專利名稱：漂白纖維制品的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使用氧化劑或還原劑和包括紫外光和/或可見光的低強度光源在內的光能漂白纖維制品的方法。
背景技術：
通常通過用氧化劑或還原劑處理吸附在纖維制品上的著色化合物，通過解離決定顏色生成的共軛π-電子體系，進行纖維制品的漂白，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小時和連續(xù)洗滌。另一方法包括使用合適濃度的這種化學試劑(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。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。通過添加漂白劑到洗滌水中進行家用漂白。
在這些現(xiàn)有技術的漂白方法中，通過施加熱能，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，其中所述熱能通過加熱作為介質的水而獲得。該方法需要大量的能量，因為具有相當大熱容的水必須加熱到其沸點并在該溫度下保持進行反應所需的時間。因此令人討厭地需要大尺寸的反應塔。
由于這些工業(yè)漂白方法在高溫下進行，因此，它們是要求大量能量的物質消耗工藝，從而留下排放大量二氧化碳的額外問題。
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試劑對環(huán)境產生很大的負擔。
因此，使用過氧化氫作為非鹵化氧化劑。由于過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，抑制過氧化氫的分解，以便隨著時間的推移可發(fā)生緩慢的反應。這反過來又要求長時間段地使用蒸汽熱。額外的問題是，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，常常不能實現(xiàn)令人滿意的漂白。
通過結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的輻射光，可解決以上所述的問題。與高強度光的輻射相比，長時間來自便宜光源的具有低強度的輻射光，產生的問題是，在光輻射過程中纖維制品干燥，并且一旦干燥，甚至在光輻射下也不進行漂白反應，結果白度不再得到改進。
發(fā)明概述本發(fā)明所強調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)明的目的是提供對環(huán)境友好的漂白方法，該方法能防止在光輻射過程中纖維制品干燥并進而實現(xiàn)令人滿意的漂白效果，并具有包括最小化的環(huán)境負擔、操作安全、原料節(jié)約和能量節(jié)約在內的優(yōu)點。
本發(fā)明者已發(fā)現(xiàn)，可通過結合有機光化學的發(fā)現(xiàn)和關于漂白裝置的機械發(fā)現(xiàn)，來解決與纖維漂白有關的問題，其中有機光化學的發(fā)現(xiàn)的特征在于利用紫外光/可見光的光反應。
具體地說，由于采用熱化學或者光化學，使用氧化劑或還原劑的現(xiàn)有技術的漂白方法常常遭受纖維制品脆化的問題，這是由于通過氧化劑或還原劑的分解生成的反應性物質導致的，因此各種化學品已用于抑制纖維制品的脆化。已發(fā)現(xiàn)，當在其中沒有因氧化劑或還原劑的光分解生成反應性物質的處理條件下，通過輻照紫外和/或可見光來活化著色化合物時，并且當在其中用氧化劑或還原劑溶液浸漬的纖維制品沒有干燥的條件下，活化的化合物有效地與氧化劑或還原劑反應時，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度的情況下，實現(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的纖維制品，和當用紫外和/或可見光輻照纖維制品時，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氧化物、過羧酸、過碳酸鹽、過硼酸鹽、過氧化物鹽、過硫酸鹽和超氧化物(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織織物、針織物或非機織織物。
本發(fā)明漂白纖維制品的方法實現(xiàn)了令人滿意的漂白效果，同時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有損失其強度。它是一種對環(huán)境友好的漂白方法，具有包括最小化的環(huán)境負擔、操作安全度、資源節(jié)約和能源節(jié)約在內的優(yōu)點。
優(yōu)選實施方案的說明本發(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的纖維制品，和當用紫外和/或可見光輻照纖維制品時，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相對穩(wěn)定的有機化合物、無機化合物和有機-無機絡合物。合適的氧化劑包括過氧化物如過氧化氫和過氧化苯甲酰、過羧酸如過甲酸、過乙酸和過乳酸、過碳酸鹽如過碳酸鈉、過硼酸鹽如過硼酸鈉、過氧化物鹽如過氧化鈉、過硫酸鹽如過硫酸鈉、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。
在這些當中，優(yōu)選過氧化氫、過碳酸鈉和過硼酸鈉作為氧化劑；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之后使用它們。在這些當中，此處優(yōu)選水或含有水的溶劑混合物。
對氧化劑或還原劑在溶液內的濃度沒有特別限制，只要它等于或低于其在溶劑內的飽和濃度即可。濃度優(yōu)選為0.01-40wt％，更優(yōu)選0.1-20wt％。太低的濃度可導致不足的白度。太高的濃度可能不經(jīng)濟，因為所得白度補償不了這種增加。
此處所使用的纖維制品沒有特別限制，包括機織織物、針織物和非機織織物，更具體地說，包括襯衫紡織品、裙子紡織品、布料紡織品、內衣紡織品、床單紡織品等。由其制造纖維制品的纖維沒有特別限制，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；和動物纖維如羊毛和絲?？墒褂靡活惱w維或兩類或多類纖維的混合物。在本發(fā)明的實踐中，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。可通過在溶液內浸漬纖維制品的技術，或涂布、浸軋、噴淋或者要么施涂溶液到纖維制品上的技術，來進行浸漬。在這些當中，就產率來說，有利地使用浸軋或噴淋技術。
接下來，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的同時進行光輻照。
對光輻照所使用的紫外和/或可見光(包括低強度光源在內)沒有特別限制，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)光源和各種準分子燈。在這些當中，就從電轉化成光的效率來說，優(yōu)選低壓汞燈、黑光燈和準分子燈。然而，此處所使用的光源不限于這些，只要實現(xiàn)有效的漂白即可。
對于包括低強度光源在內的紫外和/或可見光源來說，可使用通過光學組件如透鏡和反射鏡放大的激光束。對激光光源沒有特別限制。激光可以或者是脈沖激光或者連續(xù)波激光。合適的激光包括準分子激光(例如ArF準分子激光、KrF準分子激光、XeCl準分子激光和XeF準分子激光)、氬離子激光、氪離子激光，和YAG激光(例如二次和三次諧波)。在輻照之前可通過光學組件合適地放大激光?？蓡为毣蚪Y合兩種或多種使用這些光源中的任何一種。所需的是使用波長范圍為180nm-600nm的光。
對輻照的激光強度沒有特別限制，但對于脈沖激光來說，典型地在0.1mJ/cm2/次脈沖-1kJ/cm2/次脈沖的范圍內，和對于連續(xù)波激光來說，在0.1mW/cm2-10kW/cm2范圍內。
對在光輻照過程中的溫度沒有特別限制，只要它介于所使用的溶劑的冰點和沸點之間即可。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/或可見光的強度，來合適地確定光輻照的時間。時間優(yōu)選為1-60分鐘，更優(yōu)選3-40分鐘，但視需要可在60分鐘內連續(xù)光輻照。
根據(jù)本發(fā)明，在光輻照過程中，將氧化劑或還原劑至少再一次加入到纖維制品中。盡管對再添加氧化劑或還原劑時的時間點沒有特別限制，但優(yōu)選從用氧化劑或還原劑溶液開始浸漬纖維制品時起，在30分鐘內進行再添加。更優(yōu)選從開始浸漬起在1分鐘內進行第一次再添加，這是因為這防止纖維制品干燥。在重復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，更優(yōu)選在10分鐘內，進行一定的再添加。
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。太低的濃度可導致不足的白度。太高的濃度可能不經(jīng)濟，因為所得白度補償不了這種增加。
可通過各種技術如浸漬、涂布、浸軋或噴淋來進行再添加。就產率來說，優(yōu)選浸軋或噴淋技術。
若在加工過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。在沒有再添加的情況下，白度不足。過量的再添加可能不經(jīng)濟，因為所得白度補償不了這樣過量使用的化學液體。
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度、溫度和時間在內的輻照條件下，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，從而獲得漂白過的纖維制品。
即使在使用低強度光源的光輻照情況下，在光輻照過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。
實施例以下通過闡述，而不是通過限制的方式給出本發(fā)明的實施例。
實施例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％過碳酸鈉水溶液浸軋(軋點速度100％)。使用2mJ/cm2/次脈沖，20Hz的XeF準分子激光器(351nm)，用光輻照織物10分鐘。此刻通過浸軋再一次添加過碳酸鈉水溶液，和來自XeF準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。還測定棉織物的緯向拉伸強度(JISL-1096A，扯邊紗條樣強力試驗)，為463.54N。
實施例2如實施例1一樣處理實施例1所使用的相同織物，所不同的是起始浸軋之后接著用XeF準分子激光器光輻照5分鐘，通過浸軋，再一次添加試劑溶液(6％過碳酸鈉水溶液)，和5分鐘光輻照，和再重復兩次再添加和光輻照。浸軋步驟的總數(shù)為4和XeF準分子激光器的總時間為20分鐘。與實施例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度為442.96N。
實施例3如實施例1一樣處理實施例1所使用的相同織物，所不同的是通過噴淋再一次添加適量過碳酸鈉水溶液。與實施例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度為466.48N。
對比例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％過碳酸鈉水溶液浸軋(軋點速度100％)。使用2mJ/cm2/次脈沖，20Hz的XeF準分子激光器(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度為465.5N。
表1概述了實施例1-3和對比例1的漂白條件和結果。
表1

權利要求
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的纖維制品，和當用紫外和/或可見光輻照纖維制品時，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.權利要求1的方法，其中氧化劑選自過氧化物、過羧酸、過碳酸鹽、過硼酸鹽、過氧化物鹽、過硫酸鹽和超氧化物鹽。
3.權利要求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.權利要求1的方法，其中纖維制品是機織織物、針織物或非機織織物。
全文摘要
在通過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，當用紫外和/或可見光輻照纖維制品時，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D06L3/02GK1673443SQ20051005916
公開日2005年9月28日 申請日期2005年3月24日 優(yōu)先權日2004年3月24日
發(fā)明者大內秋比古, 傍島光郎, 伊藤順 申請人:獨立行政法人產業(yè)技術綜合研究所, 日清紡織株式會社