化學(xué)棒整理方法和裝置的制造方法
【專利說明】化學(xué)棒整理方法和裝置
[0001]本發(fā)明涉及用于將化學(xué)混合物施加到纖維基材的方法和裝置。
[0002]紡織物和非織造物制造包括各種化學(xué)處理操作，從浸漬上漿化合物幫助高速機(jī)織，到染色和用于給予經(jīng)整理織物或非織造物特定屬性的其它整理步驟。常規(guī)織物整理通常用“浸軋和固化”方法進(jìn)行，包括將一定長度織物拉過含水化學(xué)浴，擠壓或真空抽出過量液體，然后使?jié)窨椢镌陂L的氣動(dòng)烘箱(也稱為“拉幅機(jī)”)中干燥或固化。圖1顯示整理織物所用的典型“浸軋和固化”方法的標(biāo)注示意圖。在化學(xué)浴中混合包含多種成分的整理溶液，在其中浸入織物，并吸收一些化學(xué)溶液。首先機(jī)械去除過量水，然后將濕織物在拉幅機(jī)烘箱中加熱并干燥，這保持織物拉緊，以幫助避免在此“固化”操作期間收縮。盡管努力控制收縮，但由于在此步驟期間實(shí)際收縮，易收縮織物的約3-8% “損失”。那代表對紡織品制造商的實(shí)際經(jīng)濟(jì)損失。離開除水臺(tái)的織物仍具有為了整理必須蒸掉的很多水含量。除了消耗和浪費(fèi)大量水外，這還顯著增加處理過程的能量成本。
[0003]由于與此過程相關(guān)的大設(shè)備和能量成本，期望只以此方式處理織物一次。因此，通常在整理浴中一起混合各種化學(xué)物質(zhì)。這些化學(xué)物質(zhì)可包括例如軟化劑、染料、表面活性劑、濕潤劑、聚合物、低聚物、乳化劑、緩沖劑和用于得到織物的“常規(guī)”整理處理的其它化學(xué)物質(zhì)。由于這些水基化學(xué)物質(zhì)的有限相容性產(chǎn)生主要問題:常見的是不期望的沉淀、交叉反應(yīng)和組分“耗盡”，尤其在長期使用期間。由于其高化學(xué)反應(yīng)性，一般不向濕處理浴加入單體。一些潛在有價(jià)值但不溶性的整理劑，例如脫乙酰殼多糖、Tef1n或玻璃微球、金紅石1102和ZnO防曬顆粒及各種其它無機(jī)化合物和微晶，不能容易地以此方式施加，或者需要另外的乳化劑和表面活性劑用于水基處理。這些表面活性劑和乳化劑及用于PH控制的化學(xué)物質(zhì)然后成為整理處理過程的一部分，并影響基材處理的品質(zhì)。
[0004]為避免在整理操作期間品質(zhì)控制的損失，必須向整理浴不斷加入新化學(xué)物質(zhì)，以便不同組分的濃度不隨時(shí)間或使用改變。然而，仍必須定期清洗該浴，以避免組分之間的相互作用和化學(xué)混合物的時(shí)間依賴性降解。排放這些整理化學(xué)物質(zhì)是化學(xué)物質(zhì)的浪費(fèi)，是操作成本，并增加水污染，或者需要以甚至更大的附加成本進(jìn)行特殊化學(xué)廢物處理。
[0005]大多數(shù)織物處理也需要高度洗滌耐久性，以避免整理屬性損失。產(chǎn)生洗滌耐久處理需要化學(xué)鍵合或物理結(jié)合提供目標(biāo)織物整理屬性的所需化學(xué)劑的手段。洗滌的侵蝕性質(zhì)包括表面攪拌和暴露于旨在去除色斑和污垢的強(qiáng)洗滌劑兩者?？朔@一洗滌作用需要化學(xué)鍵合到包括織物的紗，或通過將紗緊密包封防去除的聚合物涂層，或二者。例如，對于洗滌耐久抗微生物處理，已研發(fā)使抗微生物劑結(jié)合到單一織物(例如，棉)的化學(xué)方法。然而，這種方法為高度織物專一性，必須為各種和每一種織物研發(fā)。期望有非織物專一性但仍洗滌耐久的織物整理處理。
[0006]已用水基化學(xué)方法研發(fā)幾乎所有的織物整理。這些水基方法包括使用水基溶液、泡沫、噴霧和凝膠。美國專利7，056, 845和4，868，262為用于整理輥-輥織物或織物纖維的水基整理方法的實(shí)例。這些專利中的所有實(shí)例描述水在整理溶液、泡沫或凝膠中的優(yōu)勢，和使用各種乳化劑、分散劑和共聚物。熱處理用于干燥和“固化”經(jīng)處理織物，并用于使水從濕織物蒸發(fā)。美國專利申請公布US2009/0137171利用改進(jìn)的疏水性處理所用的水基浸軋方法，通過使用二氧化硅納米晶體膠態(tài)懸浮液擴(kuò)展此處理方法。
[0007]美國專利4，193，762描述使用水性泡沫，所述水性泡沫施加到織物表面上，并用壓力輥破壞泡沫，且將整理劑浸入織物，作為熱基干燥和固化前的步驟。這種處理方法可對織物的一側(cè)或兩側(cè)進(jìn)行。
[0008]美國專利7，955，518和7，790，238描述使用水基整理溶液，所述水基整理溶液具有以至少5.5g/l濃度混入溶液的有機(jī)或無機(jī)固體，并用浸軋方法施加，隨后熱固化。在7，955，518中加到整理液的一些固體為多種共聚物和改性二氧化硅，它們提供增加的表面粗糙度，以增強(qiáng)疏水整理效果。用納米微粒加到整理溶液可提供“自清潔”超疏水性質(zhì)，其特征為在經(jīng)處理織物上水滴的接觸角大于130°，也描述于美國專利公布2008/0090004。在此發(fā)明中，施加處理通過將織物浸入涂料組合物、浸軋或通過噴涂涂料組合物，涂料組合物一般由非水性有機(jī)液體溶劑組成。在此液體溶劑施加到織物后，用熱固化完成處理，并使液體有機(jī)溶劑蒸發(fā)。
[0009]美國專利公布2011/0201728公開分散于水的不同單體和共聚物的自由基聚合的方法。發(fā)明提到織物整理，但未提供任何此類實(shí)例。
[0010]美國專利公布2009/0028916、2010/0255210和2009/0318044描述不同填料微球或涂覆微粒作為整理化學(xué)物質(zhì)的一部分，所述整理化學(xué)物質(zhì)用水溶液施加到織物和其它基材，為了對織物提供化妝、藥物或抗微生物性質(zhì)。使用涂覆微球旨在延遲化學(xué)物質(zhì)從基材釋放，并延長處理時(shí)間。微?；蛭⑶蛭窗裨诒砻婢酆夏ぶ?。
[0011]美國專利公布2008/0107822描述一種方法，用納米級別厚度蒸氣冷凝單體和另外的化學(xué)物質(zhì)涂覆織物或非織造物，隨后用基于等離子體的固化方法使涂覆的單體聚合。這種方法提供優(yōu)良的洗滌耐久性，并且不影響經(jīng)處理織物的“手感”。這種方法不適合熱處理，因?yàn)樵诰酆锨?，冷凝的低分子量單體薄涂層在烘箱中蒸發(fā)。
[0012]頒發(fā)的美國專利4，559，150描述能夠溶解增白劑的液體有機(jī)溶劑用于整理不同織物應(yīng)用，例如窗簾或內(nèi)衣。實(shí)例描述在有機(jī)溶液中浸漬紡織品，隨后加熱干燥。
[0013]在一個(gè)方面，本發(fā)明為對基材連續(xù)施加化學(xué)處理的方法，所述方法包括:
a)接近基材表面或與基材表面物理接觸布置一塊或多塊具有至少30°C軟化溫度的固體化學(xué)混合物；
b)使一定寬度的基材連續(xù)經(jīng)過布置的一塊或多塊非顆粒狀化學(xué)混合物，并跨基材至少一個(gè)表面的至少80%寬度從非顆粒狀化學(xué)混合物施加化學(xué)物理。
[0014]本發(fā)明也為對基材施加化學(xué)處理的方法，所述方法包括:
a)提供一塊或多塊固體化學(xué)處理混合物，所述混合物具有30°C至100°C軟化溫度，并包含至少一種通過自由基聚合過程聚合的單體；
b)加熱軟化化學(xué)處理混合物，并且在不使化學(xué)處理混合物顯著聚合下將加熱軟化的化學(xué)處理混合物提供到轉(zhuǎn)移裝置；
c)傳送一定寬度的纖維基材與轉(zhuǎn)移裝置接觸，并使加熱軟化的化學(xué)處理混合物從轉(zhuǎn)移裝置轉(zhuǎn)移到纖維基材；然后
d)通過自由基聚合過程使纖維基材上固化的化學(xué)處理混合物中的單體聚合。
[0015]本發(fā)明也為對基材施加化學(xué)處理的方法，所述方法包括:
a)提供一種轉(zhuǎn)移片，所述轉(zhuǎn)移片包括用固體化學(xué)處理混合物浸漬或涂覆的片材料，所述固體化學(xué)處理混合物具有30°C至100°C軟化溫度，并包含至少一種通過自由基聚合過程聚合的單體；
b)使轉(zhuǎn)移片接觸纖維基材，并加熱與纖維基材接觸的轉(zhuǎn)移片，以加熱軟化化學(xué)處理混合物，并且在不使化學(xué)處理混合物顯著聚合下使至少一部分加熱軟化的化學(xué)處理混合物從轉(zhuǎn)移片轉(zhuǎn)移到基材；
c)在自由基聚合中使纖維基材上的固化化學(xué)處理混合物中的單體聚合。本文所用“不使……顯著聚合”意指在化學(xué)轉(zhuǎn)移時(shí)化學(xué)處理的至少25%單體組成保持單體形式，即，不固化。
[0016]本發(fā)明的方法提供涂覆基材的經(jīng)濟(jì)有效的方式。不必濕化學(xué)浴，也不必將泡沫或凝膠施加到基材。因此，用本發(fā)明排除與這樣的浴相關(guān)的問題，例如浴組合物隨時(shí)間的非均勻性，浴中的化學(xué)相互作用問題，施加某些材料(例如，固體顆粒)的困難性，和與去除溶劑相關(guān)的能量和設(shè)備成本。本發(fā)明使化學(xué)廢物最大限度地減少，并使用最少的水(如果用的話)。在大多數(shù)情況下，化學(xué)處理混合物只包含低或可忽略含量的揮發(fā)性有機(jī)化合物，因此，工人暴露、釋放進(jìn)入環(huán)境和與使用那些材料相關(guān)的蒸氣捕集和回收的問題減小到最低限度。
[0017]另外，避免整理溶液組分耗盡和需要持續(xù)監(jiān)測濕浴組合物的問題，因?yàn)楣腆w化學(xué)處理混合物連續(xù)供應(yīng)已知恒定組成的新化學(xué)物質(zhì)。另外，通過安全處理和儲(chǔ)存固體化學(xué)物質(zhì)，解決由常規(guī)濕整理過程所用的大量液體化學(xué)物質(zhì)的運(yùn)輸、處理、儲(chǔ)存和混合產(chǎn)生的安全問題。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通常顯著減小收縮損失，因?yàn)樵摲椒ú皇够慕氪罅咳軇┗蛩?br>[0018]本發(fā)明也為對一定寬度的基材施加固體化學(xué)處理混合物的裝置，所述裝置包括:
a)輸送設(shè)備，所述輸送設(shè)備用于保持基材，且連續(xù)輸送基材經(jīng)過化學(xué)轉(zhuǎn)移裝置并與化學(xué)轉(zhuǎn)移裝置接觸，并通過自由基聚合區(qū)域；和
b)化學(xué)轉(zhuǎn)移裝置，所述化學(xué)轉(zhuǎn)移裝置用于加熱軟化固體化學(xué)處理混合物，并使加熱軟化的化學(xué)處理混合物轉(zhuǎn)移到基材，并且在基材輸送經(jīng)過并接觸化學(xué)轉(zhuǎn)移裝置時(shí)跨基材至少一個(gè)表面的至少80%寬度轉(zhuǎn)移加熱軟化的化學(xué)處理混合物，以產(chǎn)生經(jīng)涂覆基材；
c)在化學(xué)轉(zhuǎn)移裝置下游的自由基聚合區(qū)域。
[0019]本發(fā)明也為一種固體化學(xué)處理混合物，所述固體化學(xué)處理混合物具有30°C至100°C軟化溫度，包含至少一種通過自由基聚合來聚合的單體和其中分散或溶解單體的載體或載體混合物。通常這種載體為非極性，以幫助其它化學(xué)組分溶于化學(xué)處理混合物。這種固體化學(xué)處理混合物也可包含所需的整理屬性化學(xué)物質(zhì)。
[0020]圖1為用于常規(guī)織物整理的現(xiàn)有技術(shù)濕“浸軋”方法的示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明的裝置和方法的第一實(shí)施方案的側(cè)視示意圖。
[0022]圖3為本發(fā)明的裝置和方法的第二實(shí)施方案的側(cè)視示意圖。
[0023]圖4為本發(fā)明的裝置和方法的第三實(shí)施方案的側(cè)視示意圖。
[0024]圖5為可用于本發(fā)明的某些實(shí)施方案的化學(xué)涂布機(jī)的側(cè)視示意圖。
[0025]圖6為本發(fā)明的裝置和方法的第四實(shí)施方案的側(cè)視示意圖。
[0026]本發(fā)明的裝置包括使正常固體化學(xué)處理混合物以熔融或軟化形式轉(zhuǎn)移到一定寬度基材的化學(xué)轉(zhuǎn)移裝置。固體化學(xué)處理混合物以固體形式供入過程，固體可在施加到基材之前或期間軟化。裝置優(yōu)選適應(yīng)使化學(xué)處理混合物施加到基材的至少80%寬度。裝置可包括使基材保持緊靠化學(xué)轉(zhuǎn)移裝置的支撐體。
[0027]輸送設(shè)備例如通過從下部支撐或以某種方式抓握來保持基材，并輸送基材與化學(xué)轉(zhuǎn)移裝置接觸，如下更完全描述。在輸送通過過程時(shí)，輸送設(shè)備優(yōu)選以其完全寬度拉伸或保持基材I。輸送設(shè)備可以為例如拉幅機(jī)中的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)輥、可位于化學(xué)涂布機(jī)設(shè)備下游的卷繞裝置、移動(dòng)帶或類似裝置?？山M合使用兩個(gè)或更多個(gè)此類裝置，以形成輸送設(shè)備。在其中進(jìn)行另外的處理步驟的實(shí)施方案中，例如聚合或固化步驟，輸送設(shè)備也優(yōu)選輸送基材經(jīng)過相應(yīng)的裝置。在其中使用經(jīng)浸漬轉(zhuǎn)移片的實(shí)施方案中，輸送設(shè)備可簡單地為在化學(xué)轉(zhuǎn)移完成時(shí)移動(dòng)和更換已消耗的轉(zhuǎn)移片的設(shè)備。
[0028]在輸送基材與轉(zhuǎn)移裝置接觸時(shí)，化學(xué)轉(zhuǎn)移裝置將加熱軟化的化學(xué)處理混合物施加到基材。本發(fā)明的重要優(yōu)點(diǎn)是化學(xué)處理混合物可跨基材的基本上整個(gè)寬度施加。因此，在一些實(shí)施方案中，化學(xué)涂布機(jī)設(shè)備適于跨基材的至少80%寬度施加化學(xué)處理混合物，更優(yōu)選跨基材的整個(gè)寬度?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)移裝置可具有各種設(shè)計(jì)，包括圖中所述的那些設(shè)計(jì)。
[0029]本發(fā)明的裝置的第一個(gè)實(shí)施方案顯示于圖2中。在此實(shí)施方案中，輸送基材I經(jīng)過化學(xué)轉(zhuǎn)移裝置(大體顯示于51)，其中化學(xué)處理混合物跨基材I的至少一個(gè)表面的寬度轉(zhuǎn)移。在此實(shí)施方案中，輸送設(shè)備包括軋輥6和11，軋輥6和11被驅(qū)動(dòng)并拉動(dòng)基材I通過裝置。在這個(gè)和所示的所有其它實(shí)施方案中，可提供上述另外的輸送設(shè)備，以代替和/或補(bǔ)充輥6和11。
[0030]在圖2所示的實(shí)施方案中，化學(xué)轉(zhuǎn)移裝置51包括固定件4和張緊裝置5，它使化學(xué)處理混合物3保持緊靠轉(zhuǎn)移輥6，轉(zhuǎn)移輥6進(jìn)而與基材I接觸。在此實(shí)施方案中，通過首先施加到轉(zhuǎn)移輥6，然后使轉(zhuǎn)移輥6與基材I接觸，使固體化學(xué)處理混合物3間接轉(zhuǎn)移到基材1輥11 (具有任選的海綿狀覆蓋層10)支撐基材1，并使其保持緊靠轉(zhuǎn)移輥6。可加熱轉(zhuǎn)移輥6，以軟化固體化學(xué)處理混合物3。
[0031]如果不加熱轉(zhuǎn)移輥6，裝置就包括用于在施加之前或期間加熱軟化化學(xué)處理混合物3的替代加熱設(shè)備。這種替代加熱設(shè)備可包括例如輻射加熱器、電加熱器、熱空氣加熱器、施加蒸汽、紅外加熱等。
[0032]無論是化學(xué)轉(zhuǎn)移裝置的部分還是單獨(dú)的裝置，加熱設(shè)備均將固體化學(xué)處理混合物3加熱到高