TWI808033B

TWI808033B - 染色用助劑及其製造方法與所應用之染色製程

Info

Publication number: TWI808033B
Application number: TW111142013A
Authority: TW
Inventors: 黃茂全; 黃克灶; 陳信銘
Original assignee: 亞東學校財團法人亞東科技大學
Priority date: 2022-11-03
Filing date: 2022-11-03
Publication date: 2023-07-01

Abstract

本發明係提供一種染色用助劑及其製造方法與所應用之染色製程，透過將天然材料海藻酸鈉與硬脂酸合成接枝成海藻酸鈉衍生物界面活性劑，利用助劑的凝集特性將染整廢水中染料抓住並帶入纖維素織物之中，以期能在染色製程中使布料的染色率上升並且低後續所產生廢水的染料殘留率。

Description

染色用助劑及其製造方法與所應用之染色製程

本發明係屬於染色助劑的領域，特別是關於一種能提升染色時的上色率，並降低後續所產生廢水的染料殘留率之染色用助劑及其製造方法與所應用之染色製程。

按，在紡織業中，染整工序是十分重要的一環，這將決定成品的性能好壞，隨著時代的進步，處理技術和工法已與日俱進，但染整後之高色度廢水的處理仍是現今提倡環保的世代中，最為棘手的一項問題。在這些染整廢水中主要汙染物質為染料的有機化合物，這些物質排放於河川中易造成生態的巨大衝擊，對染整業而言，為了符合經濟效益，染整廢水的處理方法選擇大多並用生物處理及化學混凝程序，目前大約有10,000種不同染料在工業中生產級使用，更有7x10 ⁵種助劑，在世界各地生產。然而，就算使用現在市面上所既有的助劑來幫助染整過程的進行，依然有大約20~25%的染料化合物在染整過程中無法附著於布料上而隨著廢水排放，所以在製程需要利用更加有效的助劑，以減少染整廢水對環境的傷害。

有鑑於此，本發明人感其未臻完善而竭其心智苦心研究，並憑其從事該項產業多年之累積經驗，進而提供一種染色用助劑及其製造方法與所應用之染色製程，以期可以改善上述習知技術之缺失。

於是，本發明之一目的，旨在提供一種染色用助劑及其製造方法與所應用之染色製程，以在染色製程中使布料的染色率上升並且低後續所產生廢水的染料殘留率。

為達上述目的，本發明之染色用助劑，其係供以提升染色時的上色率，並降低後續所產生廢水的染料殘留率，特徵在於：該染色用助劑之通式係為，且n係為10000-15000。

並且，本發明亦提供製備染色用助劑之方法，包括以下步驟：(A) 將海藻酸鈉加入水中溶解，並攪拌至均勻態；(B) 將攪拌均勻之海藻酸鈉與環氧氯丙烷混合，並在溫度70℃下恆溫攪拌1至2小時；(C) 另外，將硬脂酸與水混合，並攪拌至完全溶解；(D) 待硬脂酸完全溶解後，加入亞硫酸氫鈉並在溫度90℃下恆溫攪拌2小時；及(E) 將步驟B之產物和步驟D之產物在溫度100℃下進行合成反應並持續2小時後脫除水分，而得到一染色用助劑。其中，該染色用助劑之通式係為，且n係為10000-15000。

較佳者，本發明更包含以下步驟：(F) 將步驟E之該染色用助劑再以乙醇溶解後過濾，並接著減壓蒸餾而去除溶劑，以得到高純度之該染色用助劑。

另外，本發明又提供一種利用染色用助劑以提升上色率之染色製程，包含以下步驟：(1) 於鋼瓶中加入染料和一染色用助劑；(2) 將一纖維織物放入鋼瓶中並封閉後進行染色；及(3) 取出該纖維織物並經過水洗與皂洗後，再予以自然乾燥。其中，該染色用助劑之通式係為，且n係為10000-15000。

較佳者，該纖維織物之材質係為嫘縈。

如此一來，透過本發明所提供之染色用助劑能夠大幅降低染色後染料化合物在廢水中的含量，進而降低廢水排放後之汙染，而上述之染色製程亦因加有該染色用助劑而能夠在提升布料上色率的同時，也降低製程後產生的廢水中染料化合物的比率。

為使貴審查委員能清楚了解本發明之內容，謹以下列說明搭配圖式，敬請參閱。

在本實施例中，本發明所提供之一染色用助劑係透過下列方法所製成：首先，將海藻酸鈉加入水中溶解，並攪拌至均勻態。接著，將攪拌均勻之海藻酸鈉與環氧氯丙烷混合，並在溫度70℃下恆溫攪拌1至2小時，此時會反應產生一第一中間產物。另外，另外，將硬脂酸與水混合，並攪拌至完全溶解後，再加入亞硫酸氫鈉並在溫度90℃下恆溫攪拌2小時，此時會反應產生一第二中間產物。最後，將該第一中間產物和該第二中間產物在溫度100℃下進行合成反應並持續2小時後脫除水分，而得到該染色用助劑。此時，該染色用助劑之化學結構係為，且n係為10000-15000。當製程完成後，還可以進行後續處理，以將合成物純化，以乙醇溶解未完成之反應的原料後過濾，再以減壓蒸餾去除溶劑及多餘水分，可得到較高純度的合成物，並針對染色之情況不同而調製成不同濃度。

第1圖係為針對該染色用助劑進行數據分析，進而確認該染色用助劑是否具有助劑之特性的圖示，X軸為助劑濃度，Y軸則為表面張力。純水在25℃時，表面張力約在72.4dyne/cm，當加入助劑後，表面張力會隨著其濃度增加而降低，第1圖中可以看出當加入該染色用助劑後，表面張力便顯著地下降，且隨著加入之助劑濃度提高，表面張力亦隨之逐漸下降，由此可判定該染色用助劑具有助劑之特性。

第2圖則是針對加入該染色用助劑後是否會產生過多泡沫而進行實驗後所得出之結果的示意圖。由於過多的泡沫會阻礙染料和布料纖維的接觸，而造成染色不均問題發生，且若泡沫難消除時，排入河川會造成無氧化，對環境形成負擔。而圖2中可以看出加入該染色用助劑後，起泡性低，泡沫穩定性良好，符合環保需求，因此係為良好且較不會汙染環境之助劑。

在染色製程中，最理想的狀況便是使所染織物能夠完全吸收染料，如此既能讓成品接近染料原色，也解決了排放廢水色度過高的問題，但在現場實際操作時往往是難以達成的。因此，本發明在本實施例中提供了一種利用上述之該染色用助劑以提升上色率和降低廢水中染料殘留率之染色製程，包含以下步驟：(1) 於鋼瓶中加入染料和一染色用助劑；(2)將一纖維織物放入鋼瓶中並封閉後進行染色；及(3)取出該纖維織物並經過水洗與皂洗後，再予以自然乾燥。而在本實施例中，進行染色之該纖維織物係使用嫘縈。

第3圖至第5圖係分別針對加入不同濃度之該染色用助劑、不同濃度之染料和調整染色保溫時間後，偵測布料的上色率之結果示意圖。

由第3圖至第5圖可得知，於上色率方面，當該染色用助劑到達1%後再提高藥劑濃度，上色率無太大的增加，所以欲得較佳上色率的話，該染色用助劑之濃度為1%即可。過多的藥劑只會造成染後廢水處理不易，進入河川中將會造成不必要的汙染。此外，織物要得到深色就必須提高染料的濃度，因此得知織物對染料的最高吸收值非常重要。在本發明中，當染料之濃度到達1.5%後，即達到飽合深色不再吸收染料，染料濃度提高到2%時效果和1.5%差不多，多餘的染料不僅會造成廢水處理的困難還會造成染料成本的浪費，所以染浴中加入該染色用助劑，染料濃度可不用太高也可得深色效果。並且，染色製程中，時間的控制關係到上色率差異及染色均勻度等等，且染色保溫時間為染整中所耗費的無形成本，是產出效率中相當重要的一環，從圖中可知，當染色保溫時間到達40分鐘後，上色率即無明顯的增加且60分時上色率些微下降，80、100分鐘與40分鐘時上色率相差些微，所以最佳的染色保溫時間為40分鐘，過長的染色保溫時間並不會明顯提高上色率且會造成織物成本的增加及能源的消耗。

第6圖係針對不同之助劑濃度偵測染色製程完成後廢水中的染料殘留率後之結果示意圖。

以目前染整業的染色技術來說，想要100%讓織物完全吸收染料是不可能的，但是如何提高耗盡率使成本降低及減少廢液的真色度排放卻是一大課題。由第6圖可看到該染色用助劑之濃度對嫘縈織物之染浴殘留率隨著助劑濃度的增加就開始下降，經過一段波動後在0.6%後呈現緩和之態勢，所以本發明所提供之助劑很適合當染整助劑，不只提高上色率也減少染料殘留量。

綜上所述，透過上述之實驗數據顯示，在染色時加入本發明所提供之該染色用助劑將會增加嫘縈織物對直接染料中的上色率。而水溶性該染色用助劑具有低起泡性，有助於染料進入纖維內，可提高上色率，且減少廢液中染料的殘留，其最佳之染色條件係為1%的助劑濃度、40℃的染色保溫溫度和1.5%的染料濃度。將該染色用助劑加入到染料當中，對嫘縈織物染著率有顯著的提升，上色率亦大幅提升。因此，該染色用助劑確實能使布料的上色率提升，同時還能將之後產生之廢水中所殘留的染料含量降低，以避免加深對環境的汙染。

惟，以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本創作實施之範圍；故在不脫離本發明之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，皆應涵蓋於本發明之專利範圍內。

第1圖，其係為染色用助劑是否具有助劑之特性的實驗數據圖。第2圖，其係為染色用助劑後是否會產生過多泡沫的實驗數據圖。第3圖，其係為染色用助劑在不同濃度下對嫘縈織物的上色率的實驗數據圖。第4圖，其係為染色用助劑在不同染料濃度下對嫘縈織物的上色率的實驗數據圖。第5圖，其係為染色用助劑在不同染色保溫時間下對嫘縈織物的上色率的實驗數據圖。第6圖，其係為不同助劑濃度下染色製程完成後廢水中染料殘留率的實驗數據圖。

Claims

一種染色用助劑，其係供以提升染色時的上色率，並降低後續所產生廢水的染料殘留率，特徵在於：該染色用助劑之通式係為其中，n係為10000-15000。
一種製備染色用助劑之方法，包括以下步驟： (A) 將海藻酸鈉加入水中溶解，並攪拌至均勻態； (B) 將攪拌均勻之海藻酸鈉與環氧氯丙烷混合，並在溫度50℃下恆溫攪拌1至2小時； (C) 另外，將硬脂酸與水混合，並攪拌至完全溶解； (D) 待硬脂酸完全溶解後，加入亞硫酸氫鈉並在溫度90℃下恆溫攪拌2小時；及 (E) 將步驟B之產物和步驟D之產物在溫度100℃下進行合成反應並持續2小時後脫除水分，而得到一染色用助劑。
如申請專利範圍第2項所述之方法，其中，該染色用助劑之通式係為其中，n係為10000-15000。
如申請專利範圍第3項所述之方法，更包含以下步驟： (F)將步驟E之該染色用助劑再以乙醇溶解後過濾，並接著減壓蒸餾而去除溶劑，以得到高純度之該染色用助劑。
一種利用染色用助劑以提升上色率之染色製程，包含以下步驟： (1) 於鋼瓶中加入染料和一染色用助劑； (2) 將一纖維織物放入鋼瓶中並封閉後進行染色；及 (3) 取出該纖維織物並經過水洗與皂洗後，再予以自然乾燥；其中，該染色用助劑之通式係為其中，n係為10000-15000。
如申請專利範圍第5項所述之染色製程，其中，該纖維織物之材質係為嫘縈。