TW202006215A - 將化合物應用於天然纖維之方法與系統及由其製得之經處理纖維 - Google Patents

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Abstract

一種浸漬的天然纖維，其包括：表皮及內部腔體，該表皮包圍該內部腔體；及多個不溶性顆粒，具有預選的性質並且鑲嵌在該纖維中。該多個顆粒佔該浸漬纖維的至少0.1至30重量%，該多個顆粒鑲嵌在該纖維的該表皮上及該腔體中。該纖維具有增加的強度、馬克隆值及吸水率。一種用於表面處理多個纖維素生條纖維的系統，其包括含有濕潤的糊劑的容器，該糊劑包含具有預選的所需的性質的至少顆粒材料；增稠劑，及水。來自於該容器的該糊劑被直接分配到生條纖維條帶上。孔式超音波發生器產生多個超音波，將該顆粒材料鑲嵌該多個生條纖維中。

Description

將化合物應用於天然纖維之方法與系統及由其製得之經處理纖維
本發明涉及一種用於處理多個天然纖維的方法及系統，還涉及該多個纖維本身，特別是多個纖維素纖維，以及多種由該多個纖維製成的製品。
迄今為止，多個紡織材料的表面處理通常是在該紡織品處於該紗線的狀態、處於完成布料的狀態或在一些情況下處於完成的產品的狀態時進行。例如：當需要在一織物中的多個特定性質，例如：抗微生物及/或阻燃質量時，多個纖維素纖維以紗線的形式或以該完成布料的狀態下進行處理。多個單獨的纖維的處理甚少被用於工業紡織品的多個處理方法，尤其是纖維素。已存在處理多個纖維素纖維的多個系統，例如：在梳理纖維之前直接從棉包對多個乾淨的棉花纖維進行染色，然後使用普通的紡絲設備將該棉花加工成紗線。然而，由於該多個應用可能導致污染其它纖維或增加該梳理步驟中的纖維損失或干擾該多個纖維的該取向的多個問題，通常不鼓勵該多個應用。
缺乏在形成紗線之前對纖維進行處理的工業方法的原因之一是當多個纖維接觸一液體介質時，該多個纖維可以被捆綁成多個不可分離的球體。替代地，該多個纖維在經過梳理後可以被分離並變得無序，以生產出生條(sliver)。後者被描述為多個被捆綁的、有序的、平行狀態的纖維。
通常地，在該棉纖維水平上的處理造成由多個斷裂的纖維導致的該棉花的一無關緊要百分比的一損失，並且需要一第二梳理步驟。
在處於該纖維階段時加工的另一個缺點是，在紗線形成之前該纖維與一溶解的化合物之間的相互作用可能地差，此阻礙了該化合物與該纖維連接所需的化學鍵的形成。
額外地，通常在該纖維水平的處理使得由於纖維上的加工化學品與紗線紡紗機械之間的摩擦而難以進行紡紗。
多個生條纖維，特別是多個纖維素生條纖維，特別難以處理。在梳理之後，生條由多個基本上圓柱形的纖維束組成，在該纖維束中，一束的該多個纖維彼此平行取向。然而，由於水容易破壞該多個纖維的該平行取向，因此在多個水基方法非常難以處理生條。由於水有助於從該多個生條束中分散該多個纖維，因此損失了一大量的該取向纖維。在水中處理後，通常需要一第二梳理步驟，以重新定向該多個纖維，使得該多個纖維基本上彼此平行。除了使該多個纖維彼此平行排列之外，一第二梳理步驟還會損壞及縮短多個纖維。由於上述多個原因，現有技術不鼓勵多個單獨的紡織纖維的多個表面處理方法，特別是多個水基方法。
現在仍然需要一種處理摻有不溶於水的化合物的多個纖維(例如：纖維素)的系統及方法，並且該系統及方法不受到以上所述的多個限制。
本發明的一目的係提供一種用於處理生條形式的多個纖維系統及方法，其中多個顆粒賦予該經處理的多個纖維一個或多個所需的性質。
本發明的另一目的係提供一種系統及方法，其允許在加工過程中保持多個生條纖維的平行取向。
本發明的另一目的係提供一種通過聲振空穴化多個纖維來處理該多個纖維的增強方法及系統，與其它空穴化系統及處理多個紗線及布料的多個方法相比，該空穴化發生的多個時間間隔更短，此導致使用更少的能量及更大的成本節省，同時增加附接到該多個纖維上的多個顆粒的數量。
該系統及方法的另一目的係在該多個經處理的纖維中提供多個增加的顆粒濃度，該增加的顆粒的增長轉化為多個纖維，當該多個纖維包含在一成品中時，該多個纖維在該成品中提供更有效、更持久的顆粒誘導活性。
另一目的係提供一種系統及方法，其中該多個經處理的纖維不會失去其原始取向，因此不需要一生產後併條步驟來重新引入與該多個生條纖維平行的取向。
本系統的另一目的係提供多個經處理的纖維，該浸漬的材料從該多個經處理的纖維中緩慢地浸出，並且該多個經處理的纖維及由其製成的多個紗線及多個織物在至少50次工業洗滌或100次家庭洗滌後保持其活性。
本系統的另一目的係提供多個具有多個不溶性顆粒的纖維，該多個纖維比使用現有技術的多個系統更深入地鑲嵌在多個纖維素纖維中。
在閱讀本發明的描述之後，本發明的其他目的對於本領域的通常知識者而言是顯而易見的。
在本發明的一方面，提供了一種浸漬天然纖維，其包括：一表皮及一內部腔體，該表皮包圍該內部腔體。該浸漬天然纖維包括多個不溶性顆粒，該多個不溶性顆粒鑲嵌該纖維中並且具有一預選的性質。該多個顆粒佔該浸漬纖維的0.1至30重量/重量百分比，並且該多個鑲嵌的顆粒鑲嵌在該纖維中時賦予該纖維該預選的性質，並且該多個顆粒鑲嵌在該表皮中及該纖維的該腔體中。
在一些實施例中，該浸漬纖維具有超過36克/特克斯的一拉伸強度。
在一些實施例中，該浸漬纖維在浸漬後表現出拉伸強度的一增加，該拉伸強度的增加為相較於與該浸漬纖維的該纖維相同的一纖維來源中拉出的多個未處理纖維的一平均拉伸強度大至少15%。
在一些實施例中，該浸漬纖維表現出超過4.85的一馬克隆值。
在一些實施例中，該浸漬纖維在浸漬後表現出一馬克隆值相較於與該浸漬纖維的該纖維相同的該纖維來源中拉出的多個未處理纖維的一平均馬克隆值大至少20%。
在一些實施例中，由該浸漬纖維形成的一紗線在100次家庭洗滌或50次工業洗滌後仍表現出該預選的性質。
在一些實施例中，該浸漬纖維及由該浸漬纖維製成的該紗線在該纖維被漂白及光學增白後仍表現出該預選的性質。
在一些實施例中，該多個纖維及由該纖維製成的該紗線被漂白及光學增白後仍然在該多個纖維及該紗線的該多個腔體中保留顆粒材料，同時來自於該纖維的該表皮的一外表面的多個顆粒的數量則減少至少95%。
在一些實施例中，該多個浸漬顆粒以一數量為該浸漬纖維的至少0.5至20重量%存在。
在一些實施例中，該多個不溶性顆粒為多個奈米尺寸的顆粒，該多個奈米尺寸的顆粒為0.1至0.5微米之間。
在該纖維的多個實施例中，該浸漬是通過聲振空穴化來實現。
在一些實施例中，該浸漬纖維吸收水分的一速率及一數量大於一未浸漬的纖維。
在一些實施例中，該浸漬纖維在該纖維的長度上均勻地吸收水分。
在一些實施例中，在浸漬該纖維的期間在該纖維的該表皮中形成多個孔洞。
在一些實施例中，該纖維為一纖維素纖維。
在一些實施例中，該多個不溶性顆粒被預先選定以賦予該纖維一不點燃性質或延遲點燃性質，並且該多個不溶性顆粒選自於由碳鈣鎂石(Mg3 Ca(CO3 )4 )、氫氧化鎂、三水合氧化鋁及其組合所組成的群組。
在該浸漬纖維的其它實施例中，該多個不溶性顆粒被預先選定以賦予多個抗菌性質，該多個抗菌性質包括抗菌、抗真菌及/或抗病毒的性質，並且該多個不溶性顆粒選自於氧化銀、氧化銅、氧化鎂、氧化鋅、沸石、陶瓷化合物及其組合所組成的群組。
在該浸漬纖維的其它實施例中，該多個不溶性顆粒被預先選定以賦予該纖維多個殺蟲性質，並且該多個不溶性顆粒選自於由矽藻土、氧化銅、氧化銀、氧化鋅及其組合所組成的群組。
在該浸漬纖維的其它實施例中，該多個不溶性顆粒被預先選定以賦予該纖維多個防水性質，並且該多個不溶性顆粒選自於由研磨的二氧化矽、奈米二氧化矽、聚矽氧烷及其組合所組成的群組。
在該浸漬纖維的多個進一步的實施例中，該多個不溶性顆粒被預先選定以賦予該纖維多個UV抑制性質，並且該多個不溶性顆粒選自於氧化鋅、二氧化鈦及其組合所組成的群組。
在該浸漬纖維的多個進一步的實施例中，該多個不溶性顆粒被預先選定以賦予該纖維多個藥用性質以用於經皮藥物遞送或皮膚處理，並且該多個不溶性顆粒選自於由氧化銅、氧化銀、包封有各種藥物的奈米球及其組合所組成的群組。
在該浸漬纖維的多個進一步的實施例中，該多個不溶性顆粒被預先選定以賦予該纖維多個美容性質以用於皮膚處理，並且該多個不溶性顆粒選自於由氧化銅、氧化銀、過氧化苯甲酰及其組合所組成的群組。
在該浸漬纖維的多個進一步的實施例中，該多個不溶性顆粒被預先選定以賦予該纖維一導電能力，並且該多個不溶性顆粒選自於由石墨烯粉末及多個單壁奈米碳管及其組合所組成的群組。
在本發明的其它實施例中，提供了一種由多個浸漬纖維編織的紗線，該多個浸漬纖維包括如上所述的多個實施例中的任一個的浸漬纖維。
在本發明的其它實施例中，提供了一種製品，其包括如上所述的多個實施例中的任一個的浸漬纖維，該製品選自於由以下多個製品類別所組成的群組：服裝；醫療及醫院用品、制服、窗簾、手術服、床單、枕套、毯子、拖鞋、病人服、毛巾以及由在一醫療保健環境、老年人護理機構、公共或私人機構中使用的一紡織品製造而成的任何紡織品或產品，或家庭使用的家用產品。
在本發明的其它實施例中，提供了一種製品，其包括如上所述的多個實施例中的任一個的浸漬纖維編織成的紗線，該製品選自於由多個下列多個製品類別所組成的群組：服裝；醫療及醫院用品、制服、窗簾、手術服、床單、枕套、毯子、拖鞋、病人服、毛巾以及由在一醫療保健環境、老年人護理機構、公共或私人機構中使用的一紡織品製造而成的任何紡織品或產品，或家庭使用的家用產品。
在本發明的其它實施例中，提供了一種包含一不織布織物的製品，該不織布織物由如上所述的多個實施例中的任一個的浸漬纖維構成，該製品選自於由下列多個製品類別所組成的群組：服裝；醫療及醫院用品、制服、窗簾、手術服、床單、枕套、毯子、拖鞋、病人服、毛巾以及由在一醫療保健環境、老年人護理機構、公共或私人機構中使用的一紡織品製造而成的任何紡織品或產品、或家庭使用的家用產品。
在本發明的另一方面中，提供了一種用於生產浸漬有多個不溶性顆粒的多個生條纖維的系統，其包括：一輸送帶，用於輸送一個或多個生條纖維條帶；一分配器，用於在一個或多個生條纖維條帶上容納一糊劑，該糊劑包括： i) 一個或多個不溶性顆粒材料，該不溶性顆粒材料具有一個或多個預選的性質、(ii) 增稠劑，及(iii) 水，來自於該分配器的該糊劑被分配在至少一生條纖維條帶上；及一超音波發生器，該超音波發生器與一換能器通訊，該超音波發生器用於產生多個超音波，該多個超音波通過該被分配的糊劑傳遞到一個或多個生條纖維條帶，該多個超音波將至少一不溶性顆粒材料鑲嵌在一個或多個生條纖維中。
在該系統的另一實施例中，該系統還包括一濕浴槽，該濕浴槽位於該超音波發生器的上游，該濕浴槽用於容納一脫氣溶液，該一個或多個生條纖維條帶通過該脫氣溶液而被輸送及加以潤濕。
在該系統的多個實施例中，該超音波發生器為具有多個孔洞的一孔式超音波發生器。在該系統的多個實施例中，該多個孔洞中的每一個具有一直徑為4毫米至20毫米及一長度為40毫米至80毫米。在該孔式超音波發生器的其它實施例中，該多個孔洞中的每一個具有一直徑為6毫米至15毫米及一長度為50毫米至70毫米。
在該系統的一些實施例中，其還包括一束縛裝置，該束縛裝置被配置為用於束縛或折疊該至少一生條纖維條帶。在該束縛裝置的一些實施例中，該束縛裝置包括一系列的束縛環，該多個束縛環位於該超音波發生器的上游，該多個環中的每一個為基本上呈圓形，當以朝向該超音波發生器的方向移動時，每一個環具有一直徑小於該系列中的緊接著的上一個環的一直徑。在一些實施例中，在最靠近該超音波發生器並且在該超音波發生器的上游的該束縛裝置的該環具有一橢圓形狀。
在該系統的一些實施例中，該系統還包括一釋放裝置，該釋放裝置被配置為用於釋放被束縛或折疊的一個或多個生條纖維條帶。在該系統的一些實施例中，該釋放裝置包括一系列的環，該多個環位於該超音波發生器的下游，每一環為基本上呈圓形並且具有一直徑大於位於該超音波發生器的更下游的該系列的環中的相鄰另一環的一直徑。
在該系統的一些實施例中，該輸送帶包括一系列的非連續間隔開的輸送帶。
在該系統的一些實施例中，該系統還包括一第一對擠壓輥輪，其中該一個或多個生條纖維帶在被該第一對擠壓輥輪擠壓之後具有一足夠的整體強度，以便被一第二對擠壓輥輪拉動到沒有該輸送帶的多個區域。
在該系統的一些實施例中，該一個或多個不溶性顆粒材料選自於包含一元素、一化合物、一組合物及上述任意組合中的一個或多個的一材料。
在該系統的一些實施例中，該系統還包括一第一容器，在該第一容器中該一個或多個生條纖維條帶進行漂白。
在該系統的一些實施例中，該系統還包括一第二容器，在該第二容器中該一個或多個生條纖維條帶進行光學增白。
在該系統的一些實施例中，該系統還包括一個或多個噴水或沖洗裝置，用於從該多個生條纖維條帶中除去殘留的增稠劑。
在該系統的一些實施例中，該一個或多個生條纖維條帶由如上所述的多個實施例中任一個的纖維構成。
在該系統的一些實施例中，該一個或多個生條纖維條帶由多個纖維素纖維構成。
在該系統的一些實施例中，該糊劑是由佔該糊劑的27至33重量%的不溶性顆粒材料、佔該糊劑的20至36重量%的一增稠劑，及佔該糊劑的31至53重量%的水所構成。
在該系統的一些實施例中，該增稠劑選自於由奈米纖維素、氣相二氧化矽、關華豆膠、海藻酸及其鹽類、瓊脂、刺槐豆膠、果膠及明膠所組成的群組。
在該系統的一些實施例中，該增稠劑為奈米纖維素。
在該系統的一些實施例中，該糊劑在室溫下具有650至1000厘泊的一黏度。
在該系統的一些實施例中，當該糊劑中的該不溶性材料的範圍為27至33重量%時，該糊劑在室溫下具有740至806厘泊的一黏度。
在本發明的另一方面中，提供了一種用於以多個不溶性顆粒浸漬多個生條纖維之方法，其包括以下多個步驟：(a)取得一糊劑，其包括：(i) 一個或多個不溶性顆粒材料，該不溶性顆粒材料具有一預選的所需的性質；(ii) 水；及(iii) 一增稠劑；(b) 提供一個或多個生條纖維條帶；(c) 將該糊劑分配在一個或多個生條纖維條帶上；及(d) 輸送該塗有糊劑的一個或多個生條纖維條帶以通過一超音波發生器，使多個超音波穿透該一個或多個生條纖維條帶，使得該一個或多個生條纖維條帶上的該糊劑中的該至少一不溶性顆粒材料鑲嵌在該條帶中，從而賦予該多個生條纖維具有該一個或多個顆粒材料的該所需的一個或多個性質。
在該方法的多個實施例中，該超音波發生器為具有多個孔洞的一孔式超音波發生器。
在多個實施例中，該方法還包括一步驟用以束縛或折疊該一個或多個生條纖維條帶，使得該一個或多個生條纖維條帶被壓縮，因而該多個條帶的多個纖維不能分離及分散。 在該方法的一些實施例中，該方法還包括一步驟用以釋放或展開該束縛或折疊的一個或多個生條纖維條帶。
在該方法的一實施例中，該方法在該分配的步驟之前還包括一步驟用以使一脫氣溶液接觸該至少一生條纖維條帶。
在該方法的一些實施例中，該方法還包括一步驟用以洗滌該一個或多個生條纖維條帶，以從該條帶上除去多餘糊劑。
在該方法的多個實施例中，該超音波發生器在約500瓦特至約3000瓦特及約15千赫兹至約30千赫兹之間運作。在其他實施例中，該超音波發生器在約1000瓦特至約2000瓦特之間及約15千赫兹至約25千赫兹之間運作。
在該方法的一些實施例中，該方法還包括一步驟用以漂白及/或光學增白該一個或多個浸漬的生條纖維條帶。
在該方法的多個實施例中，該一個或多個不溶性顆粒材料選自於一元素、一化合物、一組合物及上述的任何組合。
在該方法的多個實施例中，其中獲得的浸漬纖維條可以直接用於生產紗線而無需一第二次梳理操作。
在閱讀上述多個實施例時，要求讀者將該多個實施例視為多個單獨的實施例以及能夠與涉及其類別的其他實施例組合的多個實施例。因此，在下面的申請專利範圍部分中示出的多個多項附屬請求項已全部包含在上面的摘要部分中。在該部分中具有三類請求項：該浸漬纖維、用於生產該浸漬纖維的該系統及一種用於生產該浸漬纖維的方法。
在詳細解釋本發明的多個實施方式之前，應當理解本發明不一定限定于本申請的多個構造的細節，以及在以下描述和/或該多個附圖中圖示所闡述的多個組件的排列。本發明能够以其他實施方式或以各種方法來實施或應用。此外，應該理解本說明書使用的措辭及術語是爲了說明目的，不應視爲限制。
應當注意，在整個文檔中，所有數據皆是示例性的，該數據僅用於表示及解釋本發明，並且可用作本發明的一可能的實施方式，而非用於限制本發明。同樣地，本發明已經對於多個特定的實施例進行描述，該多個實施例在所有方面皆為說明性而不是限制性。
如本說明書所用，“包括(comprising)”或 “包括(comprises)”或其變體應解釋為指定所提及的多個特徵、整數、步驟或組分的存在，但不排除存在或添加一個或多個額外的特徵、整數、步驟、組件或群組。因此，例如：一方法，其包括多個給定的步驟，該方法可以包括多個額外的步驟。
當一數量、濃度或其他數值或參數作為一範圍、優選範圍或多個優選上限值及多個較低優選值的一列表給出時，應當理解為具體公開由任何對形成的所有範圍。無論是否單獨公開的範圍、任何上限範圍或優選值以及任何下限範圍限制或優選值。在本說明書中陳述數值範圍時，除非另有說明，否則該範圍旨在包括其端點，以及該範圍內的所有數值。該範圍還旨在包括指定範圍的多個端點的上限值及下限值內的所有範圍，當限定一範圍時，本發明的該範圍不限於該限定的範圍中陳述的多個具體的數值。
術語的定義：
如本說明書所用的“生條 (Sliver)”是一種長纖維束，通常用於紡織紗線。一生條是通過梳理或精梳多個原纖維產生，然後將該生條拉成多個長條，其中該多個纖維基本上彼此平行。該多個纖維是鬆散的且基本上未扭曲的。生條為該多個生條纖維被施予一輕微的扭曲並轉化為下一個紗線生產階段(粗紗階段)之前一個階段，並且為本領域的通常知識者已知的。
如本說明書所用的“不溶性”是指一固體材料以顆粒的形式至少部分地保留在水、多個水基溶液或多個含水溶液中。
如本說明書所用的“斑點塗層”是指以一隨機圖案附接到生條纖維上的一不連續的顆粒塗層。
本說明書所用的“濕潤 (wet)”的意思是被水、水基溶液或含水溶液覆蓋或以水、水基溶液或含水溶液達到完全飽和的生條，該飽和是指手持時該水、水基溶液或含水溶液會滴落。
本說明書中關於生條使用的“潤濕 (moist)”與“潮濕(damp)”為相同意義，其中可以感覺到水、水基溶液或含水溶液的存在，但是當由一人手持時，水分不會從該生條中滴落。在本說明書的內文中，當使用“水”時，皆在包括水、多個水基溶液及多個含水溶液。
“蛋殼白”用於描述通常使用亞氯酸鹽及/或次氯酸鹽進行常規漂白時產生的一纖維、紗線或紡織品中的灰白色。
“白雪”用於描述經過光學漂白的一纖維、紗線或織物的顏色。
“漂白”為在染色或其他加工之前的一步驟，用於棉花加工，除非是指光學漂白，否則所使用的材料通常是次氯酸鹽或亞氯酸鹽溶液。
“光學增白”也稱為“光學增亮”或“光學漂白”，是通過多個化合物來實現，該多個化合物吸收電磁光譜中的紫外光及紫光區域(通常為340至370奈米(nm))的光線，並且重新發射在藍光區域(通常420至470奈米)的光線的螢光的。該多個添加劑通常用於通過產生一“增白”效果來增強一織物及紙張的顏色的外觀。通過補償由該材料反射的藍色及紫色光上的不足，該多個添加劑使本質上黃色/橙色材料看起來較少黃色/橙色。這是通過一螢光團的藍色光學發射及紫色光學發射來實現。
關於多個顆粒在纖維上或纖維中的位置所使用的“鑲嵌”、“浸漬的”、“附接的”及其變體在本說明書中可互換使用，並且除非另有說明，否則應視為相同意義。“鑲嵌”、“浸漬的”、“附接的”及其變體不旨在描述或區分該附接物、化學或物理的性質，以及該多個顆粒在該多個纖維上的精確位置。
“超音波振盪”、“空穴化”及“聲振空穴化”以及該多個術語的多個衍生物在不試圖區分該多個術語的情況下用作同義詞。
“超音波發生器的上游”是指一系統中的該超音波發生器的一端在該糊劑分配器的方向上的一位置。
“超音波發生器的下游”是指一系統中的該超音波發生器的一端在該多個乾燥器及該多個最終儲存容器的方向上的一位置。
“脫氣劑”是一化學試劑，其潤濕多個顆粒，並且消除當混合本說明書所描述的該糊劑時形成的該顆粒狀水漿液中的氣泡。
“多個顆粒(particulates)”及“顆粒(particles)”在不區分它們的情況下，在本說明書中可互換地使用。
“奈米(Nano)”在本說明書中用作一前綴，用於不大於0.5微米且不小於0.1微米的尺寸。
在本說明書中使用的“多個天然纖維”表示多個非合成纖維。
本說明書中討論的本發明提供了一種用於保護在一生條束內的天然纖維的平行度的完整性的系統及方法。通常地，但不旨在限制本發明，本說明書討論的該多個天然纖維為多個纖維素纖維。在生條形式的多個纖維素纖維雖然最初基本上彼此平行，但是當生條被引入到一液體時趨於無序及分散。當該纖維素生條在一液體介質中受到高能的聲振空穴化時，該無序/分散現象加劇。除了使該纖維素條在一液體浴中受到聲振空穴化之外，本說明書還使用一潮濕的糊劑。不受任何特定理論的束縛，該潮濕的糊劑可含有足夠的水，以允許該多個聲波的傳輸，而不會使該多個生條纖維被分散及無序化。
在進行空穴化之前，將該糊劑分配到該生條上。由於該多個被鑲嵌的顆粒存在於該糊劑中，因此該多個顆粒緊靠著該生條定位，導致該多個顆粒被放置在水中時，與其它超音波震盪方法相比較，當一超音波發生器被激活時可以將更多數量的顆粒鑲嵌在到該多個生條纖維中。由於在本發明中沒有使用液體介質，並且該生條纖維條帶在一相對地短的時間內穿過一孔式超音波發生器中的一孔洞，並且在距離所使用的多個超音波的來源的一非常短的距離處，鑲嵌更多的顆粒。與現有技術中已知的其他聲振空穴化方法相比，該多個纖維的無序化及被分散更少。與使用多個現有技術的系統時相比，使用本系統時一更大濃度的總顆粒被鑲嵌在該多個生條纖維中。
如本說明書描述的方法與先前公開的多個聲振空穴化系統不同。此外，其他超音波震盪處理系統及方法當對多個紡織品進行表面處理時，通常是處理多個織物及/或紗線，而不是多個纖維。
當鑲嵌了該多個的顆粒時，賦予該多個纖維至少一額外的所需的性質，例如但不限於：抗微生物、殺蟎、阻燃、殺蟲、殺蟲及化妝品性質。由該多個經處理的纖維製成的紗線，甚至在紡織品加工的多個後期階段，例如：織物，也表現出所需的額加的性質。
該系統及方法允許在完成以該顆粒材料浸漬該多個纖維之後處理多個纖維及其轉化成多個紗線而不需要一第二梳理步驟，此對於當使用該纖維素纖維時特別重要。如本領域的通常知識者所知，由於多個生條纖維的重量輕並且透氣/蓬鬆，特別是多個纖維素生條纖維，該多個生條纖維不能放入水中而沒有纖維分散的情況。因此，本領域的通常知識者可以預期，多個生條纖維不能承受曝露於該聲振空穴化過程中產生的該多個高能超音波。多個經梳理的、平行取向的生條纖維，特別是多個纖維素纖維，例如：形成生條的棉纖維，在使用或不使用超音波的情況下曝露於水時失去其平行性。在整個處理過程中保持它們在一定向束中的取向是困難的。本發明的系統及方法使用一孔式超音波發生器及一糊劑，該糊劑包括：A. 一不溶性材料，具有至少一所需性質以賦予多個生條纖維，以及B. 一增稠劑，具有克服該多個困難的一最少量的水。
綜上，本發明提供以下多個新的特徵：
在對該多個纖維進行聲振空穴化的期間，不需要如現有技術般進行一液體浴，此減少了生條纖維發生分散及紊亂的可能性，從而避免了一額外的梳理步驟的需要。
將一潮濕的糊劑直接分配到一潤濕的生條纖維條帶的頂部及底部，該潮濕的糊劑包括具有一所需性質的一不溶性顆粒材料及在一少量的水中的一增稠劑。該分配減小了由具有所需的性質的該材料在鑲嵌在該多個纖維之前必須行進的該距離，以允許一更大量的該材料進入該纖維中。
使用一孔式超音波發生器，其中該多個聲波在該多個浸漬的纖維的附近產生。該多個纖維穿過該超音波發生器的一孔洞。該孔洞減少了能量損失並且允許更多顆粒或其他鑲嵌在材料進入該多個纖維中。多個顆粒被鑲嵌在該棉纖維的該表皮的該外表面，並且讓人意外地，該多個顆粒也鑲嵌在該多個纖維的該腔體中。此導致該多個經處理的纖維(及多個紗線、織物及多個由其製成的製品)能夠進行更多次工業洗滌或家庭洗滌，而不會顯著降低由該浸漬的材料賦予的該所需的性質。
該系統包括一束縛裝置，用於束縛一個或多個生條纖維條帶，防止進行超音波振盪處理時纖維被分散及失去平行的取向。
該多個經處理的纖維在空穴化後表現出多個微小的穿孔，該穿孔允許一更高的孔隙率，以使水進入該多個纖維。
該多個經處理的纖維在其馬克隆值水平中表現出一增加。
該多個經處理的纖維在其拉伸強度中表現出一增加。
該多個經處理的纖維提供更容易的生產。由於在加工過程中保持該原始的平行的生條纖維取向，因此不需要通過使用一梳理機對該生條纖維取向進行後續的重構。
使用具有一個或多個孔洞的孔式超音波發生器允許以每小時千克的生產能力來處理生條纖維。
A. 用於處理多個纖維的系統
現在參照第1圖，第1圖示出了本發明的系統500的實施例的示意圖。
本說明書的描述將根據多個棉質生條纖維進行討論，但應當理解該描述也適用於其他類型的天然生條纖維。這包括纖維素天然纖維及非纖維素天然纖維。
將根據將多個不溶性顆粒作為被鑲嵌的該材料來討論該系統。
在一般的製造中，清潔、打開然後梳理粗棉。梳理的過程使該多個纖維進入一通風/蓬鬆的生條狀態，其中該多個纖維形成多個束，並且該多個纖維基本上彼此平行。然而，梳理還會縮短及破壞多個纖維。因為梳理對於多個纖維是如此嚴苛，因此希望在本說明書中討論的該加工的過程中僅進行一次纖維梳理。
系統500具有多個區域510、520、530、540、550、560、570、580及590。區域510具有容器組合511。如第1圖所示，引入了生條纖維512(虛線)，如第1圖所示。從容器組合511的一個或多個容器到一單一移動的閉環的輸送帶513。在第1圖中，未示出整個閉環。區域520具有一濕浴槽522。該輸送帶513將該生條送到濕浴槽522，並且一旦該濕潤的生條通過一第一組擠壓輥輪532，則在區域530中斷。
在第1圖中，示出了五個生條條帶512，每一該多個生條條帶512來自構成容器組合511的一不同的容器。應當理解，多於或少於10個容器可以形成容器組合511。在系統500的其他實施例中，通過2至30之間的任何數量的生條纖維條帶512可以立即進入該空穴化機構(超音波發生器)552。可以使用的確切數量取決於所用的該(多個)超音波發生器中該多個孔洞的數量及大小以及該多個條帶的該寬度。理論上，可以將一任意數量的超音波發生器與相當數量的換能器添加到第1圖所示的系統500的區域550中。應容易理解的是，由於每一超音波發生器具有多個孔洞，因此，該超音波發生器可以同時處理多個生條條帶。
在本說明書的討論中，有時可以使用單數形式的“生條”。然而，應當理解，除非另外特別指出，否則該單數形式的該使用還可以涉及多個生條束或多個條帶。
在不意圖限制本發明的情況下，系統500中使用的該多個輸送帶可以包括一單一梳理網，該梳理網可以折疊以便在傳送該生條纖維條帶的同時將該生條捕獲在其折疊內。替代地，它可以是一雙重的梳理網，即頂部及底部梳理網，其將該生條纖維條帶保持在該多個梳理網之間的位置上。也可以使用其他類型的輸送帶，只要該輸送帶可以容納該多個生條纖維條帶，並防止該多個生條纖維條帶分散及無序化。該輸送帶可以由各種材料製造而成，例如：橡膠、柔性塑料或不銹鋼網。
在第1圖中，在系統500中描述的是，作為多個生條纖維512、或潤濕的生條纖維條帶、或糊狀塗覆的潤濕的生條纖維條帶、或塗有糊狀的條帶或其他類似的描述元，通常位於從區域510開始的輸送帶513上。在區域510中引導該生條通過濕浴槽522。由於存在的其他元件過度擁擠，當該生條(虛線)位於輸送帶513上時，該生條(虛線)沒有單獨地描繪。技術人員應該清楚在本領域中，儘管沒有明確地示出，但是該生條在物理上與該輸送帶不同。如將要描述的，該輸送帶系統不一定在系統500中的幾個點處連續，從而在整體上賦予系統500一程度的模塊化。
現在參照多個區域510及520：從該包括容器組合511的多個容器(未示出)中出來的先前梳理的生條纖維在一輸送帶513上傳送，通常地但不限制本發明，一雙重的梳理網。在區域520中通過濕浴槽522傳送該生條，該濕浴槽潤濕該多個纖維。然後將該多個纖維從浴槽522中拉出，並且前進到區域530的多個擠壓輥輪532。區域510及520中描述的該輸送帶513在這兩個部分中形成一迴圈(未示出)，並且不經過多個輥輪532而繼續進入區域530。
例如：濕浴槽522填充有水及一表面活性劑，例如但不意圖限制本發明，曲拉通X(Triton X)或一脫氣溶液，Triton X可從默克(Merck)公司、雷霍沃特(Rechovot)、以色列或阿甘(Agan)化學有限公司、阿什多德(Ashdod)、以色列中獲得，該脫氣溶液例如從以色列里雄萊錫安(Rishon LeZion)的B&E化學公司以商品名Biotex DH300出售。表面活性劑及/或多個脫氣劑兩者皆可以更好地潤濕該生條。由於本說明書中討論的多個原因，該優選的化學物質是一脫氣劑。應當注意，也可以使用其他脫氣劑。
現在參照區域530，在通過多個擠壓輥輪532擠壓該(多個)生條纖維條帶之後，除去大部分的水，並且該平行的綿生條纖維形成一扁平的、潤濕的生條纖維條帶。一旦該生條纖維條帶通過多個擠壓輥輪532，該經擠壓的生條就會改變。該經擠壓的生條從一非常脆弱的條帶(其中該多個生條條帶纖維很難保持平行)轉變成具有足夠結構完整性的一條帶，以在不通過一輸送帶傳送的情況下保持該多個生條纖維的平行取向。當受到多個擠壓輥輪534拉動時，該潮濕的條帶足夠堅固以保持其結構完整性。由於該結構完整性，在如下所述的多個輥輪532之後不需要或示出輸送帶。
多個擠壓輥輪532被構造成通過一馬達旋轉，並且在區域520中將該生條從浴槽522中拉出。多個輥輪532從區域530中的該生條條帶去除多餘的水分。該潤濕的生條纖維條帶現在通過一組軟輥輪535，該組軟輥輪535在該生條條帶的該頂部及該底部上以一厚重的糊劑的形式從糊劑分配器536輸送化學物。然後，該生條進入該第二組機械化擠壓輥輪534，該第二組機械化擠壓輥輪534的目的是迫使該厚重的糊劑進入該生條本身，並且確保該糊劑與該生條的該多個內表面接觸，而不僅僅是在該生條的多個易於觀察的表面上。本領域的通常知識者將會理解，糊劑分配器536可以採用幾種可能形式中的任何一種，沒有具體建議單一形式、配置或構造。
分配器536含有一糊劑538，該糊劑在一少量的水中具有增稠劑，在水中具有多個不溶性顆粒。將該糊劑538從分配器536緩慢且連續地加入，並且塗覆通過多個輥輪535的該潤濕的生條纖維條帶。當多個顆粒鑲嵌在或以其它方式附接到該多個纖維上時，該多個顆粒賦予該多個生條纖維一預選的性質。所使用的該增稠劑可選自於例如但不意圖限制本發明：奈米纖維素、熱解法二氧化矽、瓜爾膠、亞乙酰氨基酸及其鹽、瓊脂、刺槐豆膠、果膠、明膠等。
該增稠劑用於：
1. 協助捆紮該生條，使得當該生條曝露於該多個超音波時，該多個生條纖維基本上保持它們的平行取向並且不分散；及
2. 協助該多個顆粒附接到該多個纖維上，使得該多個顆粒在到達及附接到該多個纖維上或該多個纖維中之前不必走遠，並且損失能量。
該增稠劑必須是在該生條加工完成時可以從該生條中完全地沖洗掉的增稠劑。若該增稠劑保留在該纖維上，該增稠劑將有效地防止該纖維在以後的加工期間發生旋轉。
該糊劑是黏性的並且被製備成多個預先選定的顆粒在水中的10至50%重量/重量(w/w)的的懸浮液。該懸浮液的優選的重量百分比是27至33%的顆粒、20至36%的增稠劑，通常是奈米纖維素及31至53%的水。雖然可以使用10至50%重量/重量的所選定的顆粒在水中的一懸浮液，但優選地為20至40%重量/重量，甚至更優選25至35%重量/重量。該增稠劑的選擇為奈米纖維素，因為奈米纖維素尤其提高了多個水基溶液對該纖維素的多個吸水率。當使用其他增稠劑時，例如：熱解法二氧化矽，可能需要更大量的增稠劑。
示例1：
一合適的糊劑由佔該糊劑中45重量%的水、佔該糊劑中25重量%的奈米纖維素；及佔該糊劑中30%重量的氧化銅(Cu2 O)製成。在室溫下混合及使用該多個組分。
示例2：
在以色列的一認可的實驗室測定該糊劑的黏度，其測試結果被以色列衛生部接受。使用一布魯克菲爾德(Brookfield)旋轉黏度計以及用於測定該黏度的方法大致上如下所述。
如以下的表1A製備以下多個糊劑： [表1A]
Figure 108119069-A0304-0001
該多個黏度測量結果列於以下的表1B中： [表1B]
Figure 108119069-A0304-0002
對於27%氧化銅樣品的測量，使用了以下設備：布魯克菲爾德(Brookfield) DV-1 +黏度計，布魯克菲爾德RV-3紡錘及50每分鐘轉速(RPM)。
對於33%氧化銅樣品，使用以下設備：布魯克菲爾德DV-1 +黏度計，布魯克菲爾德RV-3紡錘及100每分鐘轉速。
現在參照束縛區域540，該束縛區域540在超音波發生器552的上游具有一束縛裝置542。該生條進入包括束縛裝置542的束縛區域540。在本實施例中，束縛裝置542包括多個束縛環。該多個束縛環的多個直徑相異。離超音波發生器552最遠的該多個環的該直徑最大，而最接近超音波發生器552的該多個環的該直徑逐漸變小。最靠近超音波發生器552的束縛裝置542的該環可以是橢圓形的，而其他環可以是基本上圓形，如第2A圖及第2B圖所示。該多個環束縛該潤濕的生條條帶，提供一更厚的生條條帶。在一些實施例中，例如當使用一雙重的梳理網輸送帶時，可能不需要該束縛裝置(及下面描述的釋放裝置)。
對於本領域的通常知識者來說顯而易見的是，也可以使用除本說明書描述之外的其他束縛或折疊裝置。
現在參照區域550。該被束縛的增厚的生條條帶進入一孔式超音波發生器552的一孔洞(未示出)中，並且該被束縛的增厚的生條條帶在該孔洞中曝露於多個超音波中。
現在參照第12A圖及第12B圖，示出了聲振空穴化系統的兩個透視圖，該聲振空穴化系統包括一孔式超音波發生器及換能器，該聲振空穴化系統被配置成適於浸漬如本說明書描述的多個生條纖維。第12A圖示出了與產生該多個超音波的換能器552A進行超音波振盪通訊的該超音波發生器。超音波發生器552示出了多個孔洞552B，通過所述孔洞拉出及超音波處理多個生條纖維條帶。一合適的超音波發生器及換能器可以從希爾歇爾(Hielscher)超音波技術，泰爾托，德國獲得，也可以使用其他來源的超音波裝置。第12B圖的方向x表示多個生條纖維條帶移動穿過該超音波發生器的多個孔洞的方向。
現在參照第1圖的區域560，區域560具有一釋放裝置562。在離開孔式超音波發生器552之後，該被束縛的較厚的生條條帶通過釋放裝置562釋放並且返回該較厚的生條條帶的初始釋放狀態。
在本實施例中，釋放裝置562可包括多個釋放環。當該多個釋放環在該超音波發生器的下游側遠離該超音波發生器時，該多個釋放環按照增加的直徑的一順序來定位。最靠近超音波發生器552的該環具有最小的直徑，而離超音波發生器552最遠的該環具有最大的直徑。當被該釋放裝置釋放時，該條帶返回該條帶的初始釋放狀態。
對於本領域的通常知識者來說顯而易見的是，其他類型的釋放裝置也可以與系統500一起使用。
在一些實施例中，可能不需要一釋放裝置，並且該被束縛的條帶在不受束縛時自行釋放，不需要使用者或系統500進行干預。
在該生條被釋放之後，該生條通過至少另外一對擠壓輥輪(未示出)以在進入該系統的區域570之前去除大部分剩餘的水分，然後將該被釋放的生條放置在一梳理網573上，並且用一噴水器進行再潤濕，以進行清潔。
現在參照區域570。然後將該生條條帶輸送到區域570中的一輸送帶571，在區域570中，該生條條帶從多個噴射箱574中曝露於一噴水處理573中。一組機械驅動的擠壓輥輪572傳送輸送帶571至多個噴射箱575上進行另一次噴水處理577，以用作一第二次洗滌，其中在該輸送帶571上或該輸送帶571內具有該生條。在區域570中的兩次洗滌之後，基本上去除了該多個個纖維上的所有增稠劑。
應當理解，如果需要更多次洗滌來去除該條帶的所有增稠劑，則可以添加更多的噴射箱。任何殘留的增稠劑都可能干擾由該經處理的纖維所製成的該纖維及紗線的進一步加工。
現在參照區域580，輸送帶571將該多個生條纖維輸送到區域580中。在區域580中，該多個纖維通過一系列的經加熱的輥輪582，該多個經加熱的輥輪對該多個纖維進行乾燥。其他乾燥元件可以用在系統500中，例如：多個熱空氣烘箱。
現在參照區域590，其中對該多個經處理的生條纖維進行包裝。輸送帶571繼續到該部分，但以該輸送帶571的迴圈中返回(未示出)。然後通過多個擠壓輥輪(未示出)拉動該多個纖維，之後將該多個纖維沉積在多個儲存容器(也未示出)中。
應該容易理解的是，系統500中的水浴擠壓輥輪、加熱輥輪、輸送帶及洗滌設備的數量可以變化。該可變性取決於所使用的多個化學品、糊劑及多個加工變量。該可變性還取決於在該過程的各個階段的需要以最小化水含量及/或在不存在輸送帶時用多個輥輪拉出該多個生條條帶。
相對於該多個處理前纖維的平行取向，在系統500中處理的該多個生條纖維的該平行取向幾乎沒有變化。因此，在該系統中生產的該多個乾燥的、經處理的生條纖維條帶不需要通過一梳理機，以使多個無序的生條纖維回復到該生條纖維的原始平行狀態。該經處理的纖維可以進入該紗線生產階段，而不需要一第二次梳理步驟。如上所述，只有基本上平行的多個生條纖維具有後續加工所需要的足夠的可加工性、可拉伸性及可紡性。
第1圖中未示出的是將兩個額外的水浴槽添加到系統500的可能性，一個水浴槽用於漂白，而一個水浴槽用於該多個經處理的生條纖維條帶的光學增白。下面將詳細討論該多個操作。若考慮漂白及光學增白操作，可以添加額外的洗滌站及乾燥站。
現在參照第2A圖及第2B圖。接着將如上所述的第1圖的區域530中生產的該塗有糊劑的生條條帶穿過第1圖的區域540中所示的一示例性束縛裝置542。該束縛裝置可包括多個束縛環(72、74、76、78) 如第2A圖至第2B圖所示。當朝向該超音波發生器移動時，該多個環從多個較大直徑的環排列到多個較小直徑的環。第2B圖中的該多個箭頭表示該生條在該多個束縛環中的行進方向。
可以容易地理解，在該系統的其他實施例中，可以沿著該系統的長軸將一柔性輸送帶折疊成兩半。該(多個)塗有糊劑的生條可以定位在該折疊的輸送帶上，該輸送帶包裹該多個塗有糊劑的生條條帶，確保該多個生條纖維保持彼此平行，直到被帶到孔式超音波發生器552的該多個鑽孔中。
對於本領域的通常知識者來說顯而易見的是，還可以使用其他類型的束縛裝置及折疊裝置，並且一束縛裝置可以包括除了上面討論的該多個束縛環以外的多個元件。
現在參照第2A圖及第2B圖，第2A圖及第2B圖示出了用作系統500中的該束縛裝置542的一系列的束縛環(72、74、76及78)。在第2A圖中，每一束縛環是正面觀看的。每一束縛環包括一環形表面51，該環形表面51包圍一空腔538，通過該空腔538引入生條。
應當注意(參見第2A圖)，最靠近超音波發生器552的最後的束縛環79可以是橢圓形，而所有先前的束縛環為基本上呈圓形。導致從元件79伸出的該塗有糊劑的生條纖維條帶572是橢圓形，此允許該被束縛的條帶更容易地穿過該超音波發生器的該多個孔洞。
然後將該被束縛的條帶直接輸送到超音波發生器552中，超音波發生器552的構造與其他紡織品浸漬文件中描述的超音波發生器不同。在本發明中，使用了一孔狀超音波發生器(參見上面也討論過的第12A至12B圖)，該生條纖維條帶不行進穿過水。在多個先前的紡織品空穴化文件中，使用在水中操作的一扁平(正方形或矩形)或半圓形的超音波發生器。
應當注意，與現有技術的多個紡織/聲振空穴化系統相反，在本發明中不使用一水浴來使該多個纖維空穴化。不受以下理論性解釋的束縛，讓人意外發現a) 在通過施加約1至約1.5巴的一壓力的多個擠壓輥輪之後，保留在該潤濕的棉生條條帶中的少量的水；及b) 在前面討論的該糊劑中的少量的水足以促進超音波傳輸，從而允許該多個顆粒的空穴化。
第2A圖中的離開環79的被束縛的橢圓形條帶，在不使用一輸送帶的情況下移動穿過孔式超音波發生器552。可以使用的生條纖維的最大值是可以“堵塞”該孔洞的一數量。該孔洞的直徑通常在3毫米(mm)至30毫米之間，通常適用於4至15個條帶。一典型的孔式超音波發生器可具有1至8個孔洞，該孔洞的長度在20毫米至100毫米之間，更通常地為20至50毫米。
與其他現有技術文獻中使用的技術相反，在該生條曝露於該孔式超音波發生器的該多個超音波中的階段沒有輸送帶。實際上，在第1圖的系統500中，在多個輥輪532及洗滌箱574之間沒有輸送帶。本領域的通常知識者可以設計一系統，其中在該間隙中可以具有一輸送帶。
過去，該生條對該多個超音波的多個曝露時間高達每米14秒，而本發明的配置中的曝露時間通常為每米0.5至2秒。發現該曝露時間不應超過每米2秒，每米1秒的曝露時間生產出多個最令人滿意的結果。多個較長的曝露時間存在該多個超音波噴射多個顆粒的風險，該多個顆粒僅部分地鑲嵌在/附接在該多個纖維的表面上或表面中。
由於該多個生條纖維比先前的多個聲振空穴化應用更接近該超音波發生器，所以最小化能量損失。由於所使用的水的用量少，以及該被束縛的生條通過該超音波發生器的該孔洞的通過時間快速，因此，多個超音波對該條帶中的該多個取向纖維的干擾非常小。
除了具有多於一單一孔洞的一超音波發生器之外，本說明書中使用的該超音波發生器552垂直地定位(第12B圖中的y軸)至該生條條帶的長度(第12B圖中的x軸)。該條帶沿該x軸的方向前進。該孔洞的長度很短，使得超音波振蕩發生在每一孔洞的一單一區域而不是該條帶上的多個區域處。後者不是使用其他超音波發生器配置的情況是因為該多個超音波發生器配置基本上平行於該多個條帶的長度定位。
應當注意的是，與先前的顆粒浸漬多個生條纖維的多個嘗試相比，通過聲振空穴化而以該生條纖維的多個條帶配置鑲嵌在該生條纖維的外側及內側中的多個顆粒的數量顯著增加。這在現在參照的第10圖及第11圖中很容易看出。除此之外，當使用多個抗微生物顆粒時，在顆粒浸漬中的該顯著增加允許在細菌測試中具有一更大的殺滅百分比。
當將多個抗微生物顆粒加水引入如上所述的系統500所處理的該生條中時，由該多個經處理的生條纖維製成的多個織物在120秒內表現出一4個對數(log)的大腸桿菌細菌的減少。使用在美國專利第9,995,002號中描述的系統，花費了兩個小時來獲得相同的4個對數的減少。使用美國紡織化學家和著色劑協會(AATCC)測試方法100-2017，由耶路撒冷的GVP實驗室有限公司進行微生物減少的測試。據觀察，不僅該多個纖維表現出更多顆粒覆蓋在每一纖維的外部，如第10圖中的斑點程度大於第9圖中的斑點程度所示，但也發現一大量的顆粒被鑲嵌在該纖維的該腔體內，如第10圖及第11圖所示。關於第10圖及第11圖中的多個照片的進一步細節請參見以下的討論。
還發現，若使用標準紡織品漂白技術漂白含有紅褐色氧化銅顆粒的斑點棉纖維，然後使用多個常規技術進行光學增白，則肉眼看不到該氧化銅的深色，並且該多個經處理的纖維具有一白色外觀。
熟悉本領域通常知識者將會知道，含有被鑲嵌的最初為米色/棕色的氧化銅顆粒的多個纖維及/或多個紗線及多個織物的增白是一兩步法。第一漂白階段通常需要約10%的次氯酸鈉或亞氯酸鈉的水溶液的一水浴。在該水浴中，使該多個纖維在90℃下浸泡20分鐘。用於該第一漂白步驟的該多個試劑可以是例如：增亮劑尼克斯(Brightener Next)的產品，可從以色列里雄萊錫安的B&E化學公司獲得。通常地，這樣的一水浴將去除機械地固定在該多個纖維的該外表面上的該多個鬆散的銅顆粒。將該漂白劑從該多個纖維上漂洗後，該多個纖維呈現一蛋殼白色。
為了獲得一雪白色，該多個織物然後經歷一增白階段，然後在由1.5%光學增白劑及98.5%水在90℃下組成的一增白水浴中浸泡15分鐘。可以使用可從以色列里雄萊錫安的B&E化學公司獲得的生物增白BE (BioBlanc BE)等光學增白劑。該多個漂白及增白過程後獲得的該產品在外觀上是光學白色的，非常像一標準的紙張。
該多個接續的纖維的外觀呈雪白色，但從第11圖中可以看出，該多個纖維實際上在該纖維的該表面下方及該腔體中含有一大量的氧化銅。在第11圖中，該纖維被漂白並且光學增白。發現在所測試的四個5克的經漂白及增白氧化銅樣品的每一個中含有不少於500百萬分率(ppm)的氧化銅。通常地，要成為一有效的殺菌劑需要不低於50 ppm的氧化銅。
該雪白色，即該多個纖維在一般漂白及光學增白後的外觀，表示出該多個外部斑點的氧化銅顆粒被去除。該多個去除的氧化銅顆粒在該次氯酸鈉溶液水浴及該光學增白水浴的底部收集。用一光學顯微鏡可以在視覺上觀察到該纖維的外表面上缺少氧化銅，或為了更高的清晰度，可以用如第11圖中的一掃瞄式電子顯微鏡(SEM)照片觀察。然而，即使在基本上除去了所有表面顆粒的該光學美白後，讓人意外地注意到該多個纖維仍然具有一高水平的抗微生物活性。(見下文)，顯然，如下所示，氧化銅仍然存在於表皮內及棉花腔體中。參見以下的示例3及示例4，以獲得漂白及光學增白的一示例。
在該多個纖維的該表皮內發現的該氧化銅，即該腔體當曝露於水中時仍然是有活性的，並且該多個纖維的抗微生物功效的水平未受到損害。此外，發現即使在100次家庭洗滌或50次工業洗滌之後，發現該多個織物仍然殺死該織物上99%的細菌，如以下與所使用的AATCC測試方法100-2012結合討論。該測試在美國北卡羅來納州的科諾弗(Conover)的多個製造解決方案中心完成，並證明根據2003的AATCC標準參考液體洗滌劑WOB進行漂白、光學美白、染色及100次家庭洗滌或50次工業洗滌後的一織物仍然提供殺滅如AATCC測試方法100-2012所測定的將多個細菌放置於該織物的表面上時的一殺滅比率為99%。
如以上討論的第11圖，第11圖為一掃瞄式電子顯微鏡照片，其中該棉纖維已經被一掃瞄式電子顯微鏡的探針燒開。可以看到該多個纖維內部存在氧化銅，並且還通過X射線螢光(XRF)數據證實了這一點。後者測量在該多個纖維內的氧化銅的數量。因此，即使該含有多個顆粒的糊劑僅被放置在該纖維條帶的該表面上，當在離開該超音波發生器的該孔洞後檢查該多個纖維時，發現該多個顆粒至少部分地鑲嵌在該多個纖維的該腔體中。。
以下是使用系統500處理多個生條纖維的一示例。
示例3：
將棉生條纖維放置在如第1圖所示的一系統上，該生條以0.5至1.5米/秒(m/sec)的一速度輸送。
將該多個纖維通過保持在40℃的一濕浴槽輸送，其中該濕浴槽含有1至3%重量/重量%的脫氣劑DH300及去離子水。該多個生條纖維在30秒至1分鐘內通過該濕浴槽。熟悉本領域的人員將知道該多個停留時間必須與空穴化時間相配合，其中該空穴化時間為最快速的步驟。
在擠出多餘的水之後，將該多個潮濕的生條纖維輸送到一糊劑分配器，其中該生條條帶的兩側塗有糊劑。該漿料含有氧化銅/水/增稠劑，其重量比分別為22至27%/ 45至55%/ 18至25%。所使用的該增稠劑是如示例1中製備的奈米纖維素。將該糊劑分配在該潤濕的生條條帶上1分鐘。已經觀察到，可以減少該時間量以與最快速步驟的空穴化時間相配合。
將塗有糊劑的生條條帶前進到一孔式超音波發生器，並且穿過該超音波發生器的一孔洞，其中該塗覆的生條條帶接受多個超音波一秒鐘。該超音波發生器在700至750瓦特(W)及20千赫兹(kHz)下運作。
將該條帶帶到一洗滌系統，在該洗滌系統中進行一熱水(60℃)淋浴。然後將其進行一第一次水浴1至2分鐘，但通過使用一表面活性劑可以減少時間。將該水浴保持在70℃，並含有聚洗172 (Polywash 172)肥皂(15克/升(g/L))/熱水/ DH300 (1克/升)的一溶液。然後將該生條傳送到保持在90℃的水浴槽2中，該水浴槽2含有過氧化氫(8至15克/升)/熱水/ DH300(1克/升)。然後將該生條傳送到保持在70℃的水浴槽3中，該水浴槽3含有聚洗172肥皂(5克/升)/熱水/ DH300(1克/升)。在每個水浴槽2及3中，該生條的該停留時間為1至2分鐘，但是如上所述，該時間可以減少。在所有3個水浴槽中皆有上下滾輪。為了完成該洗滌過程，該生條經過一第二次淋浴，該水溫保持在50℃。
將該生條條帶在一烘箱中在100至300℃下乾燥5至15分鐘。
然後將該生條條帶在50℃下漂白10分鐘。該漂白溶液含有(5克/升)的生物漂白(Bioblanc)、過氧化氫(8克/升)、百歐泰斯(Biotex) DH 300，一濃度為2%的水溶液。將一毫升的增白劑加入上述漂白溶液中，並且加熱至90至95℃保持20分鐘。然後用肥皂及水來洗滌該多個纖維，並給予一最後的水中沖洗。
然後使用溶解在去離子水中的1.5克/升的硫代硫酸鈉進行光學漂白。將該多個纖維加入在該溶液中，並且在60℃下加熱15分鐘。然後用肥皂及水來洗滌該多個纖維，然後以保持在室溫的水進行沖洗，然後將該多個纖維在100至130℃的一烘箱中乾燥5至15分鐘。
示例4：
對由本說明書中討論的該系統(參見示例3，用於生產該樣品的該方法)所生產的4種浸漬的纖維樣品的一平均，並且通過同一個發明家的美國專利號第9,995,002號中描述的舊系統進行以下XRF分析。第一組測試在洗滌、漂白及光學增白之前進行。完全按照上述第一組測試進行第二組測試，但是在洗滌，漂白及光纖增白之後進行。後者的多個方法似乎從該多個纖維的該外表面，即該表皮中去除了大部分的氧化銅，而不管產生該多個浸漬纖維的該系統如何。請參閱以下的XRF及ICP數據。
在由以色列米格達勒埃梅克(Migdal HaEmek)的齊諾瑪帝斯(Xenomatics)公司生產的X射線螢光(XRF)儀器上測量該多個測試的多個結果，確認在艾米諾實驗室(Aminolabs)公司，雷霍沃特，以色列使用一感應耦合電漿質譜儀(ICP)系統執行的多個結果，每一測試進行三重覆。
XRF及ICP這兩種系統是兩種非常不同的方法，該XRF及ICP系統能夠確定一給定數量的棉纖維中的各個化合物的數目，在這種情況下是5克超音波振盪的生條纖維。ICP是一種質譜分析儀，能夠檢測金屬及幾種非金屬在其濃度低至非干擾低背景同位素的1015 分之一。
如下所示的多個XRF結果是對於如上所述的測試的四個樣品中的每一個樣品，對於5克的被測試的經處理的纖維中的多個顆粒的平均重量，以百萬分率計：
舊的水洗中空穴化系統(美國專利第9,995,002號)：2,225,000百萬分率(=毫克/千克(mg/kg))
本說明書中討論的新的孔式空穴化系統：7,682,000百萬分率(=毫克/千克)。
在以上所述的漂白，然後光學增白的多個纖維上，對於5克的被測試的處理過的纖維中的多個顆粒的平均重量百萬分率(ppm)為：
舊的水中空穴化系統(美國專利號第9995002號)：1550百萬分率(=毫克/千克)
新的孔空穴化系統(本說明書描述)：5200百萬分率(=毫克/千克)。
從該多個結果可以總結出，與使用一舊的水-漿料系統而進入該多個纖維中的該氧化銅相比，本說明書描述的該系統使用在一漿料中的氧化銅而使一顯著更大量的氧化銅進入該多個纖維。
B.處理多個生條纖維的方法
本發明用於至少一不溶性顆粒材料對多個生條纖維進行表面處理的方法包括以下步驟：
1. 製備至少一預定的部分不溶性顆粒材料的一糊劑及一在水中的增稠劑，水的用量應足以獲得該糊劑的一預定的所需的黏度。
2. 製備一生條纖維條帶或相互平行的多個生條纖維條帶，同時將該多個生條纖維條帶全部放置在一移動的雙重的梳理網輸送帶系統的兩個梳理網之間。若該多個梳理網將該(多個)條帶固定在位置上。若該條帶受到另一方法或設備的束縛，則不需要使用一雙重的梳理網，可以使用另一種類型的輸送帶。
3. 使用如上所述的0.5至3%的DH300/水溶液來製備一濕浴槽溶液。最典型地使用3%的DH 300 /水溶液，然而，當使用更稀釋的脫氣劑/多個水溶液時，這並不旨在限制本發明。
4. 使由該雙重的梳理網固定在位置上的該至少一生條纖維條帶運行通過該濕浴槽，足夠久以允許該生條條帶濕潤。這通常但不意圖限制本發明，約為1秒。
5. 在該生條纖維濕潤之後，使該生條通過兩個橡膠擠壓輥輪，並以約1至2巴的壓力擠壓，從而去除在含有該脫氣溶液的該濕浴槽中吸收的大部分的水。
6. 將該糊劑提供給一雙輥輪化學品分配系統，該雙輥輪化學品分配系統在該至少一生條纖維條帶的兩側分配該多個糊劑。
7. 去除該雙重的梳理網，然後使該被擠壓的至少一生條纖維條帶在一堅硬的表面上運行。在一孔式超音波發生器的下游側，沿著一組擠壓輥輪的方向拉出該至少一生條纖維條帶。
8. 將該塗有糊劑的生條擠壓通過另一組柔軟且不由硬橡膠製成的擠壓輥輪。該多個輥輪意指推動該糊劑的該多個試劑進入及在該條帶的各個纖維之間，過量的糊劑被推出該生條纖維條帶。
9. 可選地，使該條帶通過一束縛裝置或折疊裝置，該條帶在該束縛裝置或折疊裝置處被束縛或折疊。
10. 拉動該多個條帶以進入一超音波發生器的一孔洞，以在該孔洞中將該多個條帶曝露於多個超音波中。
11. 在該生條離開該超音波發生器之後，可選地分離並釋放該超音波發生器的該下游側的該多個條帶，該步驟是可選的，由於若沒受到束縛，該受束縛的生條條帶通常可以自行釋放。
12. 將該多個生條條帶帶到一輸送帶上，該輸送帶將目前該多個空穴化的生條纖維運送到一清潔站，該多個空穴化的生條纖維在清潔站處該被噴灑或浸泡或兩者在水及肥皂中，以除去任何殘留的增稠劑及多個鬆散的顆粒。
13. 乾燥該多個纖維。
14. 將該多個乾燥的纖維放入多個容器中，以便儲存或運輸。
如果希望或需要漂白及/或增白，則通常在步驟13之後使用如上所述的多個程序及技術來進行。
在乾燥及包裝之後，該生條纖維條帶直接進行紗線生產，而不需要對任何後續的常規紗線的形成方法及機器進行必要的改變、調整或添加。
顯然地，上述方法提供了以下問題的解決方案：
由於超音波振盪不是在一液體浴中進行，因此，生條纖維的分散及無序化小於使用一液體浴時的該生條纖維的分散及無序化。
由於該多個生條纖維塗有一相對厚的糊劑，因此，生條纖維的分散及無序化受到進一步限制。
由於該條帶可選地受到束縛，因此，可以進一步減少在一液體中或被空穴化時所導致的纖維分散及無序化。
由於使用一糊劑來塗覆該生條，因此與使用一顆粒-水性漿料相比，可以在該多個生條纖維中鑲嵌在一更大量的顆粒。之前使用的在一水性漿料中的該多個顆粒可以被認為比使用一糊劑時更稀釋。因此，通過該糊劑引入該多個纖維中的多個顆粒的濃度更高，並且該多個加工的纖維的活性被延長。例如：已發現由該多個經處理的纖維製成的該紗線及織物能承受100次家庭洗滌或50次工業洗滌。
因為該條帶穿過該孔式超音波發生器中的一孔洞，因此該多個纖維比其他更傳統的超音波發生器構造更靠近能量源。在後者中，該多個超音波通過一凝態(液體)行進多個更長的距離，導致比本發明更大的能量損失。額外地，將會實現在該空穴化過程中對該多個超音波的一更短的曝露時間，同樣減少使用的能量。當能量使用及損失較低時，該鑲嵌過程的效率提高。因此，可以鑲嵌更多的顆粒，甚至可以將多個顆粒附接到該纖維的該腔體。
因為在如上所述的處理過程中，該多個生條纖維僅最小地分散或無序化，因此不需要再次使該多個纖維通過一第二次梳理過程以重新定向該多個纖維。這導致對生條纖維的損害較小並且減少了所用生條的數量及成本。
由於多個顆粒可以浸漬在一纖維的該腔體中，因此可以使用該多個纖維的漂白及光學增白，而不會減少該多個顆粒的功效。
鑑於以上所述，多個生條纖維，特別是但不必限於纖維素纖維，已成為使用本說明書討論的新方法及系統進行表面處理的多個易處理基材，不再需要僅在紗線或織物的加工階段進行處理。
C. 多個經處理的纖維
本申請教導了以多個不溶性顆粒進行纖維浸漬，該多個不溶性顆粒賦予該多個纖維至少一預選的所需性質。多個浸漬的纖維，特別是多個纖維素纖維，必須在一長時間保持賦予該多個纖維的至少一預選的性質。具體地，本方法及系統的多個目標之一是提供多種在100次家庭洗滌或50次工業洗滌後保留一個或多個賦予的性質的纖維。
需要克服的另一個問題是確保在處理及多個後續的洗滌之後保持該纖維的強度，即該纖維的拉伸強度。通常地，當多個纖維受到任何種類的處理時，拉伸強度降低。即使是相對無害的洗滌一纖維、紗線或織物的處理也會導致纖維拉伸強度的一降低。
與比先前的多個經水處理的纖維中所觀察到的數量相比，本說明書描述的多個經糊劑處理的纖維含有超過3倍的鑲嵌(或以其他方式附接)顆粒的數量。(參見上面的A部分的示例4)。這是由於：1. 使用一孔式超音波發生器，其中與先前使用的扁平(正方形或矩形)板體及半圓形超音波發生器相比，從該多個纖維到該超音波發生器的距離大大減小。因此，該超音波發生器的更多能量可用於將更多顆粒更深地鑲嵌在該纖維內。該多個纖維穿過該超音波發生器的至少一孔洞而不是在一扁平的板體(正方形或矩形)或半圓形超音波發生器的下面或周圍。後者的多個纖維路徑造成更多的衰減、低能量的超音波作用在該多個纖維上； 2. 除去一顆粒-水漿料，轉而使用含有多個顆粒的一潮濕的糊劑。將該糊劑直接分配在一生條纖維條帶的頂部及底部。不受理論的束縛，該糊劑的濕氣被認為提供了足夠的液體，以將該多個超音波從該超音波發生器帶到該多個纖維，並且用於將該多個不溶性顆粒鑲嵌在該多個纖維中。含有該多個待鑲嵌在的顆粒及在少量水中的一增稠劑的一糊劑形成一潮濕、但不濕潤的糊劑。該潤濕(潮濕)的介質在輸送多個超音波方面讓人意外地有效，使得該漿料中的該多個顆粒可鑲嵌在該多個纖維中。
還發現，當用一孔式超音波發生器對該多個生條纖維進行空穴化/超音波振盪時，並且當該多個纖維先前或同時曝露於一3%的DH300脫氣劑/水溶液時，與未經脫氣溶液的纖維及紗線相比，由該多個纖維所製成的該多個紗線表現出增加拉伸強度。由該多個增加的強度的纖維所製成的多個製品及多個紗線也表現出增加的強度。該經處理的纖維的強度的增加是與預期相反的結果。
應當理解，由於在本發明中沒有使用液體浴來對該多個纖維進行空穴化，因此，即使在多個高能的超音波的存在下，該多個經處理的生條纖維也不會分散，並且不會失去其原始的平行取向。
當僅使用一脫氣劑/水溶液(這裡為DH300)時，在該多個生條棉纖維中觀察到一進一步讓人意外的效果。發現當一少量(低至佔水的0.5%重量/重量)的該脫氣溶液被加入到該多個纖維的該濕浴槽中時，在空穴化期間的該脫氣溶液導致形成多個小孔洞，在此處有時也是如此，並表示為“多個細孔”。請見本說明書中討論的第6圖、第7圖及第8圖。當多個纖維通過由1.5%的DH300/水溶液組成的一脫氣溶液進行水浴，並且僅浸泡而沒有被空穴化時的情況並非如此。因此，僅包含一脫氣溶液的一水浴中的該多個纖維的空穴化改變了被引入多個孔洞的該多個纖維的該結構。
在不被局限於理論的情況下，該多個氣孔被認為軟化該纖維素。這提供了一更有效地利用由一超音波發生器提供的該能量，該超音波發生器驅動該多個顆粒進入或穿過該纖維的該表皮，朝向該纖維的腔體並進入該纖維的腔體，在下面討論的第7圖及第8圖中觀察到該效果。由於空穴化處理發生在該纖維的層次，因此，多個經處理的短棉纖維的任何用途都可以轉化成多個紗線，然後轉變成針織、機織或不織布產品，所有的該多個紗線都具有該多個經處理的纖維的所需的多個預選的性質。
可以由摻入氧化銅或其它不溶性顆粒的多個纖維的多個紗線所製成的製品的多個示例包括：無論是使用多個浸漬纖維還是已浸漬的一纖維混合物中的一個來機織或針織的衣着服裝；由多個浸漬的短纖維所製成的多個非織造材料所製成的多個產品；使用短棉花或紙張的多個醫療產品；多個消費者家用紡織品，例如：多個毛巾及多個床單；及用於烹飪、廚房或食品相關行業的多個紡織品。還可以在多個液體過濾器、多個面罩、多個不織布一次性衣服及多個化妝品清潔墊中應用該多個纖維/紗線。應當理解，可以由如上討論的來進行處理的多個纖維製備而成的上述製品的多個示例不應被認為是詳盡無遺的而限制本發明。
從以下討論的多個經處理的纖維的該多個掃瞄式電子顯微鏡照片可以推斷出與以上討論相關的許多有用訊息。該多個經處理的纖維最重要的特徵之一是該纖維的腔體中存在多個顆粒。
第3圖顯示為一般訊息。第3圖係一單一棉纖維(F)的一結構示意圖。在圖示中，清楚地顯示了該表皮(C)及內部腔體(L)。
第4圖係沒有以一脫氣劑(例如DH 300)/水溶液處理且沒有空穴化的多個棉纖維的一SEM照片。DH 300由環氧乙烷加合物與多個消泡組分的一組合組成，例如：聚矽氧烷。通常地，該DH300以一3%的水溶液進行施用，但在一些情況下，可使使用少至0.5%的DH300。額外地，所顯示的該纖維尚未以本說明書中討論的該多個顆粒進行處理，並且未曝露於由在空穴化中使用的一超音波發生器所產生的多個超音波。
第5圖係該纖維已經被空穴化但未經一脫氣劑DH 300/水溶液處理的一棉纖維的SEM照片。將該纖維曝露於來自於一孔式超音波發生器的多個超音波中1至2秒，可以觀察到第4圖及5之間沒有區別。。
第6圖係已用1.5%的DH300脫氣劑水溶液處理10分鐘但未空穴化的一棉纖維的一SEM照片。
第7圖及第8圖在1.5%的DH300脫氣劑/水溶液中已經以多個氧化銅顆粒進行空穴化少於1秒的多個棉纖維的多個SEM照片，注意第7圖中的該纖維中的大孔洞及第8圖中的小孔洞。第7圖顯示了沿着該棉纖維的長度的一視圖，而第8圖顯示了在基本上橫向於該纖維的該長軸的一方向上切割的一經處理的棉纖維。該“多個孔”的大小被認為是取決於所產生的氣孔的該斑點處的該表皮的弱點。
第9圖係已經以一表面活性劑進行處理後以氧化銅進行空穴化的多個棉纖維的一SEM照片。注意，該多個纖維的該表面上的銅的數量，該銅在該纖維上顯示為多個白點。在該棉條的該多個外部褶皺中存在多個氧化銅顆粒，但在該棉條的該腔體中沒有。
第10圖係以消泡劑DH300處理然後以氧化銅進行空穴化的一纖維的一SEM照片。注意，與第9圖相比，該纖維的該外表面上的多個銅顆粒的數量大大增加，其中該多個銅顆粒中的一些甚至位於該腔體中。
第11圖是以DH300/水溶液處理，然後以氧化銅進行空穴化的一纖維的一SEM照片。然後將該經處理的纖維進行漂白，然後如上所述的進行光學增白。然後通過該SEM的探針將該纖維燒開。注意，即使在該漂白過程及光學增白過程之後，仍然在該纖維內存在一非常大量的氧化銅。還要注意，由於該多個纖維被漂白，然後進行對該多個纖維的外觀進行肉眼上的光學增白，不同於肉眼觀察，當在一SEM的多個鏡片下觀察一纖維時是雪白色。也參見上文A部分中關於該照片中的該樣品所討論的示例4中的該多個XRF結果。可見，在該照片中呈現的白色的氧化銅顆粒不僅刺穿該表皮，而且可以在該多個纖維的該腔體附近或該腔體內部的深處觀察到。
以下的表2A、2B及2C顯示了使用本說明書描述的系統及方法進行空穴化的多個棉纖維的多個基本物理性質，並與未經空穴化的多個棉纖維進行比較。此提供了所檢查的多個纖維的質量的一完整情況。表2A、2B及2C中的該多個測試由以色列棉花種植者協會，赫茲利亞，以色列執行。被估計的該銅(Cu)濃度並以百萬分率(ppm)表示。 [表2A]
Figure 108119069-A0304-0003
 [表2B]
Figure 108119069-A0304-0004
 [表2C]
Figure 108119069-A0304-0005
在上表2中的圖表所進行的該多個測試是對在世界上生長的所有棉包進行的所有自動標準測試，其為了製造多個紗線或用作醫療及化妝品最終用途中的棉花而出售，該多個測試全部使用一單一纖維質量讀取器進行。
使用1.5%的DH300脫氣劑/水溶液及氧化銅顆粒來製備圖表中的該多個纖維，然後進行空穴化。表2A、2B及2C顯示了使用在以上的A部分及B部分中描述的該系統及方法浸漬氧化銅的多個纖維的多個測試結果。該測試提供了19個不同的樣品的一平均值，並將經處理的棉花一個或多個樣品與當相同的棉花在未經處理時進行比較。用於在該多個測試中的該經處理及未處理的樣品的該纖維是高地希臘棉纖維。表2D顯示了與來自於與經處理的相同的起始材料的多個未處理的纖維的三個樣品有關的數值。 [表2D]
Figure 108119069-A0304-0006
熟悉本領域的通常知識者最感興趣的兩個參數是該多個馬克隆值測試結果及強度(克/德士(g/tex))測試數據。這兩個測試分別告知該使用者該多個纖維的密度及強度。該多個質量及強度的測試結果也反映在由該多個被測試的纖維所製成的多個紗線及由該多個紗線製成的多個製品中。
馬克隆值是透氣性的一指標，該馬克隆值被認為是纖維細度(線性質量密度)及成熟度的一指標，該成熟度是由細胞壁發育的程度決定。後者的特徵是纖維成熟度的一函數。
請看表2A、2B及2C，表2D是與多個一般的未空穴化的天然棉纖維相比，對該多個空穴化纖維進行的各種測試的一比較。在該比較中，該多個被測試的棉纖維的來源及數量都是相同的。該多個比較測試的該多個結果顯示出以氧化銅、水及DH300進行空穴化的該棉纖維表現出多個馬克隆值結果及拉伸強度的一驚人的增加，而在沒有DH300的情況下發生的空穴化時則不然。
與該未處理的棉相比，使用以上討論的用於纖維處理的該系統及方法的該氧化銅來處理的棉提供一平均馬克隆值讀數為5.2，其中獲得了4.35的一數值。因此，該密度隨著處理而增加。該多個經處理的棉纖維的密度的該增加通常會反映在增加的耐磨性及更多洗滌劑的耐受性上。
使用以上討論的該方法及方法來該多個經處理的纖維顯示出一平均拉伸強度值為38.7克/德士。當多個未經處理的相同的棉纖維表現出30.7克/德士的一數值。通常地，31以上的數值為非常強。該強度測試顯示出該申請人的經氧化銅處理的棉的具有顯著高於被認為是強的29至30或非常強的31或以上的數值。由於預期處理多個纖維通常被預期為使該多個纖維變成脆弱，因此，在拉伸強度中的該增加是出乎意料的。在洗滌多個織物時很容易觀察到這一點，洗滌一紡織品的次數越多，該紡織品的多個纖維越弱。
進行由上述多個纖維所製成的織物的一洗滌試驗。將該織物漂白、染色並洗滌100次家庭洗滌或50次工業洗滌。洗滌後，測試該織物的殺菌功效並發現該殺菌功效沒有衰減。該多個測試由美國北卡羅來納州的科諾弗(Conover)的一獨立的測試實驗室的製造解決方案中心使用2003 AATCC標準參考液體洗滌劑WOB來完成。所使用的殺菌效力試測是AATCC測試100-2012-多個紡織品材料的多個抗菌整理劑的評估。
該多個經處理的纖維具有以下多個特徵：
與通過現有技術中的多個系統及多個方法所製備的多個顆粒相比，多個被鑲嵌的預選的顆粒的數量更大。請參見A部分的示例4中的比較性XRF數據。
多個顆粒及多個材料被鑲嵌在該纖維的該內部，甚至到達該纖維的腔體，而不僅僅是保留在該纖維的表皮的該附近或外部。
馬克隆值增加。
拉伸強度增加至至少36克/德士(g/tex)。
在視覺上，該多個經處理的纖維看起來不同於多個未處理的纖維。
不能感覺到多個經處理的纖維與多個未處理的纖維不同。
在不意圖限制本發明的情況下，當多個適當的顆粒被鑲嵌在或以其他方式附接到該多個纖維上時，本發明的該方法及系統可用於賦予多個生條纖維，特別是多個纖維素生條纖維以下多個特徵：
為了賦予多個生條纖維不點燃性質或延遲著火性質，其中至少一預選的化合物或組合物是一不溶於水的顆粒化合物及可含有多個結晶水或多個氧清除劑或多個膨脹化合物的組合物。該多個化合物或組合物包括但不限於選自於由碳鈣鎂石(Mg3 Ca(CO3 )4 )、氫氧化鎂、三水合氧化鋁及其組合中的至少一化合物或組合物組成的一群組。
為了賦予多個生條纖維多個抗菌性質，該多個抗菌性質包括：抗菌、抗真菌及/或抗病毒的性質，其中該至少一預選的化合物或組合物為一不溶於水的抗微生物化合物或含有多個金屬及/或多個氧化物的組合物。該組合物的該金屬氧化物可選自於由氧化銀、氧化銅、氧化鎂、氧化鋅、各種沸石或陶瓷化合物及其組合組成的一群組；
為了賦予多個生條纖維殺蟲、殺蟎及抗臭蟲性質，其中該至少一預選的化合物或組合物選自於由矽藻土、氧化銅、氧化銀、氧化鋅及其組合；
為了賦予多個生條纖維多個防水性質，其中該至少一預選的化合物選自於一疏水性材料由例如：研磨的二氧化矽、在一水懸浮液中的奈米二氧化矽，聚矽氧烷及丙烯酸類化合物所組成的一群組；
E. 為了賦予該多個生條纖維多個UV抑制性質，其中該至少一種預選的化合物或組合物選自氧化鋅及二氧化鈦所組成的一群組。
為了賦予該多個生條纖維多個藥用性質以用於經皮藥物遞送或皮膚處理，其中該至少一預選的化合物或組合物選自於由氧化銅、氧化銀、包含各種藥物及多個包封的奈米球體所組成的群組；
為了賦予該多個生條纖維多個美容性質以用於皮膚處理，其中該至少一預選的化合物或組合物選自於由氧化銅、氧化銀、過氧化苯甲酰或用於治療痤瘡的任何其他藥物、被包封的有機化合物及其組合所組成的群組。
為了賦予該多個生條纖維導電性，其中該至少一預選的化合物或組合物選自於由粉末狀石墨、石墨烯粉末及單壁奈米碳管所組成的群組。這些可用於形成多個導電紗線及多個導電織物，該多個導電紗線及多個導電織物可用於製造用於電池的陽極及陰極等多個製品。
使用奈米纖維素增加水或具有水黏度的一化合物被吸收到多個棉纖維中。
可以使用上述多個表面處理及多個可能使用的顆粒或其他材料僅是示例性的。本領域的通常知識者容易想到其他表面處理及其他材料。相似地，儘管多個棉纖維已被描述為該基質，但該多個棉纖維僅是示例性。其他纖維素纖維以及其他天然纖維也可以用本說明書描述的該系統及方法進行處理。
本發明的該系統及方法解決了與多個生條纖維的表面處理有關的幾個問題。特別是，該經處理的生條纖維具有：
1. 與不使用增稠劑時相比，鑲嵌在/附接到該多個生條纖維上的多個顆粒的一濃度更高。因此，當該多個纖維以具有例如多個抗微生物性質的多個顆粒進行處理時，該多個纖維具有增強的功效，加速該多個纖維的活性並且由該多個經處理的纖維所製成的該製品的壽命功效得以延長。在100次家庭洗滌或50次工業洗滌後，該多個纖維的該活性繼續為最小的衰減。
2. 多個顆粒浸漬在該多個纖維的該腔體中。尤其是，此允許通過使用該多個纖維的漂白及光學增白而不降低功效來生產多個雪白纖維。
3. 該多個纖維的馬克隆值的一驚人的增加使該多個纖維更耐磨損。
4. 拉伸強度的一驚人的增加，產生一更強韌的紗線。
鑑於上述情況，多個生條纖維，特別是但不必限於多個纖維素纖維，已經成為使用本說明書討論的新方法及系統進行表面處理的易處理基材，不再需要僅在該紗線或織物階段進行處理。
在允許的司法管轄中，在本說明書中提及的所有出版物、專利及專利申請以其整體作爲參考文獻併入本說明書中，其程度如同各獨立的出版物、專利或專利申請案被明確地且個別地標示爲以引用的方式併入本說明書中。此外，本申請中任何參考文獻的引用或證明不應被解釋爲承認所述參考文獻可作爲本發明的現有技術。
本發明的該系統及方法的以上多個使用並非旨在作為本發明的系統及方法的一詳盡無遺的使用列表。同樣地，每次使用的多個材料的清單不旨在詳盡無遺，應視為僅作為示例。
雖然本發明結合其具體實施例而被描述，顯而易見的是，許多替代、修飾及變化對於那些本領域的技術人員將是顯而易見的。因此，其意在涵蓋落入所附權利要求書的範圍內的所有替代、修飾及變化。
51‧‧‧環形表面 72‧‧‧束縛環 74‧‧‧束縛環 76‧‧‧束縛環 78‧‧‧束縛環 79‧‧‧束縛環 500‧‧‧系統 510‧‧‧區域 511‧‧‧容器組合 512‧‧‧生條纖維 513‧‧‧輸送帶 520‧‧‧區域 522‧‧‧濕浴槽 530‧‧‧區域 532‧‧‧擠壓輥輪 534‧‧‧擠壓輥輪 535‧‧‧軟輥輪 536‧‧‧糊劑分配器 538‧‧‧糊劑/空腔 540‧‧‧區域 542‧‧‧束縛裝置 550‧‧‧區域 552‧‧‧空穴化機構/超音波發生器 552A‧‧‧換能器 552B‧‧‧孔洞 560‧‧‧區域 562‧‧‧釋放裝置 570‧‧‧區域 571‧‧‧輸送帶 572‧‧‧擠壓輥輪 573‧‧‧梳理網 574‧‧‧噴射箱/洗滌箱 575‧‧‧噴射箱 580‧‧‧區域 582‧‧‧輥輪 590‧‧‧區域 C‧‧‧表皮 F‧‧‧棉纖維 L‧‧‧內部腔體 x‧‧‧方向 y‧‧‧方向
通過參考下面的描述並結合多個附圖，將能更全面地理解本發明，並且本發明的多個特徵及多個優點對於本領域之通常知識者將變得顯而易見，在該多個附圖中：
第1圖係本發明的該系統的一實施例的一示意圖； 第2A圖係第1圖的該系統中的該束縛裝置的一實施例中的該多個束縛環的一正視圖； 第2B圖係第2A圖中的該多個束縛環的一側視圖； 第3圖係一單一棉纖維的結構的一示意圖； 第4圖係沒有以一脫氣劑/水溶液處理且沒有空穴化的多個棉纖維的一掃描電子顯微鏡(SEM)照片； 第5圖係已經被空穴化並且未經一脫氣劑/水溶液DH 300處理的多個棉纖維的SEM照片； 第6圖係僅用DH300、一脫氣劑/水溶液處理並且未進行空穴化的多個棉纖維的一SEM照片。 第7圖及第8圖係在1.5%的DH300脫氣劑/水溶液中已經以多個氧化銅顆粒進行空穴化的多個棉纖維的多個SEM照片。第7圖示出了該多個纖維基本上沿該多個纖維的長軸，而第8圖示出了橫向於該多個纖維的長軸進行切割的該多個纖維。在後者中，一銅顆粒附接在該纖維上的該腔體的區域； 第9圖係已經以一表面活性劑進行處理並以氧化銅進行空穴化的多個棉纖維的一SEM照片； 第10圖係已經以3%的DH 300/水溶液進行處理，然後以氧化銅進行空穴化的多個棉纖維的一SEM照片，並示出了多個顆粒位於該腔體中； 第11圖係多個棉纖維的一SEM照片，該棉纖維已經以3%的DH 300/水溶液進行處理，然後以氧化銅進行空穴化，然後如本說明書描述進行漂白及光學增白，並示出了即使已經執行了該漂白及增白過程，該腔體仍含有多個顆粒；及 第12A至12B圖示出了可以與本發明的該系統一起使用的一孔式超音波發生器的兩個透視圖。
72‧‧‧束縛環
74‧‧‧束縛環
76‧‧‧束縛環
78‧‧‧束縛環

Claims (61)

  1. 一種浸漬天然纖維，其包括： 一表皮及一內部腔體，該表皮包圍該內部腔體；及 多個不溶性顆粒，具有一預選的性質，該多個不溶性顆粒鑲嵌該纖維中， 其中該多個顆粒佔該浸漬纖維的0.1至30重量/重量百分比，並且該多個鑲嵌的顆粒鑲嵌在該纖維中時賦予該纖維該預選的性質，並且該多個顆粒鑲嵌在該表皮上及該纖維的該腔體中。
  2. 如請求項1之浸漬纖維，其中該浸漬纖維表現出超過36克/特克斯的一拉伸強度。
  3. 如請求項1或2之浸漬纖維，其中該浸漬纖維在浸漬後表現出拉伸強度的一增加，該拉伸強度的增加為相較於與該浸漬纖維的該纖維相同的一纖維來源中拉出的多個未處理纖維的一平均拉伸強度大至少15%。
  4. 如請求項1至3任一項之浸漬纖維，其中該浸漬纖維表現出超過4.85的一馬克隆值。
  5. 如請求項1至3任一項之浸漬纖維，其中該浸漬纖維在浸漬後表現出一馬克隆值相較於與該浸漬纖維的該纖維相同的該纖維來源中拉出的多個未處理纖維的一平均馬克隆值大至少20%。
  6. 如請求項1至5任一項之浸漬纖維，其中由該浸漬纖維形成的一紗線在100次家庭洗滌或50次工業洗滌後仍表現出該預選的性質。
  7. 如請求項1至6任一項之浸漬纖維，其中該浸漬纖維及由該浸漬纖維製成的該紗線在該纖維被漂白及光學增白後仍表現出該預選的性質。
  8. 如請求項1至7任一項之浸漬纖維，其中該多個纖維及由該纖維製成的該紗線被漂白及光學增白後仍然在該多個纖維及該紗線的該多個腔體中保留顆粒材料，同時來自於該纖維的該表皮的一外表面的多個顆粒的數量則減少至少95%。
  9. 如請求項1至8任一項之浸漬纖維，其中該多個浸漬顆粒佔該浸漬纖維的至少0.5至20重量%。
  10. 如請求項1至9任一項之浸漬纖維，其中該多個不溶性顆粒為0.1至0.5微米之間的多個奈米尺寸的顆粒。
  11. 如請求項1至10任一項之浸漬纖維，其中該纖維的該浸漬是通過聲振空穴化來實現。
  12. 如請求項1至11任一項之浸漬纖維，其中該浸漬纖維吸收水分的一速率及一數量大於一未浸漬的纖維。
  13. 如請求項1至12任一項之浸漬纖維，其中該浸漬纖維在該纖維的長度上均勻地吸收水分。
  14. 如請求項1至13任一項之浸漬纖維，其中在浸漬該纖維的期間在該纖維的該表皮中形成多個孔洞。
  15. 如請求項1至14任一項之浸漬纖維，其中該纖維為一纖維素纖維。
  16. 如請求項1至15任一項之浸漬纖維，其中該多個不溶性顆粒被預先選定以賦予該纖維一不點燃性質或延遲點燃性質，並且該多個不溶性顆粒選自於由碳鈣鎂石(Mg3 Ca(CO3 )4 )、氫氧化鎂、三水合氧化鋁及其組合所組成的群組。
  17. 如請求項1至15任一項之浸漬纖維，其中該多個不溶性顆粒被預先選定以賦予多個抗菌性質，該多個抗菌性質包括抗菌、抗真菌及/或抗病毒的性質，並且該多個不溶性顆粒選自於氧化銀、氧化銅、氧化鎂、氧化鋅、沸石、陶瓷化合物及其組合所組成的群組。
  18. 如請求項1至15任一項之浸漬纖維，其中該多個不溶性顆粒被預先選定以賦予該纖維多個殺蟲性質，並且該多個不溶性顆粒選自於由矽藻土、氧化銅、氧化銀、氧化鋅及其組合所組成的群組。
  19. 如請求項1至15任一項之浸漬纖維，其中該多個不溶性顆粒被預先選定以賦予該纖維多個防水性質，並且該多個不溶性顆粒選自於由研磨的二氧化矽、奈米二氧化矽、聚矽氧烷及其組合所組成的群組。
  20. 如請求項1至15任一項之浸漬纖維，其中該多個不溶性顆粒被預先選定以賦予該纖維多個UV抑制性質，並且該多個不溶性顆粒選自於氧化鋅、二氧化鈦及其組合所組成的群組。
  21. 如請求項1至15任一項之浸漬纖維，其中該多個不溶性顆粒被預先選定以賦予該纖維多個藥用性質以用於經皮藥物遞送或皮膚處理，並且該多個不溶性顆粒選自於由氧化銅、氧化銀、包封有各種藥物的奈米球及其組合所組成的群組。
  22. 如請求項1至15任一項之浸漬纖維，其中該多個不溶性顆粒被預先選定以賦予該纖維多個美容性質以用於皮膚處理，並且該多個不溶性顆粒選自於由氧化銅、氧化銀、過氧化苯甲酰及其組合所組成的群組。
  23. 如請求項1至15任一項之浸漬纖維，其中該多個不溶性顆粒被預先選定以賦予該纖維一導電能力，並且該多個不溶性顆粒選自於由石墨烯粉末及多個單壁奈米碳管及其組合所組成的群組。
  24. 一種由多個浸漬纖維編織的紗線，該多個浸漬纖維包括如請求項1至15任一項之浸漬纖維。
  25. 一種製品，其包括如請求項1至23任一項之浸漬纖維，該製品選自於由以下多個製品類別所組成的群組：服裝；醫療及醫院用品、制服、窗簾、手術服、床單、枕套、毯子、拖鞋、病人服、毛巾以及由在一醫療保健環境、老年人護理機構、公共或私人機構中使用的一紡織品製造而成的任何紡織品或產品，或家庭使用的家用產品。
  26. 一種製品，其包括由請求項1至23任一項之浸漬纖維編織成的紗線，該製品選自於由多個下列多個製品類別所組成的群組：服裝；醫療及醫院用品、制服、窗簾、手術服、床單、枕套、毯子、拖鞋、病人服、毛巾以及由在一醫療保健環境、老年人護理機構、公共或私人機構中使用的一紡織品製造而成的任何紡織品或產品，或家庭使用的家用產品。
  27. 一種包含一不織布織物的製品，該不織布織物由請求項1至23任一項之浸漬纖維構成，該製品選自於由下列多個製品類別所組成的群組：服裝；醫療及醫院用品、制服、窗簾、手術服、床單、枕套、毯子、拖鞋、病人服、毛巾以及由在一醫療保健環境、老年人護理機構、公共或私人機構中使用的一紡織品製造而成的任何紡織品或產品、或家庭使用的家用產品。
  28. 一種用於生產浸漬有多個不溶性顆粒的多個生條纖維的系統，其包括： 一輸送帶，用於輸送一個或多個生條纖維條帶； 一分配器，用於容納一糊劑，該糊劑包括：(i) 至少一不溶性顆粒材料，該不溶性顆粒材料具有至少一預選的性質、(ii) 增稠劑，及(iii) 水，來自於該分配器的該糊劑被分配在至少一生條纖維條帶上；及 一超音波發生器，該超音波發生器與一換能器通訊，該超音波發生器用於產生多個超音波，該多個超音波通過該被分配的糊劑傳遞到一個或多個生條纖維條帶，該多個超音波將至少一不溶性顆粒材料鑲嵌在至少一生條纖維中。
  29. 根據請求項28之系統，其還包括一濕浴槽，該濕浴槽位於該超音波發生器的上游，該濕浴槽用於容納一脫氣溶液，該至少一生條纖維條帶通過該脫氣溶液而被輸送及加以潤濕。
  30. 如請求項28至29任一項之系統，其中該超音波發生器為具有多個孔洞的一孔式超音波發生器。
  31. 如請求項28至30任一項之系統，其中該多個孔洞中的每一個具有一直徑為4毫米至20毫米及一長度為40毫米至80毫米。
  32. 如請求項28至30任一項之系統，其中該多個孔洞中的每一個具有一直徑為6毫米至15毫米及一長度為50毫米至70毫米。
  33. 如請求項28至32任一項之系統，其還包括一束縛裝置，該束縛裝置被配置為用於束縛或折疊該至少一生條纖維條帶。
  34. 如請求項33之系統，其中該束縛裝置包括一系列的束縛環，該多個束縛環位於該超音波發生器的上游，該多個環中的每一個為基本上呈圓形，並且每一個環具有一直徑小於位於其上游的該系列中的相鄰另一環的一直徑。
  35. 根據請求項33之系統，其中最靠近該超音波發生器並且在該超音波發生器的上游的該束縛裝置的該環具有一橢圓形狀。
  36. 如請求項28至35任一項之系統，其還包括一釋放裝置，該釋放裝置被配置為用於釋放被束縛或折疊的至少一生條纖維條帶。
  37. 如請求項36之系統，其中該釋放裝置包括一系列的環，該多個環位於該超音波發生器的下游，每一環為基本上呈圓形並且具有一直徑大於位於該超音波發生器的更下游的該系列的環中的相鄰另一環的一直徑。
  38. 如請求項28至37任一項之系統，其中該輸送帶包括一系列的非連續間隔開的輸送帶。
  39. 如請求項28至38任一項之系統，其還包括一第一對擠壓輥輪，其中該至少一生條纖維帶在被該第一對擠壓輥輪擠壓之後具有一足夠的整體強度，以便被一第二對擠壓輥輪拉動到沒有該輸送帶的多個區域。
  40. 如請求項28至39任一項之系統，其中該至少一不溶性顆粒材料選自於包含一元素、一化合物、一組合物及上述任意組合中的一個或多個的一材料。
  41. 如請求項28至40任一項之系統，其還包括一第一容器，在該第一容器中該一個或多個生條纖維條帶進行漂白。
  42. 如請求項28至41任一項之系統，其中還包括一第二容器，在該第二容器中該一個或多個生條纖維條帶進行光學增白。
  43. 如請求項28至42任一項之系統，其還包括至少一噴水或沖洗裝置，用於從該多個生條纖維條帶中除去殘留的增稠劑。
  44. 如請求項28至43任一項之系統，其中該至少一生條纖維條帶由請求項1至27任一項之纖維構成。
  45. 如請求項28至44任一項之系統，其中該至少一生條纖維條帶由多個纖維素纖維構成。
  46. 如請求項28至45任一項之系統，其中該糊劑是由佔該糊劑的27至33重量%的不溶性顆粒材料、佔該糊劑的20至36重量%的一增稠劑，及佔該糊劑的31至53重量%的水所構成。
  47. 如請求項28至46任一項之系統，其中該增稠劑選自於由奈米纖維素、氣相二氧化矽、關華豆膠、海藻酸及其鹽類、瓊脂、刺槐豆膠、果膠及明膠所組成的群組。
  48. 如請求項28至46任一項之系統，其中該增稠劑為奈米纖維素。
  49. 如請求項28至48任一項之系統，其中該糊劑在室溫下具有650至1000厘泊的一黏度。
  50. 如請求項28至48任一項之系統，其中當該糊劑的該不溶性顆粒材料的範圍為27至33重量%時，該糊劑在室溫下具有740至806厘泊的一黏度。
  51. 一種用於以多個不溶性顆粒浸漬多個生條纖維之方法，其包括以下多個步驟： (a)取得一糊劑，其包括： (i) 至少一不溶性顆粒材料，該不溶性顆粒材料具有一預選的所需的性質； (ii) 水；及 (iii) 一增稠劑； (b) 提供至少一生條纖維條帶； (c) 將該糊劑分配在至少一生條纖維條帶上；及 (d) 輸送該塗有糊劑的至少一生條纖維條帶以通過一超音波發生器，並且使多個超音波穿透該至少一生條纖維條帶，使得該至少一生條纖維條帶上的該糊劑中的該至少一不溶性顆粒材料鑲嵌在該條帶中，從而賦予該多個生條纖維具有該至少一顆粒材料的該所需的性質。
  52. 如請求項51之方法，其中該超音波發生器為具有多個孔洞的一孔式超音波發生器。
  53. 如請求項51至52任一項之方法，其還包括一步驟用以束縛或折疊該至少一生條纖維條帶，使得該至少一生條纖維條帶被壓縮，因而該多個條帶的多個纖維不能分離及分散。
  54. 如請求項51至53任一項之方法，其還包括一步驟用以釋放或展開該束縛或折疊的至少一生條纖維條帶。
  55. 如請求項51至54任一項之方法，其中該方法在該分配的步驟之前還包括一步驟用以使一脫氣溶液接觸該至少一生條纖維條帶。
  56. 如請求項51至55任一項之方法，其還包括一步驟用以洗滌該至少一生條纖維條帶，以從該條帶上除去多餘糊劑。
  57. 如請求項51至56任一項之方法，其中該超音波發生器在約500瓦特至約3000瓦特及約15千赫兹至約30千赫兹之間運作。
  58. 如請求項51至56任一項之方法，其中該超音波發生器在約1000瓦特至約2000瓦特之間及約15千赫兹至約25千赫兹之間運作。
  59. 如請求項51至58任一項之方法，其中還包括一步驟用以漂白及/或光學增白該至少一浸漬的生條纖維條帶。
  60. 如請求項51至59任一項之方法，其中該至少一不溶性顆粒材料選自於一元素、一化合物、一組合物及上述的任何組合。
  61. 如請求項51至60任一項之方法，其中獲得的浸漬纖維條可以直接用於生產紗線而無需一第二次梳理操作。
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