[发明专利]靛蓝染色工艺和设备以及靛蓝染色纱线和由此制成的织物

说明书

公开了工艺和设备，所述工艺和设备在染料涂敷到天然纤维纱线或织物上之前和期间基本上消除被氧化的靛蓝染料的形成，同时允许隐色靛蓝染料分子完全扩散到纱线的天然纤维中，在纱线中隐色靛蓝染料分子可以在氧化(即，隐色染色的纱线暴露于氧气中)后固定到纤维上。经靛蓝染色的纺织产品(例如，可以被斜纹编织以形成牛仔布织物的染色棉纱)显示出由AATCC摩擦测试测定的极高的色牢度。

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求于2016年9月12日提交的美国临时申请序列号62/393,258的优先权权益，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本文公开的实施方案总体上涉及适用于使用低湿吸收率涂敷(例如泡沫)对天然纤维和再生天然纤维(例如棉、羊毛、人造丝和其它生物聚合物)进行靛蓝染色的靛蓝染色工艺和设备。还提供了由这种工艺制成的靛蓝染色纱线和由这种靛蓝染色纱线(例如，牛仔布织物)形成的织物，该靛蓝染色纱线和织物显示出极高的色牢度(湿和干两种)。

背景技术

用靛蓝进行的传统商业染色是众所周知的。根据一种传统的靛蓝染色方法，通过在几个靛蓝染料桶中的隐色靛蓝中依次浸渍纱线片(具有约65％-75％的高湿吸收率(wetpick-up))从而在每次浸渍后使空气氧化纱线上的染料来染色纱线片。另一种传统的靛蓝染色方法涉及一系列的纱线绳索，每根绳索含有约400根单独的纱线，这些纱线以类似的方式在一系列靛蓝染料桶中染色。片材染色方法通常还包括将浆丝(sizing)应用于纱线的步骤以为编织作准备。绳索染色方法的缺点在于必须打开(并轴(re-beaming))单独的染色绳索，因此绳索中的纱线可以在浆丝时组合以形成用于全宽经纱的必要数量的端部。由于纱线断裂，因此这些额外的步骤显然是劳动密集型的并且是有问题的。

传统的绳索染色方法允许连续操作，这是因为一根绳索可以系在另一根绳索的尾部上。另一方面，片材染色方法必须用全输入经轴停止并重置，这从而导致大量浪费和从一批纱线到另一批纱线的潜在颜色变化。

传统的靛蓝染色方法使用大量(例如，数千升的数量级)的染料浴液，由于成本和环境问题，必须将染料浴液储存以供下次使用。举例来说，商业靛蓝染料室可能具有储存以备将来使用的几种浴液。必要时，必须清空整个染料范围并用适当的浴液重新填充，或者必须调节现有浴液的浓度。这种转换时间因此降低了范围的效率并降低了质量，因为隐色靛蓝染料在储存中随时间趋于氧化。

传统的靛蓝染色方法还相对较慢，例如通常在20-35米/分钟的范围内操作，并且使用过量的水和化学添加剂。举例来说，为了保持隐色染料的状态，通常将还原剂和苛性添加剂加入到染料桶中，以防止被氧化的靛蓝染料积聚，被氧化的靛蓝染料积聚会污染系统和正在被染色的纱线。大量的化学添加剂通常导致溢出。传统的靛蓝染料系统所需的机器由于所需的纱线干燥和拉动大量湿纱线所需的马力而也是能量密集型的。

市场上存在这样的趋势：来自绳索系统的经轴(在打开或并轴之后)被拧到各种卷取机构以将每根纱线卷回到圆锥体中。这种纱线用于条带纹(accent stripe)、各种织物的纬线或针织物中。对回收到圆锥体的这种靛蓝染色纱线的需求正在增加。两种传统的靛蓝染色系统都针对大体积，并且因此不利于快速改变客户对时尚的需求，尤其是经纱方向的弹力纱，该弹力纱在任何一种传统系统中都难以处理。

还有人提出，因为除了使用化学添加剂(例如在废水中产生盐和高碱度的还原剂和苛性剂)之外还消耗大量的水和能量，所以传统的靛蓝染色方法不是环境上可持续的。这种废水通常能够在传统废物处理设施中使用硫酸中和。但在许多欠发达国家，很少或根本没有可用的废水处理，从而导致环境污染。

还已知靛蓝染色方法涉及低湿吸收率技术；例如，靛蓝染料泡沫和气溶胶喷雾的使用。然而，这些技术面临由于气泡(从里到外)的表面积或气溶胶液滴的表面积而导致的高氧暴露的额外问题。因此，氮气用于创建惰性气氛。