可生物降解的干洗溶剂的制作方法

专利名称：可生物降解的干洗溶剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型干洗溶剂和一种用所述溶剂实现干洗的方法。更具体地说，本发明涉及一种其属性和优点均类似于或更优于全氯乙烯的溶剂，而无与使用全氯乙烯相关的严重环境、健康和职业的负面影响及问题。
背景技术：
应用最为广泛的干洗溶剂是全氯乙烯，它通常和此后有时称之为“Perc”，即一种氯化烃溶剂。它是整个北美、欧洲和亚洲所选用的干洗溶剂。
除Perc在干洗工业中的应用外，它已作为一种脱脂剂广泛用于金属工业中，脱脂/缩绒(scouring/milling)过程中以及用于半导体和电子工业中的各种“洁净室”场合。Perc的工业用量高于它作为干洗溶剂用量的10倍。
现已发现，Perc是一种有效的干洗溶剂，因为它不损坏合成纤维制品或不引起含天然纤维诸如羊毛的织品收缩，它也是不易燃的，而且沸点较低，可采用常规蒸馏方法加以回收和提纯，但它有不利使用的许多问题。
特别是，全氯乙烯，对健康和环境有许多危害，只要能提供一种无上述危害而品质相似的替代溶剂，是不会继续应用它的。
由于Perc比水重，会沉到蓄水层、湖泊及江河等的底部，其处置对环境有严重危害，对水源可能造成污染。此外，Perc的蒸气对中枢神经系统有害。另外，由于它是一种高度氯化的分子，Perc已被确认为对家畜有严重健康危害，并且由于Perc的氯化作用，使臭氧层中的氧气减少而成为皮癌的诱因，特别是对恶性黑瘤。此外，而且特别重要的是，Perc是不可生物降解的，由此经一段时间的积累，会构成工业废物处置的严重危害。
随着时间的流逝和随着对Perc的性质和它作用机理不同的探索和临床研究，上述问题的性质及严重性已变得越来越明显，已经在寻求采用另外的溶剂，但尚未获得工业成功，因为它们都不能达到与用Perc干洗剂相应的效果。
然而，恰恰在这一点上，当国内外的政府都采用法制和民事、甚至刑事起诉手段对环境事物进行严密监测和监督之时，对替代Perc的干洗操作及其它操作的溶剂的需求，已成为有些紧急的事情。
确定替代Perc干洗溶剂的一个困难在于它必须满足许多要求，既作为干洗剂有效性，即使大约160种织品不收缩，又使约900种染料不流失而褪色，且闪点高，不易燃和不燃烧，能与水分离，能高效去污，可蒸馏，可回收，能在已有干洗设备中使用等，以及它对水源和臭氧层无污染，可生物降解，无毒，不致癌等等。
一种披露于EP 479,146 A 2中的推荐替代溶剂，即丙二醇单甲醚，有许多可取特性，但也发现其不够理想，由于它有明显聚水趋势，而对弱性染料及细纱和对脆弱织品有损害，例如对醋酸纤维。从另一方面看，聚水或水混溶性也是一种重要缺陷，因它对干洗过程效率有严重不利影响，处理过量水使干洗设备负担加重，溶剂原料也被稀释，故必须使之恢复至正常比例，以求稳定。
发明综述按照以上所述，本发明的目的在于提供一种相应的溶剂，即使之与Perc相比，在干洗，金属制品脱脂，电子元件和清洗及毛织品的脱脂与缩绒中它不具上成化学及物理特性，但要能保护环境，有益公众健康和安全，而排除与使用Perc相关的许多已知负面影响。
本发明另一目的在于提供一种比重小于水的干洗溶剂。
本发明还有另一目的在于提供一种干洗溶剂，致使毛织服装的收缩减至最小或消除，防止或限制染料的流失，且能够柔和处理醋酸纤维类、丝绸、原毛和其它脆弱织品，以免损害。
本发明另一目的还在于提供一种不易燃、沸点很低及可用常规蒸馏工艺加以回收和提纯的干洗和脱脂溶剂。
本发明还有另一目的在于提供一种染料溶液，其内所含染料在溶剂中不是水可溶解的，能使毛织品的收缩减至最少或消除，并且不损坏醋酸纤维、丝绸、原毛和其它脆弱织品，而且在其渗入纤维织品时能使染料与纤维织品之间形成牢固的结合。
因此，按照本发明一组实施方案，提供了一种干洗组合物包括
一种选自丙二醇叔丁醚和丙二醇正丁醚的溶剂；室温下达最大限度可溶于溶剂的水量；和一种织品柔软剂，其量能有效地使该干洗组合物所洗服装织品变柔软。
优选溶剂为PTB，其组成含高达约18％(重)的水和至少82％(重)的PTB。本发明的干洗组合物可吸收所干洗服装中的水。组合物温度升高，其吸水能力增强，以致在室温下为水所饱和的组合物在加热时还可吸收服装中的水。然后经恒沸蒸馏分离溶剂中的水，回收基本纯的PTB或PNB。
因此，本发明也包括一种用本发明干洗组合物干洗服装的方法。按照本发明该实施方案的方法，以含有选自丙二醇叔丁醚和丙二醇正丁醚的溶剂和室温下达最大限度可溶于溶剂的水量的组合物处理服装，并进行一段时间实现有效干洗。
本发明的干洗组合物可用于洗涤脱脂及缩绒羊毛。按照本发明的该实施方案的方法，以含有选自丙二醇叔丁醚和丙二醇正丁基醚的溶剂的干洗和室温下达最大限度溶于溶剂的水量的组合物对脱脂及缩绒羊毛进行处理，以达到洗涤。
该干洗组合物也可用于羊毛的脱脂及缩绒过程。按照本发明的该实施方案，提供了一种羊毛脱脂方法，其特征在于用含有选自丙二醇叔丁醚和丙二醇正丁基醚的溶剂及室温下达最大限度溶于溶剂的水量的组合物进行脱脂。本发明的溶剂组合物可使在粗羊毛中所含的羊毛脂完全溶解，为以后回收和提纯用于化妆品和其它产品的成分。
按照本发明另一种实施方案，提供了一种羊毛缩绒的方法，其特征在于用一种含有选自丙二醇叔丁醚和丙二醇正丁醚的溶剂及室温下达最大限度溶于溶剂的水量的组合物进行羊毛缩绒。
本发明还包括发现在脂肪族二醇醚中可溶的水不溶性染料在本发明干洗组合物中是可溶性的，提供了可用于对非毛织品进行染色并显著提高染色牢度的染料组合物。用本发明染料组合物进行染色的织品干燥时间大为缩短，同时在染料分子与织品纤维之间形成了牢固的结合。
因此，按照本发明的另一个方面，提供了一种对织品进行染色的组合物，即一种溶解于选自丙二醇叔丁醚和丙二醇正丁基醚的溶剂和室温下达最大限度溶于溶剂的水量的混合物中的脂肪族乙二醇脂醚的溶液。
按照本发明的另一种实施方案，提供了一种用本发明的染料组合物对织品进行染色的方法。按照本发明的这种方法，用含溶解于选自丙二醇叔丁醚和丙二醇正丁醚的溶剂和室温下达最大限度溶于溶剂的水量的一种脂肪族二醇醚可溶染料的溶液的染料组合物处理织物，处理时间为达充分的染色。按照本发明的方法还包括，在处理织品实现染色步骤完成之后，进行织品干燥的步骤。
本发明其它一些特征，将通过以下描述和权利要求予以指出，它公开本发明原理和目前被认为是实施它们的最佳模式。
实施本发明的最佳模式现已发现，当丙二醇叔丁醚(PTB)和丙二醇正丁醚(PNB)用于干洗服装时，两种溶剂都具有所有与全氯乙烯相关的特性，而无其缺点。此外，丙二醇叔丁醚和丙二醇正丁醚二者也都有全氯乙烯所不具备的一些明显优点。例如，用PTB或PNB与水的混合物，水成分被牢牢束缚，避免了毛织服装在水中收缩的趋势，同时也防止了醋酸纤维的破坏。此外，水成分使溶剂沸点降低和闪点升高。
业已确定，PTB或PNB和水的溶液在脱脂和缩绒粗羊毛的洗涤中是有效的，以及在粗羊毛脱脂中也有效，它包括从羊毛中和由此形成的纱线中排出油类及脂肪酸，如羊化脂。这样的脱脂和缩绒操作是在干洗机中采用另外的常规脱脂及缩绒技术进行的。
在干洗中本发明其它PTB-水和PNB-水混合物的特殊优点是，它们不象一般混合物那样，相反的是，它们的行为却更象一种单一物质。这就可根据更低沸点下恒沸蒸馏，进行更好确定分离，也有利于更有效回收，达到99％的水平或更高，而且可利用传统蒸馏技术强化提纯。
从经济上和操作上看，特别值得一提的是，通过恒沸蒸馏分离PTB及PNB与水的能力。这在干洗中是特别重要的，因为进入干洗装置的服装含潮湿态水。如果通过恒沸蒸馏，水与PTB或PNB溶剂不可分离，则溶剂会被游离水所稀释，因此干洗过程及其效率均会受到严重损害，PTB或PNB的可回收性也受到严重影响。
从性能前景来看，PTB和PNB能提高干燥和洗条毛织和棉织服装的能力，因为这类服装，即使受到收缩，收缩也较小，这是由于PTB及PNB与水的可混溶度有限相关。此外，这种有限可混溶度避免了溶剂原料的稀释及其相关的问题，而在考虑需要补充溶剂时，这个问题就不是无足轻重的了。
PTB和PNB是非常有效的干洗溶剂，因为它们的去污作用在于破坏溶剂可溶的污渍，可占服装上所发现全部污渍的15％，并是由脂肪酸所致。溶剂的去污能力是由除去表面污染面并以对表面亲和力大于对污染面亲和力的那些表面活性物质来取代而形成。它也能最有效地处理水可溶性的污渍，它占干洗中所遇到的污渍的80％以上，诸如由于水果、血、尿及汗等的污渍。也已发现可限制染料的流失和避免合成聚合物的收缩，如醋酸纤维。
从健康和安全角度看，如前所述，当代最重要的是，本发明含PTB和PNB的组合物是不易燃、不燃烧、不致癌、无毒害的，和最重要的是可生物降解的。这种组合物比水轻，即其比重低于水。
本发明含PTB和PNB的组合物在相对较低的温度即约55℃下是干燥的，即恰好处于对由细纱构成的织品的干燥要求范围内，避免了由于过热而造成的损坏。
在制备本发明组合物中，将PTB或PNB与室温下达最大限度的溶解于PTB或PNB中的水量相结合。如果需要，可将水加到PTB或PNB中，以达到溶剂对水的所需比率。水多于约18％(重)时，会导致毛织服装收缩，或反之，如果PTB或PNB量增加，则会损害醋酸纤维织品，并伴随染料流失增加。因此，优选的是，维持PTB或PNB的量在90％(重量)以下，甚至更优选为少于85％(重量)。在这样的百分数下，它仍然是一种有效的干洗溶剂。最优选的是，如以前所述，采用大约82％(重量)的PTB和约18％(重量)的水，可达到兼有最有效和经济的干洗操作的最好干洗效果。
PTB和PNB能够十分成功的和有效的洗涤各种类型的布织服装，而不需添加剂，例如洗涤剂和织品柔软剂，最好包括一种或数种表面活性剂的配方，以降低组合物表面张力的方法，增强PTB或PNB的去污能力。示范性的表面活性剂是脂肪醇聚乙二醇醚类和直链伯醇乙氧基化物。尽管为达到有效干洗采用织品柔软剂是不必要的，但它们却是有益的和可起到强化干洗过程的作用。
也已确定，本发明的PTB或PNB与水的混合物是水不可溶染料和织品染色的有效溶剂。染料组合物可通过将脂肪族二醇醚可溶的染料溶解于本发明的PTB或PNB与水的混合物中的方法加以制备。水不可溶但脂肪族二醇醚可溶的染料，对本领域一般技术人员只要通过简单的溶解度试验即可加以鉴别，无需过多的实验。水不可溶染料的种类包括碱性或阳离子染料、分散染料和桶装染料。染料组合物的制备是采用将有效数量的染料与PTB或PNB和室温下达最大限度溶于溶剂的水的加热混合物进行混合，直至染料完全溶解于PTB或PNB与水的混合物中的方法。
织品的染色可采用传统染色设备，或用干洗机来进行。PTB或PNB与水的混合物不仅有溶解染料的功能，也能促进染料渗入织品纤维中以在染料分子和织品纤维之间形成较强的键合。
织品染色完成之后，用基本常用技术对织品进行干燥。用溶解在PTB或PNB和水的混合物中的脂肪族二醇醚可溶性染料进行染色的织品，其干燥时间比用水基染料染色的织品的干燥时间更短。然而，最大的优点是PTB或PNB与水的混合物允许使用水不可溶性的染料来对织品进行染色，在此后水中洗涤染色织品时其染色是牢固的。
下述实施例是用于更清楚说明本发明的原理和实施。当然，要明确本发明并不限于这些具体实施例。
实施例1干洗溶剂应具有的最重要特性之一是有限纤维收缩性，以保证包括服装的纤维不收缩过份。当然，过份收缩会使服装变形，将来穿戴不适。因此，所用干洗溶剂必须使包括服装织品的组成纤维不致过份收缩。在当今的应用中，含原羊毛及醋酸纤维的服装，例如男士夹克的衬里，不允许超标收缩。
有关原羊毛的收缩实验是通过取一系列4″×4″样式的原羊毛条带，分别浸泡在含有下表I所列的各恒沸溶剂中的方法来进行的。再施以机械作用约10分钟，以确保毛纤维变为充分饱和。然后取出实验条带，在不超过55℃的恒温下干燥。然后将条带与对照材料进行比较，确定纤维的变化，以保证样式尺寸不变。
表I<

然后再分析各试验溶剂，确定纤维损失。第一次浸泡试验的最大收缩率不应超过2％，并且通常预计此后每次浸泡试验都在0.25％以下。
实施例2用4″×4″的醋酸纤维织品的条带，重复实施例1的所进行的收缩试验。结果列于下表II中，其中，从检测结果及表I可明显看出，用丙二醇叔丁醚混合物所导致的原羊毛和醋酸纤维的织品二者的收缩百分率最小，实际上与其它的溶剂相比，包括Perc在内，在用原羊毛时，收缩率降低约400％或以上，在使用醋酸纤维织品时，收缩率甚至降低更多的百分数。
表II<

实施例3染料流失属于干洗剂存在的祸根。各种各样的染料，其化学结构不同，在所用具体干洗溶剂中溶解或不溶解的程度等，都提出了许多在成功推广一种新型干洗溶剂之前必须遇到的要说明和解决的问题。
有关染色流失的实验是通过取多块1″×1″的原羊毛条带，并将其浸泡在装有下表III所列的各恒沸溶剂混合物的各容器中来进行的。每一容器加有滚珠轴承的增加机械作用对染料的碰击，以强化从织物上去除染料。增加机械作用时间为10分钟。之后，从溶剂中去除实验条带及滚珠轴承。对剩下的溶剂用Bausch Lomb Spec-20比色计进行比色实验，它用以表明实验条带退色的相对量。结果列于表III中，表中给出各种溶剂对分别染成红、绿、黄、兰和紫色的原羊毛条带的实验结果。数值越大，染色流失越大。
表III

实施例4类似上述实施例3，对各种染色的醋酸纤维织物的条带进行实验，以测定在下表所列的溶剂中的染色流失。结果列于表IV。
表IV

表III和表IV结果十分明显，对于本发明的恒沸溶剂，即丙二醇叔丁醚(PTB)，是明显优越于PM、PNP和DPM，而在染料流失方面，不论织品是原羊毛，还是醋酸纤维，都是与Perc相当的。实际上，在各实例之中，本发明的溶剂与非Perc溶剂相比，不管织品种类或染料颜色怎样，在阻止染料流失方面均明显更为有效。实施例5表V

显然，每一所列污渍都是干洗剂最一般所遇到的，本发明的PTB和PNB组合物都可以一样作用，或比Perc更好，是当今干洗中使用的最有优势的溶剂。
工业实用性陈述本发明的组合物和方法适用于服装干洗、粗羊毛的脱脂及缩绒和以水不溶而脂肪族二醇醚可溶的染料染色织品。易于理解的是，在本发明前述内容及实施例范围内对所列特征的许多变异及组合都可利用而不致偏离本发明。
前述实施例仅作为说明，而不是对所附权利要求范围的任何限制。
权利要求
1.一种用于干洗服装的组合物，其特征在于含丙二醇叔丁醚(PTB)、室温下达最大限度溶于PTB的水量、和一种其用量能有效使以该干洗组合物洗涤的服装织品变柔软的织品柔软剂。
2.按照权利要求1的组合物，其特征在于丙二醇叔丁醚的含量约至少82％(重量)。
3.按照权利要求2的组合物，其特征在于丙二醇叔丁醚的含量不超过约90％(重量)。
4.按照权利要求1的组合物，其另一特征在于含一种有效量的表面活性剂。
5.一种干洗服装的组合物，其特征在于含丙二醇正丁醚(PNB)、室温下达最大限度溶于PNB的水量，和一种其用量能有效使以该干洗组合物洗涤的服装织品变柔软的织品柔软剂。
6.按照权利要求5的组合物，其特征在于含有效量的表面活性剂。
7.一种服装干洗方法，其特征在于在含PTB和室温下达最大限度溶于PTB的水量的干洗组合物中，对服装进行处理，其时间足以实现干洗。
8.一种干洗服装的方法，其特征在于在含PNB和室温下达最大限度溶于PNB的水量的干洗组合物中，对服装进行处理其时间足以实现干洗。
9.按照权利要求7或8的方法，其特征在于该干洗时间足以去除溶剂可溶性和水可溶性的污渍。
10.按照权利要求7的方法，其特征在于在所述干洗组合物中所述丙二醇叔丁醚的含量至少约为82％(重量)。
11.按照权利要求10的方法，其特征在于在所述干洗组合物中所述丙二醇叔丁醚的含量不超过约90％(重量)。
12.按照权利要求7或8的方法，其特征在于所述干洗组合物还含有其含量能有效使所处理的服装织品变柔软的织品柔软剂。
13.按照权利要求7或8的方法，其特征在于所述干洗组合物还含有一种表面活性剂。
14.一种清洁脱脂和缩绒羊毛的方法，其特征在于用一种能进行洗涤的组合物对脱脂及缩绒羊毛进行处理，所述组合物的特征在于含PTB和室温下达到可最大限度溶于PTB的水量。
15.一种清洁脱脂和缩绒羊毛的方法，其特征在于用一种能进行洗涤的组合物对脱脂及缩绒羊毛进行处理，所述组合物的特征在于含PNB和室温下达到可最大限度溶于PNB的水量。
16.按照权利要求14的方法，其特征在于其中所述丙二醇叔丁醚在所述组合物中的含量至少约为82％(重量)。
17.按照权利要求16的方法，其特征在于其中所述丙二醇叔丁醚在所述组合物中的含量不超过约90％(重量)。
18.按照权利要求14或15的方法，其特征在于所述干洗组合物还含有有效数量的表面活性剂。
19.一种织品染色组合物，其特征在于含一种在脂肪族二醇醚中可溶的水不溶性染料、PTB和室温下达最大限度溶于PTB的水量。
20.种织品染色组合物，其特征在于含一种在脂肪族二醇醚中可溶的水不溶性染料、PNB和室温下达最大限度溶于PNB的水量。
21.按照权利要求19的组合物，其特征在于所述丙二醇叔丁醚在组合物中的含量至少约为82％(重量)。
22.按照权利要求21的组合物，其特征在于所述丙二醇叔丁醚在组合物中的含量不超过90％(重量)。
23.按照权利要求19或20的组合物，还有一特征在于含一种有效量的表面活性剂。
24.一种织品染色的方法，其特征在于用一种含脂肪族二醇醚中可溶的水不溶性染料、PTB和室温下达到最大限度溶于PTB的水量的染料组合物，对织品进行染色处理。
25.一种织品染色的方法，其特征在于用一种含脂肪族二醇醚中可溶的水不溶性染料、PNB和室温下达到最大限度溶于PNB的水量的染料组合物，对织品进行染色处理。
26.按照权利要求24或25的方法，还有另一特征在于在所述染色完成之后，对所述织品进行干燥的步骤。
27.按照权利要求24的方法，其特征在于所述丙二醇叔丁醚的含量至少约为82％(重量)。
28.按照权利要求27的方法，其特征在于所述丙二醇叔丁醚的含量不超过约90％(重量)。
29.按照权利要求24或25的方法，其特征在于所述染料组合物还含有一种有效量的表面活性剂。
30.一种粗羊毛脱脂的方法，其特征在于用一种含PTB和室温下达到最大限度溶于PTB的水量的组合物对羊毛进行脱脂。
31.一种粗羊毛脱脂的方法，其特征在于用一种含PNB和室温下达到最大限度溶于PNB的水量的组合物对羊毛进行脱脂。
32.一种对脱脂粗羊毛进行缩绒的方法，其特征在于用一种含PTB和室温下达到最大限度溶于PTB的水量的组合物对羊毛进行缩绒。
33.一种对脱脂粗羊毛进行缩绒的方法，其特征在于用一种含PNB和室温下达到最大限度溶于PNB的水量的组合物对羊毛进行缩绒。
全文摘要
一种干洗服装的方法,包括用一种丙二醇叔丁醚、丙二醇正丁醚及水的混合物处理服装。
文档编号D06P1/00GK1259179SQ98805724
公开日2000年7月5日 申请日期1998年4月6日 优先权日1997年4月4日
发明者W·A·海迪, S·P·巴特斯 申请人:赖尼克斯控股有限公司