Способ изготовления модифицированного волокна животного происхождения

Способ изготовления модифицированного волокна животного происхождения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

2420-181862RU/23

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОГО ВОЛОКНА ЖИВОТНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Описание

Область технического применения

Настоящее изобретение относится к способу изготовления волокна животного происхождения, которому приданы стойкость к усадке и стойкость к отслаиванию. В частности, настоящее изобретение относится к способу изготовления волокна животного происхождения, которому приданы стойкость к усадке и стойкость к отслаиванию без риска снижения превосходной естественной водоотталкивающей способности волокна животного происхождения.

Предпосылки к созданию изобретения

Волокна животного происхождения отличаются тем, что, в зависимости от типа волокна, они обладают характерной текстурой, биологически разлагаемы, обладают превосходной влагопоглощающей способностью, высвобождением влаги, сохранением тепла, замедлением горения и способностью к окрашиванию, и дополнительно обладают водоотталкивающей способностью. Что касается физических характеристик, то волокна животного происхождения обладают характеристиками прочности и эластичности, достаточными для носки, а также обладают высокой фрикционной прочностью и, таким образом, являются необычными волокнами, которые ценились с древних времен. Однако свойлачивание, которое происходит при стирке волокна из-за структуры эпидермальной ткани волокна животного происхождения, и отслаивание при ношении волокна животного происхождения являются нежелательными характеристиками волокна для его использования в одежде. Соответственно, давно предпринимались усилия по модификации поверхности волокна, которые фокусировались в основном на придании противоусадочных свойств, и в связи с этим производили также обработку против отслаивания.

Однако водоотталкивающую способность волокна животного происхождения, естественное свойство волокна животного происхождения, приносили в жертву при получении волокна таким способом. Водоотталкивающая мембрана волокна животного происхождения оказывает влияние на влагопоглощение и высвобождение влаги, функционирует как средство управления передачей тепла, связанной с адсорбцией и десорбцией воды, и оказывает влияние на сохранение тепла и обеспечение комфорта. Другими словами, использование обычных стойких к усадке веществ может предотвратить усадку, происходящую в результате стирки, но не обеспечивает в достаточной мере сохранение тепла и комфорт.

Примером типичного способа придания противоусадочных свойств является способ придания противоусадочных свойств, при котором используют хлорсодержащее средство, в котором эпидермальная ткань из волокна животного происхождения делается гидрофильной с целью размягчения или удаления ткани для придания стойкости к усадке, и, кроме того, эпидермальную ткань покрывают полиамидной эпихлоргидриновой смолой (смолой Hercosett производства Dick Hercules Co.) для повышения стойкости к стирке, т.е. используют способ придания противоусадочных свойств с использованием состава хлор/Hercosett. Этот способ в настоящее время широко используют во всем мире и, вероятно, его рассматривают как стандартный способ обработки шерсти для придания противоусадочных свойств.

Заявителями в следующих патентных документах 1 и 2 предложен способ придания противоусадочных свойств, в котором используют озон, в качестве альтернативы способу придания противоусадочных свойств с использованием состава хлор/Hercosett.

Перечень ссылочных патентных документов

Патентный документ 1: японский патент № 3722708

Патентный документ 2: японский патент № 3683879

Краткое описание изобретения

Технические проблемы

Тем не менее, этот способ также по-прежнему проблематичен в том, что в результате свойлачивания имеет место усадка, происходящая при стирке в водной системе, и требуется повышение химической активности.

Настоящее изобретение обеспечивает способ эффективного изготовления в течение короткого периода времени волокна животного происхождения, обладающего превосходной стойкостью к усадке, которое с малой вероятностью свойлачивается при стирке в водной системе, посредством использования озона для придания противоусадочных свойств волокну животного происхождения.

Способ решения проблемы

Способ изготовления модифицированного волокна животного происхождения согласно настоящему изобретению включает стадию 1 предварительного окисления цистиновой связи (связи -S-S-), существующей в эпидермальной клетке волокна животного происхождения, для приведения цистиновой связи в состояние низкой степени окисления; стадию 2 окисления озоном предварительно окисленной связи -S-S- для приведения связи -S-S- по меньшей мере в одно состояние высокой степени окисления, выбранное из состояний двойного, тройного и четвертичного окисления; и стадию 3 восстановительного расщепления связи -S-S- в состоянии высокой степени окисления. Используя этот способ, волокну животного происхождения придают стойкость к усадке и стойкость к отслаиванию. На стадии 2 обеспечивают озон в виде микропузырьков в водном растворе, содержащем анионное поверхностно-активное вещество, имеющее C_8-24 алкильную группу, и волокно животного происхождения взаимодействует с озоном.

Преимущества изобретения

Обеспечивают согласно настоящему изобретению на предыдущей стадии 2 озон в виде микропузырьков в водном растворе, содержащем анионное поверхностно-активное вещество, имеющее C_8-24 алкильную группу, и волокно животного происхождения обрабатывают озоном, и соответственно, настоящее изобретение обеспечивает способ эффективного изготовления в течение короткого периода времени волокна животного происхождения, обладающего превосходной стойкостью к усадке, которое с малой вероятностью свойлачивается при стирке в водной системе.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 схематически изображено продольное сечение волокна животного происхождения.

На фиг.2 представлен чертеж, иллюстрирующий способ обработки озоном по одному из примеров согласно настоящему изобретению.

На фиг.3 представлен поясняющий вид сбоку линии обработки по одному из примеров согласно настоящему изобретению.

Описание вариантов осуществления

Ниже описан механизм обеспечения стойкости к усадке и стойкости к отслаиванию, раскрытый настоящим изобретением, с использованием в качестве примера структуры шерстяного волокна. На фиг.1 схематически изображено продольное сечение части поверхности шерстяного волокна, взятое из публикации Wool Science Review Vol. 63 (1986). В части эпидермальной ткани (кутикуле), называемой чешуйками, эпикутикулярный слой (21), экзокутикулярный слой A (22), экзокутикулярный слой B (23) и наиболее глубокий слой, т.е. эндокутикулярный слой (24), расположены в показанном порядке, начиная с наружной стороны. Кроме того, наружная поверхность эпикутикулярного слоя покрыта слоем, имеющим толщину примерно 0,9 нм, из высших жирных кислот (в основном из эйкозановой (арахиновой) кислоты), связанных посредством сложной тиоэфирной связи с остатком -SH полипептидной цепи в эпикутикулярном слое, и алкильная группа эйкозановой кислоты обеспечивает волокно животного происхождения превосходной водоотталкивающей способностью.

Более конкретно, высшие жирные кислоты, особенно эйкозановая кислота, обладающие водоотталкивающей способностью, которые представляют собой самую наружную поверхность волокна, соединены с эпикутикулярным слоем (содержание цистина составляет 12 масс.%) посредством сложной тиоэфирной связи, и эпикутикулярный слой образует структуру, неразрывно связанную с экзокутикулярным слоем A (содержание цистина составляет 35 масс.%), расположенным непосредственно под ним, таким образом, достигающим толщины примерно 20% всей толщины эпидермиса (кутикулы), и в этой ткани цистиновые связи распределены с высокой концентрацией, достигающей примерно 70 масс.% от всего содержания цистина в эпидермисе (кутикуле). Остальные 30 масс.% или около того, как известно, представляют собой экзокутикулярный слой B (содержание цистина составляет 15 масс.%) и эндокутикулярный слой (содержание цистина составляет 3 масс.%).

Эпидермическая ткань в основном состоит из экзокутикулярных слоев A и B и эндокутикулярного слоя, но поскольку экзокутикулярный слой A образует структуру ткани, неразрывно связанную с эпикутикулярным слоем, то явление свойлачивания происходит таким образом, что по существу зависит от экзокутикулярного слоя B и эндокутикулярного слоя.

При погружении шерстяного волокна в воду соответствующие слои абсорбируют воду в различной степени и набухают, и естественно, чем в большей степени развиты цистиновые поперечные связи, тем в меньшей степени происходит набухание, вызванное водой. Таким образом, при погружении волокна в воду наиболее глубоко расположенный эндокутикулярный слой, который обладает низкой плотностью цистиновых поперечных связей, набухает под воздействием воды и удлиняется, в то время как наружные экзокутикулярные слои, которые обладают высокой плотностью цистиновых поперечных связей, набухают в меньшей степени под воздействием воды, и, таким образом, степень их удлинения меньше. Из-за такого различия в удлинении, вызванном набуханием, края чешуек поднимаются вверх, в результате чего происходит переплетение волокон и свойлачивание. Более подробно, отдельные волокна перепутываются друг с другом, перепутанная часть дополнительно перепутывается с другими волокнами под воздействием внешних сил, прикладываемых к одежде во время стирки, и волокна в целом подтягиваются к перепутанной части, таким образом, вызывая усадку по длине всей волокнистой массы, в результате чего происходит свойлачивание. Таким образом, свойлачивание сопровождается усадкой.

Волокно животного происхождения, обладающее превосходной стойкостью к усадке и стойкостью к отслаиванию согласно настоящему изобретению, получают главным образом путем химической модификации эпидермальной ткани. Это означает, что подъем чешуек при погружении волокна в воду по существу исключают за счет существенного выравнивания способности к набуханию экзокутикулярного слоя B со способностью к набуханию эндокутикулярного слоя, в то время как водоотталкивающие свойства, обеспеченные эйкозановой кислотой в самой наружной поверхности, сохраняются.

Это означает, что в основном только экзокутикулярный слой B выборочно атакуют с целью разрушения структуры поперечных связей, включающей цистиновую связь, в то же время сохраняя интегральную структуру эпикутикулярного слоя/экзокутикулярного слоя A, которая является гистологически жесткой, и в то же время сохраняя, таким образом, также водоотталкивающую эйкозановую кислоту. Поскольку только часть поверхностного слоя волокна, особенно часть, вовлекаемую в набухание и усадку, модифицируют, а внутренняя структура волокна остается нетронутой, сохраняют не только водоотталкивающую способность всего волокна, но также сохраняют прочность волокна.

Описанное выше структурное изменение, произведенное путем обработки согласно настоящему изобретению, может быть проверено путем измерения методом отраженных волн с использованием инфракрасной спектроскопии с Фурье-преобразованием (FT-IR) (метод ATR, НПВО) (или метод нарушенного полного внутреннего отражения). В соответствии с FT-IR абсорбция волокна животного происхождения, которое было подвергнуто модифицирующей обработке, как для полосы поглощения при длине волны 1040 см^-1, соответствующей группе SO₃H (сульфонатной группе), так и для полосы поглощения при длине волны 1024 см^-1, соответствующей группе S-SO₃Na (соль Bunte), относительная абсорбция с полосой поглощения, соответствующей амиду I (1650 см^-1), равная 1, выше, чем относительная абсорбция необработанного волокна животного происхождения, показывающая, что поперечные связи экзокутикулярного слоя B разорваны.

С другой стороны, в волокне животного происхождения, полученном согласно обычному способу придания противоусадочных свойств, т.е. способа с использованием обработки хлором или способа с использованием обработки хлором/Hercosett, интегральную структуру эпикутикулярного слоя/экзокутикулярного слоя A атакуют непосредственно, что приводит к сильному повреждение особенно эпикутикулярного слоя, и, таким образом, водоотталкивающий слой разрушается, и водоотталкивающая способность, которая является естественной способностью волокна животного происхождения, ослабляется. Кроме того, все волокно окисляется, приводя к снижению его прочности. Кроме того, чешуйчатая поверхность обычного стойкого к усадке волокна животного происхождения является гладкой, и сопротивление трению, возникающее при вытаскивании одного волокна, меньше, чем сопротивление трению волокна животного происхождения согласно настоящему изобретению, в котором чешуйки защищены, и, таким образом, обычное волокно не обладает достаточной стойкостью к отслаиванию.

Это может быть легко определено путем нанесения капли воды объемом примерно 1 мл на трикотажный материал. Во-первых, капля воды сохраняется, как на необработанной шерсти по истечении 30 минут со времени нанесения капли. Это происходит из-за водоотталкивающей способности эпикутикулярного слоя. Что касается волокна животного происхождения, которое было подвергнуто типичной обработке для придания противоусадочных свойств, т.е. способа с использованием обработки хлором или способа с использованием обработки хлором/Hercosett, то капля воды чаще всего проникает в трикотажный материал в течение 2 минут со времени нанесения капли и полностью проникает в течение 30 минут. В противоположность этому, поведение (водоотталкивающая способность) капли на обработанном продукте согласно настоящему изобретению почти идентично поведению капли на необработанной шерсти. Таким образом, может быть подтверждено, что состояние поверхности натуральной шерсти может быть сохранено путем использования способа согласно настоящему изобретению.

Примеры волокон животного происхождения для использования в настоящем изобретении включают шерстяное волокно, мохер, шерсть альпака, кашемир, шерсть ламы, шерсть викуньи, верблюжью шерсть и ангорскую шерсть.

Очень стойкое к усадке волокно животного происхождения, которое обладает указанными выше свойствами согласно настоящему изобретению, может быть получено в соответствии со способом получения согласно настоящему изобретению, описанным ниже.

На стадии 1 согласно настоящему изобретению осуществляют предварительное окисление цистиновой связи в клетке эпидермиса волокна животного происхождения для приведения цистиновой связи в состояние низкого окисления. Это означает, что цистиновая связь находится в предварительно окисленном состоянии, т.е. в состоянии низкого окисления. Более конкретно, цистиновую связь приводят в моноокисленное состояние (-SO-S-) или в состояние двойного окисления (-SO₂-S-) или в смешанное состояние, включающее эти формы. В частности, цистиновая связь оказывается в большом количестве в моноокисленном состоянии. Примеры окислителей, предпочтительных для предварительного окисления, включают надсерную кислоту, надуксусную кислоту, надмуравьиную кислоту, нейтральные и кислые соли этих надкислот, перманганат калия и пероксид водорода, и их можно использовать отдельно или в сочетании из двух или более их числа. Особенно предпочтительным окислителем является вторичный кислый персульфат калия.

На стадии 2 согласно настоящему изобретению предварительно окисленную связь -S-S- подвергают окислению до достижения одного или большего числа состояний высокой степени окисления из двойного, тройного и четвертичного окисления. Состояние высокой степени окисления относится к состоянию, включающему форму двойного окисления, тройного окисления (-SO₂-SO) или четвертичного окисления (-SO-SO₂-), или смешанное состояние, включающее эти формы. Известно, что сложно разорвать связь -S-S- в моноокисленном состоянии восстановителем, и это занимает продолжительный период времени, но связь в состоянии двойного окисления, тройного окисления или четвертичного окисления расщепляется относительно легко, поэтому связь приводят преимущественно в состояние двойного окисления, тройного окисления или четвертичного окисления.

На стадии 2 озон подают в виде микропузырьков в водный раствор, содержащий анионное поверхностно-активное вещество, имеющее C_8-24 алкильную группу, и волокно животного происхождения обрабатывают озоном. Поверхностно-активное вещество устойчиво к воздействию озона и пригодно для микродиспергирования озона. Озон после диспергирования в виде микропузырьков обладает повышенной химической активностью при взаимодействии с волокном животного происхождения, и существует малая вероятность свойлачивания при стирке волокна животного происхождения в водной системе, таким образом, обеспечивается возможность сокращения продолжительности выдерживания в погруженном состоянии волокна животного происхождения в водном растворе, содержащем озон. Соответственно, экзокутикулярная часть слоя B предпочтительно и быстро окисляется озоном до достижения состояния высокой степени окисления. Количество анионного поверхностно-активного вещества, присутствующего в водном растворе, предпочтительно находится в диапазоне от 0,01 масс.% до 0,1 масс.%. Стабильная обработка может быть осуществлена, если его количество находится в этом диапазоне. Существует малая вероятность того, что обработанный продукт будет свойлачиваться даже при стирке в водной системе.

Предпочтительно, чтобы поверхностно-активное вещество было анионным поверхностно-активным веществом, содержащим по меньшей мере одну соль щелочного металла гидрофильной группы, выбранной из сульфоновой кислоты (R-SO₃H, где R означает C_8-24 алкильную группу), карбоновой кислоты (R-COOH, где R означает C_8-24 алкильную группу), сложного эфира серной кислоты и спирта (R-O-SO₃, где R означает C_8-24 алкильную группу) и сложного эфира фосфорной кислоты (R₁O-P(O)(OR₂)(OX), где R₁ означает C_8-24 алкильную группу, R₂ означает C_8-24 алкильную группу или атом водорода, и X означает атом водорода). Более конкретные примеры включают соли линейных насыщенных жирных кислот, содержащих C_8-24 алкильную группу; соли разветвленных жирных кислот, содержащих C_8-24 алкильную группу; линейные или разветвленные C_8-24 алкилсульфатные соли; линейные C_8-24 алкилбензолсульфонатные соли; разветвленные C_8-24 алкилбензолсульфонатные соли; линейные или разветвленные C_8-24 алкилсульфонатные соли; и C_8-24 моно- или диалкилфосфатные соли. Более предпочтительно, поверхностно-активное вещество представляет собой додецилсульфат натрия (C₁₂H₂₅OSO₃Na).

Согласно настоящему изобретению диаметр пузырьков озона может быть в диапазоне от 0,5 до 3,0 мкм. Предпочтительно, чтобы истинное количество озона, подаваемого к волокну животного происхождения, составляло от 1,5 до 4% от массы волокна. Диаметр пузырьков озона, как упомянуто выше, может быть измерен с использованием лазерного способа дифракции/рассеяния света.

Стадия 3 согласно настоящему изобретению заключается в восстановительном расщеплении связи -S-S- в состоянии двойного окисления, тройного окисления или четвертичного окисления. Например, в качестве восстановителя можно использовать соль сернистой кислоты. Соответственно, волокно животного происхождения подвергают восстановительной обработке для расщепления цистиновой (-S-S-) связи, уменьшения плотности цистиновых поперечных связей экзокутикулярного слоя B, активирования набухания, ожижения и солюбилизации в воде, и частичного удаления протеина из волокна.

В соответствии со способом согласно настоящему изобретению плотность цистиновых поперечных связей экзокутикулярного слоя B уменьшают посредством осуществления предварительного окисления, окисления озоном (высокой степени окисления) и восстановительной обработки солью сернистой кислоты для достижения набухания в воде, сравнимого с набуханием эндокутикулы, и исключения поведения, подобного поведению биметаллической пластинки, между экзокутикулярным слоем B и эндокутикулярным слоем, и, таким образом, исключения подъема вверх краев чешуек даже при погружении в воду полученного волокна животного происхождения и исключения усадки. Кроме того, поскольку эпикутикулярный слой и слой тиоэфира эйкозановой кислоты, которым покрыта поверхность эпикутикулярного слоя, все еще сохранены, то обеспечивается высокая степень стойкости к усадке без ухудшения водоотталкивающей способности. Кроме того, поскольку сохранены чешуйки на волокне, сопротивление из-за трения, возникающего при вытаскивании одного волокна, выше сопротивления из-за трения волокон, обработанных с использованием способа придания противоусадочных свойств, при котором чешуйки удаляют, или с использованием способа придания противоусадочных свойств, при котором чешуйчатую поверхность покрывают смолой и, таким образом, сдерживают перемещение волокон, получая незначительное отслаивание.

Волокно животного происхождения, полученное в соответствии со способом согласно настоящему изобретению, в частности, сохраняет присущую ему от природы превосходную водоотталкивающую способность и обладает очень высокой стойкостью к усадке и стойкостью к отслаиванию. Стойкость к усадке волокна животного происхождения может быть выражена посредством использования усадки в результате свойлачивания или разницей коэффициентов трения одного волокна в виде одной величины. В случае если стойкость к усадке выражена через усадку в результате свойлачивания, то волокно животного происхождения согласно настоящему изобретению может демонстрировать усадку по площади, составляющую 10% или меньше, достигнутой за 10 час. Более предпочтительно она составляет 5% или меньше и особенно предпочтительно 3% или меньше. В случае если стойкость к усадке выражена как разница коэффициентов трения одного волокна, то разница (µ_a-µ_w) между величиной, полученной в направлении от кончика к корню (µ_a), и величина, полученная в направлении от корня к кончику (µ_w), относительно направления чешуек, предпочтительно меньше по меньшей мере на 30% и более предпочтительно меньше по меньшей мере на 40%, чем у необработанного волокна животного происхождения, как величина, выражающая коэффициент трения покоя, или как величина, выражающая коэффициент трения движения. Кроме того, величина µ_a сравнима с аналогичной величиной необработанного волокна животного происхождения, а величина µ_w больше по меньшей мере на 30% аналогичной величины необработанного волокна животного происхождения.

Коэффициент трения одного волокна измеряют согласно методике по стандарту JIS L 1015 и измерения проводят при следующих условиях:

(1) Прибор: прибор Röder для определения коэффициента трения;

(2) Нагрузка при подвешивании: 200 мг;

(3) Окружная скорость цилиндра: 90 см/мин;

(4) µ_a относится к коэффициенту трения в направлении от кончика к корню волокна относительно чешуек и µ_w относится к коэффициенту трения в направлении от корня к кончику относительно чешуек.

Наличие поверхностного эпикутикулярного слоя, обеспечивающего волокно животного происхождения водоотталкивающей способностью, может быть проверено также по образованию пузырьков на поверхности посредством реакции Allwörden (Wool Science Review, Vol. 63 (1986)), в которой волокна животного происхождения погружают в насыщенную хлором воду или насыщенную бромом воду.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения ленту, состоящую из волокна животного происхождения, сначала подвергают обработке по плюсовочно-запарному способу для предварительного окисления, используя окислитель, обладающий способностью окислять цистиновую -S-S- связь волокна животного происхождения без использования хлорсодержащего средства или хлорсодержащей смолы; смешанный газ озона и кислорода диспергируют, превращая в сверхмелкие пузырьки, имеющие диаметр в диапазоне от 0,5 до 5 мкм, и предпочтительно имеющие диаметр в диапазоне от 0,5 до 3 мкм, в воде, используя линейный смеситель и обеспечивая возможность соударений с ранее предварительно окисленным волокном животного происхождения в течение определенного времени, чтобы вызвать газо-фазную реакцию окисления в растворе, таким чтобы цистиновая связь в шерстяном волокне окислилась, и цистиновую связь приводят в состояние высокой степени окисления; и восстановительную обработку осуществляют на высоко окисленном волокне животного происхождения для расщепления цистиновой связи.

Предварительное окисление проводят, как правило, посредством плюсовочно (пропитка)-запарного (реакция) способа или, в некоторых случаях, способом плюсования-выдерживания (проведение реакции при комнатной температуре). Обычно, при использовании вторичного кислого персульфата калия, приспосабливали способ погружения, и в этом случае обрабатывающее средство проникало в волокно, и (все) волокно окислялось и гидролизовалось, а цистиновая связь расщеплялась, приводя к ухудшению прочности, эластичности и подобных физических свойства. Тем не менее, стойкости к усадке не получали. Кроме того, при осуществлении способа, в котором вторичный кислый персульфат калия использовали в плюсовке (для пропитки) и в процессе выдерживания (выдерживания при комнатной температуре), взаимодействия с волокном не происходило и эпидермис не окислялся в достаточной мере, если температура реакции не соответствовала комнатной температуре или была выше (по существу 32°C или выше). Условия обработки необходимо подбирать в соответствии с типом используемого окислителя и химической активности окислителя по отношению к волокну. В случае использования вторичного кислого персульфата калия, однако, при использовании плюсовочно (пропитка)-запарного (тепловая реакция) способа происходит окисление только цистиновой связи, присутствующей в эпидермальной части, в то же время предотвращается окисление внутренних частей волокна, таким образом, облегчается возможность последующего перевода эпидермальной части в состояние высокой степени окисления озоном.

На этой стадии предварительного окисления сначала предварительно окисляют (стадия 1) экзокутикулярный слой B. В сравнении с тканью экзокутикулярного слоя B, ткань эпикутикулярного слоя и экзокутикулярного слоя A, который находится в контакте с эпикутикулярным слоем, имеет очень высокую плотность цистиновых поперечных связей и, таким образом, является очень жесткой и проявляет химическую стойкость и износостойкость. Ткань, которая, в конечном счете, разлагается посредством гидролиза 6N-соляной кислотой, является эпикутикулярной частью. Таким образом, гистологически, эпикутикулу обрабатывают как устойчивую мембрану. Соответственно, экзокутикулярный слой B в относительно большей степени поддается окислению, чем эпикутикулярный слой и экзокутикулярный слой A.

Это означает, что на стадии 1, согласно настоящему изобретению, смачивающее средство помещают в ванну с водным раствором окислителя, температуру ванны регулируют насколько возможно, чтобы не превышать комнатную температуру, плюсование (пропитку) осуществляют так, чтобы продолжительность контакта между волокном животного происхождения и раствором составляла несколько секунд (примерно 2-3 секунды), волокно извлекают из плюсовочной ванны до того момента, когда водный раствор окислителя дойдет до внутренней части волокна, но после достаточной пропитки эпидермиса водным раствором окислителя, и волокно быстро отжимают в каландре для регулирования количества захваченного водного раствора окислителя таким образом, чтобы оно было в определенных пределах. Волокно, таким образом, содержащее определенное количество водного раствора окислителя, затем обрабатывают паром при температуре около 95°C для активизации реакции предварительного окисления, в то же время исключая высушивание волокна.

В описании термин «плюсование» не означает погружение волокна в раствор простым помещением волокна в ванну, но означает осуществление пропитки при исключении реакции, происходящей в ванне с погружением, ввиду химической активности окислителя, который используют вместе с волокном животного происхождения. Термин означает выбор условий, при которых просто происходит реакция, т.е. выбор смачивающего средства, которое обладает высокой проникающей способностью и не разлагается под воздействием окислителя, присутствующего в ванне, для подавления реакции с волокном путем регулирования температуры ванны, чтобы она была по возможности более низкой, для осуществления погружения в течение короткого периода времени порядка нескольких секунд, а также для осуществления отжима.

Стадия 2 в способе обработки согласно настоящему изобретению является стадией, в которой волокно животного происхождения, предварительно окисленное окислителем, приводят в состояние высокой степени окисления озоном. Обычно окисление озоном занимает продолжительный период времени, и было сложно достичь состояния окисления, достаточного для расщепления цистиновой связи. Это означает, что при окислении волокна животного происхождения озоном было необходимо осуществлять обработку высоко концентрированным озоном в газовой фазе или озоном в воде в течение от 10 до 30 минут, и при таких условиях осуществление непрерывной обработки было невозможно. В противоположность этому, согласно настоящему изобретению, предварительное окисление осуществляют на стадии 1 в виде предварительной обработки, а озон приводят в особую форму и вводят в контакт с волокном особым способом, таким образом, облегчая достижение состояния высокой степени окисления озоном в течение короткого периода времени и обеспечивая возможность последовательного осуществления процесса обработки.

Предпочтительно, чтобы при обработке озоном использовали устройство для предотвращения рассеивания сверхмелких пузырьков и чтобы сверхмелкие пузырьки, выпускаемые из линейного смесителя, собирались на поверхности перфорированного отсасывающего барабана для увеличения числа соударений сверхмелких пузырьков с волокном.

При осуществлении процесса окисления озоном в форме пузырьков, диспергированным в воде, присутствие пузырьков в воде, как правило, препятствует смачиванию волокна раствором и негативно влияет на проникновение раствора. Согласно настоящему изобретению, в качестве средств для решения этой проблемы, используют способ, в котором сначала ленту из волокна животного происхождения расчесывают в достаточной степени, используя гребную головку для образования гребенной ленты, гребенную ленту наматывают на поверхность перфорированного отсасывающего барабана, смесь озона и кислорода в газовой фазе преобразуют в сверхмелкие пузырьки, используя линейный смеситель, и раствор отсасывают для увеличения числа соударений пузырьков с волокном, чтобы обеспечить возможность проникновения сверхмелких пузырьков между волокнами, таким образом, способствуя окислению озоном.

Настоящее изобретение ниже описано подробно согласно соответствующим стадиям. Лента из волокна животного происхождения, подлежащая использованию, является, например, гребенной лентой с линейной плотностью примерно 25 г/м, и 9 концов такой гребенной ленты прочесывают, используя гребенную головку, для образования гребенной ленты. Вытяжка составляет примерно 1,4-4,0 и предпочтительно 1,66, хотя ее изменяют в зависимости от тонины шерсти. Скорость подачи шерстяной гребенной ленты составляет от 0,2 м/мин до 4,0 м/мин и предпочтительно от 0,5 м/мин до 2,0 м/мин.

Шерстяную гребенную ленту в форме полоски погружают в водный раствор, содержащий окислитель и смачивающее средство, и отжимают в каландре. Примеры окислителей включают надсерную кислоту, соли надсерной кислоты или кислые соли надсерной кислоты, такие как вторичный кислый персульфат калия, вторичный кислый персульфат натрия, персульфат аммония, персульфат калия и персульфат натрия, перманганат калия, пероксид водорода, надмуравьиную кислоту или ее соли, надуксусную кислоту или ее соли и т.п. Особенно предпочтительный окислитель должен быть в гранулированном виде, легко растворимым и сохраняющимся в стабильном состоянии при 32°C или ниже после растворения в водном растворе, и является поэтому вторичным кислым персульфатом калия [торговая марка «Oxone» (2KHSO₅ ·KHSO·K₂SCO₄, где активным компонентом является KHSO₅, 42,8 масс.%), производства Du Pont]. Смачивающее средство должно быть стабильно к окислителю и, таким образом, состав марки “Alcopol 650” (производства Ciba Specialty Chemicals Inc.) является предпочтительным. Концентрацию окислителя изменяют в зависимости от используемого окислителя, и в случае использования вторичного кислого персульфата калия марки «Oxone», его концентрация составляет от 10 г/л до 50 г/л и предпочтительно от 20 г/л до 40 г/л, если поглощение влаги составляет 100%. Концентрация смачивающего средства составляет соответствующим образом примерно 2 г/л в случае использования “Alcopol 650”. Температуру плюсовочного раствора предпочтительно поддерживают на возможно более низком уровне, чтобы не вызывать реакцию в растворе. Температура в диапазоне от 15°C до 25°C является особенно предпочтительной. Величина pH раствора предпочтительно относится к кислой среде. Более предпочтительно, pH раствора составляет 2,0.

После отжима в отжимном каландре шерстяную волокнистую ленту обрабатывают окислителем. Условия обработки изменяют в зависимости от типа используемого окислителя. Например, в случае использования перманганата калия, пероксида водорода, надмуравьиной кислоты или надуксусной кислоты, волокнистую ленту можно обрабатывать в плюсовке водным раствором такого окислителя, а затем выдерживать при комнатной температуре. Продолжительность выдерживания волокнистой ленты изменяют в зависимости от типа и концентрации окислителя, и она может составлять от примерно 2 до 10 минут. Также, в случае использования вторичного кислого персульфата калия, персульфата калия, персульфата натрия или персульфата аммония, волокнистую ленту можно обрабатывать в плюсовке водным раствором такого окислителя, а затем подвергать обработке паром при нормальном давлении для осуществления реакции предварительного окисления. Условия обработки паром могут включать температуру 95°C продолжительность от 5 до 15 минут. Предпочтительно, предварительное окисление по существу проводят путем обработки паром в течение примерно 10 минут.

Одной из особенностей волокна животного происхождения является то, что содержание цистина (-S-S-) различно в каждой ткани, которая составляет эпидермис и кортекс. Согласно настоящему изобретению эпидермическую ткань конкретно модифицируют таким образом, чтобы придать ей стойкость к усадке и стойкость к отслаиванию. Окисление цистиновой связи развивается последовательно, как показано ниже, и связь -S-S- не расщепляется до осуществления гидролиза и восстановительной обработки, в конечном счете, приводящей к образованию сульфоновой кислоты (-SO₃H).

Формула 1

Отличительной особенностью настоящего изобретения является то, что реакцию проводят согласно плюсовочно-запарному способу, используя окислитель, такой как вторичный кислый персульфат калия, чтобы привести связь -S-S- по существу только в моноокисленное состояние, и связь -S-S- дополнительно окисляют на последующей стадии до состояния высокой степени окисления, используя озон. Путем приспособления этих операций, заранее подвергая связь -S-S- предварительному окислению, а затем окисляя связь -S-S- озоном, как показано на следующей схеме, получают скорость реакции окисления озоном выше, чем скорость окисления, достигаемая при использовании только одного озона или одного вторичного кислого персульфата калия, обеспечивая возможность осуществления последующей обработки ленты из волокна животного происхождения.

Фо