專利名稱：漂白纖維制品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用氧化劑或還原劑和包括紫外光和/或可見光的低強(qiáng)度光源在內(nèi)的光能漂白纖維制品的方法。
背景技術(shù)：
通常通過(guò)用氧化劑或還原劑處理吸附在纖維制品上的著色化合物，通過(guò)解離決定顏色生成的共軛π-電子體系，進(jìn)行纖維制品的漂白，所述纖維制品包括天然纖維如棉和羊毛以及再生纖維如粘膠人造絲和波里諾西克纖維的制品。一種典型的工業(yè)漂白方法包括在氧化劑或還原劑存在下沸騰約0.5-2小時(shí)和連續(xù)洗滌。另一方法包括使用合適濃度的這種化學(xué)試劑(氧化劑或還原劑)的溶液，浸軋，以便使得該試劑以纖維制品重量到80-110％的用量吸附在纖維制品上，和在蒸汽氣氛(即蒸汽)中，在約95℃下加熱約0.5-1小時(shí)。一般而言，氧化劑通常用于植物纖維如棉和亞麻，而還原劑常用于絲和羊毛。通過(guò)添加漂白劑到洗滌水中進(jìn)行家用漂白。
在這些現(xiàn)有技術(shù)的漂白方法中，通過(guò)施加熱能，在氧化劑或還原劑與纖維上的著色化合物之間發(fā)生反應(yīng)，其中所述熱能通過(guò)加熱作為介質(zhì)的水而獲得。該方法需要大量的能量，因?yàn)榫哂邢喈?dāng)大熱容的水必須加熱到其沸點(diǎn)并在該溫度下保持進(jìn)行反應(yīng)所需的時(shí)間。因此令人討厭地需要大尺寸的反應(yīng)塔。
由于這些工業(yè)漂白方法在高溫下進(jìn)行，因此，它們是要求大量能量的物質(zhì)消耗工藝，從而留下排放大量二氧化碳的額外問(wèn)題。
最近可獲得的方法使用鹵化劑如亞氯酸鹽和次氯酸鹽作為氧化劑。令人討厭的是，具有鹵素原子的這種化學(xué)試劑對(duì)環(huán)境產(chǎn)生很大的負(fù)擔(dān)。
因此，使用過(guò)氧化氫作為非鹵化氧化劑。由于過(guò)氧化氫可使纖維變脆，這是由于該試劑的快速分解所致，因此必須添加分解抑制劑，抑制過(guò)氧化氫的分解，以便隨著時(shí)間的推移可發(fā)生緩慢的反應(yīng)。這反過(guò)來(lái)又要求長(zhǎng)時(shí)間段地使用蒸汽熱。額外的問(wèn)題是，如此加工的纖維變硬。
另一方面，使用連二亞硫酸鹽如Na2S2O4和二氧化硫(SO2)氣體作為還原劑。然而，它們具有較弱的漂白能力，常常不能實(shí)現(xiàn)令人滿意的漂白。
通過(guò)結(jié)合使用氧化劑或還原劑，和如JP-A 11-43861和JP-A11-43862中所披露的包括激光在內(nèi)的輻射光，可解決以上所述的問(wèn)題。與高強(qiáng)度光的輻射相比，長(zhǎng)時(shí)間來(lái)自便宜光源的具有低強(qiáng)度的輻射光，產(chǎn)生的問(wèn)題是，在光輻射過(guò)程中纖維制品干燥，并且一旦干燥，甚至在光輻射下也不進(jìn)行漂白反應(yīng)，結(jié)果白度不再得到改進(jìn)。
發(fā)明概述本發(fā)明所強(qiáng)調(diào)的是使用氧化劑或還原劑和紫外和/或可見光子能量漂白纖維制品。本發(fā)明的目的是提供對(duì)環(huán)境友好的漂白方法，該方法能防止在光輻射過(guò)程中纖維制品干燥并進(jìn)而實(shí)現(xiàn)令人滿意的漂白效果，并具有包括最小化的環(huán)境負(fù)擔(dān)、操作安全、原料節(jié)約和能量節(jié)約在內(nèi)的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明者已發(fā)現(xiàn)，可通過(guò)結(jié)合有機(jī)光化學(xué)的發(fā)現(xiàn)和關(guān)于漂白裝置的機(jī)械發(fā)現(xiàn)，來(lái)解決與纖維漂白有關(guān)的問(wèn)題，其中有機(jī)光化學(xué)的發(fā)現(xiàn)的特征在于利用紫外光/可見光的光反應(yīng)。
具體地說(shuō)，由于采用熱化學(xué)或者光化學(xué)，使用氧化劑或還原劑的現(xiàn)有技術(shù)的漂白方法常常遭受纖維制品脆化的問(wèn)題，這是由于通過(guò)氧化劑或還原劑的分解生成的反應(yīng)性物質(zhì)導(dǎo)致的，因此各種化學(xué)品已用于抑制纖維制品的脆化。已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在其中沒(méi)有因氧化劑或還原劑的光分解生成反應(yīng)性物質(zhì)的處理?xiàng)l件下，通過(guò)輻照紫外和/或可見光來(lái)活化著色化合物時(shí)，并且當(dāng)在其中用氧化劑或還原劑溶液浸漬的纖維制品沒(méi)有干燥的條件下，活化的化合物有效地與氧化劑或還原劑反應(yīng)時(shí)，著色的化合物分解或者脫色，且在限制纖維制品脆化或硬化以及保持其強(qiáng)度的情況下，實(shí)現(xiàn)纖維制品的漂白。
因此，本發(fā)明提供一種漂白纖維制品的方法，該方法包括下述步驟用氧化劑或還原劑溶液浸漬纖維制品，用紫外和/或可見光輻照浸漬過(guò)的纖維制品，和當(dāng)用紫外和/或可見光輻照纖維制品時(shí)，將氧化劑或還原劑溶液至少再一次添加到所述纖維制品中。
氧化劑典型地選自過(guò)氧化物、過(guò)羧酸、過(guò)碳酸鹽、過(guò)硼酸鹽、過(guò)氧化物鹽、過(guò)硫酸鹽和超氧化物(superperoxide)鹽。還原劑典型地選自亞硫酸鹽、亞硫酸氫鹽、硼氫化物、連二亞硫酸鹽和二氧化硫脲。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在浸漬步驟中使用的氧化劑或還原劑溶液的濃度為0.01-40wt％，和在再添加步驟中使用的氧化劑或還原劑溶液的濃度為0.01-40wt％。
纖維制品典型地為機(jī)織織物、針織物或非機(jī)織織物。
本發(fā)明漂白纖維制品的方法實(shí)現(xiàn)了令人滿意的漂白效果，同時(shí)抑制了纖維制品的脆化或硬化，并保持了它的手感或觸感且沒(méi)有損失其強(qiáng)度。它是一種對(duì)環(huán)境友好的漂白方法，具有包括最小化的環(huán)境負(fù)擔(dān)、操作安全度、資源節(jié)約和能源節(jié)約在內(nèi)的優(yōu)點(diǎn)。
優(yōu)選實(shí)施方案的說(shuō)明本發(fā)明漂白纖維制品的方法包括下述步驟用氧化劑或還原劑溶液浸漬纖維制品，用紫外和/或可見光輻照浸漬過(guò)的纖維制品，和當(dāng)用紫外和/或可見光輻照纖維制品時(shí)，將氧化劑或還原劑溶液至少再一次添加到所述纖維制品中。
此處所使用的氧化劑或還原劑可以是任何化合物，其中包括在此處使用的溶劑內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定的有機(jī)化合物、無(wú)機(jī)化合物和有機(jī)-無(wú)機(jī)絡(luò)合物。合適的氧化劑包括過(guò)氧化物如過(guò)氧化氫和過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)羧酸如過(guò)甲酸、過(guò)乙酸和過(guò)乳酸、過(guò)碳酸鹽如過(guò)碳酸鈉、過(guò)硼酸鹽如過(guò)硼酸鈉、過(guò)氧化物鹽如過(guò)氧化鈉、過(guò)硫酸鹽如過(guò)硫酸鈉、和超氧化物鹽如超氧化鉀。合適的還原劑包括亞硫酸鹽如亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉、亞硫酸氫鹽、硼氫化物如硼氫化鈉、連二亞硫酸鹽如連二亞硫酸鈉、和二氧化硫脲。
在這些當(dāng)中，優(yōu)選過(guò)氧化氫、過(guò)碳酸鈉和過(guò)硼酸鈉作為氧化劑；優(yōu)選硼氫化鈉、連二亞硫酸鈉和二氧化硫脲作為還原劑。
在氧化劑或還原劑溶解于對(duì)紫外和可見光透明的溶劑，例如水、醇如甲醇和乙醇、線性或環(huán)狀烷烴如庚烷和環(huán)己烷、醚如乙醚和甲乙醚及其混合物內(nèi)之后使用它們。在這些當(dāng)中，此處優(yōu)選水或含有水的溶劑混合物。
對(duì)氧化劑或還原劑在溶液內(nèi)的濃度沒(méi)有特別限制，只要它等于或低于其在溶劑內(nèi)的飽和濃度即可。濃度優(yōu)選為0.01-40wt％，更優(yōu)選0.1-20wt％。太低的濃度可導(dǎo)致不足的白度。太高的濃度可能不經(jīng)濟(jì)，因?yàn)樗冒锥妊a(bǔ)償不了這種增加。
此處所使用的纖維制品沒(méi)有特別限制，包括機(jī)織織物、針織物和非機(jī)織織物，更具體地說(shuō)，包括襯衫紡織品、裙子紡織品、布料紡織品、內(nèi)衣紡織品、床單紡織品等。由其制造纖維制品的纖維沒(méi)有特別限制，包括天然纖維素纖維，例如種子纖維如棉花和木棉，韌皮纖維如亞麻、大麻、黃麻、苧麻、洋麻和Musaliukiuensis makino，回縮性(nerve)纖維如蕉麻、西沙爾麻和赫納昆纖維，水果纖維如椰殼纖維、果漿等；再生纖維素纖維如粘膠人造絲、銅銨人造絲和波里諾西克纖維，精制纖維素纖維如天絲(tencel)；半再生纖維如乙酸纖維素；和動(dòng)物纖維如羊毛和絲。可使用一類纖維或兩類或多類纖維的混合物。在本發(fā)明的實(shí)踐中，優(yōu)選包括天然纖維如棉花和再生纖維素纖維如人造絲在內(nèi)的纖維素纖維，其中更優(yōu)選天然纖維素纖維如棉花。在這些當(dāng)中，為了合適的吸濕、吸水和手感或觸感，更優(yōu)選含至少25wt％，特別是至少50wt％棉花的纖維制品。
通過(guò)本發(fā)明方法漂白的纖維制品可以已經(jīng)漂白或者可以不漂白。合適的纖維制品包括，但不限于，著色織物如灰色織物、退漿織物、洗凈織物、退漿/洗凈織物、在漂白之后在使用過(guò)程中著色的織物，和染色織物。
在本發(fā)明的漂白方法中，首先用氧化劑或還原劑的溶液浸漬纖維制品?？赏ㄟ^(guò)在溶液內(nèi)浸漬纖維制品的技術(shù)，或涂布、浸軋、噴淋或者要么施涂溶液到纖維制品上的技術(shù)，來(lái)進(jìn)行浸漬。在這些當(dāng)中，就產(chǎn)率來(lái)說(shuō)，有利地使用浸軋或噴淋技術(shù)。
接下來(lái)，用紫外和/或可見光輻照用氧化劑或還原劑浸漬的纖維制品?？稍诶w維制品保持靜止或移動(dòng)的同時(shí)進(jìn)行光輻照。
對(duì)光輻照所使用的紫外和/或可見光(包括低強(qiáng)度光源在內(nèi))沒(méi)有特別限制，但0.1毫瓦-10千瓦的光源是合適的。合適的光源的實(shí)例包括諸如低壓汞燈、黑光燈、高壓汞燈和氙燈之類的常規(guī)光源和各種準(zhǔn)分子燈。在這些當(dāng)中，就從電轉(zhuǎn)化成光的效率來(lái)說(shuō)，優(yōu)選低壓汞燈、黑光燈和準(zhǔn)分子燈。然而，此處所使用的光源不限于這些，只要實(shí)現(xiàn)有效的漂白即可。
對(duì)于包括低強(qiáng)度光源在內(nèi)的紫外和/或可見光源來(lái)說(shuō)，可使用通過(guò)光學(xué)組件如透鏡和反射鏡放大的激光束。對(duì)激光光源沒(méi)有特別限制。激光可以或者是脈沖激光或者連續(xù)波激光。合適的激光包括準(zhǔn)分子激光(例如ArF準(zhǔn)分子激光、KrF準(zhǔn)分子激光、XeCl準(zhǔn)分子激光和XeF準(zhǔn)分子激光)、氬離子激光、氪離子激光，和YAG激光(例如二次和三次諧波)。在輻照之前可通過(guò)光學(xué)組件合適地放大激光。可單獨(dú)或結(jié)合兩種或多種使用這些光源中的任何一種。所需的是使用波長(zhǎng)范圍為180nm-600nm的光。
對(duì)輻照的激光強(qiáng)度沒(méi)有特別限制，但對(duì)于脈沖激光來(lái)說(shuō)，典型地在0.1mJ/cm2/次脈沖-1kJ/cm2/次脈沖的范圍內(nèi)，和對(duì)于連續(xù)波激光來(lái)說(shuō)，在0.1mW/cm2-10kW/cm2范圍內(nèi)。
對(duì)在光輻照過(guò)程中的溫度沒(méi)有特別限制，只要它介于所使用的溶劑的冰點(diǎn)和沸點(diǎn)之間即可。溫度優(yōu)選為-80℃到100℃，更優(yōu)選0℃到50℃。根據(jù)各種因素，其中包括纖維制品的著色程度、所使用的氧化劑或還原劑的類型，溶劑的類型，和溶液的濃度，以及所使用的紫外和/或可見光的強(qiáng)度，來(lái)合適地確定光輻照的時(shí)間。時(shí)間優(yōu)選為1-60分鐘，更優(yōu)選3-40分鐘，但視需要可在60分鐘內(nèi)連續(xù)光輻照。
根據(jù)本發(fā)明，在光輻照過(guò)程中，將氧化劑或還原劑至少再一次加入到纖維制品中。盡管對(duì)再添加氧化劑或還原劑時(shí)的時(shí)間點(diǎn)沒(méi)有特別限制，但優(yōu)選從用氧化劑或還原劑溶液開始浸漬纖維制品時(shí)起，在30分鐘內(nèi)進(jìn)行再添加。更優(yōu)選從開始浸漬起在1分鐘內(nèi)進(jìn)行第一次再添加，這是因?yàn)檫@防止纖維制品干燥。在重復(fù)兩次或多次再添加的情況下，優(yōu)選從最近一次添加起，在30分鐘內(nèi)，更優(yōu)選在10分鐘內(nèi)，進(jìn)行一定的再添加。
再添加的氧化劑或還原劑溶液可具有任何所需的濃度，優(yōu)選0.01-40wt％，更優(yōu)選0.1-20wt％的氧化劑或還原劑。太低的濃度可導(dǎo)致不足的白度。太高的濃度可能不經(jīng)濟(jì)，因?yàn)樗冒锥妊a(bǔ)償不了這種增加。
可通過(guò)各種技術(shù)如浸漬、涂布、浸軋或噴淋來(lái)進(jìn)行再添加。就產(chǎn)率來(lái)說(shuō)，優(yōu)選浸軋或噴淋技術(shù)。
若在加工過(guò)程中纖維制品傾向于干燥，則再添加的次數(shù)可以大于10次，更優(yōu)選1-10次，和甚至更優(yōu)選1-5次。在沒(méi)有再添加的情況下，白度不足。過(guò)量的再添加可能不經(jīng)濟(jì)，因?yàn)樗冒锥妊a(bǔ)償不了這樣過(guò)量使用的化學(xué)液體。
在將氧化劑或還原劑再添加到纖維制品中之后，可在與連續(xù)漂白工藝類似的包括光強(qiáng)度、溫度和時(shí)間在內(nèi)的輻照條件下，使用以上例舉的光源。在漂白工藝之后，洗滌纖維制品并以常規(guī)方式干燥，從而獲得漂白過(guò)的纖維制品。
即使在使用低強(qiáng)度光源的光輻照情況下，在光輻照過(guò)程中包括至少一次再添加氧化劑或還原劑溶液的本發(fā)明方法可確保充分的漂白。
實(shí)施例以下通過(guò)闡述，而不是通過(guò)限制的方式給出本發(fā)明的實(shí)施例。
實(shí)施例1以常見方式使100％棉的50支平紋組織織物(經(jīng)紗密度148根紗/英寸，緯紗密度80根紗/英寸)退漿和洗凈，然后用6％過(guò)碳酸鈉水溶液浸軋(軋點(diǎn)速度100％)。使用2mJ/cm2/次脈沖，20Hz的XeF準(zhǔn)分子激光器(351nm)，用光輻照織物10分鐘。此刻通過(guò)浸軋?jiān)僖淮翁砑舆^(guò)碳酸鈉水溶液，和來(lái)自XeF準(zhǔn)分子激光器的光輻照繼續(xù)另外10分鐘。然后以常見方式洗滌織物并干燥。使用Macbeth Color Eye 7000，測(cè)量如此漂白的棉織物的白度(JIS Z-8715，1991)，和黃度指數(shù)(JIS K-7103，1997)，分別為81.7和2.2。還測(cè)定棉織物的緯向拉伸強(qiáng)度(JISL-1096A，扯邊紗條樣強(qiáng)力試驗(yàn))，為463.54N。
實(shí)施例2如實(shí)施例1一樣處理實(shí)施例1所使用的相同織物，所不同的是起始浸軋之后接著用XeF準(zhǔn)分子激光器光輻照5分鐘，通過(guò)浸軋，再一次添加試劑溶液(6％過(guò)碳酸鈉水溶液)，和5分鐘光輻照，和再重復(fù)兩次再添加和光輻照。浸軋步驟的總數(shù)為4和XeF準(zhǔn)分子激光器的總時(shí)間為20分鐘。與實(shí)施例1一樣比色分析漂白的棉織物，發(fā)現(xiàn)白度為82.8和黃度指數(shù)為1.6。同樣棉織物的緯向拉伸強(qiáng)度為442.96N。
實(shí)施例3如實(shí)施例1一樣處理實(shí)施例1所使用的相同織物，所不同的是通過(guò)噴淋再一次添加適量過(guò)碳酸鈉水溶液。與實(shí)施例1一樣比色分析漂白的棉織物，發(fā)現(xiàn)白度為81.6和黃度指數(shù)為2.2。同樣棉織物的緯向拉伸強(qiáng)度為466.48N。
對(duì)比例1以常見方式使100％棉的50支平紋組織織物(經(jīng)紗密度148根紗/英寸，緯紗密度80根紗/英寸)退漿和洗凈，然后用6％過(guò)碳酸鈉水溶液浸軋(軋點(diǎn)速度100％)。使用2mJ/cm2/次脈沖，20Hz的XeF準(zhǔn)分子激光器(351nm)，用光輻照織物20分鐘。然后以常見方式洗滌織物并干燥。與實(shí)施例1一樣比色分析漂白的棉織物，發(fā)現(xiàn)白度為77.5和黃度指數(shù)為2.8。同樣棉織物的緯向拉伸強(qiáng)度為465.5N。
表1概述了實(shí)施例1-3和對(duì)比例1的漂白條件和結(jié)果。
表1

權(quán)利要求
1.漂白纖維制品的方法，該方法包括下述步驟用氧化劑或還原劑溶液浸漬纖維制品，用紫外和/或可見光輻照浸漬過(guò)的纖維制品，和當(dāng)用紫外和/或可見光輻照纖維制品時(shí)，將氧化劑或還原劑溶液至少再一次添加到所述纖維制品中。
2.權(quán)利要求1的方法，其中氧化劑選自過(guò)氧化物、過(guò)羧酸、過(guò)碳酸鹽、過(guò)硼酸鹽、過(guò)氧化物鹽、過(guò)硫酸鹽和超氧化物鹽。
3.權(quán)利要求1的方法，其中還原劑選自亞硫酸鹽、亞硫酸氫鹽、硼氫化物、連二亞硫酸鹽和二氧化硫脲。
4.權(quán)利要求1的方法，其中在浸漬步驟中使用的氧化劑或還原劑溶液的濃度為0.01-40wt％，和在再添加步驟中使用的氧化劑或還原劑溶液的濃度為0.01-40wt％。
5.權(quán)利要求1的方法，其中纖維制品是機(jī)織織物、針織物或非機(jī)織織物。
全文摘要
在通過(guò)用氧化劑或還原劑溶液浸漬纖維制品和用紫外或可見光輻照纖維制品的方法中，當(dāng)用紫外和/或可見光輻照纖維制品時(shí)，一次或多次再添加氧化劑或還原劑溶液到纖維制品中。
文檔編號(hào)D06L3/02GK1673443SQ20051005916
公開日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2005年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月24日
發(fā)明者大內(nèi)秋比古, 傍島光郎, 伊藤順 申請(qǐng)人:獨(dú)立行政法人產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所, 日清紡織株式會(huì)社