織物及用于生產(chǎn)織物的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2009年4月28日、申請(qǐng)?zhí)枮?00980122444.X、發(fā)明名稱為"織物 及用于生產(chǎn)織物的方法和系統(tǒng)"的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明設(shè)及織物及用于生產(chǎn)織物的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0003]纖維素和木質(zhì)素纖維素纖維(在本文中統(tǒng)稱為"纖維素纖維"）長期用來形成織物。 織物是由纖維例如長絲、短纖維(S化Plefiber)和/或紗線形成的柔性材料。織物通過包括 編織(weaving)、針織化nitting)、鉤織（crocheting)、纏結(jié)（entanglement)和將纖維壓緊 (press)在一起(制拉(felting))在內(nèi)的各種各樣的工藝形成?？椢锏姆N類包括編織及針織 布、無紡布、平紋棉麻織物(scrim)等。纖維素纖維包括例如由棉、人造絲、亞麻、黃麻、大麻、 巧麻W及其它天然植物材料形成的織物。
[0004]織物用于要求多種不同性能的各種各樣的應(yīng)用中。例如，織物性能包括抗起球性、 觸覺特性例如手感、抗撕裂性、隔熱特性、耐污染性和抗皺性等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引該申請(qǐng)的多個(gè)實(shí)施方案使用化turalForce?化學(xué)?；痶uralForce?化學(xué)方法使 用對(duì)物理力例如粒子束、重力、光等的受控施加和操縱來引起希望的結(jié)構(gòu)和化學(xué)分子變化。 在優(yōu)選實(shí)現(xiàn)中，化化ralForce?化學(xué)方法在沒有化學(xué)品或微生物的情況下改變分子結(jié)構(gòu)。 通過應(yīng)用自然過程，可W產(chǎn)生新的有用物質(zhì)而無有害的環(huán)境干擾。
[0006]本發(fā)明至少部分基于W下發(fā)現(xiàn):用合適劑量的電離福射照射纖維素或木質(zhì)素纖維 素材料例如纖維素纖維會(huì)例如通過提高被照射材料的至少纖維素部分的分子量和交聯(lián)程 度而有利地影響材料的物理性能。結(jié)果，可有利地改變含纖維素材料的織物的機(jī)械和/或其 它性能。例如，通過用電離福射進(jìn)行照射，可提高含纖維素纖維的織物的抗撕裂性、抗起球 性、電荷密度、可濕性、彎曲復(fù)原和其它性能。
[0007]在一個(gè)方面，本發(fā)明在于包括一種或多種具有小于約93%的a纖維素含量的纖維 素纖維材料的織物，該纖維材料被紡紗、編織、針織或纏結(jié)。例如用電子束或其它電離福射 源照射該纖維素纖維材料，其中電離福射的劑量足W提高該纖維素材料的分子量而不導(dǎo)致 該纖維素材料的顯著解聚。
[0008]在另一方面，本發(fā)明在于包括具有小于約8%的a纖維素含量的纖維素纖維材料的 織物，該纖維材料被紡紗、編織、針織或纏結(jié)。用足W提高該纖維素材料的分子量的電離福 射劑量照射了該纖維素纖維材料。
[0009]在另一方面，本發(fā)明在于經(jīng)照射的織物，該經(jīng)照射的織物具有比未照射形式（即， 僅經(jīng)受自然存在的照射水平）的相同織物大的分子量。在不同實(shí)施例中，該經(jīng)照射的織物的 分子量比未照射形式的織物的分子量大10 %、25 %、50 %、75%、100 %、150 %、200 %、300% 或高達(dá)500%。
[0010] -些實(shí)現(xiàn)包括W下特征中的一個(gè)或多個(gè)。該織物可包括紗線或布(fabriC)。a纖維 素含量可小于約80%。該纖維素纖維材料可選自亞麻、大麻、黃麻、馬尼拉麻、劍麻、香蕉纖 維、挪子纖維koconutf化er)、麥桿、LF、巧麻、竹子纖維、銅錠纖維素、再生木質(zhì)纖維素、萊 塞爾纖維（lyocell)、醋酸纖維素及其混合物。其它有用纖維包括由玉米或其它含淀粉或蛋 白質(zhì)的植物或蔬菜材料例如大豆制成的纖維、基于乳汁的纖維和由例如郵或蟹殼制成的甲 殼質(zhì)(Chitin)纖維。該纖維素纖維材料可具有至少2%的木質(zhì)素含量。可在進(jìn)行紡紗、編織、 針織或纏結(jié)之前、期間或之后照射該纖維素纖維材料。
[0011] 在另一方面，本發(fā)明在于處理織物的方法，所述方法包括用電離電子束福射（例 如，至少0.1 OMRad)照射包括具有第一分子量的纖維素纖維材料的織物，W及控制電離照射 的劑量W便提供包括具有高于第一分子量的第二分子量的第二纖維素纖維材料的經(jīng)照射 織物。
[0012] -些實(shí)現(xiàn)包括上述特征中的任意特征和/或W下特征中的一個(gè)或多個(gè)。電離福射 的劑量可為至少0.IOMRacU例如，電離福射的劑量可被控制到約0.25至約2.SMRad的水平。 電子束中的電子可具有至少0.25MeV的能量，例如約0.25MeV至約7.5MeV的能量。所述方法 還可包括將經(jīng)照射的織物澤火，該澤火在一些情況下在氣體的存在下進(jìn)行，該氣體被選擇 為與經(jīng)照射織物中存在的游離基(radical)反應(yīng)。該纖維素纖維材料可包括棉。
[0013]在另一方面，本發(fā)明在于處理織物的方法，所述方法包括用電離福射照射包括一 種或多種具有第一分子量并具有小于約93%的a纖維素含量的纖維素纖維材料的織物，W 及控制電離照射的劑量W便提供包括具有高于第一分子量的第二分子量的第二纖維素纖 維材料的經(jīng)照射織物。
[0014]在另一方面，本發(fā)明在于處理織物的方法，所述方法包括用至少0.1 OMRad的電離 福射照射包括一種或多種具有第一分子量并具有小于約80 %的a纖維素含量的纖維素纖維 材料的織物，W提供包括具有高于第一分子量的第二分子量的第二纖維素纖維材料的經(jīng)照 射織物。
[0015] 該方面的一些實(shí)現(xiàn)包括W下特征中的一個(gè)或多個(gè)。電離福射的劑量可為至少 0.IOMRad，例如，電離福射的劑量被控制到約0.25至約2.SMRad的水平。該電離福射可包括 電子束，該電子束中的電子可具有至少0.25MeV的能量，例如約0.25MeV至約7.5MeV的能量。 所述方法還可包括將經(jīng)照射的織物澤火，該澤火在一些情況下在氣體的存在下進(jìn)行，該氣 體被選擇為與經(jīng)照射織物中存在的游離基反應(yīng)。所述織物可包括紗線或布。所述纖維素或 木質(zhì)素纖維素纖維材料可選自亞麻、大麻、黃麻、馬尼拉麻、劍麻、麥桿、LF、巧麻、竹子纖維、 銅錠纖維素、再生木質(zhì)纖維素、萊塞爾纖維、藻類、海草、醋酸纖維素和上述材料中任意材料 的混合物W及在本文中描述的其它材料?？椢镆部砂ㄟ\(yùn)些及其它纖維素和木質(zhì)素纖維素 材料與合成材料例如聚乙締和其它聚合物的混合物。
[0016]在另一方面，本發(fā)明在于由包括纖維素材料的織物材料形成衣服，W及用具有足 W穿透該織物材料的能量的粒子束處理該衣服。
[0017]在另一方面，本發(fā)明在于將由包括纖維素或木質(zhì)素纖維素材料的織物形成的衣服 體暴露于具有足W穿透該織物的能量的粒子束。
[0018]在一些實(shí)現(xiàn)中，福射將纖維素材料官能化。本發(fā)明還在于包括衣服體的衣服，該衣 服被配置為由用戶穿著。該衣服包括包含纖維素材料的織物，該纖維素材料包括多個(gè)糖類 重復(fù)單元，該纖維素材料通過選自W下項(xiàng)的官能團(tuán)官能化:醒基、締醇基、亞硝基、臘基、硝 基、酬基、氨基、烷基氨基、烷基、氯代烷基、氯氣烷基和簇酸基團(tuán)。該纖維素材料每250個(gè)糖 類重復(fù)單元具有至少一個(gè)官能團(tuán)，并且在一些情況下可每50個(gè)重復(fù)單元或者甚至每2個(gè)糖 類單元具有至少一個(gè)官能團(tuán)。
[0019]在另一方面，本發(fā)明在于一種方法，該方法包括照射具有至少2%的木質(zhì)素含量的 織物材料。
[0020] 在另外的方面，本發(fā)明在于一種方法，該方法包括照射通過去除木質(zhì)素纖維素材 料的非纖維素部分制備的材料。在一些實(shí)施方案中，所制備的材料具有例如大于70%、大于 80%或大于90%的相對(duì)較高的a纖維素含量。本發(fā)明還在于W此方式制造的產(chǎn)品。
[0021] 本文中使用的術(shù)語"紗線"指適合用于織物制造、縫幼（sewing)、鉤織、針織、編織、 刺繡(embroidery)等的、任何長的連續(xù)長度的互鎖纖維（interlockedf化er)。術(shù)語"紗線" 包括線，線是一種可用于例如用手或機(jī)器縫幼的細(xì)紗線。
[0022] 本文中使用的術(shù)語"布"指任何種類的布，包括編織材料、無紡材料、針織或權(quán)疊 (plaited)材料、平紋棉麻織物或由纏結(jié)的纖維、長絲和/或紗線形成的任何其它種類的材 料。
[0023]本文中使用的術(shù)語"織物"指布，也指纖維、長絲和紗線。
[0024] 紗線、布或織物可進(jìn)行涂布或不進(jìn)行涂布。例如，紗線、布或織物可用膠料例如淀 粉或淀粉衍生物進(jìn)行涂布。
[0025]W下各個(gè)美國專利申請(qǐng)的全部公開內(nèi)容在此通過引用納入本文：美國臨時(shí)申請(qǐng) No.61/049,391；61/049,394；61/049,395；61/049,404；61/049,405；61/049,406；61/049, 407; 61/049,413; 61/049,415;和61/049,419,均提交于2008年4月30 日；美國臨時(shí)申請(qǐng) No. 61/073,432 ;61/073,436 ;61/073,496 ;61/073,530 ;61/073,665;和 61/073,674,均提交 于2008年6月18日；美國臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/106,861，提交于2008年10月20日；美國臨時(shí)申請(qǐng) No. 61/139,324和61/139,453,均提交于2008年12月19日，W及美國專利申請(qǐng)No. 12/417， 707；12/417,720；12/417,840；12/417,699；12/417,731；12/417,900；12/417,880；12/417, 723; 12/417,786W及12/417,904,均提交于 2009年4月3 日。
[0026]除非另外定義，本文中使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的 技術(shù)人員通常所理解的相同的含義。盡管在本發(fā)明的實(shí)踐或測試中可W使用與本文中所述 的方法和材料類似或等價(jià)的方法和材料，但是下面說明了合適的方法和材料。本文中提及 的所有出版物、專利申請(qǐng)、專利和其它參考文獻(xiàn)通過引用全部納入本文。在沖突的情況下， 本說明書(包括定義)將優(yōu)先。此外，材料、方法和實(shí)例僅僅用于舉例說明而不用于限制。
[0027]從W下詳細(xì)說明和權(quán)利要求將會(huì)明了本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0028] 圖1是織物制造系統(tǒng)的示意圖。
[0029]圖2是紗線制造系統(tǒng)的示意圖。
[0030]圖3是改變纖維材料的分子和/或超分子結(jié)構(gòu)的示意說明。
[0031]圖4是容納在混凝±坑室(vault)中的丫線照射器的透視剖視圖。
[0032] 圖5是圖4的區(qū)域R的放大透視圖。
[0033] 圖6是DC加速器的不意圖。
[0034] 圖7是場電離源的示意圖。
[0035] 圖8是靜電離子分離器的示意圖。
[0036] 圖9是場電離發(fā)生器的示意圖。
[0037] 圖10是熱離子發(fā)射源的示意圖。
[0038] 圖11是微波放電離子源的示意圖。
[0039]圖12是循環(huán)加速器的不意圖。
[0040]圖13是靜電加速器的示意圖。
[0041 ]圖14是動(dòng)態(tài)線性加速器的不意圖。
[0042] 圖15是vandeGraaff加速器的示意圖。
[0043] 圖16是折疊式串列式加速器的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044] 如本文中所述，本發(fā)明部分地基于如下發(fā)現(xiàn):通過W合適的水平照射纖維材料，即 纖維素和木質(zhì)素纖維素材料，可W改變纖維材料的至少纖維素部分的分子結(jié)構(gòu)。例如，分子 結(jié)構(gòu)的改變可W包括纖維素部分的相區(qū)尺寸、平均分子量、平均結(jié)晶度、表面積、聚合、孔隙 率、支化和接枝中任意一個(gè)或多個(gè)的改變。分子結(jié)構(gòu)的運(yùn)些改變可W反過來導(dǎo)致纖維材料 所表現(xiàn)的物理特征的有利的改變。此外，可W有利地改變纖維材料的官能團(tuán)。
[004引 美國專利N0.7,307，108、7,074,918、6,448,307、6,258,876、6,207,729、5,973, 035和5,952,105W及多件專利申請(qǐng)（包括提交于2006年3月23日的"FIBROUSMATERIALS ANDCOMPOS口ES/'PCT/US2006/010648,W及"FIBROUSMATERIALSANDCOMPOS口ES/'美國 專利申請(qǐng)公開No.2007/0045456)中記載了多種纖維素和木質(zhì)素纖維素材料、它們的用途W(wǎng) 及應(yīng)用。另外，提交于2007年10月26日的PCT/US2007/0227描述了多種用來預(yù)處理纖維素和 木質(zhì)素纖維素生物質(zhì)W產(chǎn)生可用來制備多種產(chǎn)品和副產(chǎn)品的材料的方法。運(yùn)些經(jīng)預(yù)處理的 材料中的一些可用來制造基于淀粉的纖維例如聚乳酸纖維，例如由玉米和其它含淀粉的植 物和蔬菜材料制成。前述文件全都在此通過引用全部納入本文。
[0046] 另外，由甲殼質(zhì)制成的纖維可用于本文中描述的方法和產(chǎn)品。甲殼質(zhì)是由形成共 價(jià)e-i，4鍵(類似于形成纖維素的葡萄糖單元之間的鍵）的N-乙酷基氨基葡萄糖（更完全地 說是N-乙酷基-D-葡萄糖-2-胺)單元形成的多糖。甲殼質(zhì)因此是每個(gè)單體上的徑基被乙酷 胺基團(tuán)取代的纖維素類型。運(yùn)使得可W提高相鄰的聚合物之間的氨鍵，賦予甲殼質(zhì)聚合物 基質(zhì)提高的強(qiáng)度。甲殼質(zhì)可從例如郵、龍郵、蟹和昆蟲殼獲得。
[0047] 相對(duì)較低劑量的福射可將纖維素或木質(zhì)素纖維素材料(例如纖維素）和本文中描 述的其它纖維交聯(lián)、接枝或W其它方式提高其分子量和交聯(lián)程度。在一些實(shí)施方案中，纖維 素纖維的初始數(shù)均分子量(在照射之前)為約200，000至約3，200，000，例如從約250，000至 約1，000,000或從約250,000到約700,000。在一些實(shí)施方案中，纖維素纖維的初始數(shù)均分子 量(在照射之前)為約20，000到約1，000，000，例如從約25，000到約500，000。在照射之后的 數(shù)均分子量比初始數(shù)均分子量大例如至少約10%、25%、50%、75%、100%、150%、200%、 300 %或高達(dá)500 %。例如，如果初始數(shù)均分子量在約20，000至約1，000，000的范圍內(nèi)，在照 射之后的數(shù)均分子量在一些情況下為約40，OOO至約2，OOO，OOO。
[0048] 如下面將進(jìn)一步詳細(xì)討論的，將天然或合成纖維素材料交聯(lián)、接枝或W其它方式 提高其分子量可通過選擇所使用的福射的類型和/或所施加的福射的劑量，W受控的預(yù)定 的方式進(jìn)行，W為特定應(yīng)用提供期望的性能例如強(qiáng)度。
[0049]通過在選定的時(shí)間按受控的劑量施加電離福射，上述新方法可用來有利地改變纖 維素纖維的多種選定的性能。
[0050]具有提高的分子量的纖維素和其它纖維可用于制造紗線W及直接用于制造例如 短纖維或線的形式的織物。將選定的材料交聯(lián)、接枝或W其它方式提高其分子量可相對(duì)于 未處理的材料提高材料的熱穩(wěn)定性。提高選定的材料的熱穩(wěn)定性可使得可在較高的溫度下 處理該材料而不發(fā)生降解。此外，用福射處理纖維素材料可將材料消毒，運(yùn)將降低包含纖維 的布促進(jìn)真菌、霉菌、霉、微生物等生長的傾向。
[0051]電離福射也