带正电的离子束1962用于根据本文中讨论的各种方 法处理纤维素或木质素纤维素材料。
[0196] 由于加速器1950的折叠式几何形状，离子被加速到对应于Peiletron@充电设 备产生的电势差的两倍的动能。例如，在2MVPeUetron?加速器中，通过离子源1952引入 的氨化物离子将在通过柱1954的第一趟期间被加速到2MeV的中间能量，被转变成正离子 (例如质子），并在通过柱1954的第二趟期间被加速到4MeV的最终能量。
[0197] 在某些实施方案中，柱1954可W包括作为PelIetron⑩充电设备的补充或替代 的元件。例如，柱1954可W包括静电加速元件(例如DC电极)和/或动态加速腔(例如，具有用 于粒子加速的脉冲RF场发生器的LINAC型腔）。选择施加到各种加速设备上的电势W加速束 1960的带负电的离子。
[0198] 串列式加速器的实例包括折叠式和非折叠式加速器两者，均可W从例如化tional ElectrostaticsCorporation(Middleton，WI)获得。
[0199] 在一些实施方案中，可W使用各种加速器中的两种或多种的组合来产生适合用于 处理纤维素或木质素纤维素材料的离子束。例如，折叠式串列式加速器可W与线性加速器、 Rhodotron?加速器、静电加速器Dynamiton?或者任何其它类型的加速器组合使用W 产生离子束。加速器可W串联使用，将一种加速器的输出离子束引导进入用于进一步加速 的另一种加速器。或者，多个加速器可W并联使用W生成多个离子束。在某些实施方案中， 可W将相同类型的多个加速器并联和/或串联使用W生成经加速的离子束。
[0200] 在一些实施方案中，可W使用多个类似和/或不同的加速器W生成具有不同的组 成的离子束。例如，第一加速器可W用于生成一种离子束，而第二加速器可W用于生成第二 种离子束。运两个离子束然后可W各自在另一加速器中进一步加速，或者可W用于处理纤 维素或木质素纤维素材料。
[0201] 此外，在某些实施方案中，可W将单个加速器用于生成用于处理纤维素或木质素 纤维素材料的多个离子束。例如，可W修改本文中讨论的任何加速器（W及其它类型的加速 器），通过将从离子源引入加速器中的初始离子流进行细分而产生多个输出离子束。作为替 代或者作为补充，通过本文中公开的任何加速器产生的任何一束离子束可W仅包含单一类 型的离子或者多种不同类型的离子。
[0202] 通常，在将多种不同的加速器用于产生一个或多个用于处理纤维素或木质素纤维 素材料的离子束的情况下，多个不同的加速器可WW任何顺序相对于彼此定位。运为一个 或多个离子束的产生提供了高度的灵活性，所述离子束中的每一个具有为了处理纤维素或 木质素纤维素材料(例如为了处理纤维素或木质素纤维素材料中的不同组分)而仔细选择 的性能。
[0203] 本文中公开的离子加速器可W与本文中公开的任何其它处理步骤组合使用。例 如，在一些实施方案中，可W将电子和离子组合使用W处理纤维素或木质素纤维素材料。电 子和离子可W分别地产生和/或加速，并用于依次地（W任何顺序)和/或同时地处理纤维素 或木质素纤维素材料。在某些实施方案中，电子和离子束可W在共同的加速器中产生并用 于处理纤维素或木质素纤维素材料。例如，可W配置本文中的公开的很多离子加速器W产 生电子束，作为离子束的替代或者补充。例如，可W配置Dynamitron?加速器、 Rh.odcrtron?力日速器和LINACsW产生用于处理纤维素或木质素纤维素材料的电子束。
[0204] 此外，用离子束对纤维素或木质素纤维素材料的处理可W与其它技术例如声处理 组合。通常，基于声处理的处理可W发生在基于离子的处理之前、过程中或之后。其它处理 例如电子束处理也可W与超声波处理和离子束处理W任何组合和/或顺序进行。 巧20引工艺用水
[0206]在本文中所公开的方法中，无论何时在任何工艺中使用水时，它可W是灰水(grey water),例如市政灰水，或者黑水(blackwater)。在一些实施方案中，灰水或黑水在使用之 前消毒。消毒可W通过任何期望的技术来完成，例如通过照射、蒸汽或化学消毒。 巧207]实施例
[0208] W下实施例不用于限制权利要求中所述的发明。
[0209] 实施例1-通过凝胶渗透色谱法确定纤维素和木质素纤维素材料的分子量的方法
[0210] 该实施例说明如何确定本文中讨论的材料的分子量。将用于分析的纤维素和木质 素纤维素材料按如下所述进行处理：
[0211 ]从InternationalPaper获得 1500磅具有3(UVft3的体密度的skidofvirgin漂 白的白色牛皮纸板。将该材料折平，然后W每小时约15至20磅的速度加入化PFlinch Bau曲碎纸机中。该碎纸机装有两个12英寸旋转刀片、两个固定刀片和一个0.30英寸的卸料 筛(dischargescreen)。将旋转刀片和固定刀片之间的间隙调整为0.10英寸。从碎纸机的 输出类似于碎纸花(如上）。将类似于碎纸花的材料加入SC30型的Munson转刀切割机中。卸 料筛具有1/8英寸的孔。将旋转刀片和固定刀片之间的间隙设定为约0.020英寸。转刀切割 机剪切通过刀刃的类似于碎纸花的纸片。将由第一次剪切得到的材料重新加料到相同的设 备中，并将该筛用1/16英寸的筛替换。剪切该材料。将由第二次剪切得到的材料重新加料到 相同的设备中并将该筛用1/32英寸的筛替换。剪切该材料。得到的纤维材料具有1.6897m2/g+/-0.0155mVg的肥T表面积、87.7163 %的孔隙率和0.1448g/mL的体密度(在0.53psia的 压力下）。纤维的平均长度为0.824mm，纤维的平均宽度为0.0262mm，得到32:1的平均L/D。 [021引下表1和帥所示的样品材料包括牛皮纸(P)、麦杆(WS)、首猜(A)和柳枝稷(SG)。样 品ID的数字"132"指的是材料通过1/32英寸筛剪切后的颗粒尺寸。横线之后的数字指的是 照射的剂量(MRad)，"US"指的是超声波处理。例如，样品ID"P132-10"指的是剪切到132目的 颗粒尺寸并用1OMRad照射的牛皮纸。
[0213]表1.经照射的牛皮纸的峰平均分子量
[0215] **低福射剂量看来提高某些材料的分子量
[0216] 1剂量速率=IMRad/小时
[0217 ] 嘴循环条件下使用1000 W的卿趴用20曲Z的超声处理30分钟，材料分散于水中。
[021引表2.经照射材料的峰平均分子量
[0221] *处理后峰合并
[0222] **低福射剂量看来提高某些材料的分子量
[0223] 1剂量速率=IMRad/小时
[0224] 2在循环条件下使用1000 W的卿趴用20曲Z的超声处理30分钟，材料分散于水中。
[0225] 将凝胶渗透色谱(GPC)用于确定聚合物的分子量分布。在GPC分析过程中，将聚合 物样品的溶液通过装填有多孔凝胶的柱，该凝胶用于俘获小分子。将样品基于分子大小分 离，较大的分子比较小的分子更快地洗脱。经常用折射率(RI)、蒸发光散射化LS)或紫外线 (UV)检测各组分的保留时间，并与标定曲线对比。然后将得到的数据用于计算样品的分子 量分布。
[0226] 将分子量分布而不是单独的分子量用于表征合成聚合物。为了表征该分布，使用 统计平均值。最常用的运些平均值为"数均分子量"（Mn)和"重均分子量"（Mw)。计算运些值的 方法记载于现有技术中，例如WO2008/073186的实施例9。
[0227] Mn类似于与数组相关的标准数学平均。当应用于聚合物时，Mn指的是聚合物中的分 子的平均分子量。Mn在赋予每个分子等量的重要性的情况下计算，而不考虑其各自的分子 量。平均值Mn通过下式计算，其中Ni是摩尔质量等于Mi的分子的数量。
[0229]Mw是分子量分布的另一个统计学指标，它更强调分布中的较大分子而不是较小分 子。下式表明重均分子量的统计学计算。
[0231]多分散指数或PI定义为比值Mw/MnJI越大，该分布越宽或越分散。PI可W具有的最 低值为1。运表示单分散样品；也就是说该分布中所有分子具有相同分子量的聚合物。
[0232] 峰分子量值(Mp)是另一个指标，它定义为分子量分布的模式。它表示在分布中丰 度最高的分子量。该值也传达分子量分布的信息。
[0233] 大部分GPC测量相对于不同的标准聚合物进行。结果的精度取决于被分析的聚合 物的特征与使用的标准如何接近。独立地标定的不同系列测定之间重复性的预期误差为约 5至10%，并且是GP切则定的有限精度的特征。因此，当在相同系列的测定中比较不同样品的 分子量分布时，GPC结果最有用。
[0234]木质素纤维素样品要求在GPC分析之间进行样品制备。首先，在二甲基乙酷胺 (DMAc)中制备氯化裡化iCl)的饱和溶液(8.4重量％)。将大约IOOmg各样品加入大约IOg新 制备的LiCl/DMAc饱和溶液中，并将混合物在揽拌下在约150°C-170°C下加热1小时。得到的 溶液通常是淡黄色至深黄色的。将溶液的溫度降低到约l〇〇°C并将溶液再加热2小时。然后 将溶液的溫度降低到约50°C并将样品溶液加热约48至60小时。注意到，照射了IOOMRad的样 品比它们的未处理的对应物更容易溶解。此外，经剪切的样品（用数字132表示)具有比未切 割的样品略低的平均分子量。
[0235]使用DMc作为溶剂将得到的样品溶液W1:1稀释，并通过0.45皿PTFE过滤器过滤。 然后将经过过滤的样品溶液用GPC分析。通过凝胶渗透色谱(GPC)测定的样品的峰平均分子 量(Mp)汇总于表1和2中。每个样品制备为双份，并将每个样品的配制品分析两次(两次注 射），即每个样品一共注射4次。对于从约580至7,500,00道尔顿的分子量范围，使用 EasiCal⑩聚苯乙締标准品PSiA和PSiB产生标定曲线。GPC分析条件记载于下表3中。
[0236] 表3.GPC分析条件
[023引实施例2-电子束处理织物样品
[0239] 使用坑室中的Rhodotron⑩TT200连续波加速器WSOkW的输出功率递送5MeV电 子，用电子束处理纤维素纱线样品。表4记载了TT200的标称参数。表5报道了递送给样品的 标称剂量(MRad)和实际剂量化gy)。
[0240] 表4.Rho化tron饭TT200参数
[0241]
[0242]表5.递送给样品的剂量
[0244] 1例如，将9.化gy在11秒中WSmA的束流和12.9英尺/分钟的线速度递送。在IMRad 处理之间的冷却时间为约2分钟。
[024引其它实施方案
[0246] 应当理解，虽然已通过详细说明对本发明进行了说明，但是W上说明用于举例说 明而不限制本发明的范围，该范围由附带的权利要求的范围限定。
[0247] 例如，在一些实施方案中，可W将高剂量的很低能量的福射施加于具有待去除的 胶料或其它涂层的织物。选择福射的穿透深度W使得仅有涂层被照射。选择剂量W使得福 射将部分地或者完全地破坏涂层，例如使得涂层可W从织物上冲洗掉或W其它方式去除。 电子束福射对于该方法通常是优选的，因为可W容易且精确地控制穿透深度。用于实施该 方法的合适的装置是可商购的例如可从化ergySciences,Inc获得的紧凑高电压系统 (CompactHighVoltageSystems)。
[0248] 其它方面、优点和修改在W下权利要求的范围内。
【主权项】
1. 处理织物的方法，所述方法包括： 用一定剂量的电离辐射照射包括具有第一游离基水平的纤维素纤维材料的织物，以提 供具有高于第一游离基水平的第二游离基水平的织物;和 通过向织物施加压力、同时施加足够的热量以将织物的温度提高到织物组分的熔点或 软化点以上，从而使经照射的织物淬火； 其中纤维素纤维材料的α纤维素含量小于约80%，并且被纺纱、编织、针织或缠结。2. 权利要求1的方法，其中电离辐射是至少0.1OMRad电离电子束辐射的剂量。3. 权利要求2的方法，其中电离辐射的剂量为0.25至2.5MRad。4. 权利要求1的方法，其中所述淬火还包括在气体的存在下淬火，该气体被选择为与经 照射的织物中存在的游离基反应。5. 权利要求1的方法，还包括用一定剂量的电离辐射照射材料第二时间。6. 权利要求1的方法，还包括对经照射的织物淬火第二时间。7. 权利要求4的方法，其中所述气体选自以下的组:氮气、氧气、乙炔、氮气中的乙炔、乙 烯、氯代乙烯、丙烯或者它们的混合物。8. 权利要求1的方法，其中所述纤维素纤维材料选自以下的组:亚麻、大麻、黄麻、马尼 拉麻、剑麻、麦杆、木质纤维素填料(LF)、苎麻、竹子纤维、铜铵纤维素、再生木质纤维素、莱 塞尔纤维、醋酸纤维素及其混合物。9. 权利要求4的方法，其中在照射之后进行淬火向材料提供官能团。10. 权利要求9的方法，其中所述官能团包括以下的一种或多种:醛基、烯醇基、亚硝基、 臆基、硝基、酬基、氣基、烷基氣基、烷基、氣代烷基、氣氣烷基和/或駿酸基团。11. 权利要求1的方法，其中在淬火之后，游离基的水平不可用电子自旋共振光谱仪检 测到。12. 权利要求1的方法，还包括对织物进行干燥、施胶或涂布。13. 权利要求1的方法，其中淬火在改变织物的电荷密度的条件下进行，和所述方法还 包括利用织物制备过滤器。14. 权利要求1的方法，其中所得织物具有以下的一个或多个:增强的水分重新获得、功 恢复和分解温度。15. 权利要求2的方法，其中电子束中的电子具有至少0.25MeV的能量。16. 权利要求15的方法，其中电子束中的电子具有0.25MeV至7.2MeV的能量。
【专利摘要】提供了包括具有小于约93％的α纤维素含量的纤维素纤维材料的织物，该纤维材被纺纱、编织、针织或缠结。该纤维素纤维材料可以用电离辐射照射，其中电离辐射的剂量足以提高该纤维素材料的分子量而不导致该纤维素材料的显著解聚。还提供了处理织物的方法，该方法包括照射织物。
【IPC分类】D06M10/00, D06M10/08, D06M10/02, D04H1/42
【公开号】CN105442180
【申请号】CN201510765623
【发明人】M·梅多夫
【申请人】希乐克公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2009年4月28日
【公告号】CA2722532A1, CN102066634A, CN102066634B, US8911833, US20100093241, WO2009134749A2, WO2009134749A3