專利名稱：織物處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及向由纖維素纖維或紗線或由含纖維素纖維或紗線的混紡物制造的織物賦予抗起皺和/或抗褶皺和/或防縮和/或免燙性能的方法。本發(fā)明具體涉及不包括使用甲醛或甲醛衍生物或含磷化合物的一種處理方法。
已知許多賦予纖維素織物特別是棉紡織品抗起皺、褶皺和/或防縮和/或免燙性能的商業(yè)加工方法。用它們制成的處理織物和服裝在使用以及在機(jī)洗和轉(zhuǎn)籠烘燥加工期間保持其尺寸和平滑外觀。
商業(yè)上，通過樹脂組合物整理可賦予纖維素織物這些性能。用于這種整理的最常用樹脂是基于甲醛衍生物例如甲醛脲或取代脲加成產(chǎn)物的樹脂例如DMEU和DMDHEU。據(jù)信這些樹脂通過促使織物中纖維素交聯(lián)從而賦予要求的性能而發(fā)揮作用。近年來，為了在纖維素特別是棉織物的生產(chǎn)、儲(chǔ)存和/或使用期間，去除因甲醛加成產(chǎn)物處理可能釋放的甲醛，已經(jīng)努力開發(fā)不含甲醛或其衍生物的交聯(lián)劑。
以前提出的無甲醛交聯(lián)劑包括如《美國染料報(bào)道》第52卷第300期(1963)(American Dyestuff Reporter 52，300(1963))由Gaghiardi和Shipee公開的多羧酸，《紡織研究雜志》第37卷第393期(1967)(Textile Research Journal 37，393(1967))中Rowland等人公開的、美國專利US 3526048詳細(xì)說明的在對(duì)織物經(jīng)浸軋、干燥和熱焙烘處理施加之前以堿部分中和的多羧酸應(yīng)用。加拿大專利CA2097483描述的用硼酸或其衍生物作為交聯(lián)催化劑對(duì)紡織品形式纖維素纖維進(jìn)行的快速酯化和交聯(lián)。
Welch等在美國專利US 4975209，4820307，4936865和5221285中公開用含磷酸類的堿金屬鹽，特別是次磷酸鈉作為纖維素材料處理中酯化交聯(lián)的催化劑。使用次磷酸鈉有一些缺陷其昂貴，實(shí)施中所需濃度較高且傾向于使硫化染料或某些活性染料染色的織物產(chǎn)生色光改變。另外，含磷的排放物能促使藻類生長(zhǎng)和/或下游水體如水流和湖泊富營養(yǎng)化。
本發(fā)明基于一種發(fā)現(xiàn)，即對(duì)纖維素的多羧酸酯化和交聯(lián)，某些含硫的酸類，特別是磺酸和/或亞磺酸以及它們的堿金屬鹽在較低濃度時(shí)所顯示的加速作用。使用這類催化劑能滿足處理方法中不使用甲醛衍生物或磷化合物的條件，而且能帶來纖維中纖維素足夠快速的酯化和交聯(lián)，此酯化和交聯(lián)給這類纖維素纖維制造的材料提供了有效的抗起皺、褶皺或防縮或免燙性能。因此本發(fā)明中，在磺酸和/或亞磺酸焙烘催化劑存在下，用多羧酸在高溫下處理纖維素纖維材料?？捎煤摱圄人岷驮摫汉娲呋瘎┑娜芤航n該材料，接著通過加熱處理產(chǎn)生纖維素與多羧酸的酯化和交聯(lián)完成本方法。
本發(fā)明相應(yīng)地提供一種處理纖維素纖維紡織材料的方法，其包括a向纖維素紡織材料施加一種水溶液，其包括至少一種作為纖維素交聯(lián)劑的多羧酸和作為酯化催化劑的有機(jī)或無機(jī)磺酸或亞磺酸或鹽，b干燥此紡織材料織物并將其加熱，以便促使該多羧酸和該纖維素紡織材料的纖維素酯化交聯(lián)。
當(dāng)把材料稱為“纖維素的”，我們是指該材料纖維成分的主要部分是纖維素。因此此術(shù)語包括純纖維素材料如棉以及富纖維素混紡物尤其是富纖維素聚酯混紡物如滌棉材料。典型地，此材料含30～100％的纖維素纖維?？砂诒景l(fā)明處理織物中的典型纖維素纖維材料包括棉、亞麻、人造絲、黃麻、大麻和苧麻。也可以是合成纖維素纖維材料如人造絲特別是粘膠人造絲或通常稱為lyocell纖維的得自溶劑的人造絲。該纖維素材料可為纖維素材料與非纖維素材料的纖維混紡物，且尤其包括纖維素纖維特別是棉與聚酯特別是聚對(duì)苯二甲酸乙二酯聚合物或相關(guān)共聚物的混紡物。紡織品可為機(jī)織(包括針織)或非織造紡織品，但是談到抗皺性尤其對(duì)衣服重要，該紡織品將常常是衣用紡織材料。
術(shù)語“無甲醛”是指在用樹脂處理織物期間或者在隨后的服裝生產(chǎn)或它們包括洗滌和穿著的使用期間不釋放甲醛。術(shù)語“抗起皺或抗褶皺性”是指穿用后或洗衣操作后，和假如它未進(jìn)行所述處理相比，起皺或褶皺的可能性更小。
本發(fā)明使用多羧酸而不使用甲醛或釋放甲醛的試劑作為改進(jìn)含纖維素纖維紡織品抗皺性、防縮性和免燙性的纖維素交聯(lián)劑。從文獻(xiàn)中可知一些這樣的多羧酸。本發(fā)明方法適用的多羧酸包括脂肪族的——包括開鏈的和脂環(huán)族的——多羧酸，以及芳族多羧酸。優(yōu)選該多羧酸每分子含至少3，特別是至少4且經(jīng)常更多的羧酸基團(tuán)。
特別合適的脂族多羧酸包括其中至少兩個(gè)羧酸基團(tuán)被2或3個(gè)，更常見2個(gè)碳原子隔開的酸，并且在此優(yōu)選該多羧酸含多個(gè)這樣排列的羧酸基團(tuán)對(duì)。在這樣的脂肪族酸含烯雙鍵的場(chǎng)合下，非常可取的是其位于羧酸基團(tuán)的α，β-位；這樣的脂族酸在已帶羧酸基的碳原子上可含羥基；且進(jìn)一步地，脂族鏈或環(huán)可含一個(gè)或多個(gè)氧原子和/或硫原子。合適的芳族酸包括其中至少兩個(gè)羧酸基團(tuán)連接在相鄰芳環(huán)碳原子上的酸。
合適脂族多羧酸的實(shí)例包括馬來酸、甲基馬來酸(檸康酸)、檸檬酸、衣康酸、1，2，3-丙烷三羧酸、1，2，3，4-丁烷四羧酸(常稱作BTCA)、全順式-1，2，3，4-環(huán)戊烷四羧酸、氧聯(lián)二琥珀酸、硫代二琥珀酸；低聚-和/或多聚-馬來酸和/或酸酐(如GB 2295404 A和WO 96/26314 A中所描述的且縮寫為“OMA”)，并且合適的芳族多羧酸包括苯六甲酸和1，2，4-苯三酸。
交聯(lián)劑的用量一般會(huì)為干織物重量的1～10重量％，特別是大約2～大約7重量％。用于處理溶液中的交聯(lián)劑具體濃度取決于所要求的交聯(lián)度、所處理織物中的纖維素纖維比例以及交聯(lián)劑的溶解度。典型地，此濃度為溶液重量的大約1～20％，更常見為2～10％，特別是0.5～7且尤其是大約5％。
用于本發(fā)明的焙烘催化劑為有機(jī)或無機(jī)磺酸或亞磺酸或它們的鹽。合適催化劑包括無機(jī)磺酸即含SO3H(或SO2OH)基的化合物，特別是鹵磺酸和氨基磺酸，特別是通式為XSO2OH的那些，其中X為Cl、F或NH2，分別為氯磺酸和氟磺酸及氨基磺酸(牛磺酸)。合適的有機(jī)磺酸一般具有通式RSO2OH其中R為有機(jī)基團(tuán)，特別是烷基或環(huán)烷基，不飽和直鏈或支鏈烴基，特別是鏈烯基，或不飽和環(huán)或芳烴基。
本發(fā)明特別有活性且有效的焙烘催化劑包括烷烴磺酸和它們的堿金屬鹽，例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷和己烷磺酸，樟腦磺酸，羥乙基磺酸(2-羥基乙烷磺酸)，甲二磺酸和三氟甲烷磺酸。其它有用的焙烘催化劑包括芳烴和烷基芳烴磺酸，例如苯、對(duì)羥基苯、對(duì)甲苯和十二烷基苯的磺酸，萘-1-和萘-2-磺酸以及1，3-苯及2，6-萘二磺酸和苯亞磺酸。
磺酸和亞磺酸催化劑可以游離酸或以鹽特別是堿金屬、銨或堿土金屬鹽，或者游離酸和鹽或鹽(類)的混合物形式使用。此成鹽陽離子具體為鉀、鈉、銨、鎂、鈣或這些陽離子的混合物。還不清楚焙烘催化劑的游離酸形式或鹽形式是否是更有效的催化劑組分。此存在形式將取決于用于處理該紡織品的溶液酸性以及干燥和加熱步驟的效果。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用中等酸性的溶液，PH值典型地為2～6，常常至多4.5，更常見2.5～4，尤其是大約3處理紡織品是有利的。在此類條件下，焙烘催化劑可依據(jù)其酸性，以中性游離酸、以酸陰離子或混合物的形式存在?；撬嵬ǔＪ窃趐H值大約為3的水溶液中將會(huì)以游離酸(常常大量解離的)存在的足夠強(qiáng)的酸。
催化劑用量將一般為多羧酸交聯(lián)劑重量的10～200％，更常見25～150％，優(yōu)選50～120％。用基于所處理紡織品(其干重)的百分?jǐn)?shù)表達(dá)，該用量～般會(huì)為1～30重量％，更常見2～20重量％，特別是2.5～10重量％。用在處理溶液中的濃度一般為該溶液重量的0.1～20％，更常見0.2～10％，特別是0.5～7％。
進(jìn)行此處理一般首先用含交聯(lián)劑和焙烘催化劑的水處理液浸漬纖維素或含纖維素的紡織材料，并例如使用軋水機(jī)除去過量的液體，如果需要，重復(fù)這些步驟，以便獲得要求的帶液量。接著干燥該材料以便除去溶劑，然后焙烘，例如在烘箱中，一般大約150～240℃，常常160～200℃焙烘5秒～30分鐘，常見1～5分鐘時(shí)間，以便促進(jìn)多羧酸對(duì)纖維素的酯化和交聯(lián)。一般處理液帶液量為未處理紡織品干重的30～120％，更常見50～100％，特別是大約80％。
通過FT-IR(付立葉變換紅外)光譜分析，我們業(yè)經(jīng)證實(shí)按照本發(fā)明處理的材料中存在纖維素酯羰基。紅外譜圖中已經(jīng)出現(xiàn)纖維素酯羰基的吸收譜帶并且在1720～1750cm-1的范圍內(nèi)(Zhbankov，P.G.，“纖維素及其衍生物的紅外光譜”，顧問局，紐約，1968年，第315～316頁)(Zhbankov，P.G.，“Infrared spectra of cellulose and itsderivatives”，Consultant Bureau，New York，1968，pp 315-316)。我們觀測(cè)到的吸收峰位于約1720～1735cm-1。
含交聯(lián)劑和焙烘催化劑的處理溶液構(gòu)成本發(fā)明的一部分，其相應(yīng)地明確地包括一種水溶液，該水溶液含至少一種，特別是濃度為該溶液重量1～20％的多羧酸纖維素交聯(lián)劑，與至少一種，特別是濃度為該溶液重量0.2～10％作為酯化催化劑的有機(jī)或無機(jī)磺酸或亞磺酸或鹽。
本發(fā)明進(jìn)一步包括用本發(fā)明方法處理的織物，且特別是纖維素紡織材料，其可為織造(包括針織)的或非織造的，其帶有酯化于纖維素羥基位置上的至少一種多羧酸纖維素交聯(lián)劑的殘基以及至少一種有機(jī)或無機(jī)磺酸或亞磺酸或鹽酯化催化劑的殘基。
本發(fā)明的這些方面中，特別優(yōu)選的特征如對(duì)本發(fā)明方法所作的描述。
用以下實(shí)施例舉例說明本發(fā)明。除非做不同說明，所有份數(shù)及百分?jǐn)?shù)以重量計(jì)。原料BTCA1，2，3，4-丁烷四羧酸OMAⅰ 用過氧化苯甲酰作為聚合引發(fā)劑制造的低聚馬來酸0MAⅱ 用過氧化氫/乙酸酐作為聚合引發(fā)劑制造的低聚馬來酸MSA 甲磺酸Surf產(chǎn)自Hindustan Lever的擁有商品產(chǎn)權(quán)的家用洗滌劑(Commercial proprietary domestic detergent ex Hindustan Lever)
測(cè)試方法折皺回復(fù)角(WRA)按照AATCC測(cè)試方法66-1990；織物的折皺回復(fù)回復(fù)角方法測(cè)定用折皺回復(fù)角代表機(jī)織紡織品的抗皺性；WRA越大，織物的抗皺性越高。結(jié)果用度數(shù)表示。
實(shí)施例1本實(shí)施例舉例說明采用BTCA對(duì)棉織物進(jìn)行耐久壓燙整理中，MSA(實(shí)施例1a、1b和1c)作焙烘催化劑的應(yīng)用。
通過在pH值調(diào)節(jié)到3的處理浴中浸漬，將棉布試樣(10平方英寸；大約25×25厘米)完全浸透，該處理浴含有BTCA(5克；6．25％w／v)和作為焙烘催化劑的MSA(表1給出的濃度)的水溶液(80毫升)。使浸濕布樣從軋水機(jī)的軋輥之間通過，并重復(fù)此過程兩次以便得到占干布樣重量80％的總帶液量。將此試樣在架上張開并在85℃的鼓風(fēng)烘箱中干燥5分鐘。然后將干燥的試樣在鼓風(fēng)烘箱中按下表1所示溫度和時(shí)間處理，其中BTCA和MSA的量以占干織物重量的重量％表示。處理樣品用1％的Surf溶液清洗5分鐘，用水洗并空氣干燥，并且測(cè)量它們的WRA。下表1中包括WRA結(jié)果。
表1
實(shí)施例2此實(shí)施例對(duì)棉織物BTCA耐久壓燙整理中作為焙烘催化劑的MSA(實(shí)施例2)和次磷酸鈉(對(duì)比例C2)作了對(duì)比。使用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┮勒諏?shí)施例1的一般步驟進(jìn)行，結(jié)果列于下表2。
表2
實(shí)施例3此實(shí)施例對(duì)在OMA作為交聯(lián)劑的棉織物耐久壓燙整理中作為焙烘催化劑的MSA(實(shí)施例3a、3b和3c)和次磷酸鈉(對(duì)比例C3)作了對(duì)比，實(shí)施例3a和3b使用OMAi而實(shí)施例3c和C3使用OMAii。依照實(shí)施例1的一般步驟，在處理浴中按下表3所列濃度使用適當(dāng)?shù)拇呋瘎琖RA數(shù)據(jù)的結(jié)果列于下表3。
表3
實(shí)施例4按照實(shí)施例1的一般步驟用5％的BTCA作為處理樹脂并用5％和1％的MSA作為焙烘催化劑，濃度基于干織物重量，制備棉布樣。將樣品在180℃下加熱處理90秒。兩個(gè)樣品的FT-IR光譜測(cè)試(經(jīng)特別留意1759-1720 cm-1的頻率范圍)顯示表示存在交聯(lián)酯基的1728 cm-1吸收。
權(quán)利要求
1．一種纖維素纖維紡織材料的處理方法，該方法包括a將含至少一種多羧酸以及作為酯化催化劑的有機(jī)或無機(jī)磺酸或亞磺酸或鹽的水溶液施加到此纖維素紡織材料上，并且b干燥該織物并將其加熱以便促使多羧酸與此纖維素紡織材料的纖維素進(jìn)行酯化交聯(lián)。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其中該磺酸或亞磺酸為烷烴和/或環(huán)烷烴和/或烯烴的磺酸、不飽和環(huán)和/或芳烴的磺酸和/或雜環(huán)磺酸中的一種或多種。
3．如權(quán)利要求2所述的方法，其中該催化劑為甲磺酸和/或苯磺酸。
4．如權(quán)利要求1至3任何一項(xiàng)中所述的方法，其中該多羧酸包括被2或3個(gè)碳原子隔開的至少兩個(gè)羧酸基團(tuán)。
5．如權(quán)利要求1至4任何一項(xiàng)中所述的方法，其中該多羧酸交聯(lián)劑為馬來酸、甲基馬來酸、檸檬酸、衣康酸、1，2，3-丙烷三羧酸、1，2，3，4-丁烷四羧酸、全順式-1，2，3，4-環(huán)戊烷四羧酸、氧聯(lián)二琥珀酸、硫代二琥珀酸、低聚-和/或多聚-馬來酸和/或酸酐、苯六甲酸和1，2，4-苯三酸中的一種或多種。
6．如權(quán)利要求1所述的方法，其中該多羧酸為1，2，3，4-丁烷四羧酸和/或低聚-和/或多聚-馬來酸并且該催化劑為甲磺酸和/或苯亞磺酸。
7．如權(quán)利要求1至6任何一項(xiàng)中所述的方法，其中多羧酸交聯(lián)劑的用量為干織物重量的1～10重量％。
8．如權(quán)利要求7所述的方法，其中多羧酸的用量為干織物重量的大約2～大約7重量％。
9．如權(quán)利要求1至8任何一項(xiàng)中所述的方法，其中羥基羧酸催化劑的用量為該多羧酸交聯(lián)劑重量的1～100重量％。
10．如權(quán)利要求9所述的方法，其中羥基羧酸的用量為該多羧酸交聯(lián)劑的2～30重量％。
11．如權(quán)利要求10所述的方法，其中羥基羧酸的用量為該多羧酸交聯(lián)劑的5～20重量％。
12．如權(quán)利要求1至11任何一項(xiàng)中所述的方法，其中在150～240℃溫度進(jìn)行該加熱步驟。
13．如權(quán)利要求12所述的方法，其中該溫度為160～200℃。
14．如權(quán)利要求1至13任何一項(xiàng)中所述的方法，其中該加熱步驟進(jìn)行5秒～30分鐘的時(shí)間。
15．如權(quán)利要求14所述的方法，其中該時(shí)間為1～5分鐘。
全文摘要
通過施加含多羧酸交聯(lián)劑和作為酯化催化劑的有機(jī)或無機(jī)磺酸或亞磺酸,特別是對(duì)甲苯磷酸、甲磺酸和十二烷基苯磺酸或者鹽,尤其是堿金屬、銨或堿土金屬鹽的水溶液處理纖維素纖維材料,干燥該織物并將其加熱,促使多羧酸與該纖維素纖維材料中的纖維素酯化交聯(lián),以便賦予織物改進(jìn)的抗起皺和/或抗褶皺和/或防縮和/或免燙的性能。此方法的優(yōu)點(diǎn)是不使用甲醛衍生物,從而在制造或使用期間,此方法的操作和所處理材料不釋放甲醛,并且該催化劑不含或不使用含磷化合物。
文檔編號(hào)D06M13/184GK1284143SQ9881340
公開日2001年2月14日 申請(qǐng)日期1998年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月31日
發(fā)明者S·Y·戴克, R·阿魯姆加斯瓦米, U·D·哈加尼斯 申請(qǐng)人:帝國化學(xué)工業(yè)公司