地毯染色的染料混合物 本申请是于1991年7月30日提交的、申请号为9110536.X、题目为“地毯染色的方法及装置”的发明专利申请的分案申请。
本发明涉及地毯的染色，特别涉及地毯染色的染料混合物，不需要汽蒸地毯，即可对地毯进行染色。
在现在已知并使用的地毯染色的方法及装置中，需要对地毯进行汽蒸以使染料在施加到地毯上后固着在地毯上。比如，典型的地毯染色方法及装置包括将染料施加到地毯绒面、通过汽蒸将染料固着在地毯绒面、然后在对地毯进行干燥前对地毯进行种种其他的最后加工或后处理等步骤。
一种这种传统的地毯染色方法揭示在美国专利No.4,101,270中。此专利揭示的一种地毯染色方法包括将连续的织物送过一预缩站、湿润织物、用给液辊或染料供给机使织物染色、然后使之穿过比如含蒸汽的汽蒸室使染料固着在织物上等步骤。这个基本方法一般是其他现有技术的地毯染色系统的基础，在此领域内是众所周知的。
类似地，美国专利No.4,771,497中揭示了包括有一个汽蒸固色机的地毯染色工艺过程的第二个例子。此专利揭示了一种对织物材料进行连续处理的工艺过程，包括将染料施加到地毯绒面上，然后用汽蒸方法在绒面上进行染料的固色。许多现有专利与上述两个专利一样包括这种汽蒸过程，彼此相互间不同之处只是在此基础染色技术上加入了种种供选用的附加工艺过程。
这类现有的包括汽蒸固色的地毯染色方法和装置的不足之处是在于它们都需要有汽蒸固色步骤。汽蒸固色有几个缺点，包括要用大量能量来加热蒸汽，当蒸汽凝聚成水时和染料混和时使染液稀释，从材料及时间上，地毯染色过程中的汽蒸固色都增加了染色地成本。还有一个缺点就是，含有汽蒸固色步骤的地毯染色过程在对小批量地毯进行染色时是很不经济的。
本发明提供了一种较有效而成本又较低的地毯染色方法和装置。本发明可用于地毯染色，也可用于其他比如用尼龙、聚酯、羊毛、棉花、人造纤维及聚丙烯腈系纤维之类制成的各种类型的纱、纤维、织物、针织和其他纤维类材料的染色。本发明采用高温染浴进行连续染色，不需要汽蒸，染浴以特定温度和流速送到供给机上，在供给机上控制染液的液位和温度。
本发明包括一种新型染浴供给机，采用高温染液混合物实现地毯的染色和固色步骤，其温度高于水的沸点。本发明的装置基本上也包括一个完成预热步骤的预热器、一个实现染液和化学物质加热步骤的加热的混合容器、一个在染液进入供给机之前对染液进行加热的热交换器、一个回收过量染液并将其送回热交换器的真空抽吸机、使地毯的pH值中和并在地毯进入干燥阶段前洗涤地毯的有溢流口的洗涤箱。
本发明通过将染液预热到高于水的沸点的温度并将其施加到经过预热的织物上，而不再需要汽蒸固色机。独特的化学混合物使染液在本发明中能加热到高于水的沸点从而使染料在染色时能固着在地毯绒毛上，从而在染料供给步骤后不再需要汽蒸固着机。
本发明的新颖的方法和装置有许多优点。一部分这些优点包括在染料固色过程中不需要任何蒸汽，不需要胶或增稠剂，不需要消泡剂，并减少了此系统中产生的污染物的数量。其他优点包括消除了染液废料或化工废料，不增加化学物质或染色物质的含量，且系统中用水较少，而这水可以循环使用。本发明的进一步优点包括将染料从一边到中央再到另一边较均匀地施加到地毯上，有较好的地毯花纹轮廓的清晰度，染色机较便宜，染料供给机所需的染色空间较少。
许多传统的染料供给机或设备只要用很少的费用就可以改造成本发明的方法和装置。而且，本发明的方法和装置可对单股的地毯纱线或十二英尺(12’)宽或更宽的地毯进行染色，也能对这些尺寸之间的地毯进行染色，因此产品形成一定的层次结构。由于与现有技术相比染缸内的时问要短得多，因此本发明在对小染色批量进行染色时也比较经济。而且，本发明所用的预热器是由用来加热染浴供给机的加热系统来进行加热的，因此整个系统中加热费用大为节省。
因此，本发明的一个目的是提供一种不需要汽蒸固色装置和步骤的地毯染色方法和装置。
本发明的另一目的是提供一种地毯染色方法和装置。此传统的地毯染色方法和装置所需费用少，包括能量费用较低、机器费用较低、材料费用较低、操作费用也较低。
本发明的另一个目的是提供一种不需要胶、增稠剂和消泡剂的地毯染色方法和装置。
本发明的还有一个目的是提供一种没有染液废料或化工废料的地毯染色方法和装置，而且不增加化学物质或染色物质的含量。
本发明的再一个目的是提供一种可从一边到中央再到一边较均匀地施加染料并具有较好的地毯花纹轮廓清晰度的地毯染色方法和装置。
本发明还有一个目的是提供一种地毯染色方法和装置，采用较便宜的染色机，染料供给机所占的地面空间较少，用水少且水可循环使用。
本发明的另一个目的是提供一种地毯染色方法及装置，对单股地毯纱线直到宽达12英尺(12’)甚至更宽的地毯进行染色，并且在小批量染色时较经济。
本发明的再一目的是提供一种地毯染色方法及装置，其中的预加热器由用来加热染浴供给机的加热装置来加热。
本发明的还有一个目的是提供一种独特的染料溶液，可加热到高于水的沸点的温度并且无需汽蒸固色就能固着到织物上。
通过阅读下面结合附图对本发明所进行的详细描述，本技术领域熟练人员对本发明的这些目的及其他目的就将变得非常清楚，图中对相似部件采用相同的编号。
图1为本发明的方法及装置的示意图。
图1为显示了本发明方法及装置的总的示意图，示出了实施此方法所需的各种部件。一般地，本发明采用一种包含染料、水和多种作为助染剂的化学物质的新型染料溶液，该染料溶液具有比水高得多的沸点。此高沸点染料溶液用来对地毯进行染色。这种染料溶液是使本发明独特于传统的地毯染色方法的主要方面。本说明书中的地毯一词包括所有织物、纱线及纺织品而并不只指普通的地毯。
在本发明中，地毯在高沸点染浴中着色。高沸点染浴在染浴这步骤中就能使染料固着在地毯上，这样就不需要汽蒸固色机。另外，与加热传统染浴的方法相比，此高沸点染浴用一种新颖而独特的方法进行加热。比如，染浴用电热线圈或电热元件、或者用封闭蒸汽系统加热到大于水的沸点的温度，用传统设备达不到此温度。此加热方法也提供了一种更直接的加热源。
汽蒸固色机的存在使染料溶液稀释。因此，消除汽蒸固色步骤对本发明也是很重要的，因为染料溶液具有给定浓度的染料、化学物质和水，而这一染料溶液的任何稀释对地毯的着色和染液加热到高于水的沸点的能力都有影响。当地毯离开染浴时，挤压地毯以去除过量染料，此染料被回收到染浴中。然后地毯进入冷水浴中，停止或固着染色过程。一旦染料固着后，就不会发生地毯从一边到中央再到另一边的颜色的变化，而这在采用汽蒸固色步骤的连续染色时是很常见的。然后将地毯放在一个或多个具有溢流口的洗涤箱中漂洗。
再请参看图1。本发明所使用的染料溶液储存在染槽(染料桶)26里。本发明所采用的染料溶液是一种由特定染料、化学物质和水组成的独特混合物。一般通过在用于染浴18中的一部分水中溶解染料来形成染料溶液。然后将用来控制染料溶液的pH值的酸和助染剂溶解在用于染浴18中的水的其余部分。然后再将溶解的染料和助染剂和酸与一定量的乙二醇相混和及混合。乙二醇将染料溶液的沸点提高到高于水的沸点的温度。此染料溶液加热到刚好低于染料溶液的沸点的温度，由于染料溶液中种种成份的混合，其沸点温度高于水的沸点温度，然后此染料溶液在染液供给机部分17内加到地毯上，这将在下面更充分地加以描述。
根据所需的染色要求，可以制备出许多种染料、化学物质和水的混和物。可用的染料包括比如酸性染料、分散染料、直接染料、碱性染料、还原染料、纤维反应性染料以及其他可热施到基质上的染料。下面为两例代表性的染料溶液：
例1组份 重量百分比 克/升染料(经选定的酸性染料) XX.X X.XX苯基酒精(747—酒精，DEG 乙醇，阴离子 0.2 2.00和离子表面活化剂)Fulgen SDM(氧基化C12—C150.2 2.00伯醇和椰子冷凝液)氨基磺酸15％溶液 1.0 10.00水 23.6 316.00染料总数 25.0％ 330.00二甘醇SP.gr.1.12)或 75.0 670.00其他类甘醇总和 100.0％ 1000.00
如上所述，所选的酸性染料首先溶解在316.00克(或316毫升)的一部分水里，这部分水足以让染料溶解。然后将诸如苯基酒精和Fulgen SDM之类的助染剂以及诸如氨基磺酸之类的控制pH值的酸加入到染料/水混和物中。然后将这些与预先和316.00克水的其余部分相混和的二甘醇或其他甘醇混合或混和，以形成染料溶液。这种特定的染料溶液的沸点温度接近228—230°F。这种特定的染料溶液对尼龙簇绒地毯或其他尼龙织物特别有用。
例2组分 重量百分比 克/升染料 XX.X X.XFulpon GP(乙氧基磷酸酒精的钾盐)(磷酸盐DA—4) 0.2 2.0水 10.0 130.0Fulpal ME阴离子表面活化剂(P—NP—9) 0.5 5.0氨基磺酸15％溶液 0.5 5.0水 13.8 188.0染料总数 25.0％ 330.0二甘醇或其他甘醇 75.0 670.0总数 100.0％ 1000.0
和例1一样，染料首先溶解在一部分足以使染料溶解的水中。用于这种特定的染料的应当是热的，并且一般需要分散剂，比如Fulpon GP，以有助于它的完全溶解。然后将诸如Fulpal ME之类的匀染剂和控制pH值的酸，比如氨基磺酸，加到染料/水混和物中。此溶液与甘醇相混和及混合以提高染料溶液的沸点，甘醇预先与水的其余部分相混和。这种特定染料溶液的沸点也接近228—230°F。这种特定染料溶液对聚酯地毯或其他织物特别有用。
任何一种允许热传递的甘醇都可用于此染料溶液。选择合适助染剂以辅助待染纤维的染色。当采用某种助染剂时，某些纤维染色染得较好，这在本技术领域里是大家都知道的。阴离子的、非离子的、阳离子的、润湿剂、匀染剂以及缓染剂等都是可以根据待染纤维选用的助染剂。尽管大多数酸都适合于加入染料溶液，但最合适的酸包括甲醇、氨基磺醇、柠檬酸、醋酸、磷酸，以及醇发生剂。
在图中用地毯圈辊10总体表示的地毯，在进入染浴供给机装置17之前先进入预热器14。预热器14一般是染浴供给机装置17的延伸部分，它一般包括一入口门12、一预热室13及传送辊16。入口门12一般是装有弹簧的门，或一个具有单向铰链的门，向预热器的内室13方向开启，以使从预热室13通过门12进入大气的热量损失减至最少。当地毯10通过预热器14时它由辊轮16支持。
预热器14的目的是用来在地毯10进入染浴供给机装置17之前对地毯10进行加热。地毯10的预热使染浴18保持不冷却并有助于打开地毯10上的受色位置，这样地毯10就易于从染浴供给机19中取得染料。预热器14和预热室13是采用与加热染浴供给机部分17同一加热系统30来加热的。加热系统30可以是任何一种传统的加热系统，比如电加热线圈或封闭蒸汽。预热器14将地毯10加热到约220°F为止的任一选定的温度。
地毯10从预热器14出来并进入染浴供给机装置17。染浴供给机装置17一般包括染浴18、染液供给机19a、19b、19c、染料进口22、压辊32以及引出辊34。
染料溶液通过染料溶液进口22供给到染浴供给机装置17。在离开染料桶26时，染料溶液通过进给管馈给到热交换器20。热交换器20可以是任何一种传统的热交换器，用来在染料溶液进入染浴18和染液供给机19a、19b、19c之前将染料溶液加热到一较高温度，一般加热到约240°F。一流量表(图中未画出)位于热交换器20和染浴供给机部分17之间以调节进入染浴18的染料溶液的流量，以使染浴18的高度保持不变。
在染液供给机部分17里，地毯10穿过高温的染色溶浴供给机19a、19b、19c，供给机将染料溶液施加到地毯10上。在染浴供给机部分17，染料被进一步加热到约160°F和约240°F之间。地毯10和染浴供给机19a、19b、19c浸没在染浴18内，便于将染料均匀地施加到地毯10上。地毯10在第一供给辊(给液辊)19a下穿过后，再穿过第二供给辊19b和第三供给辊19c，以保证染料施加得均匀而彻底。在染浴供给机部分17里，地毯10在分别从供给辊19a、19b、19c上或下经过时都浸没在染浴18内。
在将染料溶液加到地毯10之后，地毯10离开染浴18并经过压液混32以去除过量的染色溶液。压液辊32位于染浴18上方，以将从地毯10挤出的任何过量染料溶液落回到染浴18供回收使用。用压液辊32将过量染料溶液从地毯10挤出后，染过色的地毯通过引出辊34从染浴供给机部分17引出，引出辊34用来除去一些过量染料溶液并防止从染浴供给机部件17的热量损失。
可能仍带有来自染料供给过程的有过量染料溶液的染过的地毯10，接着再经过一真空抽吸机36。真空抽吸机36是一种通常的装置，它通过真空装置从已染过的地毯10中进一步去除过量染料溶液。由真空抽吸机36从地毯10去除的过量染料溶液通过循环线38返回入热交换器20。因此，过量的染料溶液循环回到染浴供给机部分17以染其他的地毯。
染过的地毯从真空抽吸机36进入到一个或多个洗涤箱40。洗涤箱40用来将过量染料溶液和化学物质洗去，并将地毯在染色过程中可能沾上的其他碎屑物洗去。洗涤箱40采用具有中性pH值的冷水浴来清洗。冷水浴的另一个作用是帮助停止染色过程并帮助将染色固着在地毯10表面上。
在洗涤时，地毯10在洗涤箱40内的一个或多个辊子44之间行进，以延长地毯在冷水浴中的时间。在离开洗涤箱40时，地毯10从喷洗器46旁经过，喷洗器46也起着将水导入洗涤箱40的导水装置的作用。地毯10在由喷洗器46用冷水喷洗后经过压水辊以去除过量的水。在某些应用中，最好有多个洗涤箱40，这些洗涤箱40一般彼此相同。每个洗涤箱40也有溢流口42以使洗涤箱40内的水位保持恒定。地毯10在离开洗涤箱40后，采用传统的地毯干燥装置以传统的方法进行干燥。
当采用适当装置进行上述过程时，可以用酸性、分散、直接或碱性的染料对尼龙、聚酯、棉花、羊毛及其他纤维进行染色。在采用适当装置时，上述过程不用汽蒸装置或用其他的称心固色所需的汽蒸也能达到现在可接受的着色牢度和耐摩擦脱色度。而且，当采用适当装置时，本发明的工艺过程可100％地使用染料溶液，使染色过程中的污染废物减少了近75％，且某些现存的装置在改造后也能适用。在地毯10从染浴18出来时，色彩的浓淡(层次)已充分显出而不会继续增色。此外，洗涤箱40里用的水可用简单的管道(图中未画出)进行再循环。
本发明的装置可对大多数现有连续染色联合机组型地毯染色装置进行改造。主要的改造是根据已有的装置安装染浴供给机17。由于不再需要，现有装置中可去掉现有的汽蒸机，而染浴供给机17就可以装在它的位置上。或者，染浴供给机17可以装在紧靠着现有汽蒸机的前面，让地毯10首先经过染浴供给机17，然后经过现有的汽蒸机，然后到地毯洗涤系统。如果采用这种方式，不必使用现有的汽蒸机，因为不需要汽蒸机。类似地，染浴供给机17可以位于紧跟在现有汽蒸机之后而达到同样的结果。
本发明可用于所有连续染色联合机组对地毯进行染色及用于各种类型的纱线染色，比如经纱、绞纱、编织物拆编间隔染色等。本发明在连续染色联合机组上能生产从一边到另一边相匹配的优良的色彩，并产生改进的簇绒的清晰度并在萨克森及立绒割绒结构中产生良好的手感。而且，除了装置速度限制以外，本发明在速度方面实际上没有限制。用本方法或装置进行染色的地毯与用传统染槽及连续染色联合机组进行染色的地毯相比色彩特性更为优良。
很显然，本技术领域的熟练人员不偏离由后附权利要求书所阐述的本发明范围的情况下就能对旨在用于说明本发明最佳形式的实施例作种种修改和变化。