專利名稱：通過等離子體聚合反應(yīng)使羊毛防縮的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理羊毛和羊毛混紡織物，以改善洗燙效能，特別是減少在洗滌期間因氈縮而致的縮水。
背景技術(shù)：
術(shù)語“羊毛”不僅包括來自如綿羊的羊亞科(Caprinae)的纖維，亦包括某些其他品種的哺乳動物，例如山羊、大羊駝、羊駝和兔子的毛發(fā)(如羊絨、馬海毛或安哥拉毛)。羊毛纖維由于其外觀和手感品質(zhì)以及其隔熱特性而為制造衣物的普遍材料。然而，羊毛和羊毛混紡的壞處是其會在洗滌期間縮水。
羊毛纖維由內(nèi)皮質(zhì)層和外表面角質(zhì)層組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而縮水的問題是因其結(jié)構(gòu)造成的氈縮而致的。主要是由這外表面角質(zhì)層造成氈縮縮水的。該角質(zhì)層包含上角質(zhì)層，其包括與蛋白表面以共價鍵方式結(jié)合的油脂，其提供了一些天然疏水性。該角質(zhì)層亦包含外角質(zhì)層，其帶有結(jié)構(gòu)堅硬的表面，該表面含有保護(hù)羊毛纖維免受機(jī)械損害的重疊鱗片。外角質(zhì)層這樣的堅硬表面結(jié)構(gòu)會造成“方向性摩擦效應(yīng)”(DFE)，而其會導(dǎo)致羊毛在洗滌期間氈縮。該些纖維當(dāng)正被洗滌時，會經(jīng)受水、熱力和機(jī)械攪動，致使該些纖維互相交錯。因該外角質(zhì)層的性質(zhì)所致，纖維向一個方向滑動比向另一方向更為容易，導(dǎo)致選擇性的單向運動，造成租縮。由于鱗片邊緣的硬度和其與其他纖維接觸時的變形性不足，因此“順”鱗方向的摩擦系數(shù)比“逆”鱗方向的較小。DFE的結(jié)果就是，該些纖維會逐漸鎖在一起、紗線合攏且織物不可逆地縮水。處理羊毛以使其可機(jī)洗的主要方法為氯化赫科塞特法(Chlorine Hercosettprocess)，其目的為“遮蔽”表面鱗片和使表面鱗片“變得平滑”，從而消除DFE。該方法涉及一系列的水??；以酸的氯化(acid chlorination)開始，以使上角質(zhì)層改性,從而賦予潤濕性、產(chǎn)生可反應(yīng)的官能度，官能度用于可反應(yīng)的聚合物的結(jié)合以及提高表面能以讓聚合物涂層可張開來。其后的步驟是脫氯/中和，其產(chǎn)生更高的可反應(yīng)的官能度，用于可反應(yīng)的聚合物的結(jié)合并將殘余的氯從該纖維除去。在這步驟后施加聚合物，進(jìn)行軟化和干燥。赫科塞特聚合物是軟的、陽離子活性環(huán)氧氯丙烷聚酰胺，其會排到帶負(fù)電荷的羊毛纖維上，并與纖維表面以共價鍵的方式結(jié)合。其遮蔽鱗片邊緣，從而消除DFE。在T. Shaw&M. A. White, Chapter 5, P. 346 (1984) , Handbook of FiberScience&Fiber Technology, Vol. II, Chemical Processing of Fibers&Fabrics，F(xiàn)unctional Finishes，Part B，Edited by M.Lewin&S. B. Sello. Marcel Dekker Inc. , NewYork. ISBN0-8247-7118中更詳細(xì)地描述了氯化赫科塞特法。在J. Lewis，Wool ScienceReview，54，2 (1977)以及Η· J. Katz，G. F. Wood&M. T. Goldsmith, Textile Manufacturer, 95,84(1969)兩者中亦描述了氯化赫科塞特法。氯化赫科塞特法的壞處是會在氯化階段中產(chǎn)生可吸附的有機(jī)鹵素(AOX)，致使須尋求其他解決方案。為了令織物防水，往往會在其上添加耐久疏水涂層(DWR)，舉例來說，F(xiàn)luoropel和Olephobol為兩種典型的通過濕化學(xué)技術(shù)來施加以給予疏水性的含氟聚合物涂層。在E. Kissa, Chapter 2, P. 143(1984), Handbook of Fiber Science&Fiber Technology,Vol.II, Chemical Processing of Fibers&Fabrics, Functional Finishes, Part B,Edited by M. Lewin&S. B. Sello. Marcel Dekker Inc. , New York. ISBN 0-8247-7118以及 F. Audenaert, H. Lens, D. Roily and P. Van der Elst, Fluorochemical TextileRepellents-Synthesis, and Applications A 3M Perspective, J. Text.Inst. ,90,3,76(1999)中均論述了耐久疏水涂層。在洗滌后，由于氟碳聚合物鏈的重新定向，因此這些含氟聚合物涂層的疏水性往往會減弱。這是因該聚合物的運動而致使的，而其運動使得疏水性的氟官能團(tuán)“重新定位”到該涂層的下層表面，遠(yuǎn)離在清潔中所使用的水。要恢復(fù)疏水性，須對該織物進(jìn)行熱壓(如熨燙)或熱力干燥。
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等離子體沉積技術(shù)被用來將聚合物涂層沉積在一系列表面上，特別是在織物表面上。這項技術(shù)被公認(rèn)為干凈且干燥的技術(shù)，與傳統(tǒng)濕化學(xué)法相比，僅生成少量廢物。使用這個方法時，等離子體會從在電場作用下的有機(jī)分子中產(chǎn)生。當(dāng)這是在有基質(zhì)存在下進(jìn)行時，在等離子體中的化合物的自由基在該基質(zhì)上聚合。傳統(tǒng)的聚合物合成往往產(chǎn)生含有與單體種類非常相似的重復(fù)單元的結(jié)構(gòu)，而使用等離子體生成的聚合物網(wǎng)絡(luò)卻可極為復(fù)雜。由此所得的涂層的特性可取決于基質(zhì)的性質(zhì)，以及所用的單體的性質(zhì)和其被沉積時所處于的條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面提供了處理羊毛的方法，羊毛的形式為纖維、紗條、紗線、含有所述纖維或紗線的織物或衣物，以避免在洗滌期間因氈縮而致的縮水，該方法包含通過等離子體聚合反應(yīng)施加聚合物涂層。紗條是被粗梳并精梳羊毛形成為管狀纖維。英國紡織學(xué)會將紗條界定為連續(xù)的未加捻的纖維集合體。纖維、紗線、紗條、織物或衣物可包含純羊毛或羊毛/聚合物混紡。任何進(jìn)行等離子體聚合反應(yīng)或表面改性以形成合適聚合物涂層的單體均可被適當(dāng)?shù)厥褂?。這些單體的例子包括在本領(lǐng)域內(nèi)已知可通過等離子體聚合反應(yīng)在基質(zhì)上產(chǎn)生疏水性聚合物涂層的單體，包括，舉例來說，帶有反應(yīng)性官能團(tuán)的含碳化合物，特別是基本以-CF3為主的全氟化合物(見WO 97/38801)、全氟代烯烴(Wang et al. , Chem Mater1996，2212-2214)、含氫不飽和化合物，該含氫不飽和化合物可選擇性地含有鹵素原子或全鹵化有機(jī)化合物(至少10個碳原子)(見WO 98/58117)、含有兩個雙鍵的有機(jī)化合物(W0 99/64662)、飽和有機(jī)化合物，其具有可選擇性地被取代的烷基鏈，而該烷基鏈帶有至少5個碳原子可選擇性地被雜原子插入(W0 00/05000)、可選擇性地被取代的炔烴(W0 00/20130)、被聚醚取代的烯烴(US 6,482, 531B)和含有至少一個雜原子的大環(huán)(US6，329，024B)，而其全部內(nèi)容均以引用的方式并入本文中?？捎糜诋a(chǎn)生本發(fā)明的涂層的單體的特定群組包括化學(xué)式(I)
權(quán)利要求
1.處理羊毛的方法，羊毛的形式為纖維、紗條、紗線、包含所述纖維或紗線的織物或衣物，以避免在洗滌期間因氈縮而致的縮水，該方法包含通過等離子體聚合反應(yīng)施加聚合物涂層。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中該聚合物為含氟聚合物。
3.如權(quán)利要求I或2中任一項所述的方法，其中在該等離子體聚合反應(yīng)前的預(yù)備步驟中，在有惰性氣體存在下施加連續(xù)功率等離子體。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中該惰性氣體包含氬。
5.如前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中該纖維、紗線、紗條、織物或衣物會進(jìn)行預(yù)處理來以聚合物在該纖維表面涂層。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中該預(yù)處理包含氯化/赫科塞特法。
7.如權(quán)利要求I至4中任一項所述的方法，其中該方法進(jìn)一步包含對該纖維、紗線、紗條、織物或衣物施加硅納米粒子。
8.如前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中該等離子體包含單體化合物，其進(jìn)行等離子體聚合反應(yīng)以形成聚合物，其中該單體化合物為化學(xué)式(I)
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中化學(xué)式(I)的化合物為化學(xué)式(II)CH2 = CH-R5(II) 的化合物，其中R5如上有關(guān)化學(xué)式(I)所界定般，或化學(xué)式(I)的化合物為化學(xué)式(III) CH2 = CR7aC(O)O(CH2)nR5 (III)的丙烯酸酯，其中η和R5如上有關(guān)化學(xué)式⑴所界定般，R7a為氫、C1,烷基或C1,鹵代烷基。特別是，R7a為氫或CV6烷基，如甲基。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中化學(xué)式(III)的化合物為化學(xué)式(IV)
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中化學(xué)式(IV)的化合物為1H，1H，2H，2H-全氟癸基丙烯酸酯。
12.如權(quán)利要求1-7中任一項所述的方法，其中該等離子體包含單體化合物，其進(jìn)行等 離子體聚合反應(yīng)以形成聚合物，其中該單體化合物為化學(xué)式(V)
13.如前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其于等離子體沉積腔室中進(jìn)行，在所述腔室內(nèi)引發(fā)輝光放電，并施加脈沖場形式的電壓。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所施加的電壓的功率在5到500W。
15.如權(quán)利要求13或權(quán)利要求14所述的方法，其中該電壓進(jìn)行脈沖的次序以開啟時間關(guān)閉時間的比例在I : 500到I : 1500的范圍內(nèi)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中該電壓進(jìn)行脈沖的次序為電源開啟20-50μS，并關(guān)閉 1000 μ s 到 30000 μ S。
17.如權(quán)利要求13至16中任一項所述的方法，其中以脈沖場形式施加該電壓30秒到90分鐘的時間。
18.如前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中該纖維、紗線、紗條、織物或衣物包含100%羊毛。
19.如前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中該纖維、紗線、紗條、織物或衣物包含羊毛/聚合物混紡。
20.等離子體聚合涂層的用途，其取自在含有羊毛的纖維、紗線、紗條、以所述纖維或紗線制成的織物或衣物上進(jìn)行聚合物反應(yīng)，以減少在洗滌期間因氈縮而致的縮水。
21.如權(quán)利要求19所述的用途，其中該聚合物為含氟聚合物。
22.如權(quán)利要求20或21中任一項所述的用途，其中該聚合物涂層的形成是以將該織物或織物從其構(gòu)建而成的紗線暴露于化合物一段足夠長的時間以讓保護(hù)性聚合物層可在該織物或紗線的表面上形成，而該化合物包含化學(xué)式(I)
23.聚合物涂層的用途，其得自在含有羊毛的纖維、紗線、紗條、以所述纖維或紗線制成的織物或衣物上進(jìn)行等離子體聚合反應(yīng)，以作為疏水和/或疏油涂層，該涂層無須在洗滌后進(jìn)行恢復(fù)。
24.含有羊毛的纖維、紗線、紗條、以所述纖維或紗線制成的織物或衣物，其中該纖維、紗線、紗條、織物或衣物已根據(jù)如權(quán)利要求I至19中任一項所述的方法處理，以避免在洗滌期間因氈縮而致的縮水。
全文摘要
一種羊毛的處理方法，該羊毛的形式為纖維、紗線、紗條、織物或衣物。通過等離子體聚合反應(yīng)施加聚合物涂層，以避免因洗滌造成的氈縮而致的縮水。該方法可包括預(yù)處理步驟，例如施加連續(xù)的惰性氣體等離子體、對纖維表面施加納米粒子或以聚合物為纖維表面涂層。
文檔編號D06M10/02GK102844490SQ201080062416
公開日2012年12月26日 申請日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月25日
發(fā)明者克里斯托弗·卡爾, 阿克巴·考達(dá)米, 史蒂芬·科爾森 申請人:P2I有限公司