CN1673443A - 漂白纤维制品的方法 - Google Patents

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Abstract

在通过用氧化剂或还原剂溶液浸渍纤维制品和用紫外或可见光辐照纤维制品的方法中，当用紫外和/或可见光辐照纤维制品时，一次或多次再添加氧化剂或还原剂溶液到纤维制品中。

Description

漂白纤维制品的方法
技术领域
本发明涉及使用氧化剂或还原剂和包括紫外光和/或可见光的低强度光源在内的光能漂白纤维制品的方法。
背景技术
通常通过用氧化剂或还原剂处理吸附在纤维制品上的着色化合物，通过解离决定颜色生成的共轭π-电子体系，进行纤维制品的漂白，所述纤维制品包括天然纤维如棉和羊毛以及再生纤维如粘胶人造丝和波里诺西克纤维的制品。一种典型的工业漂白方法包括在氧化剂或还原剂存在下沸腾约0.5-2小时和连续洗涤。另一方法包括使用合适浓度的这种化学试剂(氧化剂或还原剂)的溶液，浸轧，以便使得该试剂以纤维制品重量到80-110％的用量吸附在纤维制品上，和在蒸汽气氛(即蒸汽)中，在约95℃下加热约0.5-1小时。一般而言，氧化剂通常用于植物纤维如棉和亚麻，而还原剂常用于丝和羊毛。通过添加漂白剂到洗涤水中进行家用漂白。
在这些现有技术的漂白方法中，通过施加热能，在氧化剂或还原剂与纤维上的着色化合物之间发生反应，其中所述热能通过加热作为介质的水而获得。该方法需要大量的能量，因为具有相当大热容的水必须加热到其沸点并在该温度下保持进行反应所需的时间。因此令人讨厌地需要大尺寸的反应塔。
由于这些工业漂白方法在高温下进行，因此，它们是要求大量能量的物质消耗工艺，从而留下排放大量二氧化碳的额外问题。
最近可获得的方法使用卤化剂如亚氯酸盐和次氯酸盐作为氧化剂。令人讨厌的是，具有卤素原子的这种化学试剂对环境产生很大的负担。
因此，使用过氧化氢作为非卤化氧化剂。由于过氧化氢可使纤维变脆，这是由于该试剂的快速分解所致，因此必须添加分解抑制剂，抑制过氧化氢的分解，以便随着时间的推移可发生缓慢的反应。这反过来又要求长时间段地使用蒸汽热。额外的问题是，如此加工的纤维变硬。
另一方面，使用连二亚硫酸盐如Na2S2O4和二氧化硫(SO2)气体作为还原剂。然而，它们具有较弱的漂白能力，常常不能实现令人满意的漂白。
通过结合使用氧化剂或还原剂，和如JP-A 11-43861和JP-A11-43862中所披露的包括激光在内的辐射光，可解决以上所述的问题。与高强度光的辐射相比，长时间来自便宜光源的具有低强度的辐射光，产生的问题是，在光辐射过程中纤维制品干燥，并且一旦干燥，甚至在光辐射下也不进行漂白反应，结果白度不再得到改进。
发明概述
本发明所强调的是使用氧化剂或还原剂和紫外和/或可见光子能量漂白纤维制品。本发明的目的是提供对环境友好的漂白方法，该方法能防止在光辐射过程中纤维制品干燥并进而实现令人满意的漂白效果，并具有包括最小化的环境负担、操作安全、原料节约和能量节约在内的优点。
本发明者已发现，可通过结合有机光化学的发现和关于漂白装置的机械发现，来解决与纤维漂白有关的问题，其中有机光化学的发现的特征在于利用紫外光/可见光的光反应。
具体地说，由于采用热化学或者光化学，使用氧化剂或还原剂的现有技术的漂白方法常常遭受纤维制品脆化的问题，这是由于通过氧化剂或还原剂的分解生成的反应性物质导致的，因此各种化学品已用于抑制纤维制品的脆化。已发现，当在其中没有因氧化剂或还原剂的光分解生成反应性物质的处理条件下，通过辐照紫外和/或可见光来活化着色化合物时，并且当在其中用氧化剂或还原剂溶液浸渍的纤维制品没有干燥的条件下，活化的化合物有效地与氧化剂或还原剂反应时，着色的化合物分解或者脱色，且在限制纤维制品脆化或硬化以及保持其强度的情况下，实现纤维制品的漂白。
因此，本发明提供一种漂白纤维制品的方法，该方法包括下述步骤：用氧化剂或还原剂溶液浸渍纤维制品，用紫外和/或可见光辐照浸渍过的纤维制品，和当用紫外和/或可见光辐照纤维制品时，将氧化剂或还原剂溶液至少再一次添加到所述纤维制品中。
氧化剂典型地选自过氧化物、过羧酸、过碳酸盐、过硼酸盐、过氧化物盐、过硫酸盐和超氧化物(superperoxide)盐。还原剂典型地选自亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硼氢化物、连二亚硫酸盐和二氧化硫脲。
在优选的实施方案中，在浸渍步骤中使用的氧化剂或还原剂溶液的浓度为0.01-40wt％，和在再添加步骤中使用的氧化剂或还原剂溶液的浓度为0.01-40wt％。
纤维制品典型地为机织织物、针织物或非机织织物。
本发明漂白纤维制品的方法实现了令人满意的漂白效果，同时抑制了纤维制品的脆化或硬化，并保持了它的手感或触感且没有损失其强度。它是一种对环境友好的漂白方法，具有包括最小化的环境负担、操作安全度、资源节约和能源节约在内的优点。
优选实施方案的说明
本发明漂白纤维制品的方法包括下述步骤：用氧化剂或还原剂溶液浸渍纤维制品，用紫外和/或可见光辐照浸渍过的纤维制品，和当用紫外和/或可见光辐照纤维制品时，将氧化剂或还原剂溶液至少再一次添加到所述纤维制品中。
此处所使用的氧化剂或还原剂可以是任何化合物，其中包括在此处使用的溶剂内相对稳定的有机化合物、无机化合物和有机-无机络合物。合适的氧化剂包括过氧化物如过氧化氢和过氧化苯甲酰、过羧酸如过甲酸、过乙酸和过乳酸、过碳酸盐如过碳酸钠、过硼酸盐如过硼酸钠、过氧化物盐如过氧化钠、过硫酸盐如过硫酸钠、和超氧化物盐如超氧化钾。合适的还原剂包括亚硫酸盐如亚硫酸钠和亚硫酸氢钠、亚硫酸氢盐、硼氢化物如硼氢化钠、连二亚硫酸盐如连二亚硫酸钠、和二氧化硫脲。
在这些当中，优选过氧化氢、过碳酸钠和过硼酸钠作为氧化剂；优选硼氢化钠、连二亚硫酸钠和二氧化硫脲作为还原剂。
在氧化剂或还原剂溶解于对紫外和可见光透明的溶剂，例如水、醇如甲醇和乙醇、线性或环状烷烃如庚烷和环己烷、醚如乙醚和甲乙醚及其混合物内之后使用它们。在这些当中，此处优选水或含有水的溶剂混合物。
对氧化剂或还原剂在溶液内的浓度没有特别限制，只要它等于或低于其在溶剂内的饱和浓度即可。浓度优选为0.01-40wt％，更优选0.1-20wt％。太低的浓度可导致不足的白度。太高的浓度可能不经济，因为所得白度补偿不了这种增加。
此处所使用的纤维制品没有特别限制，包括机织织物、针织物和非机织织物，更具体地说，包括衬衫纺织品、裙子纺织品、布料纺织品、内衣纺织品、床单纺织品等。由其制造纤维制品的纤维没有特别限制，包括天然纤维素纤维，例如种子纤维如棉花和木棉，韧皮纤维如亚麻、大麻、黄麻、苎麻、洋麻和Musaliukiuensis makino，回缩性(nerve)纤维如蕉麻、西沙尔麻和赫纳昆纤维，水果纤维如椰壳纤维、果浆等；再生纤维素纤维如粘胶人造丝、铜铵人造丝和波里诺西克纤维，精制纤维素纤维如天丝(tencel)；半再生纤维如乙酸纤维素；和动物纤维如羊毛和丝。可使用一类纤维或两类或多类纤维的混合物。在本发明的实践中，优选包括天然纤维如棉花和再生纤维素纤维如人造丝在内的纤维素纤维，其中更优选天然纤维素纤维如棉花。在这些当中，为了合适的吸湿、吸水和手感或触感，更优选含至少25wt％，特别是至少50wt％棉花的纤维制品。
通过本发明方法漂白的纤维制品可以已经漂白或者可以不漂白。合适的纤维制品包括，但不限于，着色织物如灰色织物、退浆织物、洗净织物、退浆/洗净织物、在漂白之后在使用过程中着色的织物，和染色织物。
在本发明的漂白方法中，首先用氧化剂或还原剂的溶液浸渍纤维制品。可通过在溶液内浸渍纤维制品的技术，或涂布、浸轧、喷淋或者要么施涂溶液到纤维制品上的技术，来进行浸渍。在这些当中，就产率来说，有利地使用浸轧或喷淋技术。
接下来，用紫外和/或可见光辐照用氧化剂或还原剂浸渍的纤维制品。可在纤维制品保持静止或移动的同时进行光辐照。
对光辐照所使用的紫外和/或可见光(包括低强度光源在内)没有特别限制，但0.1毫瓦-10千瓦的光源是合适的。合适的光源的实例包括诸如低压汞灯、黑光灯、高压汞灯和氙灯之类的常规光源和各种准分子灯。在这些当中，就从电转化成光的效率来说，优选低压汞灯、黑光灯和准分子灯。然而，此处所使用的光源不限于这些，只要实现有效的漂白即可。
对于包括低强度光源在内的紫外和/或可见光源来说，可使用通过光学组件如透镜和反射镜放大的激光束。对激光光源没有特别限制。激光可以或者是脉冲激光或者连续波激光。合适的激光包括准分子激光(例如ArF准分子激光、KrF准分子激光、XeCl准分子激光和XeF准分子激光)、氩离子激光、氪离子激光，和YAG激光(例如二次和三次谐波)。在辐照之前可通过光学组件合适地放大激光。可单独或结合两种或多种使用这些光源中的任何一种。所需的是使用波长范围为180nm-600nm的光。
对辐照的激光强度没有特别限制，但对于脉冲激光来说，典型地在0.1mJ/cm2/次脉冲-1kJ/cm2/次脉冲的范围内，和对于连续波激光来说，在0.1mW/cm2-10kW/cm2范围内。
对在光辐照过程中的温度没有特别限制，只要它介于所使用的溶剂的冰点和沸点之间即可。温度优选为-80℃到100℃，更优选0℃到50℃。根据各种因素，其中包括纤维制品的着色程度、所使用的氧化剂或还原剂的类型，溶剂的类型，和溶液的浓度，以及所使用的紫外和/或可见光的强度，来合适地确定光辐照的时间。时间优选为1-60分钟，更优选3-40分钟，但视需要可在60分钟内连续光辐照。
根据本发明，在光辐照过程中，将氧化剂或还原剂至少再一次加入到纤维制品中。尽管对再添加氧化剂或还原剂时的时间点没有特别限制，但优选从用氧化剂或还原剂溶液开始浸渍纤维制品时起，在30分钟内进行再添加。更优选从开始浸渍起在1分钟内进行第一次再添加，这是因为这防止纤维制品干燥。在重复两次或多次再添加的情况下，优选从最近一次添加起，在30分钟内，更优选在10分钟内，进行一定的再添加。
再添加的氧化剂或还原剂溶液可具有任何所需的浓度，优选0.01-40wt％，更优选0.1-20wt％的氧化剂或还原剂。太低的浓度可导致不足的白度。太高的浓度可能不经济，因为所得白度补偿不了这种增加。
可通过各种技术如浸渍、涂布、浸轧或喷淋来进行再添加。就产率来说，优选浸轧或喷淋技术。
若在加工过程中纤维制品倾向于干燥，则再添加的次数可以大于10次，更优选1-10次，和甚至更优选1-5次。在没有再添加的情况下，白度不足。过量的再添加可能不经济，因为所得白度补偿不了这样过量使用的化学液体。
在将氧化剂或还原剂再添加到纤维制品中之后，可在与连续漂白工艺类似的包括光强度、温度和时间在内的辐照条件下，使用以上例举的光源。在漂白工艺之后，洗涤纤维制品并以常规方式干燥，从而获得漂白过的纤维制品。
即使在使用低强度光源的光辐照情况下，在光辐照过程中包括至少一次再添加氧化剂或还原剂溶液的本发明方法可确保充分的漂白。
实施例
以下通过阐述，而不是通过限制的方式给出本发明的实施例。
实施例1
以常见方式使100％棉的50支平纹组织织物(经纱密度148根纱/英寸，纬纱密度80根纱/英寸)退浆和洗净，然后用6％过碳酸钠水溶液浸轧(轧点速度100％)。使用2mJ/cm2/次脉冲，20Hz的XeF准分子激光器(351nm)，用光辐照织物10分钟。此刻通过浸轧再一次添加过碳酸钠水溶液，和来自XeF准分子激光器的光辐照继续另外10分钟。然后以常见方式洗涤织物并干燥。使用Macbeth Color Eye 7000，测量如此漂白的棉织物的白度(JIS Z-8715，1991)，和黄度指数(JIS K-7103，1997)，分别为81.7和2.2。还测定棉织物的纬向拉伸强度(JISL-1096A，扯边纱条样强力试验)，为463.54N。
实施例2
如实施例1一样处理实施例1所使用的相同织物，所不同的是起始浸轧之后接着用XeF准分子激光器光辐照5分钟，通过浸轧，再一次添加试剂溶液(6％过碳酸钠水溶液)，和5分钟光辐照，和再重复两次再添加和光辐照。浸轧步骤的总数为4和XeF准分子激光器的总时间为20分钟。与实施例1一样比色分析漂白的棉织物，发现白度为82.8和黄度指数为1.6。同样棉织物的纬向拉伸强度为442.96N。
实施例3
如实施例1一样处理实施例1所使用的相同织物，所不同的是通过喷淋再一次添加适量过碳酸钠水溶液。与实施例1一样比色分析漂白的棉织物，发现白度为81.6和黄度指数为2.2。同样棉织物的纬向拉伸强度为466.48N。
对比例1
以常见方式使100％棉的50支平纹组织织物(经纱密度148根纱/英寸，纬纱密度80根纱/英寸)退浆和洗净，然后用6％过碳酸钠水溶液浸轧(轧点速度100％)。使用2mJ/cm2/次脉冲，20Hz的XeF准分子激光器(351nm)，用光辐照织物20分钟。然后以常见方式洗涤织物并干燥。与实施例1一样比色分析漂白的棉织物，发现白度为77.5和黄度指数为2.8。同样棉织物的纬向拉伸强度为465.5N。
表1概述了实施例1-3和对比例1的漂白条件和结果。
表1
                        漂白条件             评价
  氧化剂或还原剂 浸轧步骤的总数   光辐照   总的辐照时间  白度 黄度指数 拉伸强度(N)
实施例1 6％过碳酸钠水溶液     3  XeF准分子激光器(351nm) 10分钟×2  81.7  2.2  463.54
实施例2 6％过碳酸钠水溶液     4  XeF准分子激光器(351nm) 5分钟×4  82.8  1.6  442.96
实施例3 6％过碳酸钠水溶液 2(包括一次喷淋)  XeF准分子激光器(351nm) 10分钟×2  81.6  2.2  466.48
对比例1 6％过碳酸钠水溶液     1  XeF准分子激光器(351nm) 20分钟×1  77.5  2.8  465.5

Claims (5)

1.漂白纤维制品的方法，该方法包括下述步骤：
用氧化剂或还原剂溶液浸渍纤维制品，
用紫外和/或可见光辐照浸渍过的纤维制品，和
当用紫外和/或可见光辐照纤维制品时，将氧化剂或还原剂溶液至少再一次添加到所述纤维制品中。
2.权利要求1的方法，其中氧化剂选自过氧化物、过羧酸、过碳酸盐、过硼酸盐、过氧化物盐、过硫酸盐和超氧化物盐。
3.权利要求1的方法，其中还原剂选自亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硼氢化物、连二亚硫酸盐和二氧化硫脲。
4.权利要求1的方法，其中在浸渍步骤中使用的氧化剂或还原剂溶液的浓度为0.01-40wt％，和在再添加步骤中使用的氧化剂或还原剂溶液的浓度为0.01-40wt％。
5.权利要求1的方法，其中纤维制品是机织织物、针织物或非机织织物。
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