专利名称：预处理纤维素纤维和纤维素纤维共混物的新方法
技术领域：
本发明涉及一种对纤维素纤维以及纤维素纤维与合成纤维的共混物进行预处理的新方法，且不需要漂洗或能显著降低漂洗的必需量。
背景技术：
100％棉材料的染色制备过程地典型例子包括
浸染工序(exhaust procedure)
a)浴的组成
0.5-2.0克/升润湿剂/洗涤剂非离子和/或阴离子表面活性剂
0.3-0.6克/升过氧化物稳定剂有机磷酸盐类(例如二亚乙基三胺五亚甲基膦酸(DTPMP))和/或氨基有机酸类(例如二亚乙基三胺五乙酸(DTPA))和/或聚丙烯酸类和/或有机酸类(例如葡糖酸的钠盐)和/或硅酸盐类和/或碱土金属盐(例如MgCl2)
1.5-3.0克/升苛性钠(100％)
1.5-3.0克/升过氧化氢(100％)
b)典型的施用
将纤维素材料装入浸染机或设备中(例如喷射式染色机、绞车、包装机、束等)。向该机器加入水，并可能的话，加入润湿剂，从而在将材料装入该机器之前得到浴。水量通常基于所装材料重量来计算，并以液体比率表示。典型的液体比率是1∶10，或对于1千克纤维使用10升液体。
在向机器中装料后，加入其余的化学品，将所得的浴加热到合适的温度，通常是98℃-110℃。根据机器/设备的结构，取出材料和/或液体，以确保均匀而又有效的预处理。
然后在处理15-30分钟后，对该浴进行冷却、降下(drop)或排干。为了除去杂质和特别是材料中的残余碱性，必需多次漂洗和/或溢流洗涤纤维素材料，否则将损害或影响后续工艺的效率。
碱性(通常由苛性钠提供)被认为是必要的，以活性氧化组分、过氧化氢并使蜡和其它脂肪类棉副产物皂化，以便除去这些杂质。这种预处理纤维素材料的方法通常称为漂白循环，在材料的染色之前进行。发明概述
本发明是一种预处理纤维素、或纤维素与合成纤维的共混物、基材(substrate)的方法。在大多数基本形式中，本发明的预处理纤维素、或纤维素共混物、基材的方法是一个漂白循环，包括以下步骤提供容器；提供纤维素、或纤维素与合成纤维的共混物、基材；提供水浴；加入活性量的活性化合物，该化合物选自有机酸盐、有机胺衍生物、过渡金属、过渡金属盐和过渡金属配合物、颜料和其组合；加入活性量的苛性钠；在漂白循环过程中加入活性量的过氧化氢；在漂白循环预处理过程结束时使pH达到约6.0-约9.0；在预定时间内将水浴加热到高于50℃的温度；然后降下该浴。发明详述
本发明涉及一种用于预处理纤维素、纤维素与合成纤维的共混物、基材的创新方法和组合物，其中不需要漂洗或能显著减少漂洗。本发明方法理想地用作在染色之前对纤维素、纤维素与合成纤维的共混物或材料进行预处理的方法。采用本发明方法，可以节省大量水、废水、能量和加工时间。此外，本发明方法提供额外的机器能力。
在本发明方法和组合物中，在传统方法中常用的大量碱被其它化学品和化学体系代替，从而在漂白操作后不需要漂洗就能更好地制备纤维素、纤维素与合成纤维的共混物、基材(例如棉)。这是因为所得制品的pH为中性或接近中性且具有足够的洁净性。这种洁净性由吸水度和白度以及由漂白制品的视觉效果(除去种子(seed))表示。
可代替常用碱性苛性钠的物质包括但不限于有机酸的碱性盐，优选柠檬酸三钠；过渡金属盐和配合物，优选铜盐和配合物；有机活性剂，优选脲、双氰胺或四乙酰基乙二胺、乙酰基己内酰胺；颜料，优选着色的粒径小于150微米的硫黑1(Sulfur Black 1)或粒径小于150微米的二氧化钛及其组合。
如果在如下详述的预定参数内使用，可以预期对纤维素、纤维素与合成纤维的共混物、基材没有损害，或所受损害是可接受的。采用碱土金属盐、优选镁盐(例如硫酸镁)具有稳定作用。例如，碱土金属盐能防止过氧化氢早期老化和不能控制的分解，这些能导致漂白效果不足和纤维受损。
本发明是一种预处理纤维素、或纤维素与合成纤维的共混物、基材的方法，包括以下步骤提供容器；提供纤维素、或纤维素与合成纤维的共混物、基材；提供水浴；加入活性量的活性化合物，该化合物选自有机酸盐、有机胺衍生物、过渡金属、粒径小于150微米的颜料和其组合；加入活性量的苛性钠；在漂白循环过程中加入活性量的过氧化氢；在漂白循环结束时使pH达到约6.0-约9.0；在一定时间内将水浴加热到高于50℃的温度；然后降下该浴。
当活性化合物是有机酸盐时，一些已经很好地应用的例子包括但不限于柠檬酸的钠盐、硬脂酸钠、葡糖酸的钠盐、油酸钠、柠檬酸的钾盐、硬脂酸钾、葡糖酸的钾盐、油酸钾、柠檬酸的铵盐、硬脂酸铵、葡糖酸的铵盐、油酸铵、和其组合。优选有机酸盐的用量是基于基材重量(下文中称作“owg”)的约0.2-约5.0％。
当活性化合物是有机胺衍生物时，一些已经很好地应用的例子包括但不限于脲、双氰胺、四乙酰基乙二胺、乙酰基己内酰胺、和其组合。优选使用约0.2-约5.0％owg的有机胺衍生物。
当活性化合物是过渡金属盐或配合物时，一些已经很好地应用的例子包括但不限于葡糖酸铜、硫酸铜、乙酸铜、碳酸铜、柠檬酸铜、硝酸铜、EDTA铜、铜配合物；和其组合。当铜化合物以过渡金属盐或配合物应用时，优选使用基于浴重量(下文中称作“owb”)以元素铜计的约0.1-约10ppm。
当活性化合物是颜料时，一些已经很好地应用的例子包括但不限于着色的粒径小于150微米的硫黑1；全部预氧化的硫染料，例如Diresul Black 4G-EV或二氧化钛，和其组合。优选选择全部预氧化的硫染料或二氧化钛，因为通过使用这些物质可以协同改进漂白的白色基材以及基材的白色视觉外现。优选使用约1-约200ppm owb的颜料。
当加入苛性钠时，优选使用约0.1-约1.0％owg。当加入过氧化氢时，其用量取决于所需的增白效果，但优选在约0.5-约5.0％ owg范围内。
在本发明的预处理纤维素、或纤维素与合成纤维的共混物、基材的方法中，水浴优选被加热到约80-约140℃的温度。使基材在该温度范围内保持约0.5秒至约1小时的时间。在另一种可供选择的方法中，温度点可以预先确定，加热该浴直到达到该点。然后简单地冷却该浴。在另一种可供选择的方法中，在该温度范围内的时间将大于0.5秒。
在本发明方法中，任选地使用活性量(例如约0.1-约1.5％owg)的润湿剂和/或擦洗化合物。润湿剂的例子是乙氧基化和/或丙氧基化脂肪醇，擦洗剂的例子是乙氧基化和/或丙氧基化脂肪醇。尽管这种擦洗剂或润湿剂应用得很好，但是也可以使用许多其它类型的传统擦洗剂或润湿剂。优选将活性量(例如约0.1-约1.5％owg)的过氧化物稳定化合物加入该浴中。过氧化物稳定剂的例子包括但不限于基于有机磷酸盐的试剂(例如二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸))；基于氨基有机酸的试剂(例如二亚乙基三胺五乙酸)；基于有机酸的试剂(例如葡糖酸的钠盐)；基于聚丙烯酸的试剂；碱土金属盐(例如Mg+2盐)；和其组合。
在本发明的预处理纤维素、或纤维素与合成纤维的共混物、基材的方法中，达到接近中性pH能降低随后水浴的需要量或不需要水浴。在本发明方法中，该浴开始是微碱性的pH。随着本发明方法的进行，达到约6.0-约9.0的pH，优选约6.5-约8.5。实施例
对于该新方法的典型例子是
将1千克100％棉针织物装入实验室喷射染色机中。在装料前，该机器中已装有水、非发泡性润湿剂/洗涤剂。选择的液体比率是1∶10，从而使用10升处理液。在装料后，加入其余的化学品，并将该浴加热到110℃(4℃/分钟)。在该温度下的处理时间是20分钟，然后冷却到75℃(4℃/分钟)。最后，降下该浴，并使织物离心、干燥，并进行分析。在本发明方法中，在降下后再重新加入该浴，加入过氧化物酶(触酶)(酶催的过氧化物清除剂)以除去残余的过氧化物。随后的工艺(例如染色)可以在相同的浴中进行。
用于处理浴的配方(除非另有说明，否则浓度以基于基材重量(owg)的％计)
表1
处理4(表1)代表典型的现有漂白技术。最终pH为10.5时，例如在处理4(表1)代表的现有漂白技术中，需要多次漂洗。处理5(表1)代表不含任何活性剂的低碱性预处理。下表2所示的结果表明各种活性剂的存在使得漂白在使用比传统方法显著更少量碱的情况下具有优异的吸收水平和适度的洁净性。
表2
不同织物样式的结果
a)100％双罗纹棉针织物
b)100％haring-bone棉针织物
c)100％平针棉针织物
d)100％充纱罗棉针织物(法国名称)
平均聚合度(DP)
(除非另有说明，否则浓度以％owg表示)
表3(*)更多的碱用于补偿TAED的酸性。最终pH仍在该范围内，其中几乎所有棉染色工艺都可以在不需要现有漂洗的情况下开始。
处理MG11-7(表3)代表典型的现有漂白技术。现有漂白技术的最终pH为11.0时(处理MG11-7，表3)需要多次漂洗。处理MG11-3(表3)代表不加入任何所述活性化合物的漂白。处理MG11-3(表3)按照预期的那样得到不可接受的白度和吸收性。加入活性化合物柠檬酸三钠(处理MG11-2，表3)以及柠檬酸三钠和四乙酰基亚乙基二胺(处理MG11-4，表3)根据本发明方法制得了不需额外漂洗就适用于随后染色操作的棉基材。
处理浴的配方(除非另有说明，否则浓度以％owg表示)
表4
处理7(表4)代表典型的现有漂白技术。最终pH为10.5时的处理7(表4)需要多次漂洗。所有本发明的其它处理如表4所示，证明在不需要漂洗的情况下足以为大多数染色操作准备。与单独使用柠檬酸三钠(处理3，表4)相比，加入硫黑1(处理4，表4)具有改进的白度水平。另外加入葡糖酸铜(处理1、2、8和9，表4)更大程度地提高白度，并形成吸收性很高的基材。过氧化氢的用量随着葡糖酸铜的使用而显著增加。
(除非另有说明，否则浓度以％owg表示)
表5
根据本发明加入硫黑1可以提高白度水平(处理SS-3-13-3和SS-3-13-4，表5)。根据本发明加入葡糖酸铜(处理2，表5)更大程度地提高白度，并形成吸收性很高的基材。硫黑1和葡糖酸铜的组合证明了最佳条件(处理SS 3-13-3，表5)。
(除非另有说明，否则浓度以％owg表示)
表6
如上所述，根据本发明加入硫黑1可以提高白度。如处理EK-4-87-1(表6)和EK-4-87-3(表6)所示，根据本发明用1ppm二氧化钛颜料代替5ppm硫黑1颜料进一步提高了白度。
(除非另有说明，否则浓度以％owg表示)
表7
用二氧化钛颜料(EK-4-90-3，表7)代替硫黑1颜料(EK-4-90-1，表7)提高了白度。如表7所示，根据本发明的所有处理都得到很好制备的棉基材。
(除非另有说明，否则浓度以％owg表示)
表8
处理EK-4-95-1(表8)代表典型的现有漂白技术。处理EK-4-95-1(表8)的最终pH为11.0时，需要多次漂洗。如表8所示，根据本发明的所有其它处理不需要漂洗就能得到很满意的制备结果。
权利要求
1.一种预处理纤维素、或纤维素与合成纤维的共混物、基材的方法，包括以下步骤
-提供容器；
-提供纤维素、纤维素与合成纤维的共混物、基材；
-提供水浴；
-加入活性量的活性化合物，该化合物选自有机酸盐、有机胺衍生物、过渡金属盐、过渡金属配合物、颜料和其组合；
-加入活性量的苛性钠；
-加入活性量的过氧化氢；
-在一定时间内将水浴加热到高于50℃的温度；
-在漂白循环结束时使pH达到约6.0-约9.0；以及
-降下该浴。
2.根据权利要求1的预处理纤维素、或纤维素与合成纤维的共混物、基材的方法，其中加入所述活性化合物的步骤是用基于基材重量的约0.2-约5.0％的有机酸盐进行。
3.根据权利要求2的预处理纤维素、或纤维素与合成纤维的共混物、基材的方法，进一步包括从以下物质中选择有机酸盐的步骤柠檬酸的钠盐、硬脂酸钠、葡糖酸的钠盐、油酸钠、柠檬酸的钾盐、硬脂酸钾、葡糖酸的钾盐、油酸钾、柠檬酸的铵盐、硬脂酸铵、葡糖酸的铵盐、油酸铵、和其组合。
4.根据权利要求1的预处理纤维素、或纤维素与合成纤维的共混物、基材的方法，其中加入所述活性化合物的步骤是用基于基材重量的约0.2-约5.0％的有机胺衍生物进行。
5.根据权利要求4的预处理纤维素、或纤维素与合成纤维的共混物、基材的方法，进一步包括从以下物质中选择有机胺衍生物的步骤脲、双氰胺、四乙酰基乙二胺、乙酰基己内酰胺、和其组合。
6.根据权利要求1的预处理纤维素、或纤维素与合成纤维的共混物、基材的方法，其中加入所述活性化合物的步骤是用基于浴重量的约0.1-约10ppm的过渡金属进行。
7.根据权利要求6的预处理纤维素、或纤维素与合成纤维的共混物、基材的方法，进一步包括从以下物质中选择过渡金属配合物的步骤葡糖酸铜、硫酸铜、乙酸铜、碳酸铜、柠檬酸铜、硝酸铜、EDTA铜、铜配合物、和其组合。
8.根据权利要求1的预处理纤维素、或纤维素与合成纤维的共混物、基材的方法，其中加入所述活性化合物的步骤是用基于浴重量的约1-约200ppm的颜料进行。
9.根据权利要求8的预处理纤维素、或纤维素与合成纤维的共混物、基材的方法，进一步包括从以下物质中选择颜料的步骤粒径小于150微米的硫黑1和全部预氧化的硫染料。
10.根据权利要求9的预处理纤维素、或纤维素与合成纤维的共混物、基材的方法，其中所述颜料是粒径小于150微米的二氧化钛。
11.根据权利要求1的预处理纤维素、或纤维素与合成纤维的共混物、基材的方法，其中水浴被加热到约80-约140℃的温度。
12.根据权利要求11的预处理纤维素、或纤维素与合成纤维的共混物、基材的方法，其中使所述水浴在该温度下加热约0.5秒至约1小时。
13.根据权利要求1的预处理纤维素、或纤维素与合成纤维的共混物、基材的方法，进一步包括加入活性量的润湿剂和/或擦洗化合物的步骤。
14.根据权利要求1的预处理纤维素、或纤维素与合成纤维的共混物、基材的方法，进一步包括加入活性量的过氧化物稳定化合物的步骤。
15.根据权利要求1的预处理纤维素、或纤维素与合成纤维的共混物、基材的方法，其中在漂白循环结束时，所述浴的pH达到约6.5-约8.5。
16.一种用于在染色前对纤维素、或纤维素与合成纤维的共混物、基材进行预处理的组合物，该组合物包含
-非发泡性擦洗剂/润湿剂；
-一种活性化合物，选自有机酸盐、有机胺衍生物、过渡金属、颜料和其组合；
-苛性钠；和
-过氧化氢。
17.根据权利要求16的组合物，其中所述活性化合物是有机酸盐，选自柠檬酸的钠盐、硬脂酸钠、葡糖酸的钠盐、油酸钠、柠檬酸的钾盐、硬脂酸钾、葡糖酸的钾盐、油酸钾、柠檬酸的铵盐、硬脂酸铵、葡糖酸的铵盐、油酸铵、和其组合。
18.根据权利要求17的组合物，其中所述有机酸盐的量是基于基材重量(“owg”)的约0.2-约5.0％。
19.根据权利要求16的组合物，其中所述活性化合物是有机胺衍生物，选自脲、双氰胺、四乙酰基亚乙基二胺、乙酰基己内酰胺、和其组合。
20.根据权利要求19的组合物，其中所述有机胺衍生物的量是约0.2-约5.0％owg。
21.根据权利要求16的组合物，其中所述活性化合物是过渡金属配合物，选自葡糖酸铜、硫酸铜、乙酸铜、碳酸铜、柠檬酸铜、硝酸铜、EDTA铜、铜配合物、和其组合。
22.根据权利要求21的组合物，其中所述过渡金属的量是基于浴重量(“owb”)的约0.1-约10ppm。
23.根据权利要求16的组合物，其中所述活性化合物是一种颜料，选自粒径小于150微米的硫黑1、全部预氧化的硫染料和其组合。
24.根据权利要求23的组合物，其中所述颜料选自Diresul Black4G-EV和二氧化钛。
25.根据权利要求23的组合物，其中所述颜料的量是约1-约200ppm owb。
26.根据权利要求16的组合物，其中所述非发泡性擦洗剂/润湿剂选自乙氧基化脂肪醇和丙氧基化脂肪醇。
27.根据权利要求26的组合物，其中所述非发泡性擦洗剂/润湿剂的量是约0.1-约1.5％owg。
28.根据权利要求16的组合物，进一步包括一种过氧化物稳定剂。
29.根据权利要求28的组合物，其中所述过氧化物稳定剂选自基于有机磷酸盐的试剂、基于氨基有机酸的试剂、基于有机酸的试剂、基于聚丙烯酸的试剂、碱土金属盐，和其组合。
30.根据权利要求29的组合物，其中所述基于有机磷酸盐的试剂是二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)，所述基于氨基有机酸的试剂是二亚乙基三胺五乙酸，所述基于有机酸的试剂是葡糖酸的钠盐，所述碱土金属盐是Mg+2盐。
全文摘要
本发明是一种预处理纤维素或纤维素与合成纤维的共混物、基材的方法和组合物，在染色基材之前能达到足够的洁净性和适当的吸收性。该方法包括以下步骤提供容器；提供纤维素、或纤维素与合成纤维的共混物、基材；提供水浴；加入活性量的活性化合物，该化合物选自有机酸盐、有机胺衍生物、过渡金属盐和配合物、颜料和其组合；加入活性量的苛性钠；加入活性量的过氧化氢；在漂白循环结束时使pH达到约6.0－约9.0；在预定时间内将水浴加热到高于50℃的温度；然后降下该浴。
文档编号D21C9/00GK1413277SQ0081751
公开日2003年4月23日 申请日期2000年12月20日 优先权日1999年12月21日
发明者A·里扎迪, M·格里加特 申请人:克莱里安特财务(Bvi)有限公司