TWI883600B

TWI883600B - 酸性染料及其製造方法

Info

Publication number: TWI883600B
Application number: TW112139986A
Authority: TW
Inventors: 邱灯松
Original assignee: 泰鋒染化工業股份有限公司
Priority date: 2023-10-06
Filing date: 2023-10-19
Publication date: 2025-05-11
Also published as: TW202515959A

Abstract

本發明提供一種酸性染料及其製造方法，該方法包括下列步驟：提供一染料原料；將水加入該染料原料以形成一染料原料溶液，並將該染料原料溶液進行純化，以使該染料原料溶液中的鹽類被去除至僅存15重量百分比(weight percent，wt%)以下；烘乾經純化的該染料原料溶液以形成一純化染料；以及將3至20重量份的上色劑加入100重量份的經烘乾的該純化染料並充分混合。

Description

酸性染料及其製造方法

本發明係關於一種染料及其製造方法，特別是關於一種酸性染料及其製造方法。

染色是為紡織品及其他材料添加顏色的重要製程，在染整業、紡織業及其他相關產業有相當重要的經濟地位。其中，酸性染料是用於此製程的重要染料之一。酸性染料為水溶性染料，主要用於如羊毛等動物纖維以及尼龍等材料的染色。酸性染料通常在酸性環境中使用，其有助於促進染料對纖維的附著。酸性染料在水中的溶解度是其有效性的一個重要因素，其溶解度決定了酸性染料溶解和應用於材料上的難易程度，若溶解度不足，則在染色時會形成染料斑，造成布料顏色不均。

此外，一般市售染料中的雜質以及無機鹽類及有機鹽類，都對染料染色後的溶解度、色牢度、上色率或色相造成影響。若上色率或色牢度不足，則會使得經過使用的染料溶液具有較多或濃度較高的殘液，如此不僅容易對環境造成破壞，對酸性染料的使用者而言，也會為了使殘液符合廢水排放標準而需要投入大量的時間及成本。因此，業界急需一種能夠減少殘液濃度，且染色時具有良好的色牢度以及上色率的酸性染料及其製造方法。

因此，本發明的目的在於提供一種酸性染料及其製造方法，以解決先前技術中酸性染料使用後殘液濃度過高，以及染色時色牢度以及上色率不足的問題。

本發明提供了一種酸性染料製造方法，包括下列步驟：提供一染料原料；將水加入該染料原料以形成一染料原料溶液，並將該染料原料溶液進行純化，以使該染料原料溶液中的鹽類被去除至僅存15重量百分比(weight percent，wt%)以下；烘乾經純化的該染料原料溶液以形成一純化染料；以及將3至20重量份的上色劑加入100重量份的經烘乾的該純化染料並充分混合。

在本發明的一實施方式中，該上色劑為氯化鈣或氯化鎂。

在本發明的一實施方式中，該染料原料為C.I. (Colour Index) 酸性黑172，其具有如下的化學式：。

在本發明的一實施方式中，該染料原料為C.I.酸性藍113，其具有如下的化學式：。

在本發明的一實施方式中，在將該上色劑加入經烘乾的該純化染料並充分混合的步驟中，該上色劑為15重量份的氯化鈣。

在本發明的一實施方式中，在將該上色劑加入經烘乾的該純化染料並充分混合的步驟中，該上色劑為15重量份的氯化鎂。

另一方面，本發明還提供一種以前述各實施方式的酸性染料製造方法所製造的酸性染料。

相較於先前技術，本發明的酸性染料及其製造方法有助於降低酸性染料使用後染色殘液的濃度，以及提升染色時色牢度以及上色率。此外，由於使用本發明酸性染料的染色殘液的濃度降低，本發明的酸性染料及其製造方法有助於使使用者的廢水處理成本大幅下降，同時達到環境保護及節能減碳的目的。

為能進一步瞭解本發明的特徵、技術手段以及所達成的具體功能、目的，列舉較具體的實施例，繼以圖式、圖號詳細說明如後。以下各實施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本發明可用以實施之特定實施例。

請參見圖1所示，其為本發明一實施例所提供的酸性染料製造方法的流程示意圖。具體來說，本發明的酸性染料製造方法包括下列步驟：步驟S101：提供一染料原料；步驟S102：將水加入該染料原料以形成一染料原料溶液，並將該染料原料溶液進行純化，以使該染料原料溶液中的鹽類被去除至僅存5重量百分比(weight percent，wt%)以下；步驟S103：烘乾經純化的該染料原料溶液以形成一純化染料；以及步驟S104：將3至20重量份的上色劑加入100重量份的經烘乾的該純化染料並充分混合。

在步驟S101中，該染料原料可以是目前習知的染料，例如，該染料原料可以是黑色酸性染料、藍色酸性染料、紅色酸性染料、綠色酸性染料、褐色酸性染料、紫色酸性染料或綠色酸性染料中的一或多種，但本發明並不以此為限。

由於目前市售的染料通常具有較高的鹽類含量，容易在多次使用後，使染缸或製程中的管路中形成缸垢或皂垢，導致製程中的設備需要經常清洗或將管路更換。因此，在步驟S102中，本發明的酸性染料製造方法透過將該染料原料溶液進行純化，以將該染料原料溶液中的鹽類降低至15wt%以下。在一實施例中，可以透過將該染料原料溶液進行逆滲透純化，以將該染料原料溶液中的鹽類降低至5wt%以下。在一較佳實施例中，可以透過將該染料原料溶液進行逆滲透純化，以將該染料原料溶液中的鹽類降低至3wt%以下，例如1wt%、1.5wt%、2wt%、2.5wt%或3wt%，端視實際應用時該染料原料的雜質及鹽類含量以及實際需求而定，本發明並不以此為限。

在一實施例中，純化可以是透過進行逆滲透(Reverse Osmosis，RO)或是加入水以降低染料原料溶液中鹽類比例的方式進行，本發明並不以此為限。例如，可以將該染料原料溶液通過RO過濾膜，以使該染料原料溶液達到「無鹽」(salt-free)的標準。值得一提的是，前述鹽類可以是任何無機鹽、有機鹽或其他能夠藉由逆滲透過濾的鹽類。

進一步地，在經步驟S103烘乾形成該純化染料後，在步驟S104中，將每100重量份的該純化染料兌入3至20重量份的上色劑並充分混合。舉例而言，該上色劑相對於該純化染料的比例可以是3至20重量份中的整數倍，但本發明並不以此為限。在一實施方式中，該上色劑為氯化鈣或氯化鎂。需特別注意的是，若未經步驟S102的純化即直接加入上色劑與該染料原料混合，會造成該染料原料的溶解度大幅降低至~5公克/公升(g/L)，使該染料原料的難以上色或上色不均勻，並且容易產生染色斑。

在一實施方式中，其中，該染料原料為C.I. (Colour Index) 酸性黑172，其具有如下的化學式：。

在一較佳實施例中，該上色劑為15重量份的氯化鎂，且該染料原料為C.I.酸性黑172。

在一最佳實施例中，該上色劑為15重量份的氯化鈣，且該染料原料為C.I.酸性黑172。

在一實施方式中，該染料原料為C.I.酸性藍113，其具有如下的化學式：。

在一較佳實施例中，該上色劑為15重量份的氯化鎂，且該染料原料為C.I.酸性藍113。

在一最佳實施例中，該上色劑為15重量份的氯化鈣，且該染料原料為C.I.酸性藍113。

在本說明書中，雖然前述C.I.酸性藍113或C.I.酸性黑172的化學式結構之方式呈現，但為所屬領域之通常知識者所習知者，其亦可以游離態或其他等形式呈現。

本發明另提供一種使用前述各實施方式的酸性染料製造方法所製造的酸性染料。在一實施例中，該酸性染料可以用於一染色物，該染色物是由如上所述的該酸性染料所染色而成的。該染色物可以包括聚醯胺纖維材質，該聚醯胺纖維材質可以包括合成聚醯胺纖維及天然聚醯胺纖維。合成聚醯胺纖維可列舉如尼龍，天然聚醯胺纖維可列舉如羊毛之動物毛。作為聚醯胺纖維材質之加工形態，可列舉如散纖、紗線、織物、針織等。

[酸性染料製造方法之實驗例及比較例]

請參見圖2及圖3所示，其分別為本發明一實施例以及另一實施例酸性染料製造方法之實驗例及比較例的比對影像。

圖2左側為透過本發明酸性染料製造方法的實驗例，使用100重量份的C.I.酸性黑172作為該染料原料，使用15重量份的氯化鈣作為該上色劑，在染色濃度3.5%的條件下進行染色後的殘液，圖2右側為使用市售C.I.酸性黑172染料的比較例，在相同條件下進行染色後的殘液。由圖2可以明顯看出，實驗例中染料進行染色後的殘液相對於比較例染色殘液能顯著減少殘液的染料濃度，且經高效液相層析法(high performance liquid chromatography，HPLC)測定，實驗例染色殘液中的重金屬鉻含量為0.88 ppm，比較例染色殘液中的重金屬鉻含量為1.95 ppm。換言之，本發明的酸性染料製造方法能有效將染色殘液中的重金屬鉻含量降低至目前市售染料的45%。

圖3左側為透過本發明酸性染料製造方法的實驗例，使用100重量份的C.I.酸性黑172作為該染料原料，使用15重量份的氯化鈣作為該上色劑，在染色濃度6.0%的條件下進行染色後的殘液，圖3右側為使用市售C.I.酸性黑172染料的比較例，在相同條件下進行染色後的殘液。由圖3可以明顯看出，實驗例中染料進行染色後的殘液相對於比較例染色殘液能顯著減少殘液的染料濃度，且經高效液相層析法測定，實驗例染色殘液中的重金屬鉻含量為2.26 ppm，比較例染色殘液中的重金屬鉻含量為11.08 ppm。換言之，本發明的酸性染料製造方法能有效將染色殘液中的重金屬鉻含量降低至目前市售染料的20%。

在其他實施例中，以本發明酸性染料製造方法進行染色的實驗例，可以使用100重量份的C.I.酸性藍113作為該染料原料，使用15重量份的氯化鈣作為該上色劑，並在染色濃度3.5%的條件下進行染色。相較於相同條件下，只使用市售C.I.酸性藍113染料進行染色的比較例，實驗例與比較例兩者的染色殘液，在進行染色後本發明的實驗例的染色殘液相對於比較例染色殘液能顯著減少殘液的染料濃度以及殘留。

相較於先前技術，在本發明的酸性染料及其製造方法中，透過步驟S102將該染料原料中較多的雜質且較複雜的鹽類去除後，再經由步驟S104加入純度較高的上色劑，其有助於使透過本發明的酸性染料製造方法所製造的該酸性染料，仍能保持30 g/L至50 g/L的溶解度，如此能夠在保持一定溶解度的情形下，具有較佳的色牢度以及上色率，同時能夠避免鹽類成分複雜而容易產生皂垢，或是在皂垢產生時由於成份單一而能較輕易的以化學手段清除。

進一步地，本發明的酸性染料及其製造方法有助於降低染色殘液的濃度以及重金屬殘留，可以進一度降低對環境的危害以及工業製程的成本，以達節能減碳及環境永續的目的。

雖然本發明已以多個較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，僅用以使具有通常知識者能夠清楚瞭解本說明書的實施內容。本領域中任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動、替代與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

S101,S102,S103,S104:步驟

圖1為本發明一實施例所提供的酸性染料製造方法的流程示意圖。

圖2為本發明一實施例酸性染料製造方法之實驗例及比較例的比對影像。

圖3為本發明另一實施例酸性染料製造方法之實驗例及比較例的比對影像。

S101,S102,S103,S104:步驟

Claims

一種酸性染料製造方法，包括下列步驟：提供一染料原料；將水加入該染料原料以形成一染料原料溶液，並將該染料原料溶液進行加水純化，以使該染料原料溶液中的鹽類被降低至大於5%並小於15%的一範圍內；烘乾經純化的該染料原料溶液以形成一純化染料；以及將3至20重量份的上色劑加入100重量份的經烘乾的該純化染料並充分混合。
如請求項1所述之酸性染料製造方法，其中，該上色劑為氯化鈣或氯化鎂。
如請求項1所述之酸性染料製造方法，其中，在將該上色劑加入經烘乾的該純化染料並充分混合的步驟中，該上色劑為15重量份的氯化鈣。
如請求項1所述之酸性染料製造方法，其中，在將該上色劑加入經烘乾的該純化染料並充分混合的步驟中，該上色劑為15重量份的氯化鎂。
如請求項1所述之酸性染料製造方法，其中，該染料原料為C.I.(Colour Index)酸性黑172，其具有如下的化學式：
如請求項5所述之酸性染料製造方法，其中，在將該上色劑加入經烘乾的該純化染料並充分混合的步驟中，該上色劑為15重量份的氯化鈣。
如請求項5所述之酸性染料製造方法，其中，在將該上色劑加入經烘乾的該純化染料並充分混合的步驟中，該上色劑為15重量份的氯化鎂。
如請求項1所述之酸性染料製造方法，其中，該染料原料為C.I.酸性藍113，其具有如下的化學式：
如請求項8所述之酸性染料製造方法，其中，在將該上色劑加入經烘乾的該純化染料並充分混合的步驟中，該上色劑為15重量份的氯化鈣。
如請求項8所述之酸性染料製造方法，其中，在將該上色劑加入經烘乾的該純化染料並充分混合的步驟中，該上色劑為15重量份的氯化鎂。
一種酸性染料，該酸性染料是使用如請求項1至10中任何一項的酸性染料製造方法所製造。