[发明专利]化学棒整理方法和装置

说明书

本发明涉及用于将化学混合物施加到纤维基材的方法和装置。

纺织物和非织造物制造包括各种化学处理操作，从浸渍上浆化合物帮助高速机织，到染色和用于给予经整理织物或非织造物特定属性的其它整理步骤。常规织物整理通常用“浸轧和固化”方法进行，包括将一定长度织物拉过含水化学浴，挤压或真空抽出过量液体，然后使湿织物在长的气动烘箱(也称为“拉幅机”)中干燥或固化。图1显示整理织物所用的典型“浸轧和固化”方法的标注示意图。在化学浴中混合包含多种成分的整理溶液，在其中浸入织物，并吸收一些化学溶液。首先机械去除过量水，然后将湿织物在拉幅机烘箱中加热并干燥，这保持织物拉紧，以帮助避免在此“固化”操作期间收缩。尽管努力控制收缩，但由于在此步骤期间实际收缩，易收缩织物的约3-8%“损失”。那代表对纺织品制造商的实际经济损失。离开除水台的织物仍具有为了整理必须蒸掉的很多水含量。除了消耗和浪费大量水外，这还显著增加处理过程的能量成本。

由于与此过程相关的大设备和能量成本，期望只以此方式处理织物一次。因此，通常在整理浴中一起混合各种化学物质。这些化学物质可包括例如软化剂、染料、表面活性剂、湿润剂、聚合物、低聚物、乳化剂、缓冲剂和用于得到织物的“常规”整理处理的其它化学物质。由于这些水基化学物质的有限相容性产生主要问题：常见的是不期望的沉淀、交叉反应和组分“耗尽”，尤其在长期使用期间。由于其高化学反应性，一般不向湿处理浴加入单体。一些潜在有价值但不溶性的整理剂，例如脱乙酰壳多糖、Teflon或玻璃微球、金红石TiO₂和ZnO防晒颗粒及各种其它无机化合物和微晶，不能容易地以此方式施加，或者需要另外的乳化剂和表面活性剂用于水基处理。这些表面活性剂和乳化剂及用于pH控制的化学物质然后成为整理处理过程的一部分，并影响基材处理的品质。

为避免在整理操作期间品质控制的损失，必须向整理浴不断加入新化学物质，以便不同组分的浓度不随时间或使用改变。然而，仍必须定期清洗该浴，以避免组分之间的相互作用和化学混合物的时间依赖性降解。排放这些整理化学物质是化学物质的浪费，是操作成本，并增加水污染，或者需要以甚至更大的附加成本进行特殊化学废物处理。

大多数织物处理也需要高度洗涤耐久性，以避免整理属性损失。产生洗涤耐久处理需要化学键合或物理结合提供目标织物整理属性的所需化学剂的手段。洗涤的侵蚀性质包括表面搅拌和暴露于旨在去除色斑和污垢的强洗涤剂两者。克服这一洗涤作用需要化学键合到包括织物的纱，或通过将纱紧密包封防去除的聚合物涂层，或二者。例如，对于洗涤耐久抗微生物处理，已研发使抗微生物剂结合到单一织物(例如，棉)的化学方法。然而，这种方法为高度织物专一性，必须为各种和每一种织物研发。期望有非织物专一性但仍洗涤耐久的织物整理处理。

已用水基化学方法研发几乎所有的织物整理。这些水基方法包括使用水基溶液、泡沫、喷雾和凝胶。美国专利7,056,845和4,868,262为用于整理辊-辊织物或织物纤维的水基整理方法的实例。这些专利中的所有实例描述水在整理溶液、泡沫或凝胶中的优势，和使用各种乳化剂、分散剂和共聚物。热处理用于干燥和“固化”经处理织物，并用于使水从湿织物蒸发。美国专利申请公布US2009/0137171利用改进的疏水性处理所用的水基浸轧方法，通过使用二氧化硅纳米晶体胶态悬浮液扩展此处理方法。

美国专利4,193,762描述使用水性泡沫，所述水性泡沫施加到织物表面上，并用压力辊破坏泡沫，且将整理剂浸入织物，作为热基干燥和固化前的步骤。这种处理方法可对织物的一侧或两侧进行。

美国专利7,955,518和7,790,238描述使用水基整理溶液，所述水基整理溶液具有以至少5.5g/1浓度混入溶液的有机或无机固体，并用浸轧方法施加，随后热固化。在7,955,518中加到整理液的一些固体为多种共聚物和改性二氧化硅，它们提供增加的表面粗糙度，以增强疏水整理效果。用纳米微粒加到整理溶液可提供“自清洁”超疏水性质，其特征为在经处理织物上水滴的接触角大于130°，也描述于美国专利公布2008/0090004。在此发明中，施加处理通过将织物浸入涂料组合物、浸轧或通过喷涂涂料组合物，涂料组合物一般由非水性有机液体溶剂组成。在此液体溶剂施加到织物后，用热固化完成处理，并使液体有机溶剂蒸发。

美国专利公布2011/0201728公开分散于水的不同单体和共聚物的自由基聚合的方法。发明提到织物整理，但未提供任何此类实例。