CN1074800C - 羊毛和羊毛混纺织物的处理 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及将织物表面改性的方法，该方法包括以下连续步骤：
i)将织物表面暴露于UV辐射下，和
ii)对织物氧化处理。
Description
本发明涉及羊毛及羊毛混纺织物的处理，尤其涉及能在印染时获得良好着色率和/或能减少起球的织物处理新方法。
多年来，羊毛和羊毛混纺织物经加工和处理后可以改进和/或增强许多特性。例如，印染前对织物如羊毛的预处理是获得良好着色率、匀染性和亮度的重要因素。类似地，人们曾提出了许多加工和处理方法，以减少或消除起球。
传统上，氯化曾被使用过，而氯化工艺的几种派生形式仍在使用着，几乎仅仅为印染准备好羊毛织物。二氯异氰脲酸(DCCA)是目前最普遍使用的氯化剂，并可通过间歇(最常用)和连续工艺来应用。间歇法包括用占纤维质量(omf)3-4％的DCCA在PH3.5-4.5和温度20-40℃下氯化约1小时，随后用亚硫酸氢钠和乙酸进行脱氯后处理。连续法包括轧染DCCA(35-50gl-1)，随后在漂洗前停留2-5分钟，接着进行类似于间歇法的脱氯处理。代替DCCA的是Kroy氯化，最初引用来处理羊毛条，它在连续的织物处理工艺中使用氯气在水中的溶液。氯气与水反应得到次氯酸和盐酸的混合物，它随湿润剂一起直接喷在织物上。该反应比DCCA快，但是，漂洗和脱氯处理仍是需要的。在4％omf氯气剂量速度下的加工速度10-15m·min-1是典型的，并能使织物获得与用4％DCCA处理所获得的类似性能。
织物氯化处理的典型问题包括：泛黄，等深度作用(even ap-plication)，纤维受损。同样经常需要漂白氯处理过的织物(常常用过氧化氢)，以在印染之前除去黄色。然而，涉及到氯的工艺存在着环境方面的压力，尤其在工厂排放液中存在可吸收的有机卤(AOX)时，这势必会导致用替代技术来取代氯化工艺。
在印染前用来处理织物的其它方法是不常见的。两种聚合物处理途径，一种对羊毛条和一种对织物是目前已知的，它们是：
1.Hercosett 125(商品名)
在预氯化阶段之后，将这一聚合物施用于羊毛条上。从经过处理的羊毛条制得的织物对阴离子染料的亲合力增强。在针梳、纺纱和织造过程中发生的其它机械加工会获得匀染制品(level prepara-tion)。然而，着色率趋向于变低，因为使用的氯少。此外，还必须小心冲洗，因为处理过的羊毛对疏松阴离子染料有很高的亲合力。
2.Synthappret BAP(商品名)
这一聚合物可施用于织物上，而无须预氯化步骤。印染前用这种聚合物处理织物，使织物对疏水性染料具有很高的亲合力。然而，不用氯化步骤降低了印染浆进入纤维的渗透力，在汽蒸条件下的控制则很苛刻。这一方法曾用来印染羊毛/棉混纺织物，但迄今未用于纯羊毛织物。
现已开发出避免使用氯的其它方法，但还不能认为具有商业前途，尽管它们减少了对环境的压力。总结起来，商业上广泛用来为印染而预处理羊毛织物的仅有的现有技术方法包括：氯化，漂洗和脱氯处理，然而这些方法可能需要漂白处理以去掉黄色。
“起球”是用来描述在织物表面上形成较小的紧密的纤维球的术语。起球对衣服损害很大，导致破旧和乱蓬蓬的外观，尤其对针织品更成问题。
起球过程是复杂的，但可按四个连续阶段来描述：
(i)形成绒毛。在穿戴过程中发生的轻微摩擦作用从母纱中拉起一些表面纤维，导致绒毛表面。
(ii)绒毛缠结。衣服上经历更频繁摩擦的区域出现较高的绒毛密度。在此区域中的纤维在某阶段发生缠结，形成疏松球。
(iii)球形成和生长。在疏松缠结处的连续摩擦使一些疏松缠结点滚成较紧密的球。这些紧密球抵抗其它摩擦力，球中一些较弱的纤维断裂。较强的纤维保持完整并将球固定在织物表面。随着不断从织物表面卷取疏松纤维，球逐渐生长。
(iv)球脱落。固定纤维最终屈服于作用在球上的稳定增长的力，遭受疲劳破坏。当每一固定纤维断裂时，那些保留下来的纤维被迫承受更大的力，因而加速了固定纤维破坏的速度。当固定纤维断裂的速度超过球生长的速度时，球掉落。
纤维的性质(来源，加工历史，物理尺寸)、纱(类型，缠绕)和织物结构是起球的全部重要因素。在穿戴时，存在其它可变因素影响起球速度。众所周知，一些穿戴者比其它人产生更快和更大范围的起球现象。洗涤基本上改变起球性质。个人之间主观上的差异也存在于给定量的起球是如何如何令人讨厌。
已知有几种化学处理方法用来减少起球，尽管还没有哪一种方法能保证在穿戴时不起球。例如，通常用来防缩的氧化氯化方法取得了一些良好效果。氯化/Hercosett和某些其它聚合物处理(它们通过形成纤维间粘合来抑制纤维迁移)也是十分有益的。更多的破坏性染色条件(即长沸煮时间，高温，PH极端值)也趋向于减少起球。
与印染预处理类似，目前对于用氯的工艺而言，存在着大量的环境压力，尤其当在工厂排出液中产生可吸收的有机卤(AOX)时。因而，在今后十年左右的时间内，可能将停止使用牵涉到氯化合物的部分有效的防起球处理和印染预处理。
申请人现惊奇地发现，让织物经过UV辐射随后氧化漂白，这两种工艺的结合获得了一种协同机理，能够在印染时有效提高织物获得良好着色率的能力并减少起球的可能性。
单独使用UV辐射或氧化漂白的广泛研究已证实，单一步骤在提高着色率或显著减少起球方面无效。还证实，氧化漂白步骤必须在辐射之后，而不能首先采用，或不能在辐射过程中湿的情况下采用。还发现，在一定范围内的染料类型当中，采用两步操作过程获得了高且均匀的着色率，比由4％DCCA产生的着色率要好。
关于UV对羊毛的影响的大多数研究，其目标在于限制长期的负影响，如染过色的羊毛的光致泛黄、光致脆损和褪色。
关于在羊毛织物的处理中UV辐射(λ＜400nm)的积极应用方面的前期研究工作看起来限制在两篇有工业价值的专利上。
U.K.专利811702描述紫外辐射在改进羊毛织物的染料吸收率方面的使用。这种方式提高了(在辐射下)暴露织物的着色率，取决于所用染料的性质。辐射过程中使用合适的刻花模板，随后在染色过程中使用拒染剂以部分地保护织物的未辐射区域，这样能产生同色深浅效应。这一文件还披露，为了缩短辐射时间，最好在UV暴露过程中用氧化剂处理织物。然而，这一文件没有描述或建议将辐射应用于织物印染的可能性，或在织物经过辐射后对织物的氧化漂白方法。事实上，U.K.专利强调了在UV辐照过程中使用氧化剂以缩短辐射时间，而不是作为协同工艺过程中的一个必要的独立步骤来提高织物对染料的亲合力。
日本专利H4-41768声称单独的UV辐照是羊毛织物的有效防缩处理方法。然而，在我们的研究中没有再现(他们)所声称的大大减少织物面积收缩。这可能归因于日本工作者所用羊毛织物的性质，或者是因为他们的缩绒操作没有我们的那样严格。
特别地，本发明提供了一种改性织物表面的方法，它包括以下连续的步骤：
(i)将织物表面暴露在UV辐射下；和
(ii)对织物的氧化处理。
在本发明方法的第一步中，织物可以由来自任何合适光源的紫外光进行辐射。优选在优选的400-180nm范围内对织物进行紫外辐射。较优选织物进行波长为280-200nm的短波长UV辐射(UV-C)，更优选具有在羊毛中二硫键的最大吸收值附近的波长(大约254nm)。
紫外辐射可由任何合适的光源提供。光源的选择将取决于用于该方法的辐射的强度和波长。紫外辐射的优选辐射源包括低、中和高压汞弧，以及氙放电管。在本发明的一个优选实施方案中，可以使用在254nm下产生85％的发射UV的低压汞弧。
织物受辐射的时间长度取决于辐射源的强度和波长特性以及所需要的结果。根据辐射源，所需时间的长度在几秒-2小时范围内。例如，用低强度UV源如低压汞弧，可需要30-50分钟的辐射时间。用高UV强度(一般120Wcm-1)的合适的中或高压汞弧，几秒的辐射时间就足够了。使用合适的椭圆形或抛物面形反射器将来自灯管的UV辐射光聚焦成窄条或平行光束，使织物连续进行处理，而这是用来辐照大件织物的最合适、有工业价值的方法。此外，可使用连续辐射方法，处理各件衣服或处理织物染色所需要的长度。
在UV辐照之后，羊毛或羊毛混纺织物的颜色从淡奶油色变至淡橄榄绿，而这种颜色经1小时左右在室内空气中变至淡黄色。由任何普通方法对用UV-C辐射过的织物在保持24小时后的泛黄度的测量结果可以用来评价表面改性程度。
在本发明的第二步中，织物可通过任何合适的处理方法进行氧化。例如，可使用任何适宜的氧化剂如过氧化氢或过一硫酸(PMS)将它氧化。在优选的实施方案中，使用过氧化氢漂白织物。优选使用约0.75％W/W的过氧化氢溶液，其PH值在8-9范围内。漂白所需时间将取决于所用织物和氧化剂的类型及所需结果。氧化剂可由任何合适的稳定剂稳定化。例如，如果使用过氧化氢溶液，那么它可被焦磷酸四钠稳定化。
在本发明的一个优选实施方案中，只有UV辐照是连续进行的，随后是间歇漂白处理。UV辐射过的织物能在漂白前贮存几个月，而不会引起着色率或抗起球性质的任何降低。
在本发明的另一个实施方案中，可以采用使用更快的氧化剂如PMS的完全连续工艺。通过使用过氧化氢浸轧/汽蒸方法进行连续漂白也是可能的。
通过在辐射源和织物表面之间放置合适的刻花模版能够在印染品上产生细节清晰的同色深浅效应。在漂白之后，模版图案设计看不见，但是，在施用印染浆之后，受辐射区域吸收更多的染料并表现出更高的着色率。细网眼、小的重复花纹图案或条纹图案可有效地用来给人如下印象：使用了数种色彩来产生完美设计。
还可以从计算机上将同色深浅图案转移到羊毛织物上。通过使用合适的绘图技术软件，复杂图案设计或字幕能被切换成薄粘合剂PVC膜，该膜对UV辐射是不透的。图案设计或者直接转移到羊毛织物上或转移到透明的聚乙烯或聚丙烯膜(它对低至220nm的UV是透明的)上。在织物暴露于UV及漂白之后，通过用合适的染料浆进行大面积加印，能改进图案设计。
实施例
现将参考一些具体实施例描述本发明。然而，这些实施例限于印染前羊毛织物的处理，这是为了方便起见，决不是限制本发明的范围。
实施例1
将多片洗净的未染色的本色细平织物暴露于短波长UV中达2-30分钟的时间，使用低压汞弧(30W)，方式是将织物裹在UV管上。然后，使用PH为8-8.5的、由焦磷酸四钠(0.6％W/W)稳定的O.75％W/W过氧化氢溶液，将织物在60℃下漂白1小时。在漂洗、干燥和蒸汽压烫之后，使用以下组成的浆将织物印染：Indalca PA3，10％储液 50％染料(例如Lanaset Blue 2R) 2％水 38％尿素 10％
使用兰纳盐黑5055，兰纳盐猩红3G和DrimareneTurquoise R-BLD染料制备印染浆。
使用Johannes Zimmer Sample Printing MachineType MDK，使用两遍磁力刮浆棒，印染试验条纹。
印染之后，织物在室温下干燥，在高压釜中在100℃下汽蒸30分钟，在温水中洗涤，然后干燥。所有在经过辐射/漂白的织物上进行的印染在视觉上都比那些用未处理过的、仅仅漂白和仅仅UV辐照的织物进行的印染更强烈。测量印染样品的反射光谱，记录在最强吸收带中心的反射值。使用库贝尔卡-蒙克(Kubelka-Munk)方程，将它们转换成着色率(K/S)值，它们与表面上染料浓度有关。
UV处理/过氧化物漂白的织物的着色率明显比未辐射织物的高。如图1所示，着色率随辐射时间增长而增高，而且在所有情况下都超过在30分钟辐射后用4％二氯异氰脲酸(DCCA)处理过的织物的着色率。
实施例2
一件细玻璃纤维网放在低压汞弧和原色细平织物样品之间。样品暴露于UV达40分钟，随后按照实施例1那样进行过氧化物漂白处理。在漂白之后，网眼图案看不见，但在用兰纳盐黑5055印染之后，观察到细节清晰的黑/灰色同色深浅效应。
实施例3
洗净的原色羊毛织物样品放在传输系统上并在中压汞弧灯下方通过UV辐射，使用椭圆形反射器将辐射聚焦在织物表面上。传输速度在2-15米/分钟内变化，使用功率为120W/cm的单一UV光源。样品在一定范围内的传输速度下在UV光源下过3遍，模拟有一系列UV管的机器。然后按实施例1那样将织物漂白，用兰纳盐黑5055印染并汽蒸，测量着色率。如图2所示，UV辐照/漂白的织物的着色率随传输速度的变化而变化。
该实施例清楚地表明，使用在2-12米/分钟之间的速度下操作的连续UV辐射，能获得比4％DCCA处理更高的着色率。
实施例4
使用计算机制图技术软件绘制公司边印(company logo)，并将图案切换成薄的黑色粘合剂PVC膜。图案固定于在铝框上拉紧的聚乙烯膜片上。框紧贴在一片羊毛印花薄型织物上，然后，框的上方放一排低压汞弧灯。框和织物暴露于UV达40分钟。取下织物，按实施例1那样进行漂白。用Drimarene Turquoise R-BLD浆印染整个边印区，干燥、汽蒸并正常冲洗印染品。印染边印的受辐射区域比未辐照区域更强烈地着色，获得了高质量的同色深浅效应的印染品。
实施例5
制备4组三个标准起球样品(双面针织物)。第一组两侧暴露于来自8只低压汞灯管的UV辐射达50分钟。第二组也使用类似条件暴露于UV，但在此之后，样品用PH为8-8.5的、由焦磷酸四钠(6g/l)稳定的过氧化氢(0.75％W/W)溶液在60℃下漂白一小时。样品漂洗干净并干燥。第三组样品仅用过氧化物漂白，而第四组样品是未处理的对照物。使用Atlas Random Tumble PillingTester(RTPT)，采用标准操作方法(ASTM D3512-82)，用在5，10，15，20，25，30和60分钟间隔数出的球数，测量起球性质。图3表明在全部起球试验中每个样品的球的平均数的变化。清楚看出，只有那些用UV/过氧化物漂白处理过的样品显示出优异的抗起球性能。
实施例6
制备7组三个标准双面针织物样品。这些组样品均暴露于UV-C辐射达0，5，10，20，30，40和50分钟，使用的是装有八只低压杀菌UV灯管的辐射装置。然后，所有样品用PH为8-8.5的由焦磷酸四钠(6g/l)稳定的过氧化氢溶液(0.75％W/W)在60℃下漂白1小时。样品在水中漂洗干净，并干燥。根据标准ASTM乱翻式试验方法(ASTM D3512-82)，用在5，10，15，20，25，30和60分钟间隔数出的球数，对每一组样品进行起球测试。图4显示出在每一组中样品中观察到的球的平均数随时间的变化。很显然，UV辐射程度对观察到的起球程度有惊人的影响；在用UV辐射50分钟的所有样品中，在整个起球试验过程中没有发现起球。
本技术领域的熟练人员将会了解，在不脱离广泛描述的本发明精神和范围的前提下，可以对本发明作出许多变化和/或改进。因此，本发明的实施方案只能认为是说明性的而不是限制性的。
Claims (12)
1.一种改性羊毛或羊毛混纺织物表面的方法，它包括以下连续步骤：
i)将织物表面暴露于UV辐射；和
ii)通过将织物暴露于氧化水溶液而氧化处理织物。
2.根据权利要求1的一种方法，其中织物暴露于在400-180nm范围内的UV辐射中。
3.根据权利要求2的一种方法，其中织物暴露于在280-200nm范围内的UV辐射中。
4.根据权利要求1-3中任一项的一种方法，其中织物暴露于UV辐射的时间在几秒-2小时范围内。
5.根据权利要求1-3中任一项的一种方法，其中在步骤1)中织物经过刻花模板暴露于UV辐射。
6.根据权利要求5的一种方法，其中使用计算机制图技术软件制成具有UV-透明和UV-不透明组件的刻花模板，从而制成了该刻花模板。
7.根据权利要求1-3中任一项的一种方法，其中织物用过氧化氢或过一硫酸的溶液氧化。
8.根据权利要求5的一种方法，其中织物由PH在8-9范围内的0.75％W/W过氧化氢溶液漂白。
9.根据权利要求1-3中任一项的一种方法，其中氧化漂白过程是由焦磷酸四钠稳定的。
10.根据权利要求1-3中任一项的一种方法，其中第一步是连续进行的。
11.根据权利要求1-3中任一项的一种方法，其中第二步是以间歇方式进行的。
12.根据权利要求1-3中任一项的一种方法，其中织物选自羊毛织物或羊毛混纺织物。
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