防臭氧褪色的着色纤维 本申请是1996年9月19日提交的美国专利申请序列号08/715,724的后续部分。
本发明涉及着色聚酰胺纤维以及由此种纤维制成的制品。更具体地说，本发明涉及包含防臭氧褪色的着色皮芯双组分面层纤维的地毯。
本文所使用的术语“染色”是指，在材料(即，纤维)挤出之后，通过在高温下向其中加入一种或多种化学组合物，通过本领域已知的尽染或连续染色方法实施的有意地着色加工的结果。与此不同，术语“沾色(stained)”是指某种着色物质以离子方式、共价方式或者通过化学分离结合到纤维上所导致地纤维的变色。本文在针对聚酰胺纤维或地毯所使用的术语“防沾色力”和“防沾污性”，是指纤维或地毯抗红色饮料和/或咖啡沾色的能力。“本质上化学相容的”的意思是，所指的物质可彼此溶混。
聚酰胺纤维相对便宜，并能提供可人的综合品质，如舒适、保暖以及易于加工成范围广泛的各种颜色、图案及质地。正因为这样，聚酰胺纤维被广泛应用于多种多样的家庭及商业制品中，包括，例如地毯、窗帘材料、装饰布及服装。由聚酰胺纤维制成的地毯被家庭和商业界普遍用作地板覆盖物。
聚酰胺纤维往往容易被某些天然和人造着色剂，如家庭中常用的诸如咖啡、酒类及软饮料之类的饮料永久性沾色。此种家庭饮料可包含各种各样的着色阴离子化合物，包括酸性染料，如儿童饮料中使用的红色染料。由此种化合物所造成的沾色在普通的清洁条件下不容易除掉。
像酸性染料这样的沾色材料对纤维的结合能力取决于纤维上活性官能团及沾色物质的种类。例如，聚酰胺通常包含胺端基(通常是质子化的)，它能与酸性染料(或沾色剂)上带负电的活性基团相结合。
常用的酸性染料着色剂以及在室温下导致尼龙严重沾色的着色剂，是“染料索引(“C.I.”)食品红17”，亦称之为FD&C红染料40。像C.I.食品红17这样的酸性染料常常与聚酰胺聚合物中的质子化胺端基形成强离子键，从而将纤维染色，即，沾色纤维。因此，与污垢不同，污垢可以通过典型的清洁操作程序以物理方式去除，而像C.I.食品红17这样的酸性染料着色剂能渗入聚酰胺并与之起化学反应，生成与聚酰胺的化学键，这使得将此种着色剂从聚酰胺纤维中完全除掉变得不实际或不可能。
咖啡作为沾色剂的确切机理尚未完全搞清楚。然而，与酸性染料色斑一样，咖啡色斑也具有难以用惯用的清洁程序从聚酰胺地毯中除掉的坏名声。
地毯的这种严重沾色对消费者来说是个大问题。事实上，调查显示，地毯因沾色而更换要比因磨损来得多。倘若能提供一种能够防普通日常沾色，如防红色饮料和咖啡沾色的聚酰胺纤维，从而可延长地毯的使用寿命，则将是理想的。
通过减少上染位置来降低酸性染料对尼龙的亲和力的方法是已知的。例如，授予Corbin等人的美国专利3,328,341描述了采用丁内酯来降低尼龙可染性的方法。授予Thomm等人的美国专利3,846,507描述了通过将聚酰胺与具有苯磺酸酯官能度的聚合物相掺混来降低酸性染料对聚酰胺的亲和力。授予Anton等人的美国专利5,108,684描述了由包含0.25～4.0重量％芳族磺酸酯的聚酰胺共聚物制成的纤维，它能防止酸性染料的沾色。授予Hoyt等人的美国专利5,340,886描述了一种抗酸性染料的聚酰胺纤维，它是这样制成的，在聚合物中结合进足够数量的SO3H基团或其盐，从而使得聚合物的含硫量达到约1～约160克当量每106g聚合物，并用化学封端剂将该磺化聚合物中存在的一部分胺端基以化学方式保护起来。诸如这些专利中所描述的改性聚合物一般制造成本都很高。
除了聚合物改性之外，已提出对地毯进行局部处理的方法，作为赋予聚酰胺地毯纤维防酸性染料性能的成本效益好的途径。这些局部处理剂可以是磺化材料，它起着“无色染料”的作用并将聚酰胺聚合物上的胺上染位置约束起来。用于局部施加到聚酰胺底层上的磺化产品公开在，例如授予Liss等人的美国专利4,963,409；授予Moss，III等人的美国专利5,223,340；授予Sargent等人的美国专利5,316,850；以及授予Hu(Hu还描述了一种在纤维成形之前通过将聚酰胺与能减少胺端基的化合物进行熔融掺混制成的聚酰胺底层物。)的美国专利5,436,049。局部处理剂往往是非永久性的，在地毯经过一次或多次洗涤之后便被洗掉了。
纤维可成形为各种各样的形状，且可由各种各样的材料制成。例如，某些纤维包含一种以上的聚合物，它们位于横断面的不同的轴向共延伸部分内，并沿着纤维的长度方向延伸。具有这样两部分的纤维被称之为“双组分纤维”。其中一个部分包围或基本包围着另一部分的双组分纤维，就称其具有皮芯构型。
皮芯双组分聚酰胺纤维是已知的。授予Hoyt和Wilson的美国专利5,445,884公开了一种沾色性较小的、以聚酰胺为芯并以疏水性聚合物为皮的长丝。芯与皮的重量比为约2∶1～约10∶1。倘若皮非常薄，必须使用配伍剂。配伍剂通常很昂贵。配伍剂，在某些情况下可以省去不用，即，通过加厚皮层，令其超过断面的15重量％。然而，倘若皮材料也很贵，则也会大大增加纤维的成本。
授予Anton的美国专利4,075,378描述了包含聚酰胺芯和聚酰胺皮的皮芯双组分聚酰胺纤维。芯层聚酰胺是酸性可染的，而皮层聚酰胺则由于磺化，为碱性染料可染型。
授予Davis等人的美国专利3,679,541描述了一种皮芯双组分长丝，它通过在聚酰胺芯层周围使用共聚酯或共聚酰胺皮层而具有去污、防污垢再沉积以及抗静电等性能。
授予Fujii等人的美国专利3,645,819公开了一种用于轮胎帘子线、弓弦、渔网及球拍线的聚酰胺双组分纤维。
授予Brayford的美国专利3,616,183公开了一种具有抗静电和去污特性的聚酯皮/芯双组分纤维。
授予Bannerman的美国专利2,989,798描述了一种皮芯双组分纤维，据说，它通过改变皮层相对于芯层的胺端基含量而具有改善的可染性。皮层具有的胺端基少于芯层所具有的。
横断面为非圆的纤维是已知的。例如，授予Holland的美国专利2,939,202和2,939,201，描述了具有三叶形断面的纤维。
聚酰胺纤维可染成流行色，染色通常是在簇绒或织造成地毯面层纤维之后进行的。纤维染色使用的染料会发生褪色。染色纱线褪色的一种方式是通过臭氧的作用。这在靠近海岸线一带(即，炎热而潮湿)，或者在有静电吸尘器的家中是个突出的问题。安装在汽车中的地毯也处于热和潮湿的环境中。臭氧与染料起反应，特别是与分散及阳离子染料起反应，从而使之褪色或出现色差。酸性染料也容易发生臭氧褪色。褪色对于未着色尼龙6纱线(供染色之用)在商业地毯(不同于家用地毯)市场上的销售是一个重要的障碍。为获得商用可接受的防臭氧褪色能力，纱线常常不得不在纺丝期间进行颜料着色，而不是采用更为灵活的(在颜色和式样方面)染色方法，后者是在地毯厂而不是上游的纤维生产厂进行的。
本发明的一个目的是提供染色的地毯面层纤维，它能防臭氧褪色并在传统的聚酰胺染色条件下可染。
本发明的另一目的是提供染色地毯，它除了具有良好的防臭氧褪色能力而且制造成本低廉。
本发明的又一个目的是提供一种制造染色的并表现出良好防臭氧褪色能力的地毯的方法。
本发明的再一个目的是提供防臭氧褪色的热定形地毯纤维，它是酸性染料可染的，然而却能防止酸性染料和咖啡沾色。
上述以及其他的目的已由本发明通过一种由加接到并结合在底布材料上的由染色皮/芯面层纤维制成的防臭氧褪色染色地毯而实现。该面层纤维的芯由一种占纤维重量的至少约70重量％的成纤聚酰胺构成。皮基本或完全包裹着芯，并包含一种成纤聚合物，它与芯的聚酰胺组分在本质上是化学相容的，选自能够阻止染料泳移的一类聚合物。该面层纤维被至少一种酸性染料、碱性染料或分散染料染色。该面层纤维防臭氧褪色的指标是，经过至少3次臭氧褪色循环之后与原来未暴露样品的CIEL*a*b*总色差，小于经用相同染料的染色的基本完全由所述芯聚酰胺组分构成的纤维表现出的CIEL*a*b*总色差的一半。该纤维还可进行并捻和热定形，此时，观察到的臭氧(染色)牢度改善会更为显著。
本发明的染色地毯为低成本、耐用，具有持久防通常由酸性染料和咖啡所致的沾色的能力，并且防臭氧褪色。
本发明所达到的上述及其他目的及优点，在本领域技术人员阅读了下面的说明之后将立即得到认可。
图1给出的柱状图表表示，在实验室模拟连续染色过程中用酸性染料染成米黄色的地毯纤维，包括本发明使用的染色纤维，按ΔE*值衡量的臭氧牢度。
图2给出的柱状图表表示，在实验室模拟连续染色过程中用酸性染料染成灰色的地毯纤维，包括本发明使用的染色纤维，按ΔE*值衡量的臭氧牢度。
图3给出的柱状图表表示，在实验室模拟连续染色过程中用酸性染料染成蓝灰色的地毯纤维，包括本发明使用的染色纤维，按ΔE*值衡量的臭氧牢度。
图4给出的柱状图表表示，在实验室模拟连续染色过程中用酸性染料染成绿色的地毯纤维，包括本发明使用的染色纤维，按ΔE*值衡量的臭氧牢度。
图5给出的柱状图表表示，在实验室模拟连续染色过程中用分散染料染成蓝色的地毯纤维，按ΔE*值衡量的臭氧牢度。
为了帮助对本发明原则的理解，下面将给出有关本发明具体实施方案的说明，并采用特定的语言对它们进行描述。然而，应当理解，采用这些特定语言的目的绝非要对本发明的范围作出界定。在所讨论的本发明原则基础上的变换、进一步改进及其应用范围的拓宽，正如与本发明相关领域的普通技术人员很容易想到的，均在本发明考虑的范围之列。
按照本发明制造的染色地毯可防止臭氧褪色。它们还防止酸性染料和咖啡造成沾色，却仍可用传统的聚酰胺染色方法进行染色。它们表现出的光牢度性能与传统的染色尼龙6地毯不相上下，因而，这种性能并未因此而打折扣(而且可能还有改善)。
这种地毯由双组分面层纤维制成，该双组分面层纤维由基本上或完全被一种能阻止染料泳移的聚合物包围着的聚酰胺芯部分构成。该纤维用酸性染料、分散染料，或者已知容易发生臭氧褪色和变色的其他染料来染色。
本发明纤维优选包含约97重量％～约70重量％芯部分，和约3重量％～约30重量％皮部分。更优选的是，用于本发明地毯中的纤维包含约97重量％～约85重量％芯部分和约3重量％～约15重量％皮部分。最优选的是，该纤维包含约97重量％～90重量％芯部分和约3重量％～不足10重量％的皮部分。事实上，令人惊奇地发现，少于10重量％的皮部分却显示出优于约10重量％的皮层部分的性能，特别是在臭氧褪色方面。
芯可由任何成纤聚酰胺或共聚酰胺构成。适合作芯的成纤聚酰胺包括那些具有，作为聚合物骨架主链的主要部分的重复酰胺基团(-CO-NR-)的聚合物，其中R是烷基、芳基、链烯基或炔基取代基。此种聚酰胺的非限定性例子包括，通过内酰胺或氨基己酸的聚合获得的均聚酰胺和共聚酰胺，或者是二胺、二羧酸或内酰胺之间任何可能的排列组合的共聚产物。芯可以是酸性可染聚酰胺，如具有可作为上染位置的胺端基的聚酰胺。可能的是，芯可以是碱性可染的聚酰胺，例如当生成聚酰胺的单体在阴离子基团，如磺化单体的存在下聚合制备的。此种聚酰胺及其制法对本领域普通技术人员是熟知的，并一般地属于在重复单元(或在以混合单体为原料的情况下，单体)中具有15个或更少碳原子的那类聚酰胺。更优选的是，该聚酰胺在重复单元中具有不足7个碳原子，如尼龙6和尼龙6/6。其他聚酰胺，如尼龙12、尼龙11、尼龙6/12、尼龙6/10等，出于某种原因经过了改性，致使它们变成了酸性染料或咖啡可沾色的，因而也可使用。最优选的是，芯聚酰胺是尼龙6或尼龙6/6。可能的是，芯聚酰胺具有的胺端基含量大于约5毫克当量每千克(meq/kg)～小于约100毫克当量每千克，更优选约20～约50毫克当量每千克。
纤维的皮部分由能阻止染料泳移(室温下，相对于尼龙6而言)的成纤聚合物构成。合适的聚合物包括聚烯烃(如，聚丙烯、聚丁烯等)、成纤聚苯乙烯、成纤聚氨酯以及某些聚酰胺。优选的是，皮由与芯聚合物在本质上化学相容的聚合物构成。优选的是，皮是抗酸性染料和咖啡沾色的聚酰胺聚合物，以致当面层纤维暴露于C.I.食品红17时，面层纤维在日光6500标准光源照射下的红色饮料沾色深度等于或小于约15CIEL*a*b*ΔE*单位；而且当面层纤维暴露于咖啡时，其在目光6500标准光源照射下的咖啡沾色深度等于或小于约10CIEL*a*b*ΔE*单位。更优选的是，红色饮料沾色深度等于或小于约10ΔE*单位。
优选的是，皮聚合物是选自具有如下结构的聚酰胺：
(a)[NH-(CH2)x-NH-CO-(CH2)y-CO]n
其中x和y可以是相同或不同的整数，优选为约4～约30，且x与y之和大于13，更优选约9～约20，最优选约9～约15，且n大于约40；以及
其中z是整数，优选约9～约30，更优选约9～约20，最优选约9～约15，且m大于约40；
(c)(a)或(b)的衍生物，包括取代上一个或多个磺化、卤化、脂族的或芳族的官能度的聚合物；以及
(d)(a)、(b)及(c)的共聚物及共混物。
优选的皮聚合物具有大于80％的非羰基骨架或取代基碳原子，如烷基、链烯基、炔基、芳基、氟代烷基、氟代链烯基、氟代炔基、氟代芳基、氯代烷基、氯代链烯基、氯代炔基、氯代芳基等，且不具有极性取代基，如羟基、氨基、磺酰基(sulfoxyl)、羧基、硝酰基或其他能够生成氢键的此类官能团。可用作皮聚酰胺的合适成纤聚酰胺的非限定性例子包括尼龙6/10、尼龙6/12、尼龙10、尼龙11及尼龙12。该成纤皮聚酰胺可以是磺化的，然而，优选是基本不磺化的。最优选的是，该皮聚合物是尼龙6/12。可选地，皮聚合物组分可具有少于约30meg/kg的可滴定胺端基浓度。若聚合物为胺端基被保护的，有用的胺端基保护剂包括内酯，如己内酯及丁内酯。
上面已经提到，纤维的皮优选基本上或完全包裹着纤维的芯。皮/芯纤维的成形方法对本领域普通技术人员是已知的。一种成形皮/芯纤维的优选方法公开在授予Hills的美国专利5,162,074中，在此，将其有关双组分纺丝技术的内容收作参考。皮/芯排列可以是偏心或同心的。
用作本发明地毯中面层纤维的纤维优选是多叶形的。三叶形断面是目前优选的。另外，该纤维还可包含一个或多个内部空隙空间，例如中心轴线空隙。
用于本发明的纤维可以是连续纤维或短纤维，它们或者是单一种类的或者是与其他纤维的共混物。该纤维的特别有用的形式是膨化变形长丝纱。
普通的熔融纺丝及后处理技术可用于制造该纤维。该纤维可按已知的方法进行变形加工，生产出膨体纱，方法包括填塞箱卷曲、齿轮卷曲、刀口卷曲、假捻变形及热流体喷射膨化。若干根单纱可采用传统技术按各种各样的组合并合在一起，并施加上不同水平的捻度，例如，一组纤维可合起来成为纱线。纱线可并捻(即并线和加捻)。优选的是，该纱线是热定形的。
尤其优选且特别有利的情况是，用于本发明的纤维是并捻股线且为热定形的。正如本领域普通技术人员所了解的，“并捻的”是指经过并线和加捻的纱线。并捻及热定形可采用任何本领域传统上使用的方法完成。据信，并捻或热定形的方法对获得本发明的优点并非关键。在典型情况下，传统的染色和热定形的纱线在臭氧褪色性能上不及尚未经过热定形的染色纱线(即，暴露于臭氧后，褪色更厉害)。然而，令人惊奇地发现，本发明地毯很少因热定形而在抗臭氧褪色方面恶化。就是说，本发明地毯上的热定形面层纱线的表现至少与未热定形的纱线一样，某些情况下反而更好。
再有，聚酰胺纱线经常在热定形时发生收缩。优选的是，用于本发明的纤维的蒸汽热定形收缩值相当于以相同方式制造但仅由芯聚酰胺组分构成的纤维的蒸汽热定形收缩值的约70％或更少。
该纱线可采用传统的地毯制造技术制成地毯，例如将面层纤维织造或簇绒到底布上，以及用胶乳或其他粘合剂将面层纤维粘合到底布上。该地毯可以是割绒的、本色的、多层次毛圈的、平坦毛圈的、割绒/毛圈组合的，或者任何其他符合时尚的式样。如果需要，本发明的地毯可以是地毯砖(块)或垫子的形式。举个例子，在割绒地毯料的情况下，纱线被簇绒到基底布上，然后剖开毛圈便成形为割绒地毯料。该基底布可以是织造的或非织造的黄麻布，也可由尼龙、聚酯、聚丙烯等构成。将割绒地毯料染成要求的色调。将第二底布(要求的话)粘合到非毛圈的一面，典型的方法是用胶乳基粘合剂。第二底布可以是由黄麻、聚丙烯、尼龙、聚酯等制成的。本发明的地毯可带背衬泡沫层或不带。本发明的地毯可具有各种各样的毛圈单重、毛圈高度及式样。目前相信，对此种地毯的式样不存在任何限制。
如上所述，用于本发明地毯的纤维是染料染色的，优选用酸性染料，并显示出惊人的抗臭氧褪色能力。该纤维可在制成地毯之前进行染色，例如以绞纱形式染色，或者在该纤维已经在底布上的情况下染色。就是说，可对制成的地毯进行染色。虽然，本发明可考虑采用各种各样的酸性染料，但目前优选的酸性染料是：C.I.酸性黄246、C.I.酸性红361、C.I.酸性蓝277以及它们之间或者与其他染料的组合。化学结构类似的染料也设想可用于获得本发明的有利效果。分散染料，尽管以对臭氧不稳定著称，但可明显得益于本发明。
现在，将结合下面的具体实施例来说明本发明。给出这些实施例的目的仅在于举例说明，不拟界定其范围。在下面的某些实施例中，采用针织物来展示可用于制造本发明地毯的纤维的抗沾色性能。然而，这不过是举例而已，据信，该纤维当作为地毯中的面层纤维时将表现出基本相同的性能。
在实施例中采用下面的试验方法和程序：
线密度、强度、伸长及断裂功：
线密度、强度、伸长及断裂功采用试验方法ASTM D2256-97来测量。夹持长度采用10英寸(0.254m)，十字头速度采用10英寸/分(0.0042m/s)。
沸水收缩：
沸水收缩采用ASTM D2259-71测定。
异形比(modification ratio)：
对非圆断面(例如，三叶形)而言，异形比是组成纱线的单丝断面的最小可能外切圆对最大可能内切圆(直径)的比值。给出的数值是10根长丝的平均值。
热定形：
将待热定形的纱线打成绞，并在地毯工业惯用的标准高压釜中接受热定形。在高压釜中热定形处理的第一步包括将温度升高到110℃，并在6psig(41kPa)下维持3分钟。然后解除压力，接着，再重复第一步。高压釜中热定形过程的第二步涉及将温度升高到132℃，并在28psig(193kPa)压力下维持3分钟。然后解除压力，接着，再重复该步骤2遍或更多遍。
臭氧暴露程序：
按照AATCC(美国纺织化学家和染色家协会)方法129-1996(类似于ISO105-G03)，全部染色的样品接受1、2、3、4、5及6次臭氧褪色试验循环。在该方法(以及本文涉及颜色或变色的其他方法)中，沾色样品与对应的未沾色样品之间的总色差计算，均采用在日光6500标准光源下的CIEL*a*b*系统(单位制)，该系统的具体规定载于Commission Internationable de I’Eclairage的《CIE公报第15号(E-1.3.1)》中。
进行暴露与未暴露材料的分光光度测定，并遵照CIEL*a*b*系统计算出暴露与未暴露材料之间的CIEL*a*b*总色差(CIEL*a*b*ΔE*(在本申请中即：“ΔE*”或“6E*”))。有关计算的细节，可参见，例如Billmeyer，Jr.，Fred W.及Saltzman，Max.，《颜色技术原理》，JohnWiley & Sons，纽约(1966)。ΔE*值越低(即，与未暴露对比样的总色差越小)，材料的变色程度就越小。
AATCC颜色变化灰度标准(AATCC Color Change Gray Scale)，是一种通过目测样品颜色变化对应于该标准所得出的色差进行定级的标准。A5级代表无颜色变化。A1级代表严重变色。A3级代表易见的但多数情况下可接受的变色。就本申请的目的而言，ΔE*值等于或小于3.4，相当于AATCC标准的3级或更好。一般地，商用可接受抗臭氧性能为，ΔE*数值等于或小于3.2。
如同下面实施例中所显示的，本发明样品经3次臭氧暴露循环后的褪色(按ΔE*衡量)，仅等于或小于以相同染料染色的具有基本上完全由芯聚酰胺(即，不含皮)组成的纤维的地毯的对应值的一半。应当指出，在进行上述比较时，用于本发明的纤维及纱线与仅由芯材料构成的纤维及纱线，必须具有大致相同的纤度、断面形状及变形加工工艺。这是因为，以上因素中任何一项都会影响到用作臭氧褪色测定对比样的未暴露样品的表观染色深度(按CIEL*a*b*系统测定)。例如，一般而言，纤度较小(单丝纱线)的纱线看上去就比总旦数(单丝纱线)较高的纱线染色深度浅。变形纱比未变形纱更深，反之亦然。这个道理至少是本领域普通技术人员所能够理解的。
实验室模拟连续染色程序：
采用2码(1.8m)(长)针织圆筒样品。染料配制物的体积取决于待染织物的重量。在实施例中，采用2.5∶1ml/g的比例(染浴体积∶织物重量)。针织圆筒浸泡在盛有下述染料配制物中的一种的烧杯中。在此过程中，吸饱染浴的织物经过挤干-松开，反复数次，以便使染浴均匀地分散在整个针织圆筒中。然后，针织圆筒暴露在99℃蒸汽中达4分钟。继而，针织圆筒在冷水中清洗，并在离心脱水机中脱水30s以去掉多余的水和染浴。
染料配制物是按照如下配方制备的：
0.25g/L乙二胺四乙酸盐(Versene，陶氏化学公司，Midland，MI，出品)
0.5g/L磺基琥珀酸二辛酯表面活性剂(Amwet DOSS，美国乳化公司，Dalton，GA出品)
1.0g/L阴离子匀染剂(Amlev DFX，美国乳化公司，Dalton，GA出品)
0.5g/L磷酸三钠
将pH调整到6.5的醋酸
按照如下搭配的染料：
酸性米黄染料：
0.132g/L C.I.酸性黄246(Tectilon黄3R200％)
0.088g/L C.I.酸性红361(Tectilon红2B200％)
0.088g/L C.I.酸性蓝277(Tectilon蓝4R)
酸性灰染料：
0.108g/L C.I.酸性黄246
0.116g/L C.I.酸性红361
0.240g/L C.I.酸性蓝277
酸性蓝灰染料：
0.068g/L C.I.酸性黄246
0.136g/L C.I.酸性红361
0.424g/L C.I.酸性蓝277
酸性绿染料：
0.980g/L C.I.酸性黄246
0.104g/L C.I.酸性红361
0.532g/L C.I.酸性蓝277
4.976g/L带绿色光的酸性蓝染料(Tectilon蓝5G)
分散蓝染料：
0.132g/L C.I.分散蓝3(Akasperse蓝BN，Akash化学及染料公司，Glendale Heights，IL。)
(Tectilon染料由汽巴特种化学品公司，Greensboro，NC，出品。)
尽染程序
30g针织圆筒样品与下面的染料配制物之一被置于封闭容器中。染料配制物按照20∶1的比例加入(染浴体积的ml数对织物重量的g数)。容器中的圆筒在30分钟内被加热到95℃，然后，在95℃再维持30分钟。然后，冷却染浴，清洗针织圆筒。
染料配制物按如下所述配置：
0.25g/L乙二胺四乙酸盐
0.5g/L阴离子匀染剂(SupralevAC，罗纳-普朗克公司，Lawrence，GA)
0.5g/L磷酸三钠
将pH调整到6.5的醋酸
染料按如下配方的染料：(“owf”是指以纤维重量为基准)
酸性米黄染料：
0.033％owf C.I.酸性黄246
0.022％owf C.I.酸性红361
0.022％owf C.I.酸性蓝277
酸性灰染料：
0.027％owf C.I.酸性黄246
0.029％owf C.I.酸性红361
0.060％owf C.I.酸性蓝277
酸性蓝灰染料：
0.017％owf C.I.酸性黄246
0.034％owf C.I.酸性红361
0.106％owf C.I.酸性蓝277
酸性绿染料：
0.245％owf C.I.酸性黄246
0.026％owf C.I.酸性红361
0.133％owf C.I.酸性蓝277
1.244％owf Tectilon蓝5G
分散蓝染料：
0.3％owf C.I.分散蓝3
沾色试验程序
按照下述程序测定各种织物样品的防酸性染料及咖啡沾色的能力。一般地，ΔE*值小于5，就认为基本不沾色；ΔE*值在5～10之间，表明有很轻度的沾色；ΔE*值大于10，认为严重沾色。
对C.I.食品红17的抗沾色性
“红色饮料沾色深度”是指，当按以下程序用C.I.食品红17使样品实施沾色时，使用分光光度计进行定量所获得的沾色样品与不沾色样品之间ΔE*(总色差)。制备100mg C.I.食品红17每立升去离子水的溶液并用柠檬酸将pH调整到2.8。每种待测样品按与红色染料溶液10∶1的浴比单独放在烧杯中，并在室温下维持5分钟。5分钟以后，取出样品，用手轻轻挤干多余的液体并放在筛网上，在室温下干燥16小时。16小时以后，样品在冷水中清洗到不再有染料洗出，离心提取，并在转鼓中干燥。在分光光度计上测定被沾色样品的颜色(沾色)，计算相对于未沾色对比样的ΔE*。
防咖啡沾色性
“咖啡沾色深度”是指，当按以下程序用咖啡使样品进行沾色时，使用分光光度计进行定量所获得的沾色样品与不沾色样品之间的ΔE*数值(总色差)。咖啡沾色试验就是，采用分光光度计对按如下程序沾色的针织物样品进行测定：制备5.6g Folger’s牌速溶咖啡每立升去离子水的溶液，并加热到66℃。每个待测样品被置于一个单独的烧杯中，在杯底展开，然后，2.5∶1浴比的热咖啡溶液由吸移管注入到样品上，注入时注意使咖啡溶液分布到整个样品上。让样品在烧杯中放置20分钟，随后取出并放在筛网上，在室温下干燥24小时。24小时以后，样品在冷水中清洗到不再有染料洗出，离心提抽并转鼓干燥。试样在分光光度计上测定颜色(沾色)，并计算出相对于未沾色对比样的CIEL*a*b*ΔE*。
颜色测定概述
在理解下面实施例的意义时，先搞懂下面的CIEL*a*b*系统的原理是有益的。该系统规定出在三维色空间中沿三个坐标轴的颜色坐标。这3个轴分别叫做L*、a*及b*。L*值是色泽深度的度量(深浅)。L*值等于100者为纯白色，0是纯黑色。因此，L*值越低，色泽越深。ΔL*值等于1是当观察并排放置的样品用肉眼可看得见的。4～5的ΔL*值，是明显不同的。
a*轴代表红色和绿色。负的a*值是绿；正值是红。a*值的绝对值很少超过20。
b*轴代表黄色和蓝色。负的b*值是蓝；正值是黄。b*值的绝对值很少超过20。
实施例1(对比例)-100％尼龙6
模拟连续染色-酸性米黄染料
按一步纺丝-拉伸-变形(“SDT”)的工艺纺成100％尼龙6(“N6”)(以BS-700F切片为原料，可从BASF公司，Mt.Olive，NJ购得)的纱线。聚合物温度为267℃。使用了2台挤出机。1台挤出机向双组分喷丝头组件供应作为芯组分的尼龙6聚合物。第二台挤出机供应作为皮组分的尼龙6。皮组分聚合物按照全部喂入喷丝头组件的尼龙的10重量％的比例计量加入。使用其原理公开在授予Hills的美国专利5,344,297中的喷丝头组件，生产出皮芯三叶形纤维。拉伸比为约3。长丝合并为58根单丝的纱线，其性能总括于表1中。
该纱线在圆型纬编机上制成圆筒形针织物。该圆筒按模拟连续染色程序并使用米黄色染料进行染色。经臭氧暴露后的颜色变化载于表2和图1中。
实施例2(本发明)-10％尼龙6，12皮
模拟连续染色-酸性米黄染料
采用实施例1的设备和设定值，第二挤出机中的尼龙6换成尼龙6，12(“N6，12”)(聚(十二二酰己二胺))(VestamideD16，可从Creanova，Somerset，NJ获得)。生产出一种包含58根单丝的纱线，其性能总括于表1中。
该纱线在圆型纬编机上制成圆筒形针织物。纱线采用连续染色程序和米黄色染料配制物进行染色。在纱线第一次试染时，采用与实施例1(对比例)所用相同的配制物，颜色比起实施例1中所达到的明显要浅。据此，对染色程序做了改进，即，将染料浓度加倍(不包括助剂)并用醋酸将pH降低到6.0。汽蒸的时间加倍到8分钟。所获得的针织圆筒具有接近实施例1中所达到的颜色深度。该圆筒(不是第一次试染的)接受暴露于臭氧的试验，臭氧暴露后的颜色变化载于表2和图1中。
实施例3(本发明)5％尼龙6，12皮
模拟连续染色-酸性米黄染料
采用实施例1的设备和设定值，第二挤出机中的尼龙6换成尼龙6，12。向喷丝头组件供料的计量泵调整到供应5重量％来自第二挤出机的尼龙6，12。生产出一种58根单丝的纱线，其性能总括于表1中。
该纱线在圆型纬编机上制成圆筒针织物。该圆筒采用上面所述模拟连续染色程序和米黄色染料配制物进行染色。由于纱线第一次试染采用与实施例1(对比例)相同的配制物，效果比起实施例1中所达到的明显要浅，因此然后采用实施例2的改进染色程序。所获得的针织圆筒具有接近实施例1中所达到的颜色深度。该圆筒(不是第一次试染的)接受暴露于臭氧的试验，臭氧暴露后的颜色变化载于表2和图1中。
表1实施例1～3的纱线的性质 实施例 总线密度 (旦) 强度 (克/旦) 伸长 (％) 断裂功 (g/cm) 沸水收缩 (％) 长丝异形比 l 1260 2.82 36.1 4452 9.1 2.52 2 1282 2.88 37.4 4726 7.3 2.70 3 1257 2.83 36.9 4197 6.3 2.62
表2-酸性米黄染料(ΔE*) 臭氧循环 1 2 3 4 5 6实施例1 100％N6 2.2 2.8 3.9 5.2 5.9 6.7实施例2 10％N6，12皮 0.5 0.8 0.6 0.8 1.2 0.9实施例3 5％N6，12皮 0.6 0.6 0.7 1.1 1.6 1.8
实施例4(对比例)100％尼龙6
模拟连续染色-酸性灰染料
取自实施例1的纱线的针织圆筒采用上面给出的模拟连续染色程序并用灰色配制物进行染色。臭氧暴露后的颜色变化载于表3和图2中。
实施例5(本发明)10％N6，12皮
模拟连续染色-酸性灰染料
取自实施例2的纱线的针织圆筒采用上面给出的模拟连续染色程序并用灰色配制物进行染色。臭氧暴露后的颜色变化载于表3和图2中。
实施例6(本发明)5％N6，12
模拟连续染色-酸性灰染料
取自实施例3的纱线的针织圆筒采用上面给出的模拟连续染色程序并用灰色配制物进行染色。臭氧暴露后的颜色变化载于表3和图5中。
表3-酸性灰染料(ΔE*) 臭氧循环 1 2 3 4 5 6实施例4 100％N6 1.2 1.7 2.9 4.0 4.2 5.7实施例5 10％N6，12皮 0.8 0.9 1.0 1.0 1.5 1.2实施例6 5％N6，12皮 1.2 1.4 2.2 1.9 1.6 2.2
实施例7(对比例)100％尼龙6
模拟连续染色-酸性蓝灰染料
取自实施例1的纱线的针织圆筒采用上面给出的模拟连续染色程序并用蓝灰色配制物进行染色。臭氧暴露后的颜色变化载于表4和图3中。
实施例8(本发明)10％N6，12皮
模拟连续染色-酸性蓝灰染料
取自实施例2的纱线的针织圆筒采用上面给出的模拟连续染色程序并用蓝灰色配制物进行染色。臭氧暴露后的颜色变化载于表4和图3中。
实施例9(本发明)5％N6，12皮
模拟连续染色-酸性蓝灰染料
取自实施例3的纱线的针织圆筒采用上面给出的模拟连续染色程序并用蓝灰色配制物进行染色。臭氧暴露后的颜色变化载于表4和图3中。
表4-酸性蓝灰染料(ΔE*) 臭氧循环 1 2 3 4 5 6 实施例7 100％N6 1.6 2.7 4.6 5.7 6.1 7.6 实施例8 10％N6，12皮 0.5 1.7 0.6 1.8 1.3 2.7 实施例9 5％N6，12皮 0.8 0.9 1.0 1.0 1.5 1.2
实施例10(对比例)100％尼龙6
模拟连续染色-酸性绿染料
取自实施例1的纱线的针织圆筒采用上面给出的模拟连续染色程序并用绿色配制物进行染色。臭氧暴露后的颜色变化载于表5和图4中。
实施例11(本发明)10％N6，12皮
模拟连续染色-酸性绿染料
取自实施例2的纱线的针织圆筒采用上面给出的模拟连续染色程序并用绿色配制物进行染色。由于纱线第一次试染的色光比起实施例10中所达到的明显要浅。据此，改用实施例2的改进染色程序，所获得的针织圆筒具有非常接近实施例10中所达到的颜色。臭氧暴露后的颜色变化载于表5和图4中。
实施例12(本发明)5％N6，12皮
模拟连续染色-酸性绿染料
取自实施例3的纱线的针织圆筒采用上面给出的模拟连续染色程序并用绿色配制物进行染色。由于纱线第一次试染的色光比起实施例10中所达到的明显要浅，因此按照实施例2来改进染色程序，所获得的针织圆筒具有非常类似实施例10中的颜色。臭氧暴露后的颜色变化载于表5和图4中。
表5-酸性绿染料(ΔE*) 臭氧循环 1 2 3 4 5 6 实施例10 100％N6 1.7 2.9 3.6 4.8 5.6 6.7 实施例11 10％N6，12皮 0.7 1.1 0.8 1.1 1.0 1.4 实施例12 5％N6，12皮 1.0 0.8 1.5 1.7 2.0 1.6
实施例13(对比例)100％尼龙6
模拟连续染色-分散蓝染料
取自实施例1的纱线的针织圆筒采用上面给出的模拟连续染色程序并用分散蓝配制物进行染色。臭氧暴露后的颜色变化载于表6和图5中。
实施例14(对比例)10％N6，12皮
模拟连续染色-分散蓝染料
取自实施例2的纱线的针织圆筒采用上面给出的模拟连续染色程序并用分散蓝配制物进行染色。臭氧暴露后的颜色变化载于表6和图5中。
实施例15(对比例)5％N6，12皮
模拟连续染色-分散蓝染料
取自实施例3的纱线的针织圆筒采用上面给出的模拟连续染色程序并用分散蓝配制物进行染色。臭氧暴露后的颜色变化载于表6和图5中。
表6-分散蓝染料(ΔE*) 臭氧循环 1 2 3 4 5 6 实施例13 100％N6 11.0 14.4 20.7 22.1 23.1 28.3 实施例14 10％N6，12皮 2.9 4.3 6.1 7.0 7.1 9.1 实施例15 5％N6，12皮 3.8 5.8 8.6 10.1 11.8 15.0
实施例16(对比例)100％尼龙6
热定形并以酸性米黄染料进行尽染
如实施例1中所制备的纱线(只是，不首先针织为圆筒)，在Volkmann并捻机上并捻到5个捻回每英寸(197个捻回/米)的捻度水平并进行热定形。然后，纱线在圆型纬编机上编织，并采用上面给出的尽染程序使用米黄酸性染料配制物进行染色。臭氧暴露后的颜色变化载于表7和图6中。
实施例17(本发明)10％尼龙6，12皮
热定形并用酸性米黄染料进行尽染
取自实施例2的纱线按照实施例16所述并捻，热定形，编织为圆筒并尽染为米黄色。臭氧暴露后的颜色变化载于表7和图6中。
实施例18(本发明)5％尼龙6，12皮
热定形并用酸性米黄染料进行尽染
取自实施例3的纱线按照实施例16所述并捻，热定形，编织为圆筒并尽染染色为米黄色。臭氧暴露后的颜色变化载于表7和图6中。
表7-热定形-尽染染成米黄色(ΔE*) 臭氧循环 1 2 3 4 5 6 实施例16 100％N6 1.5 2.8 4.1 5.6 5.4 8.1 实施例17 10％N6，12皮 0.5 0.4 0.8 0.6 0.9 1.0 实施例18 5％N6，12皮 1.1 0.8 1.2 1.0 1.0 1.0
实施例19(对比例)100％尼龙6
热定形并以酸性灰染料进行尽染
如实施例1中所制备的纱线按照实施例16所述并捻，热定形，编织为圆筒并尽染染色为灰色。臭氧暴露后的颜色变化载于表8和图7中。
实施例20(本发明)10％尼龙6，12皮层
热定形并以酸性灰染料进行尽染
取自实施例2的纱线按照实施例16所述并捻，热定形，编织为圆筒并尽染染色为灰色。臭氧暴露后的颜色变化载于表8和图7中。
实施例21(本发明)5％尼龙6
热定形并以酸性灰染料进行尽染
取自实施例3的纱线按照实施例16所述并捻，热定形，编织为圆筒并尽柒染色为灰色。臭氧暴露后的颜色变化载于表8和图7中。
表8-热定形-尽染染成灰色(ΔE*) 臭氧循环 1 2 3 4 5 6 实施例19 100％N6 1.7 3.6 6.1 7.1 8.3 10.7 实施例20 10％N6，12皮 0.6 0.4 1.1 0.9 1.1 1.4 实施例21 5％N6，12皮 0.6 0.3 1.0 0.8 0.9 1.3
实施例22(对比例)100％尼龙6
热定形并用酸性蓝灰染料进行尽染
如实施例1中所制备的纱线按照实施例16所述并捻，热定形，编织为圆筒并尽染染色为蓝灰色。臭氧暴露后的颜色变化载于表9和图8中。
实施例23(本发明)10％尼龙6，12皮
热定形并用酸性蓝灰染料进行尽染
取自实施例2的纱线按照实施例16所述并捻，热定形，编织为圆筒并尽染染色为蓝灰色。臭氧暴露后的颜色变化载于表9和图8中。
实施例24(本发明)5％尼龙6，12皮
热定形并用酸性蓝灰染料进行尽染
取自实施例3的纱线按照实施例16所述并捻，热定形，编织为圆筒并尽染染色为蓝灰色。臭氧暴露后的颜色变化载于表9和图8中。
表9-热定形-尽染染成蓝灰色(ΔE*) 臭氧循环 1 2 3 4 5 6实施例22 100％N6 2.0 4.3 5.6 7.6 8.7 10.7实施例23 10％N6，12皮 0.3 0.4 1.1 1.1 1.4 1.2实施例24 5％N6，12皮 0.4 0.5 0.9 0.8 0.9 0.7
实施例25(对比例)100％尼龙6
热定形并用酸性绿染料进行尽染
如实施例1中所制备的纱线按照实施例16所述并捻，热定形，编织为圆筒并尽染染色为绿色。臭氧暴露后的颜色变化载于表10和图9中。
实施例26(本发明)10％尼龙6，12皮
热定形并用酸性绿染料进行尽染
取自实施例2的纱线按照实施例16所述并捻，热定形，编织为圆筒。该针织圆筒采用上述尽染程序尽染成绿色，只是，由于在第一次试染中采用如同实施例25中所使用的同样配制物，颜色比实施例25中所达到的明显浅，故而，改进了染色程序，即，从原来染色程序的95℃、30分钟(1800s)，延长到95℃、60分钟(3600s)。仍然看得出与实施例25有少许色差。臭氧暴露后的颜色变化载于表10和图9中。
实施例27(本发明)5％尼龙6，12皮
热定形并用酸性绿染料进行尽染
取自实施例3的纱线按照实施例16所述并捻，热定形，编织为圆筒。该针织圆筒采用上述尽染程序尽染成绿色，只是，由于在第一次试染中采用如同实施例25中所使用的同样配制物，颜色比实施例25中所达到的明显浅，故而，如实施例26所述改进染色程序。仍然看得出与实施例25有少许色差。臭氧暴露后的颜色变化载于表10和图9中。
表10-热定形-尽染成绿色(ΔE*) 臭氧循环 1 2 3 4 5 6实施例25 100％N6 1.1 2.4 3.4 4.2 4.8 5.8实施例26 10％N6，12皮 0.2 0.5 1.0 1.1 1.2 1.1实施例27 5％N6，12皮 0.8 1.0 1.6 0.7 0.9 1.1
实施例28(对比例)100％尼龙6
热定形并用分散蓝染料进行尽染
如实施例1中所制备的纱线按照实施例16所述并捻，热定形，编织为圆筒。该针织圆筒采用上述分散蓝染料配制物进行尽染染色。臭氧暴露后的颜色变化载于表11和图10中。
实施例29(对比例)10％尼龙6，12皮
热定形并用分散蓝染料进行尽染
取自实施例2的纱线按照实施例16所述并捻，热定形，编织为圆筒。该针织圆筒采用上述分散蓝染料配制物进行尽染染色。臭氧暴露后的颜色变化载于表11和图10中。
实施例30(对比例)5％尼龙6，12皮
热定形并用分散蓝染料进行尽染
取自实施例3的纱线按照实施例16所述并捻，热定形，编织为圆筒。该针织圆筒采用上述分散蓝染料配制物进行尽染染色。臭氧暴露后的颜色变化载于表11和图10中。
表11-热定形-尽染染色-分散蓝染料(ΔE*) 臭氧循环 1 2 3 4 5 6 实施例28 100％N6 20.2 32.8 41.4 42.0 44.7 46.6 实施例29 10％N6皮 3.3 6.3 10.4 10.9 13.7 14.1 实施例30 5％N6皮 2.3 4.3 5.4 6.8 7.9 8.5
实施例31：沾色试验-未染色样品与染色样品
根据实施例1～3中描述所制备的针织圆筒，在染色前进行红色饮料沾色试验和咖啡沾色试验。类似地，如实施例7～9中所描述的染成蓝灰色的针织圆筒接受红色饮料沾色试验和咖啡沾色试验。结果载于表12。
表12-沾色试验(ΔE*)未染色，红色饮料染色，红色饮料未染色，咖啡染色，咖啡 100％N6 60.1 20.0 28.7 1.2 10％N6，12皮 10.9 0.9 16.8 0.2 5％N6，12皮 13.2 0.8 19.9 0.2
实施例32：对比染色试验-尼龙6纱线对尼龙6，12纱线
实施例32A：尼龙6
在中试规模的纺丝机上挤出成形100％尼龙6纱线，过程如下：从单螺杆挤出机以熔体温度265℃将熔体挤过纺丝板，生产出14根圆形断面的单丝。纱线以大约400m/分钟的速度卷取在卷绕机上，其间，导丝盘以差异非常小的速度差(不足10m/分钟)转动，所以纱线未受到拉伸。
在单独的试验步骤中，该纱线在牵伸针织机上加热并牵伸到其原来长度的3.1倍。最终线密度为约252旦。由该纱线制成针织圆筒，并采用尽染染色程序染成米黄、灰、蓝灰及绿色。
按照CIEL*a*b*系统测出原来圆筒的颜色，然后，这些圆筒样品暴露于1、2、3、4、5和6次臭氧循环。结果载于表13中。
实施例32B～尼龙6，12
尼龙6，12按照实施例32A那样挤出并成形为纱线，所不同的是，降低第一导丝盘的速度，使得在纱线中产生2∶1的拉伸比。第一导丝盘的转速是200m/分钟，第二导丝盘是400m/分钟。之所以需要这样实施牵伸步骤，是由于未牵伸纱线无法成形为稳定的卷装件。纱线在卷装件上发生松弛，因而无法加工。
在单独的步骤中，该纱线在与实施例32A相同的牵伸针织机上进行编织(跳过加热和牵伸步骤)，但不再进行进一步牵伸。这样，最终线密度为约391。由该纱线成形为圆筒，并采用尽染程序染成米黄、灰、蓝灰及绿色。
按照CIEL*a*b*系统测出原来圆筒的颜色，然后，这些圆筒样品暴露于臭氧。结果载于表13中。
表13 染色的材料 与尼龙6样品相比 臭氧牢度(暴露相应循环周期后的ΔE*) L* a* B* δE* δL* 1 2 3 4 5 6实施例32A-米黄 57.8 3.8 15.4 1.0 1.6 2.4 2.9 4.3 5.0实施例32B-米黄 65.7 0.9 9.1 10.4 7.8 0.8 1.1 1.4 1.5 1.3 1.3实施例32A-灰 49.2 -2.2 3.1 0.9 1.8 2.4 3.5 4.7 5.7实施例32B-灰 59.8 -3.4 4.3 12.1 10.6 0.8 1.1 1.3 1.6 1.7 1.6实施例32A蓝灰 44.4 -3.0 -11.1 1.0 2.0 2.4 3.2 4.5 5.2实施例32B-蓝灰 56.7 -3.3 -14.8 12.8 12.3 0.6 0.8 1.2 1.6 1.6 1.8实施例32A绿 30.9 -20.0 11.0 0.6 0.8 1.0 1.0 2.0 2.5实施例32B-绿 55.0 -16.5 10.9 24.3 -24.0 0.8 1.0 1.2 1.3 1.5 1.5
δE*和δL*值是在该两种类似染色的针织织物之间的比较值。δE*数值越大，则这两种色泽的外观差异越大。δL*值在这里特别有意义，因为，它是两种色泽的深/浅变化的度量。δL*的计算方法如下：L*样品-L*标准＝δL*。在上表中，每个实施例32B样品的正值表明颜色较浅，因此，上染较少。对所有试验的酸性染料来说，由尼龙6，12制成的织物可以染色，但是比实施例A的可染性小得多。得色量方面如此巨大的降低，从目前地毯工业对纱线可染性的期望来看，将是不可接受的。
图6给出的柱状图表表示，热定形并在进行尽染过程中用酸性染料染成米黄色的地毯纤维，包括本发明使用的染色纤维，按ΔE*值衡量的臭氧牢度。
图7给出的柱状图表表示，热定形并在进行尽染过程中用酸性染料染成灰色的地毯纤维，包括本发明使用的染色纤维，按ΔE*值衡量的臭氧牢度。
图8给出的柱状图表表示，热定形并在进行尽染过程中用酸性染料染成蓝灰色的地毯纤维，包括本发明使用的染色纤维，按ΔE*值衡量的臭氧牢度。
图9给出的柱状图表表示，热定形并在进行尽染过程中用酸性染料染成绿色的地毯纤维，包括本发明使用的染色纤维，按ΔE*值衡量的臭氧牢度。
图10给出的柱状图表表示，热定形并在进行尽染过程中用分散染料染成蓝色的地毯纤维，按ΔE*值衡量的臭氧牢度。