专利名称：用于施加到纤维素织物材料或纺织材料上的制剂以及含有该制剂的纺织品的制作方法
技术领域：
本发明涉及织物和纺织品，尤其是纤维素织物材料或纺织材料。更具体地说，本发明涉及用于施加到含有纤维素织物的纺织材料或织物材料上以增强其实用性的制剂，但本发明并不仅限于此。更具体而言，本发明涉及将用来增强功能实用性的制剂施加于纤维素材料上的方法、以及含有施加了这种制剂的纤维素纺织材料的纺织品，但本发明并不仅限于此。
背景技术：
由于含有纤维素织物材料或纺织材料(如棉、亚麻或其他天然纤维)的纺织品具有多种特性，因此很受欢迎。在许多纺织品中，希望通过加入功能性添加剂以增强该纺织品的实用性。例如，希望增强紫外线防护性、抗菌性、气味吸收性或其他对纺织品有用的性能。 一些已知的纺织品中的纤维素织物材料具有用于提高功能实用性的功能性添加剂，然而这些纺织品的稳定性或实效并未达到令人满意的程度。例如，已知有这样的衣物，该衣物由含有增强紫外线防护性或抗菌性的功能性添加剂的纤维素织物材料制成，这种衣物在经过几次洗涤循环后便很快失去所附加的功能增强作用。因此，希望能够提供功能耐久性得以改善的纺织品。
发明内容
根据本发明，提供了一种用于施加到纤维素织物材料或纺织材料上的制剂，其中所述制剂包含由羊毛颗粒或羊毛粉末与粘合剂形成的共混混合物，其中所述羊毛颗粒携带有功能性添加剂。所述羊毛颗粒或羊毛粉末优选为大原纤尺寸或小于大原纤尺寸。含有大原纤尺寸的羊毛颗粒或羊毛粉末作为功能性添加剂载体的制剂表现出优异的携带和保留功能性添加剂的能力，从而提高了对纤维素织物材料的功能增强作用的耐久性。由于太短和太弱的羊毛纤维难以被纺成毛纱，经常被当成废料，因此在这种制剂中使用超细羊毛纤维既环保又经济。所述功能性添加剂可包含用于紫外线防护、抗菌或其他衣着功能的添加剂。所述羊毛颗粒或羊毛粉末的尺寸可小于或等于200nm。所述羊毛颗粒或羊毛粉末可具有能够携带所述功能性添加剂的螺旋或螺旋状结构。所述功能性添加剂可包含抗紫外线剂、竹粉，所述抗紫外线剂例如为氧化锌或二氧化钛。所述功能性添加剂可包含抗菌剂、氧化锌、二氧化钛、非炭竹粉、或其他类似试剂中的一种或其组合，所述抗菌剂例如为纳米银。所述功能性添加剂可为超细粉末形式，其具有介于100nm-200nm之间的纳米级颗
4粒尺寸。所述非炭的纤维质竹粉可为超细的，其颗粒尺寸小于1微米。所述粘合剂可为丙烯酸共聚物类粘合剂。所述丙烯酸共聚物可为水性分散体。根据本发明的另一方面，提供了一种用于施加到纤维素织物材料上的制剂，所述制剂包含由竹纤维粉末或非炭竹粉、载体和粘合剂形成的混合物，其中所述载体适于携带作为功能性添加剂的所述竹纤维粉末或竹粉。优选的是，所述竹纤维粉末或非炭的纤维质竹粉为纳米尺寸的，其具有超细粒径，例如为小于或等于1 μ m。应注意到，采用超细竹纤维粉末处理后的织物材料具有良好的吸湿排汗(moisture management)性能。所述载体可包含为大原纤尺寸及小于大原纤尺寸的羊毛颗粒或羊毛粉。所述制剂可包含至少一种其他类型的功能性添加剂，其中，所述功能性添加剂包括抗紫外线剂或其他具有类似功能的试剂，所述抗紫外线剂例如为氧化锌或二氧化钛。所述功能性添加剂可包含抗菌剂、氧化锌、二氧化钛、或其他具有类似功能的试剂，所述抗菌剂例如为纳米银。本发明还提供了一种纤维素织物材料，如含有棉或亚麻的织物材料，所述织物材料上施加有、粘附有、沉积有所述制剂。本发明还提供了一种纤维素织物材料，其包含混合至所述织物材料中的粉碎竹粉。本发明还提供了一种纺织品，其包含纤维素织物、并且施加了所述制剂，其中所述制剂粘合或沉积于所述纤维素织物上。所述粘合或沉积可通过印花、浸轧或泡沫施加方式实现的。根据本发明的另一方面，提供一种制备用于施加到纤维素织物材料上的制剂的方法，所述制剂包含用作功能性添加剂载体的羊毛，该方法包括-粉碎羊毛以获得大原纤尺寸的超细羊毛粉末，-用所述超细羊毛粉末形成超细羊毛悬浮液。所述方法可以包括将润湿剂以0. 5-2g/L的量、以及将超细羊毛粉末以4-10g/L的量加入水中以形成所述超细羊毛悬浮液的步骤。所述方法可以包括采用超声破碎方法将羊毛颗粒粉碎而形成超细羊毛颗粒悬浮液的步骤。所述方法可以包括使所述悬浮液均勻化的步骤。根据本发明的另一方面，提供了一种制备含有竹纤维作为功能性添加剂的制剂的方法，该方法包括-粉碎竹纤维以获得粗竹粉，-将润湿剂以0.5-2g/L的量、以及将竹粉以4-10g/L的量加入水中以形成悬浮液； 以及-将悬浮液中的粗竹粉粉碎成超细竹粉。将所述粗竹粉转化成超细竹粉的粉碎步骤可以包括-对所述粗竹粉进行超声粉碎，随后将含有所述超细竹粉的悬浮液均勻化的步骤。将所述粗竹粉超声粉碎成超细竹粉的过程以及所述均勻化过程的持续时间可以分别为20-40分钟和5-15分钟。将所述制剂施加到纺织材料上的方法可以包括通过印花、浸轧或泡沫施加的方式将所述制剂粘合或沉积至所述纺织材料上的步骤。本发明还提供了包括通过印花、浸轧或泡沫施加的方式将所述制剂粘合或沉积至所述纺织材料上的步骤的所述方法制成的纺织品，其中，提供所述制剂，从而使所述纺织品具有增强的吸湿排汗性、芯吸性和/或抗皱性能。
结合附图，通过实施例对本发明的实施方案进行说明，其中图1为示例性说明本发明一个实施方案的T恤；图2为羊毛纤维结构的示意图(来源CSIR0，“美利奴羊毛的化学和物理结构”， http://www. csiro. au/files/files/p9ti. pdf)；图3为示出羊毛纤维的表皮细胞和皮质细胞的示意图(来源CSIR0，“美利奴羊毛的化学和物理结构”，http //www. csiro. au/f iles/f iles/p9ti. pdf)；图4为图1所示T恤的UPF值与洗涤次数的关系图，该图示出了经氧化锌、二氧化钛、超细竹粉和超细羊毛处理的织物在25次洗涤后的UPF值；图5为图1所示T恤的芯吸性与芯吸实验时间的关系图，该图示出了对照用的未经处理全棉汗布织物与经处理的全棉汗布织物的芯吸性的对比；并且图6为示出经本发明处理和未经本发明处理的织物材料的折皱恢复角的柱状图。
具体实施例方式图1示出了作为纺织品实例的棉T恤100，其包含纤维素织物材料或纺织材料 110，并使用了含有超细羊毛粉末的制剂120。所述制剂为一种水性悬浮液，其包含功能性添加剂、超细羊毛粉末和水性粘合剂。所述超细羊毛粉末为大原纤尺寸的羊毛粉末，已发现其具有优异的携带和保留功能性添加剂的能力。本文所用术语“功能性添加剂”是指这样的添加剂，其能够为施加了这种添加剂的物品赋予有用的功能或实效。本文所述的有用的功能(例如)包括紫外线(UV)防护性、抗菌性等性能。已知用于紫外线防护和/或抗菌性能的功能性添加剂的实例包括氧化锌或超细氧化锌、二氧化钛或超细二氧化钛。根据本发明的新型功能性添加剂的实例包括改善织物吸湿排汗性能的超细竹粉。以下，将对第一实施方案的示例性制剂进行说明。包含超细羊毛粉末作为载体的制剂羊毛纤维的粉碎首先，按照以下方法将羊毛纤维粉碎成超细粉末1.将羊毛纤维切短至长度约l-2cm ；2.采用旋转刀片将上述羊毛纤维粉碎成羊毛粉末；3.将润湿剂以0. 5-2g/L的量、以及将羊毛粉末以4-lOg/L的量加入水中；4.通过采用超声波破碎机接着使用均质机，将所述羊毛粉末粉碎而形成超细羊毛悬浮液，其中，超声操作和均质操作的持续时间分别为20-40分钟和5-15分钟。添加剂的加入在形成羊毛悬浮液后，加入功能性添加剂以形成所述制剂。在本发明中，羊毛纤维被粉碎成超细羊毛颗粒，然后将其用作载体以将化学物质携带到纤维素纤维或其混纺织物上，从而为纤维素纤维或其混纺织物提供多种功能性。所选用的由超细羊毛颗粒携带的化学物质包括超细二氧化钛、超细氧化锌和超细竹颗粒。所述超细羊毛粉末通过丙烯酸共聚物粘合剂(acrylic copolymer binder)的水性分散液而附着在棉织物上。羊毛纤维如图2所示，羊毛由两类细胞组成内部的皮质细胞和外部的表皮细胞，这些表皮细胞形成包围纤维的鞘。表皮细胞(或鳞片)像屋顶上的瓦片一样交叠并覆盖在羊毛纤维的表面。与各鳞片的表面化学键合的蜡状碳氢化合物覆盖层对羊毛纤维起防水作用，从而使羊毛具有天然的防水性。表皮细胞大约占羊毛纤维重量的约10%。皮质层大约占羊毛纤维的约90%。如图2所示，其是由交叠的纺锤形细胞构成的。 细胞膜复合物(cell membrane complex, CMC)将皮质细胞保持在一起，同时使其与表皮细胞分开。CMC为连续的区域，其包含相对轻度交联的蛋白质和蜡状脂类，并遍布于整个纤维。 CMC大约占纤维总质量的5%。由于CMC只是轻度交联，因此很容易受到化学物质的攻击。 CMC还提供了染料和化学物质进出羊毛纤维的通道。细羊毛纤维由两种主要类型的皮质细胞(正皮质细胞和偏皮质细胞)组成。在较粗类型的羊毛(直径>>25μπι)中，上述两种类型的皮质细胞间的界限不很明显。正皮质细胞总是位于卷曲弧外侧。这种情况是由于这两部分皮质细胞围绕纤维与卷曲弧同相地旋转而造成的。纤维的不同区域具有不同的羊毛蛋白质结构。微原纤中某些蛋白质的结构为类似于弹簧的螺旋状。对于这些种类的蛋白质，氨基酸残基的蛋白质链卷绕成螺旋结构。通常， 在10圈螺旋中有36个氨基酸残基。现有证据表明，两个α -螺旋像绳子一样扭曲卷绕在一起。这种结构使得其具有挠性、弹性、回弹性和良好的折皱恢复性能。其他蛋白质，尤其是环绕于大原纤周围的基质中的蛋白质，其结构的无定形程度更高，能够吸收相对更多的水分，因而让人不会感觉潮湿。这种基质蛋白也可以用于吸收并保留大量的染料。(来源美利奴羊毛的化学和物理结构，http://www. csiro. au/files/ files/p9ti. pdf)在羊毛纤维的粉碎过程中，表皮细胞(鳞片)的屋顶状结构被破坏。由于羊毛的表皮细胞(鳞片)起到防止水和化学物质进入羊毛纤维的屏障的作用，因此表皮细胞(鳞片)的破坏会使得化学物质和水能够更容易、更自由地扩散到羊毛的内部结构中。然后，化学物质和水通过轻度交联的细胞膜复合物进入羊毛纤维的皮质细胞中。在皮质细胞中，具有弹簧状螺旋结构的大原纤起到携带化学物质的储存位点的作用。此外，环绕大原纤的基质的无定形结构提供了吸收水分的空间。因此，悬浮在水中的化学物质可以存在于基质区域中。可以理解的是，羊毛纤维的上述特点对本发明是有益的。
包含超细竹粉的制剂在另一个实施方案中，将粉状竹纤维或竹粉(但并非竹炭)用作功能性添加剂。首先，由竹纤维而非竹炭或竹浆获得竹粉。竹粉的粉碎粉碎过程按如下步骤依次进行1.将竹纤维切短至长度约l-2cm ；2.采用旋转刀片将竹纤维粉碎成竹粉；3.将润湿剂以0. 5-2g/L的量、以及将竹粉以4_15g/L的量加入水中；4.通过采用超声波破碎机接着使用均质机，将竹粉悬浮液粉碎而形成超细竹粉悬浮液，其中，超声操作和均质操作的持续时间分别为20-40分钟和5-15分钟；5.彻底完成超细竹粉悬浮液的制备。竹粉-羊毛溶液的形成首先将羊毛和竹子粉碎而形成超细粉末悬浮液，并将它们充分混合而形成超细羊毛-竹粉悬浮液，其中，超细竹粉悬浮液与超细羊毛悬浮液的体积比为1 1至1 2。在超细羊毛-竹粉溶液制备完毕后，首先向所述悬浮液中加入超细氧化锌、超细二氧化钛并混合均勻。然后向所述悬浮液中加入丙烯酸共聚物粘合剂的水性分散液，从而形成织物整理糊剂。织物整理糊剂的配方>超细羊毛悬浮液(羊毛粉末固含量为4g_10g) 200-400g/L>超细竹粉悬浮液(竹粉固含量为4g_10g) 200-400g/L>超细氧化锌 5_20g/L>超细二氧化钛 l-10g/L>丙烯酸共聚物粘合剂的水性分散液 200_600g/L> 增稠剂 0_25g/L然后，采用超声波破碎机将该织物整理糊剂处理10-20分钟，以使其均勻并形成更细的溶液，从而提供更佳的手感。超声破碎后，所述织物整理糊剂的粘度降低，从而成为溶液形式。可以通过浸轧法将这种处理溶液施加到纤维素纤维或其混纺织物上。将制剂施加到织物上的过程印花是这样一种工艺，其中，将通常呈糊剂形式的着色材料或处理材料沉积在织物表面上，然后通常利用蒸汽、热或化学物质对织物进行进一步处理，从而使着色材料或处理材料固定在织物上。印花工艺通过添加粘合剂从而将处理材料固定于纱线或织物的表面上。粘合剂可以被视为胶粘剂。辊筒印花、平板筛网印花和滚筒印花被广泛用于商业生产中。在本发明中，这三种印花方法都适合将所述处理糊剂施加到纤维素织物或其混纺织物上。在另一个实施方案中，已经发现某些泡沫施加工艺可以提供另一种可供选择的将处理糊剂施加到织物上的方法。一种被称作化学泡沫系统(ere)的系统是已获得专利权的高度可控的系统，该系统已被用来准确地将发泡的水溶性或水分散性化学物质以极低的湿度施加于基底上，所述基底为(例如)纺织品、地毯、非织造布和纸张等。在本发明中，所述处理糊剂被用于针织物或机织物上。采用压力风室(pressure plenum)对机织物和针织物
8施加泡沫，在对织物施加化学品时，该压力风室可以在织物质量的均勻性和对织物的控制渗透等方面提供限定的控制。泡沫施加可能是有利的，这是因为化学品在发泡的状态下， 在大大减少用水量的同时，化学品的表面区域与纤维或纱线的表面区域能够配合得更加紧密在采用浸轧、印花或泡沫施加中的任何一种方法进行处理后，首先采用拉幅机在 150°C以上的高温条件下对织物进行干燥和固化。固化后，为了改善处理后的织物的手感， 通过用洗涤剂洗涤而除去未固定的糊剂和化学品，随后用转筒式烘干机进行烘干。织物准备完毕后，对未经处理的织物和处理后的织物的芯吸性能和紫外线防护性能进行评价和比较。在本发明中，以全棉汗布(100% cotton single jersey)为例，通过印花方法用含有氧化锌、二氧化钛、超细竹粉、超细羊毛的糊剂对其进行处理。未经处理的和处理后的织物的紫外线防护性能和芯吸性的比较分别见图4和图5。采用紫外线防护系数(UPF)值对织物的紫外线防护能力进行评估，该紫外线防护系数值是按照AATCC 183标准测试方法测定的。如表1所示，按照ASTM D6603，将织物的紫外线防护能力分为不同的类别。为了研究处理后织物的耐洗性，对未经处理的和处理后的织物在洗涤之前和在1次、5次、10次、15次、20次和25次洗涤循环后的UPF值进行测量。 按照AATCC 135/150-2004中所述的洗涤条件对织物进行洗涤。
权利要求
1.一种用于施加到纤维素织物材料或纺织材料上的制剂，其中，所述制剂包含由羊毛颗粒或羊毛粉末、至少一种功能性添加剂和粘合剂形成的共混混合物，其中所述功能性添加剂是由所述羊毛颗粒携带的。
2.根据权利要求1所述的制剂，其中，所述羊毛颗粒或羊毛粉末为大原纤尺寸或小于大原纤尺寸。
3.根据权利要求1或2所述的制剂，其中，所述功能性添加剂包含用于紫外线防护、抗菌或其他衣着功能的添加剂。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的制剂，其中，所述羊毛颗粒或羊毛粉末的尺寸为小于或等于200nm。
5.根据前述权利要求中任意一项所述的制剂，其中，所述羊毛颗粒或羊毛粉末具有能够携带所述功能性添加剂的螺旋或螺旋状结构。
6.根据前述权利要求中任意一项所述的制剂，其中，所述功能性添加剂包含抗紫外线剂、竹粉，所述抗紫外线剂例如为氧化锌或二氧化钛。
7.根据前述权利要求中任意一项所述的制剂，其中，所述功能性添加剂包含抗菌剂、氧化锌、二氧化钛、非炭竹粉、或其他类似试剂中的一种或其组合，所述抗菌剂例如为纳米银。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的制剂，其中，所述功能性添加剂为超细粉末形式，其具有介于100nm-200nm之间的纳米级颗粒尺寸。
9.根据权利要求6或7所述的制剂，其中，所述非炭的纤维质竹粉为超细的，其颗粒尺寸小于1微米。
10.根据前述权利要求中任意一项所述的制剂，其中，所述粘合剂为丙烯酸共聚物类粘合剂。
11.根据前述权利要求中任意一项所述的制剂，其中，所述丙烯酸共聚物为水性分散体。
12.一种用于施加到纤维素织物材料上的制剂，其包含由竹纤维粉末或非炭竹粉、载体和粘合剂形成的混合物，其中，所述载体适于携带作为功能性添加剂的所述竹纤维粉末或竹粉。
13.根据权利要求12所述的制剂，其中，所述竹纤维粉末或纤维质竹粉的颗粒尺寸为小于或等于ι μ m。
14.根据权利要求12或13所述的制剂，其中，所述载体包含为大原纤尺寸及小于大原纤尺寸的羊毛颗粒或羊毛粉。
15.根据权利要求12至14中任意一项所述的制剂，还包含至少一种其他类型的功能性添加剂，其中，所述功能性添加剂包括抗紫外线剂或其他具有类似功能的试剂，所述抗紫外线剂例如为氧化锌或二氧化钛。
16.根据权利要求12至15中任意一项所述的制剂，其中，所述功能性添加剂包含抗菌剂、氧化锌、二氧化钛、或其他具有类似功能的试剂，所述抗菌剂例如为纳米银。
17.—种纤维素织物材料，如含有棉或亚麻的织物材料，所述织物材料上施加有、粘附有、沉积有前述权利要求中任意一项所述的制剂。
18.—种纤维素织物材料，其包含混合至所述织物材料中的粉碎竹粉。
19.一种纺织品，其包含纤维素织物、并且施加了前述权利要求中任意一项所述的制剂，其中所述制剂 粘合或沉积于所述纤维素织物上。
20.根据权利要求19所述的纺织品，其中，所述粘合或沉积是通过印花、浸轧或泡沫施加方式实现的。
21.一种制备包含羊毛作为功能性添加剂载体的制剂的方法，该方法包括 -粉碎羊毛以获得大原纤尺寸的超细羊毛粉末，-使用所述超细羊毛粉末形成超细羊毛悬浮液。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，该方法包括-将润湿剂以0. 5-2g/L的量、以及将超细羊毛粉末以4-10g/L的量加入水中以形成所述超细羊毛悬浮液。
23.根据权利要求21或22所述的方法，其中，该方法包括-采用超声破碎将所述羊毛粉末粉碎而形成超细羊毛颗粒悬浮液。
24.根据权利要求21-23中的任意一项所述的方法，其中，该方法包括 -使所述悬浮液均勻化。
25.一种制备包含竹纤维粉末作为功能性添加剂的制剂的方法，该方法包括 -粉碎竹纤维以获得粗竹粉，-将润湿剂以0. 5-2g/L的量、以及将竹粉以4-10g/L的量加入水中以形成悬浮液，以及 -将所述悬浮液中的所述粗竹粉粉碎成超细竹粉。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，将所述粗竹粉转化成超细竹粉的粉碎步骤包 括-对所述粗竹粉进行超声粉碎，随后将含有所述超细竹粉的悬浮液均勻化。
27.根据权利要求沈所述的方法，其中，将所述粗竹粉超声粉碎成超细竹粉的过程以及所述均勻化过程的持续时间分别为20-40分钟和5-15分钟。
28.一种将前述权利要求中任意一项所述的制剂施加到纺织材料上的方法，其中，所述方法包括通过印花、浸轧或泡沫施加的方式将所述制剂粘合或沉积至所述纺织材料上。
29.一种根据权利要求观所述的方法制成的纺织品，其中，提供所述制剂，从而使所述纺织品具有增强的吸湿排汗性、芯吸性和/或抗皱性能。
全文摘要
本发明提供了用于施加到纤维素织物材料或纺织材料上的制剂以及含有该制剂的纺织品。一种所述制剂包含由羊毛颗粒或羊毛粉末、至少一种功能性添加剂和粘合剂形成的共混混合物，其中所述功能性添加剂是由所述羊毛颗粒或羊毛粉末携带的。另一种所述制剂包含由竹纤维粉末或非炭竹粉、载体和粘合剂形成的混合物，其中，所述载体适于携带作为功能性添加剂的竹纤维粉末或竹粉。本发明还提供了制备所述制剂的方法。本发明的制剂提高了对纤维素织物材料的功能增强作用的耐久性。
文档编号D06M11/83GK102212964SQ201010566129
公开日2011年10月12日 申请日期2010年11月23日 优先权日2010年4月9日
发明者王克继, 王恩恒, 罗炳林, 郑燕花 申请人:英联企业有限公司