向合成和天然纤维表面施加化学化合物的方法以及用于该方法的系统技术方案

本发明专利技术涉及用于通过纤维的表面处理将多种不同的性能引入梳条形式的纤维的表面处理和针对其应用的方法。该系统可适用于化学工艺、声化学工艺和声空化工艺，由此在液体介质中利用至少一种预定化合物使纤维生斑或镀覆以赋予纤维至少一种期望的性能，并且将具有这样性能的梳条形式的这样经处理的纤维有序地包含在纱线、织造的、编织的或非织造的织物中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】向合成和天然纤维表面施加化学化合物的方法以及用于该方法的系统本专利技术涉及在将单个纤维转变成纱线或织物之前对单个纱线的表面处理，以及用于纤维处理的系统。该系统允许利用通过纤维的表面处理赋予单个纤维不同性能的多种化合物来处理单个纤维。该系统采用梳条形式的纤维。该系统可以适用于化学处理工艺、声化学工艺和声空化工艺，经由这些工艺单个纤维利用在液体介质中的至少一种预定的化学化合物或组合物来生斑或镀覆，所述液体介质可以包含1％w/w或更多的赋予经处理纤维至少一种期望性能的化合物或组合物，而不需要结合剂。该系统有助于纤维的有序定位，使它们能够包含在通过现有的常规制造工艺制备的纱线、织造的、编织的或非织造的织物中，从而为单个纤维处理提供多样化的平台。本专利技术涉及用于处理这样的单个纤维以使得它们可以被赋予不同性能的方法，所述不同性能例如为不着火、延迟着火、阻燃性、包括防臭虫活性在内的杀虫活性、抗细菌、UV抑制、创伤愈合、美容、防水活性、抗水活性、导电活性和其他物理和化学性能以及医疗递送性能及其组合。该系统允许处理任何聚合物纤维或纤维素纤维或制造的再生纤维素纤维，并且易于引入纱线、线、织造的、编织的或非织造的织物中。因为单个纤维被处理，所以当它们被引入更大的结构中、例如通过纺入纱线被引入时，该处理被包埋在制品的层中，例如在纱线内，从而在纤维上提供更大的所引入处理的保持和更少的所引入处理的浸出。因此，对被引入这样的纱线、织物等中的纤维施加的处理也耐磨和耐重复洗涤循环之后的缩减性。
技术介绍
迄今为止，织物材料的表面处理是在织物预成品处于纱线状态或处于完成的布料状态或在一些情况下处于完成的产品状态(如在衣服被染色时的情形)时完成的。迄今为止，单个纤维的处理还不是工业上可应用的处理工艺。在纤维素纤维的情况下生长后，或者如在聚合或制造的再生纤维素纤维中挤出后，改变纤维形貌或增加纤维品质的纤维后处理在纺织业中不是工业过程。聚合或制造的再生纤维素纤维在其挤出前的化学状态下被挤出为具有期望的增加的品质，如在杜邦的芳族聚酰胺尼龙Nomex具有阻燃性。纤维素纤维以纱线形式或者在织物中进行处理以增加期望的品质，例如在处理织物的情况下Westex使用含氨化合物来增加阻燃性。处于梳条状态下的纤维也不被作为用于增加纤维品质的载体使用，而是作为纱线制造工艺中的部分步骤。本文描述的梳条由纤维以平行取向或有序方式构成，并且所描述的系统允许在处理纤维以增加期望的品质时保持这种有序的方式。本文的纤维处理会产生连续的或者不连续的涂层，它们在本文被称为用于连续涂覆的镀覆和用于不连续涂覆的生斑。缺少这样的工业工艺的原因之一在于如下事实：当纤维与液体介质接触时，纤维可能聚集成不可分离的球或者纤维可能以不可预测的方式分离和重取向。进一步地，问题在于，根据纤维的性质，由于化学键的形成或缺少允许整个纤维被处理的暴露，就表面附着而言可能存在与溶解化合物的差的相互作用，如同棉球的情形一样：当只有外侧暴露的纤维可能被处理时，于是棉球变得不可能进行加工。经常地，还由于纤维上的化学品和纺纱机之间的摩擦，在纤维水平上的处理使纺纱变得困难。这样，在纤维水平上的处理不适合于纱线和织物制造中的工业工艺。经表面处理的织物可以具有非常不同的品质，其取决于用于表面处理的化合物和组合物以及用于织物的期望的应用。例如，通过氧化/还原工艺、或通过声化学辐照、或通过声空化利用无机不溶性化合物、特别是金属氧化物和一般地其它无机不溶性或难溶性化合物处理的织物经常摸起来粗糙，并且由于成品的触感和从织物中掉落的化学品的粉尘而具有有限的消费者用途。即使施加到织物的化学化合物的量限于最低有效量或限于纳米尺寸的颗粒，织物的触感还是经常与非常细的砂纸的触感相似，因此摸起来无吸引力。基本上以该方式施加的每一种无机化合物，例如银和银的氧化物、铜和铜的氧化物、锌和锌的氧化物或任意无机水合化合物如硼酸钠(十水合物)、三水合氧化铝、氢氧化镁、红磷、三氧化锑、硅藻土、或任意其它不溶性或难溶性化合物，在这样施用时经常会给织物表面提供粗糙品质，其使得织物产品不是令人期望的，尤其是当织物产品与皮肤接触时更是如此。此外，当产品为向其表面施加化学化合物的纱线或织物形式时，减少表面施加的化学化合物的表面暴露以使得使用者将不会感觉到粗糙表面在技术上存在挑战。大多数化学化合物的无机性质会导致令人不舒服的表面。附着于织物外表面的化合物经受磨损，其进而可以导致其移位或被刮掉。由于表面施用这样的化合物的目的是在期望的关键水平上实现合理的负载，因此利用当前的方法可能不能实现该目的。而且，表面施加不溶性颗粒至织物或纱线提供潜在的不期望的彩色人造产品，或者不期望的外观和/或触感，导致需要处理这样的表面以至少部分地隐藏颗粒。然而，这样的掩盖程序通常导致所掩盖颗粒的效力损失。另外，利用某些类别的期望化合物进行表面处理通常是不成功的。利用现有方法使用难溶于水的化合物例如阻燃性化合物导致化合物容易与其所施加的织物脱离。除了丧失在所施加的材料上的功能之外，这样的脱离造成环境危害，例如在经表面施加的布料中，化合物脱离在洗涤水中。这样的化合物，例如到现在为止非常常见的溴化阻燃性化合物，现在是管理审查的对象，因为这样的化合物持续存在于环境中，在食物链中生物累积，等等(参见：KimHooper,JianwenShe(2003).“LessonsfromthePolybrominatedDiphenylEthers(PBDEs):PrecautionaryPrinciple,PrimaryPrevention,andtheValueofCommunity-BasedBody-BurdenMonitoringUsingBreastMilk”.EnvironmentalHealthPerspectives111(1).http://www.ehponline.org/members/2003/5438/5438.html)。显然，该问题不与溴化阻燃性化合物相关，而是与具有潜在毒性作用的任何难溶于水的化合物相关。由于上述原因，现有技术教导远离用于利用难溶于水的化合物、或者不溶性有机或无机化合物进行织物表面处理的工艺，并且在目前不可控制的条件下，考虑到这些因素，单个纤维处理看起来会是甚至风险更大的因素。因此，仍然存在对制造引入难溶于水的化合物或不溶性化合物但不遭受上述限制的基于纤维的产品的需要。此外，制备引入水溶性差或不溶性化合物的包括无毒的各种天然和合成纤维在内的基于纤维的产品以及以最小环境毒性提供这样的引入且同时维持由引入这样的化合物所提供的活性和保护的能力还不可获得。专利技术概述如下文会描述的，本专利技术通过提供一种新的系统来解决上面提到的问题，所述新的系统涉及：(a)将单个纤维或梳条暴露于促进单个纤维或其梳条的化学处理的液体介质，以在不改变形状的情况下发生纤维或梳条内纤维的阵列内取向或布置或其组合；(b)在液体介质中维持纤维或梳条内纤维的平行取向，同时允许单个纤维或梳条内纤维的分离；(c)将分离的纤维暴露于声化学辐照工艺或声空化工艺或化学还原工艺，并且使基本上每个所述分离的纤维暴露于这样的工艺，由此促进基本上每个所述分离的纤维的处理且同时维持平行的取向；(d)处理基本上每个所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将至少一种预定性能引入到多根纤维素纤维或制造的再生纤维素纤维、或聚合物纤维的表面处理方法，所述纤维以有序的方式在液体介质中移动，所述方法包括以下步骤：将粉末形式的至少一种预定的难溶性化合物或组合物引入到所述液体介质中，该至少一种化合物或组合物选择为赋予利用其处理的纤维至少一种期望的性能；和当在所述液体介质中时使所述纤维暴露于选自声空化工艺、声化学辐照工艺和化学处理工艺的工艺，由此利用该至少一种预定的化学化合物或组合物镀覆所述纤维或在其上生斑。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.24 US 61/637,2851.一种用于将至少一种预定性能引入到多根纤维素纤维的表面处理方法，所述方法包括以下步骤：将粉末颗粒形式的至少一种预定的难溶性化合物引入到液体介质中，该至少一种预定的难溶性化合物选择为赋予利用其处理的纤维至少一种期望的性能；将梳条短纤维形式的纤维素纤维引入所述液体介质中，所述梳条短纤维以有序方式在所述液体介质内移动；和当在所述液体介质中时使有序的所述梳条短纤维暴露于声空化工艺，使得该至少一种预定的难溶性化合物的颗粒在所述梳条短纤维上生斑，从而嵌入所述梳条短纤维中；其中所述暴露步骤还包括输送所述纤维穿过位于槽中的所述液体介质的步骤，所述槽定尺寸并配置为限制所述纤维铺展开，所述纤维在选自移动带、移动膜、移动网和具有两个网的移动双网的输送装置上输送，所述纤维夹在所述双网的两个网之间。2.根据权利要求1所述的表面处理方法，其中该至少一种预定的难溶性化合物是由其中不少于90％的粉末颗粒具有1纳米至5微米的尺寸的颗粒构成的粉末。3.根据权利要求1所述的表面处理方法，其中在暴露步骤期间不使用结合剂来使预定的难溶性化合物附着至所述梳条短纤维。4.根据权利要求1所述的表面处理方法，其中所述至少一种预定的难溶性化合物是赋予所述纤维不着火、延迟着火或阻燃性能的包含至少一种水合水的难溶于水的阻燃性化合物。5.根据权利要求4所述的表面处理方法，其中至少一种预定的难溶于水的化合物选自氢氧化镁和三水合氧化铝。6.根据权利要求1所述的表面处理方法，其中所述至少一种预定的难溶性化合物包括用于赋予所述纤维抗细菌、抗真菌或抗病毒性能的金属氧化物。7.根据权利要求6所述的表面处理方法，其中所述金属氧化物选自银的氧化物、铜的氧化物、镁的氧化物、锌的氧化物，或其任意组合。8.根据权利要求1所述的表面处理方法，其中该至少一种预定的难溶性化合物选自用于赋予所述纤维杀虫性能的硅藻土、铜的氧化物、银的氧化物、锌的氧化物或其组合。9.根据权利要求1所述的表面处理方法，其中所述至少一种预定的难溶性化合物是用于赋予所述纤维防水性能的疏水材料。10.根据权利要求9所述的表面处理方法，其中所述疏水材料是经研磨的二氧化硅颗粒。11.根据权利要求1所述的表面处理方法，其中所述至少一种预定的难溶性化合物是包封的有机化合物。12.根据权利要求1所述的表面处理方法，其中所述至少一种预定的难溶性化合物选自用于赋予所述纤维UV抑制性能的锌的氧化物、二氧化钛、二羧酸、二羧酸衍生物、或其组合。13.根据权利要求1所述的表面处理方法，其中所述至少一种预定的难溶性化合物选自用于赋予所述纤维医疗性能以用于经皮的药物输送、或皮肤处理的铜的氧化物、银的氧化物、包封的有机化合物或其组合。14.根据权利要求1所述的表面处理方法，其中所述至少一种预定的难溶性化合物选自赋予所述纤维美容性能的铜的氧化物、银的氧化物、包封的有机化合物或其组合。15.根据权利要求1所述的表面处理方法，其中所述暴露步骤还包括激活与一个或更多个至少部分浸没在所述液体介质中的声极声学连通的一个或更多个转发器的步骤，所述一个或更多个声极以15至30kHz的频率发射声压波以用于使所述至少一种预定的难溶性化合物空化到所述纤维上。16.根据权利要求1所述的表面处理方法，其中所述液体介质保持在20℃至60℃的温度下。17.根据权利要求1所述的表面处理方法，其中所述暴露步骤还包括将所述梳条短纤维至少部分压下以使其至少部分浸没在所述液体介质中的步骤，从而有助于维持所述纤维暴露在所述液体介质中并且维持梳条的所述纤维的有序取向。18.根据权利要求1所述的表面处理方法，其中所述液体介质是水。19.根据权利要求1所述的表面处理方法，其中所述暴露步骤还包括向所述液体介质添加表面活性剂的步骤，从而改善所述表面处理方法期间的纤维分离以及从而有助于所述纤维重构成梳条。20.根据权利要求1所述的表面处理方法，其中所述液体介质包含1％w/w或更多的至少一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰里·格林沃尔德，
申请(专利权)人：阿葛曼技术有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL