊維の組み合わせに対する染色転移温度は、使用 条件下で染色実験を行い、染浴温度を3℃/分の割合で上昇させながら、それに 対する染料吸尽率(%)をプロットして決定することができる。吸尽率15%の 温度が染色転移温度である。1種類以上の染料を染色工程で使用するのであれば 、染色工程の温度は好ましくは少なくとも最高の染色転移温度(これはまた、最 も構造敏感性である)を有する染料の転移温度と同じにする。本発明の好ましい 態様で、浴液の外部循環用ポンプを備えた改良beck染色装置を使用した場合 加熱は、染浴から外部循環した浴液を通過させる熱交換機を使用して行うことが できる。
転移温度と少部とも同じ温度にある間に添加する。染色工程のこの部分は”急速 染料吸収相“と呼ばれており、この期間、洛中の染料、溶媒および繊維製品とが 染色転移温度と少なくとも等しい温度になっている。
溶媒と繊維製品とが少なくとも染色転移温度になるまで染浴に染料を添加しない 染色法では、急速染料吸収相は染料を染浴に最初に添加した時から始まる。染浴 が転移温度に達しないうちに染料添加を開始する染色法では、急速染料吸収相は 、溶媒と繊維製品とが少なくとも染色転移温度と同温度に到達した時点から始ま る。急速染料吸収相は一般的な染色法では、染料が殆ど吸尽された時点、あるい は染色工程の終点で終わる。
本発明の好ましい方法では、急速染料吸収相にある間、染浴温度と染浴中の繊維 製品とが一般に一定に保持され、染色工程が温度変化によって悪影響を受けたり 、あるいは繊維製品による染料吸収速度が乱されないようにする。温度は一般に 染色転移温度以上に維持するために、転移温度+10℃、好ましくは+5℃に制 御すべきである。水性系ではまたpHを、一般的な意味で一定に保持することが 通常好ましい。pH制御は、約+0.2単位の範囲内で行うのが適当であること が発見された。
一部の染色工程、特に構造敏感性染料と均染性の強い染料との混合物を使用する 染色工程では、染色が進行すると染浴からの均染性染料の吸尽が促進されるので 、pHを下げそして/または温度を低下させることが望ましい。この操作は通常 、pHまたは温度が初めに低すぎると、構造敏感性染料の初期染着(strik e)が速過ぎて染め斑が生じるので、染色が終わってから、あるいは終わりの方 になってから行うのが望ましい。
pHを下げるのは、染料添加期の後に適当な酸溶液、例えば酢酸を計量して染浴 に加えるか、または酸供与剤、例えば5andoz Chemica1社が5A NDACID r a商品名で販売している酸供与剤(これは徐々に加水分解し て、pHを調整し低下させる)を使用して実施することができる。
本発明の好ましい方法では、少なくとも約33%の染料が、溶媒と繊維製品が少 なくとも染色転移温度にあるとき、すなわち急速染料吸収相中に、染浴に添加さ れる。最も好ましくは、少な(とも50%の染料が急速染料吸収相中に添加され る。急速染料吸収相中に添加する染料の量を増加させれば、染料収率が上昇して 有利になる。しかし、浴温が染色転移温度に達する前に、少な(とも染料の一部 を染浴に添加すると工程のサイクル時間が短(なる利点があるので、染料収率向 上はある程度犠牲にするのが望ましい。
染料添加期間および急速染料吸収相の間の染浴撹拌は、染料濃厚原液と浴中の溶 媒とを混合し、希釈染料溶液を形成し、そして繊維製品に対して希釈染料溶液の 流れを作り、染料を繊維製品に運ばれるようにする。
”撹拌”なる用語は、混合することと、繊維製品と染浴中の溶媒との間に相対的 な動きを与えることとを指す。繊維製品と溶媒との相対的な運動は、染浴中の溶 媒を循環させるか、溶媒中で繊維製品を動かすか、または繊維製品の移動と浴液 循環の両方を行って与えることができる。ベック染色装置を使用した好ましい染 色法ではウィンチリールを回転させて繊維製品を動かし、そして浴液を循環させ てその両方を行なう。ベック染色装置では浴液の外部循環用ポンプを設け、循環 する浴液に染料濃厚原液を加えて混合を容易にする。最も好ましくは染料濃厚原 液はポンプの前の部分にある浴液に添加する。
撹拌はまた染料添加期間ならびに急速染料吸収相の期間に、平均的にアニオン染 料を繊維製品に実質的に均一に輸送し、目視的には充分に均一で、目的に適った ′編色結果を与える。一般に目視的に均染性である布地は、横方向の色調変動が 約5%以下である。かくして、本発明の好ましい態様である、布地ローブを多数 回循環させるベック染色装置で染色工程を何回も繰り返すと、その間に繊維製品 への染料輸送は装置を一巡する間に均一でなくなる回があり得る。しかし、循環 工程全体の染料の輸送効果は、染料輸送が平均すると実質的に均一であるので、 結果的に均染性が得られる。後刻明白になるように、回転率数を増やし、染料添 加速度を制限し、あるいはその両方を行って、1サイクル当たりの染料添加速度 %を減少させ、そしてそれによって得られる平均効果をより大きくして均一性を 増加させることが望ましい。工程全体に亙って制御を容易にするために、そして 工程の繰り返しを可能にするために、撹拌を絶えず、一定速度で実施することが 望ましい。
本発明において、染料添加速度は、少なくとも溶媒と繊維製品とが染色転移温度 またはそれよりも高い温度にある間、繊維製品による染料吸収速度をまず第一に 制御するように調整する。これを達成するために必要な染料添加速度の調整法は 、染色工程に影響を与える因子を説明する式(I)を参照されればより良く理解 できよう。
式(1)中、Dsは溶液中での染料の拡散係数であり、Dfは繊維中での拡散係 数、Kは染料−繊維系の平衡分布係数、rは繊維の半径、モしてδは拡散境界層 の厚さである。本発明の方法で、染浴への染料添加速度を調整し、同速度を浴中 の他の条件と整合させて、染料添加速度が染料吸収速度をまず第一二制御するこ とにより、式(I)のしが低い値り値が非常に低いとき、好ましくはゼロに近付 いたときであることが発見された。
染料添加速度が染料吸収速度を主要に制御し、それによって低し値を得るために は、染料添加速度を、染色転移温度より温度が高いために染料を受け入れ易い状 態の繊維製品が、供給されるよりも多(の染料を受容できるように制限する。こ のような条件下では、染浴中の染料濃度が、従来染色法より非常に低(なり、繊 維の拡散係数Dfの影響は従来染色法より実質的に小さくなる。またDs/(K −Df)の値も従来染色法 “″より小さく、基本的にはに値は染浴中の染料濃 度が減少するのに従って増加するので、L値を低下させる。この効果は、染料を 使用するおよび/または条件が染料移行が約10%以下に確立された、本発明の 好ましい態様で特に顕著である。このような場合、K値は特に高(、そして更に 染浴中染料の限界濃度にまで上昇する。
好ましくは染料添加速度は、染色装置内の最低濃度地点における溶媒中の染料濃 度が、溶媒と繊維製品とが少な(とも染色転移温度と等しい温度にある間の期間 に、最終平衡濃度の約100倍より大きくないように調整する。本発明の、染色 転移温度に到達する以前に染浴に染料を添加する染色法では、浴が染色転移温度 またはそれよりも高い温度にある間に、一時的に高濃度の染料が浴中に存在する ことがあり得る。この高濃度期間は長いようであってはならない、即ち染浴が染 色転移温度またはそれ以上にある期間の約10%を越えてはならない。上記条件 を使用するか、または染料を選択して染料移行を約10%以下にした場合に得ら れる利点を最大番コするには、染浴が染色転移温度、またはそれ以上にある間の 期間、染料濃度は最終平衡濃度の100倍を越えないことが好ましい。最も好ま しくは、染料添加速度は同濃度が最終平衡濃度の50倍を越えないように調整す る。
“最終平衡濃度“は、新たに染料を加えずに、実質的にこれ以上染色濃度が増加 しない工程条件での、繊維製品上の特定染料に対する、染浴中の染料濃度を%で 表したものである。最終平衡濃度は、染色工程カベ終わった時点に染浴中で測定 した濃度から外挿して工程中かなりの確実性で測定することができる。通常、商 業規模の染色で染色工程が完了する際、染料は充分に吸尽され(モして染浴中で 均一濃度になっており)、浴が装置から落とされる前の最終濃度が最終平衡濃度 に対応する。染色工程中、染色装置中で染料濃度が最低になる地点は、通常染料 が染浴に導入される直前である。例えばポンプを使用して溶媒を循環させ、染料 をポンプを手前に添加する染色法では、染料を添加する直前個所の溶媒中の染料 濃度が最低になる。
反対に従来の羊毛染色法では、染浴中の染料は最初は、平衡濃度の300ないし 500倍またはそれ以上のオーダーであり、それからかなりの期間この範囲に止 まり、それから温度がゆつ(りと上昇するにつれて染色が進行し、それと共に徐 々に減少する。もし、濃度が従来染色法で使用される濃度と、繊維が殆ど染料を 含んでいないかなりの期間等しくて、温度が染色転移温度よりかなり高いと、不 均一染色が目で見て分かり、特に染料移行が10%以下になるような条件が使用 され、そして染料が選択されると、それが特に著しい。
本発明で達成可能である染料サイクル時間の短縮を充分に実現するた濃度地点で 測定して、溶媒および繊維製品が少なくとも染色転移温度に等しい温度にある維 持期間に、最終平衡濃度の少なくとも約2.5倍であるように調整する。好まし くは維持期間は、溶媒および繊維製品が少なくとも染色転移温度と等しい温度に ある期間の少なくとも約10%からなる。好ましくは最低濃度地点での浴中温度 は、平衡濃度の少なくとも約3.5倍である。
多数の繰り返し循環装置、例えばベック染色装置中の布地折り返し装置あるいは パッケージ染色機中の浴液循環を使用する商業規模の工程で、本発明による染料 添加速度は、全染料の約0.5%ないし7%の量の染料を装置の1サイクル間に 添加し、平均的に、実質的に均一な染料輸送および目視的に均一な染色状態が達 成されるように調整するのが好ましい。最も好ましくは、約0.5%ないし約3 %の量の染料が装置の1サイクルの間に添加される。実験室用染色装置を使用し たサイクル当たりの総染料の百分率は、一般的には実験室用装置が通常、大きな 商業規模の染色装置中では実際には使用されない程の高い操作回転数であるので 低いが、優れた結果が得られる。
商業規模のベック染色装置での布帛重量基準の染料添加速度は通常、約0.00 05ないし0.5%染料/分のオーダーである。その最低限界に近い添加速度は 、極端に高い親和性を有する染料を使用して低率(%)の繊維上染料染色を行い 、充分な平均染着率得るために染色サイクルを何度も繰り返して実質的に均一な 染料輸送を実現するのに有用である。
従来の羊毛染色で使用されてきたのと同じ装置中で染料が10%以下移行するよ うな条−件を使用した本発明の好ましい方法を使用して、同じ相対染料含量で、 稙対染料強度がより高い、即ち従来法を使用して得られるよりも相対的に高い染 料収率を持った羊毛を含む繊維製品を製造することができる。使用する染料の種 類によっては、染浴中の温度およびpH条件を使用して、同じ条件の下に同じ型 の装置中で本発明の方法に対して得られる相対染料収率をに調整することができ る。例えば大部分のアニオン染料ではpHを下げれば相対染料収率が増加する。
従来条件下で均染化する染料に対しては、温度低下という、転移を減少させる基 本効果を適用するのが好ましい。染料転移温度以上に温度を上げると、多くの構 造敏感性染料の相対染料収率は増加する。しかし一般に、構造敏感性染料で染料 収率に関して最良の結果を与える条件では、目視的に均染性を得るのははるかに 困難になる。従って、相対染料収率増加させ、そしてそれに加えて均染性を得よ うと極端に頑張るのでなければ、条件を選んでその間の妥協を図ることが必要で ある。
転移が10%以下である条件下に染料を使用する本発明の好ましい工程によって 、そのために不均一染色になる可能性のある、繊維中の構造的な相異に対する敏 感性を最小にできる。染料の繊維製品への平均的な輸送が実質的に均一であれば 、本発明の方法では個々の繊維がより均一に染色されるので、従来法を使用して 通常達成されるよりも目視的に優れた均染性が達成される。
染浴中の溶媒中に染色補助剤を含ませるか、または補助剤を染料濃厚原液に含ま せて、本発明の結果を調整することは可能である。一般に染料の初期染色速度を 減少させる補助剤は、得られる相対染料収率を減少させ、染色は従来の染色のよ うになってしまう。更に染浴がその染色転移温度に到達す乞前に染料を浴中に添 加した場合、転移温度に到達する前に繊維によって吸収された染料は、製品中の 繊維に従来の染色特性を幾分与える。
商業規模の染色法を本発明に従って組み立てるには、同方法を初めに、全般的に 選び出した工程条件に相当する実験室規模の装置で工程を走らせるのが有利であ る。実験室規模の工程では、染料添加速度が実験に先立って決められるか、同一 か同様な染色のための過去の経験に基づいて得た速度から確認できる。製品重量 に対する染浴の重量比が小さいために、特に典型的な実験室規模の染色装置と比 較して大規模染色装置の操作回転速度は低いので、使用する染料添加速度あるい は条件は、より大規模な染色工程をうまく運転するために更に改良を加えなけれ ばならない。
本発明の好ましい形態では、急速染料吸収相の間、同工程を注意深(制御するこ とだけが必要であり、一方、同工程の他の大部分の段階では温度およびそのほか の染浴条件はそれほど注意深く制御する必要はない。
例えば染浴を希望の温度に上げるのは急速に行うことができるし、染料添加に先 立ってpHを調整するのは急速に行うことも可能で、従来の羊毛染色法で必要と する程度の注意はしなくてもよい。これは特に、ただ1つの重要な段階で一定温 度およびpHが使用されるだけなので、工程操作が容易に再現でき、同じ繊維製 品を繰り返し効率的に染色することが可能なので特に有利である。更に染色工程 で早い時期に染浴条件が望ましくないことが判った場合は、染料添加を中止し、 希望の条件を確立させてから再び染色を開始することができる。
染色が完了してから、染浴は冷却し、一般的には約175°F(79゜4℃)以 下にし、浴液を落と古。繊維製品は濯ぎ、乾燥し、引き続いて従来の方法で使用 できる。
染料収率の改善は、染料の染色繊維製品での分布によるものであると信じられて いる。また外表面糸条に隣接する羊毛が、糸条の内側のフィラメントより多くの 染料を含んでいると信じられている。更に羊毛繊維は非対称に環状に染色されて いる、即ち糸条の表面に隣接して存在する繊維が、内側よりも多くの染料で染色 されているが、少なくとも一部の繊維の染色環は非対称である、即ち一方の側ま たはもう一方の側に染料は多く存在する。更にまた本方法で染色した布地は、布 地の表面に隣接した糸条上に布地の内部の繊維より多(の染料が存在すると信じ られており、これは従来染色法を使用して得られたより均一な染料分布とは異な る。
染料は布地中に不均一に分布するけれども、本発明を使用して製造した布地は目 で見たところでは均質に染色されており、高度に均一であるう本発明は他の種類 の繊維品、例えば不織布、カーペットに使用するタフト織物等にも適用できるが 、本発明で好ましい繊維品は編物および織物から選ばれる。更に繊維品は少なく とも1種の構造敏感性アニオン染料で染色されることが好ましい。
試験法 繊維/染料の組み合わせの染色転移温度は下記のように測定する:繊維製品の試 料を、0.5 g/ Iのピロ燐酸四ナトリウムと、0.5g/lのMERPO L HC3R(デュポン社が販売する液状ノニオン性洗剤)を含む試料1gあた り800gの水で予備精錬する。浴温は約り℃/分の上昇速度で60℃迄上昇さ せる。おんどは60℃で15分間維持し、それから繊維を濯ぐ(ここで予備精錬 温度は繊維の染色転移温度を超えてはならない。もし染色転移温度が予備精錬温 度に近接しているようであれば、予備精錬温度を更に下げて操作を再度行うべき である)。(染色物が入ってない)上記と同じ量の水の入った染浴を30℃に調 整し、(繊維品重量基準で)1%の使用染料と5g/lの一塩基性燐酸ナトリウ ムを添加する。(もし1種類以上の染料を染色工程で使用するなら、最も高い染 色転移温度を有すると信じられる染料を、染色転移温度を決定するのに使用すべ きである。通常、この染料はまた最も構造敏感性である筈である。)pHは一塩 基性燐酸ナトリウムと酢酸を使用して5.0に調整する。繊維製品を加え、浴温 は3℃/分の速度で95℃に上昇させる。浴温か5℃上がる毎に約25m1の染 料液の試料を染浴から採取する。採取試料は置屋に冷却し、同染料を監視するの に有用であると知られている波長で、各試料の吸光度を分光光度計、例えばPe erkin−E1merC552−000(ff−可視領域分光光度計(Per kin−Elmer Instrument社製)で水を基準物質に使用して測 定する。
染料吸尽率(%)を計算し、染浴温度に対してプロットする。吸尽率が15%で ある温度が染色転移温度である。
転移率(%)はAATCC試験法159−1989 (^^TCCTechni cal Manual/1991. I)、 285−286)を使用して、た だpH及び温度は実際工程ノ条件にした小型(mock)染浴を、期間30分で 使用して測定する。転移率は、この方法で染色原試料の、転移操作前(これを対 照、100%相対染料強度とする)および転移操作後の相対染料強度を測定して 計算する。
相対染料強度は、同じ染料で染色した一連の染色布を、任意に相対染料強度10 0%持つとした試料との比較または対照法によって、光度計で測定した布巾の染 料の相烹測定値である・光光度計(Macbeth Dvivision of  Kollmorgen Instrument Corp0社製)を使用して 指定波長の最小反射光を測定した。750から350nmの範囲を走査し、染料 の最小反射光の波長を決定した。同じ染料の一連の連続試料を同じ波長で測定し た。例えば、C81,^Cid Blue 122の最小反射波長は640%m である。
比較または対照法にによって製造した試料を対照に指定し、それを相対染料強度 を100%とした。残りの試料は下式によって相対染料強度を評価した。
相対染料強度(%)= (K/S試料)/ (K/S対照)x100’および に/S= (1−R) 2/2R 式中 Rは反射率。
相対染料含量は、同じ染料で染色した一連の布帛に対してその染料含量を、任意 に相対染料含量を100%とした比較または対照法によって光度測定して決定し た。
相対染料含量は以下のようにして測定した。まず、繊維製品の試料を小さな断片 に切断し、そして約0.1gをO,1mgまで正確に秤量した。
一般的には、一連の染色した繊維製品の試験試料をそれぞれ、殆ど同量になるま で秤量した。同試料は室温で3Qmlのギ酸に溶解した。試料が完全に溶解して から、20分間遠心分離して、二酸化チタン艶消し剤存在すれば、それを除去し た。
Peerkin−El+aer C352−000UV−可視領域分光光度計( Perkin−E1a+er In5trua+ent社製)を使用−もて、試 料の吸収度を記録した。波長750nmから350%mの範囲一を走査し、最大 ピークを試験した染料の分析用波長に選んだ。同一染料で染色した一連の試料全 部をこの波長で測定した。
一般的に、試料の大きさは約0.1gで、得られた染料水準で、0.3AUない し0.8AUの範囲の吸収度の読みを与えた。
吸収度の補正は、一連の試料毎に測定した波長それぞれに対して計算した。補正 吸収度は、 A (補正後の値) = (S x 0.1g) /W式中 Sは与えられた波 長での吸収度:そしてWは試料の重量(g)。
比較法または対照法によって染色した試料の相対染料含量を100%とした。残 りの試料は下記式によって相対染料含量を評価した。
相対染料含量(%)= (As x 100)/AI式中 Asは試料の平均吸 収度、そしてAIは対照試料 この計算は、与えられた一連の染料で選択された分析用波長毎に実施した。
相対染料収率−相対染料強度/相対染料含量本発明を以下の実施例によって説明 する。ただし本発明はそれらに制限されるものではない。%は特に断らなければ 重量%である。
30gの100%羊毛織布(35cm x 35cm)を精錬し、ferner −Mathis実験室用染色装置Type JF (lerner−Mathi s社製)に導入した。織布は孔空きバスケットに入れ、透視扉を閉じた。染浴は 1800mlの蒸留水を60:1の液比(織布重量に対する浴液重量)そして温 度80°F(26,7℃)で仕込み、それからpHを燐酸モノナトリウム(M− 3P)と燐酸とで5.0に調整した。0.15gのALGEGAL−BR(Ci ba−Geigy社からの羊毛用均染剤)を染浴に添加した。
バスケット装置は加減抵抗器を通じて駆動されるモーターを調節しながら、約6 秒間時計方向に回転し、次いで約5秒間停止、そして時計と反対の方向に6秒間 逆回転するようにバスケットを運動させる。この、時計方向回転、休止、そして 時計の反対方向回転の一連の運動を染色操作中自動的に継続させる。この操作に よって浴液は充分に運動し、織布試料はその基体に染料が均一に塗布される。
次いで染浴温度を急速に5°F/分(2,8℃/分)またはそれ以上の速度で染 色温度に上昇させる。本実施例で染色温度は、染料を以下に記載するように添加 する染料添加期間の間、約200°F(93,3℃)に殆ど一定に保持する。( この試料の急速染料吸収相は、染料吸収相の間に染料を添加することで始まる、 即ち100%の染料が急速染料吸収相の間に添加される。) それとは別に、0,6gのC,1,^cid Blue 336、含金属染料を 20Qmlの蒸留水に溶解し、染料濃厚原液を形成した。使用する染料の量は、 2%の染料が繊維に染着した場合を染料の完全吸尽と見做して計算した。精密( 約1%精度)なMANO3TAT COMPULAB”液体計量ポンプ(Man ostat Corporation社製)を使用°して、この別に作成した染 料溶液を計量して、移動している織布が離れる染浴の表面の下に5ml/分の割 合で、すなわち織布重量基準で0.05%染料/分に相当するように添加した。
これらの条件の下で同染料の移行は10%以下であり、40分で完了する染料添 加期の間に染浴中で染料が沈着するのは目視されない。
次いで染浴は5°F/分(2,81℃/分)で170°F(76,6℃)にまで 冷却し、織布はオーバーフロー濯ぎをし、染色機械から取り外し、そして空気乾 燥する。
その結果、羊毛織布が均一に青色染色され、染浴は目で見て色が無かった。
第2部(比較) 30gの上記羊毛織布を上記実施例と同様に、JF染色装置中の孔空きバスケッ トに導入した。染浴はもう1度、前実施例と同様に設定した。
それと別に、0.6gのC,1,Ac1d Blue 336、含金属染料を2 00m1の蒸留水に溶解した。染料溶液全部を、従来の方法により80°F(2 6,7℃)で染浴に添加した。染浴は1分光たり1°F(0,6℃)で温度を上 げ、205°F(96,1℃)にしてから、同温度で45分間維持した。浴を冷 却し、織布を濯ぎ、前実施例と同様にして取り出した。その結果、羊毛織布は均 一に青色に染色され、染浴は目で見て無色であった。
本発明で染色した織布の相対染料含量が、比較実施例と同じであると仮定すると 、反射率の測定では、相対染料収率が本発明により染色した試料で、比較実施例 の従来法と比較して15%増加している。
し、8インチ(20cm)の5aucier Beck−dyeing染色装置 (Saucier 5tainless 5teel Products社製) 中で染色した。織布は同染色装置のウィンチ上に置き、織布の末端同士を縫い合 わせてエンドレスロープ状にした。それから染浴に、液比が139:1(浴重量 対織布重量)になるように、80°F(26,7°)で25リツトルの蒸留水を 入れ、pHは燐酸モノナトリウム(MSP)と燐酸とで5.0に調整した。0. 9g(試料重量基準で0.5%)の^LBEGAL−BR,Chiba−Gei gy社製の羊毛用均染剤、を浴に加えた。織布はウィンチリールの折り返し作用 により動かした。染浴温度は、5°F/分(2,81℃/分)で急速に染色温度 にまで上昇させた。本実施例で染色温度は、以下に述べる染料添加期間の間、約 200°F(93,3℃)でほぼ一定に保持した。
それとは別に、1.8gのC,1,^cid Blue 336、含金属染料を 1.000m1の蒸留水に溶解し、繊維上染料量的1%で染料完全吸尽と見做さ れる溶液を調製した。精密(約1%精度)なMANO3TAT COMPULA B”液体計量ポンプ(Manostat Corporation社製)を使用 して、この別に作成した染料溶液を計量して、移動している織布から離れる染浴 の表面の下に25m1/分の割合で、すなわち織布重量基準で0.025%染料 /分に相当するように添加した。これらの条件の下で、同染料の移行は10%以 下であり、40分で完了する染料添加期の間に染浴中で染料が沈着するのは目視 されない。分光光度法によって測定した濃度は、染料添加後、5分間に進行した 後の浴中濃度が、染料添加完了後到達される最終平衡濃度の約5倍ないし20倍 の範囲にあることを示した。
染浴は5°F/分(2,8℃/分)で170°F(76,7°C)にまで冷却し 、織布はオーバーフロー濯ぎをし、染色機械から取り外し、そして空気乾燥する 。
その結果、羊毛織布が均一に青色染色され、染浴は目で見て色が無かった。
補正書の写しく翻訳文)提出書 (特許法第184条の8)平成6年11月10 日

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.羊毛を含む繊維製品を少なくとも1種のアニオン染料で染色する方法におい て、同染色法が、 該繊維製品を、該アニオン染料のための液状溶媒からなる染浴に浸漬し、 該溶媒と該繊維製品を該染浴中で、該染料に対する該羊毛の該染料染色転移温度 に少なくとも等しい温度にまで加熱し、該アニオン染料を該染浴に、混和できる 液状濃厚液として、染料添加期間の間にある添加速度で、少なくとも該染料の一 部は、染浴と繊維製品とが染色転移温度と少なくとも等しい温度にある間に添加 し、該染浴を、該染料添加期間の間、そして該溶媒と該繊維製品とが該染色転移 温度と少なくとも等しい温度にある間、撹拌して、該染料濃厚液を該溶媒と該染 浴中で混合して染料希釈液を形成し、そして該繊維製品に対して該染料希釈液の 流れを形成させ、該染料が該繊維製品に輸送されるようにし、該撹拌によって更 に、平均的に該アニオン染料が該繊維製品に実質的に均一に繊維製品に輸送され るようにし、ここで該染料添加速度は、該溶媒と該繊維製品とが染色転移温度と 少なくとも等しい温度にある間、まず第一に該繊維製品による該染料の吸収速度 を制御するように調整する、 ことからなることを特徴とする染色法。
  2. 2.請求の範囲第1項記載の染色法において、該方法が液状溶媒中の条件を、該 アニオン染料の移行が約10%以下になるように維持することからなることを特 徴とする染色法。
  3. 3.請求の範囲第1項記載の染色法において、該方法が、該撹拌によって装置を 経り返し循環する染色装置中で実施され、そして該染料添加速度が、装置循環1 回当たり、全染料の約0.5%ないし約7%であることを特徴とする染色法。
  4. 4.請求の範囲第3項記載の染色法において、該染料添加速度が装置循環1回当 たり、全染料の約0.5%ないし約3%であることを特徴とする染色法。
  5. 5.請求の範囲第1項記載の染色法において、該染料を、該染料添加期間の間、 連続的にそして一定速度で添加することを特徴とする染色法。
  6. 6.請求の範囲第1項記載の染色法において、少なくとも約33%の該染料が、 該溶媒と該繊維製品とが染色転移温度と少なくとも等しい温度にある間に添加さ れることを特徴とする染色法。
  7. 7.請求の範囲第1項記載の染色法において、少なくとも約50%の染料が、該 溶媒と該繊維製品とが染色転移温度と少なくとも等しい温度にある間に添加され ることを特徴とする染色法。
  8. 8.請求の範囲第1項記載の染色法において、染料添加速度が、該染浴中の最低 濃度の地点で測定した染料濃度が、実質的に溶媒と繊維製品とが染色転移温度と 少なくとも等しい温度にある期間、その最終平衡濃度の約100倍より大きくな らないように調整されることを特徴とする染色法。
  9. 9.請求の範囲第8項記載の染色法において、該染料濃度が、実質的に溶媒と繊 維製品とが染色転移温度と少なくとも等しい温度にある期間、その最終平衡濃度 の約50倍より大きくならないように調整されることを特徴とする染色法。
  10. 10.請求の範囲第1項記載の染色法において、染料添加速度が、溶媒中の染料 濃度が染浴中の最低濃度の地点で測定して、溶媒と繊維製品とが染色転移温度と 少なくとも等しい温度にある保持期間の間、最終平衡濃度の少なくとも約2.5 倍であるように調整されることを特徴とする染色法。
  11. 11.請求の範囲第10項記載の染色法において、該溶媒と該繊維製品とが染色 転移温度と少なくとも等しい温度にある保持期間の間、最終平衡濃度の少なくと も約3.5倍であるように調整されることを特徴とする染色法。
  12. 12.請求の範囲第10項記載の染色法において、該保持期間が、該溶媒と該繊 維製品とが染色転移温度と少なくも等しい温度にある期間の少なくとも約10% からなることを特徴とする染色法。
  13. 13.請求の範囲第1項記載の染色法において、該液状溶媒が水性液体であるこ とを特徴とする染色法。
  14. 14.請求の範囲第1項記載の染色法において、該アニオン染料が構造敏感性ア ニオン染料であることを特徴とする染色法。
  15. 15.請求の範囲第1項記載の染色法において、撹拌の少なくとも一部が該染浴 中の溶媒を循環させるポンプによって行われることを特徴とする染色法。
  16. 16.請求の範囲第15項記載の染色法において、該染料濃厚原液が該ポンプの 前で該溶媒に添加され、該希釈染料溶液を形成することを特徴とする染色法。
  17. 17.請求の範囲第16項記載の染色法において、該染料濃厚原液が該溶媒に軽 量ポンプによって添加されることを特徴とする染色法。
  18. 18.請求の範囲第2項記載の方法によって染色された羊毛を含む繊維製品。
  19. 19.請求の範囲第14項記載の方法によって染色された羊毛を含む繊維製品。
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