向合成和天然纤维表面施加化学化合物的方法以及用于该方法的系统的制作方法

向合成和天然纤维表面施加化学化合物的方法以及用于该方法的系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于通过纤维的表面处理将多种不同的性能引入梳条形式的纤维的表面处理和针对其应用的方法。该系统可适用于化学工艺、声化学工艺和声空化工艺，由此在液体介质中利用至少一种预定化合物使纤维生斑或镀覆以赋予纤维至少一种期望的性能，并且将具有这样性能的梳条形式的这样经处理的纤维有序地包含在纱线、织造的、编织的或非织造的织物中。
【专利说明】向合成和天然纤维表面施加化学化合物的方法以及用于该 方法的系统
[0001] 本发明涉及在将单个纤维转变成纱线或织物之前对单个纱线的表面处理，以及用 于纤维处理的系统。该系统允许利用通过纤维的表面处理赋予单个纤维不同性能的多种化 合物来处理单个纤维。该系统采用梳条形式的纤维。该系统可以适用于化学处理工艺、声 化学工艺和声空化工艺，经由这些工艺单个纤维利用在液体介质中的至少一种预定的化学 化合物或组合物来生斑或镀覆，所述液体介质可以包含1% w/w或更多的赋予经处理纤维 至少一种期望性能的化合物或组合物，而不需要结合剂。该系统有助于纤维的有序定位，使 它们能够包含在通过现有的常规制造工艺制备的纱线、织造的、编织的或非织造的织物中， 从而为单个纤维处理提供多样化的平台。本发明涉及用于处理这样的单个纤维以使得它们 可以被赋予不同性能的方法，所述不同性能例如为不着火、延迟着火、阻燃性、包括防臭虫 活性在内的杀虫活性、抗细菌、UV抑制、创伤愈合、美容、防水活性、抗水活性、导电活性和其 他物理和化学性能以及医疗递送性能及其组合。该系统允许处理任何聚合物纤维或纤维素 纤维或制造的再生纤维素纤维，并且易于引入纱线、线、织造的、编织的或非织造的织物中。 因为单个纤维被处理，所以当它们被引入更大的结构中、例如通过纺入纱线被引入时，该处 理被包埋在制品的层中，例如在纱线内，从而在纤维上提供更大的所引入处理的保持和更 少的所引入处理的浸出。因此，对被引入这样的纱线、织物等中的纤维施加的处理也耐磨和 耐重复洗涤循环之后的缩减性。

【背景技术】
[0002] 迄今为止，织物材料的表面处理是在织物预成品处于纱线状态或处于完成的布料 状态或在一些情况下处于完成的产品状态（如在衣服被染色时的情形）时完成的。迄今为 止，单个纤维的处理还不是工业上可应用的处理工艺。在纤维素纤维的情况下生长后，或者 如在聚合或制造的再生纤维素纤维中挤出后，改变纤维形貌或增加纤维品质的纤维后处理 在纺织业中不是工业过程。聚合或制造的再生纤维素纤维在其挤出前的化学状态下被挤出 为具有期望的增加的品质，如在杜邦的芳族聚酰胺尼龙Nomex具有阻燃性。纤维素纤维以 纱线形式或者在织物中进行处理以增加期望的品质，例如在处理织物的情况下Westex使 用含氨化合物来增加阻燃性。处于梳条状态下的纤维也不被作为用于增加纤维品质的载体 使用，而是作为纱线制造工艺中的部分步骤。本文描述的梳条由纤维以平行取向或有序方 式构成，并且所描述的系统允许在处理纤维以增加期望的品质时保持这种有序的方式。
[0003] 本文的纤维处理会产生连续的或者不连续的涂层，它们在本文被称为用于连续涂 覆的镀覆和用于不连续涂覆的生斑。
[0004] 缺少这样的工业工艺的原因之一在于如下事实：当纤维与液体介质接触时，纤维 可能聚集成不可分离的球或者纤维可能以不可预测的方式分离和重取向。进一步地，问题 在于，根据纤维的性质，由于化学键的形成或缺少允许整个纤维被处理的暴露，就表面附着 而言可能存在与溶解化合物的差的相互作用，如同棉球的情形一样：当只有外侧暴露的纤 维可能被处理时，于是棉球变得不可能进行加工。
[0005] 经常地，还由于纤维上的化学品和纺纱机之间的摩擦，在纤维水平上的处理使纺 纱变得困难。这样，在纤维水平上的处理不适合于纱线和织物制造中的工业工艺。
[0006] 经表面处理的织物可以具有非常不同的品质，其取决于用于表面处理的化合物和 组合物以及用于织物的期望的应用。例如，通过氧化/还原工艺、或通过声化学辐照、或通 过声空化利用无机不溶性化合物、特别是金属氧化物和一般地其它无机不溶性或难溶性化 合物处理的织物经常摸起来粗糙，并且由于成品的触感和从织物中掉落的化学品的粉尘而 具有有限的消费者用途。
[0007] 即使施加到织物的化学化合物的量限于最低有效量或限于纳米尺寸的颗粒，织物 的触感还是经常与非常细的砂纸的触感相似，因此摸起来无吸引力。基本上以该方式施加 的每一种无机化合物，例如银和银的氧化物、铜和铜的氧化物、锌和锌的氧化物或任意无机 水合化合物如硼酸钠（十水合物）、三水合氧化铝、氢氧化镁、红磷、三氧化锑、硅藻土、或任 意其它不溶性或难溶性化合物，在这样施用时经常会给织物表面提供粗糙品质，其使得织 物产品不是令人期望的，尤其是当织物产品与皮肤接触时更是如此。
[0008] 此外，当产品为向其表面施加化学化合物的纱线或织物形式时，减少表面施加的 化学化合物的表面暴露以使得使用者将不会感觉到粗糙表面在技术上存在挑战。大多数化 学化合物的无机性质会导致令人不舒服的表面。
[0009] 附着于织物外表面的化合物经受磨损，其进而可以导致其移位或被刮掉。由于表 面施用这样的化合物的目的是在期望的关键水平上实现合理的负载，因此利用当前的方法 可能不能实现该目的。而且，表面施加不溶性颗粒至织物或纱线提供潜在的不期望的彩色 人造产品，或者不期望的外观和/或触感，导致需要处理这样的表面以至少部分地隐藏颗 粒。然而，这样的掩盖程序通常导致所掩盖颗粒的效力损失。
[0010] 另外，利用某些类别的期望化合物进行表面处理通常是不成功的。利用现有方法 使用难溶于水的化合物例如阻燃性化合物导致化合物容易与其所施加的织物脱离。除了丧 失在所施加的材料上的功能之外，这样的脱离造成环境危害，例如在经表面施加的布料中， 化合物脱离在洗涤水中。这样的化合物，例如到现在为止非常常见的溴化阻燃性化合物， 现在是管理审查的对象，因为这样的化合物持续存在于环境中，在食物链中生物累积，等等 (参见：Kim Hooper, Jianwen She (2003). "Lessons from the Polybrominated Diphenyl Ethers (PBDEs): Precautionary Principle,Primary Prevention,and the Value of Community-Based Body-Burden Monitoring Using Breast Milk^. Environmental Health Perspectiveslll(I) . http://www.ehponline.org/members/2003/5438/5438.html)。显 然，该问题不与溴化阻燃性化合物相关，而是与具有潜在毒性作用的任何难溶于水的化合 物相关。
[0011] 由于上述原因，现有技术教导远离用于利用难溶于水的化合物、或者不溶性有机 或无机化合物进行织物表面处理的工艺，并且在目前不可控制的条件下，考虑到这些因素， 单个纤维处理看起来会是甚至风险更大的因素。
[0012] 因此，仍然存在对制造引入难溶于水的化合物或不溶性化合物但不遭受上述限制 的基于纤维的产品的需要。此外，制备引入水溶性差或不溶性化合物的包括无毒的各种天 然和合成纤维在内的基于纤维的产品以及以最小环境毒性提供这样的引入且同时维持由 引入这样的化合物所提供的活性和保护的能力还不可获得。
[0013] 发明概述
[0014] 如下文会描述的，本发明通过提供一种新的系统来解决上面提到的问题，所述新 的系统涉及：
[0015] (a)将单个纤维或梳条暴露于促进单个纤维或其梳条的化学处理的液体介质，以 在不改变形状的情况下发生纤维或梳条内纤维的阵列内取向或布置或其组合；
[0016] (b)在液体介质中维持纤维或梳条内纤维的平行取向，同时允许单个纤维或梳条 内纤维的分离；
[0017] (C)将分离的纤维暴露于声化学辐照工艺或声空化工艺或化学还原工艺，并且使 基本上每个所述分离的纤维暴露于这样的工艺，由此促进基本上每个所述分离的纤维的处 理且同时维持平行的取向；
[0018] (d)处理基本上每个所述分离的纤维且同时维持平行的取向；和
[0019] (e)在阵列内重新组装纤维以形成用于形成纱线或非织造材料的梳条。
[0020] 在一些实施方案中，本发明的系统和方法提供用于克服考虑经由利用超声波的声 化学或声空化方法来处理纤维时遇到的典型困难的手段，所述利用超声波的声化学或声空 化的方法通常改变其过程中的纤维取向。
[0021] 在一些实施方案中，如本文所述的声空化工艺可以指其中在纤维的存在下将 不溶性化合物或组合物暴露于以特定频率穿过液体介质而刺激气泡产生的声波的工 艺。不受理论束缚且如观察到的，这些气泡可以在非常高的压力和温度下破裂，并且如 果化合物容纳在这些气泡之一内或其附近时，化合物的颗粒会被由气泡以非常高的速度 发出的释放能量充能或影响。化学化合物或组合物不经受任何化学变化，而是通过空化 工艺机械地附着到纤维，所述空化工艺通过将固体化合物或组合物嵌入纤维中而将物 理颗粒附着到纤维的表面。用于实现声空化的实施方法尤其包括Kenneth S.Suslick、 Yuri Didenko、Ming M. Fang、TaeghwanHyeon、Kenneth J. Kolbeck> William B. McNamara III、Millan M. Mdleleni 和 Mike Wong(School of Chemical Sciences, University of Illinois, Urbana-Champaign, 600 S. Mathews Ave. , Urbana, IL 61801,USA)的 Acoustic cavitation and its chemical consequences ;Suslick, K. S.''Sonochemistry,''Science 1990, 247, 1439-1445,以及其他，如本领域技术人员会了解的。
[0022] 如本文所描述的，声化学反应在一些实施方案中可以指经由其使梳条形式的纤维 运行穿过包含原生可溶金属的导槽的过程。然后将第二化合物即还原剂添加至与原生溶 液相互作用的液体。还原剂与原生溶液相互作用并且在梳条的存在下由其还原出固体金 属。然后打开声极以如所述的开始发射无线电波至溶液中，同时发生还原工艺。当固体由 原生溶液被还原时，此时仍然为纳米尺寸的颗粒被空化，如任何不溶性颗粒一样，如上文所 述的。其一个常见的例子是在纤维的存在下溶解在水中的硝酸银晶体作为原生溶液。然后 将氨或其它还原剂如过二硫酸钠添加至导槽内具有纤维的溶液中，然后将其暴露于无线电 波。当银从硝酸银中还原出来时，银的氧化物或固体银的颗粒于是立即被捕获在由气泡产 生的能量中，如前所述的，然后被空化到纤维中。在该过程中，金属处于溶液中，被还原成固 体，然后被空化，如上文所述的不溶性化合物一样。
[0023] 如本文所述的，氧化/还原化学过程在一些实施方案中可以指其中利用化学还原 剂将溶液中的金属从溶液中沉淀出来并且使金属（氧化物）通过范德华力或极性键在纤维 上产生的成核位置处附着于纤维的过程。例如，在已经利用二氧化钯预处理的纤维的存在 下，利用甲醛作为还原剂可以由硫酸铜溶液还原出氧化亚铜，氧化亚铜自身会附着到纤维 的表面。为了促进该处理，必须将纤维对齐并且穿过具有二氧化钯溶液的喷雾或罐，然后进 入容纳硫酸铜溶液和还原剂的罐中。本文描述利用该系统处理最高达100%的纤维表面区 域。
[0024] 上文描述的声化学和氧化/还原过程不仅仅限于银化合物或铜化合物，它们仅仅 是以举例的方式给出的，而是可以应用于如本领域技术人员已知的、可以从溶液中被还原 为固体的、在溶液中的任意固体不溶性或难溶性化合物，或者可以应用于会被直接施加到 纤维表面的任意有机或无机不溶性或难溶性化合物。
[0025] 在处理单个纤维之后，如所述的，将纤维恢复至梳条状态。在一些实施方案中，如 本文提及的，术语"梳条"是指长的纤维束，其然后被纺成纱线，所述梳条是松散的、未捻过 的平行短纤维的集合。梳条是通过梳理或梳整短纤维产生的，其然后被拉成长条，其中纤维 在束内是平行的。梳条形成通常是纱线制造过程中的预处理过程。
[0026] 根据本发明的方法，以标准梳条的形式引入纤维，如下文描述的。
[0027] 在一些实施方案中，本发明提供具有不同特性的梳条及其使用方法。
[0028] 在一些实施方案中，本发明涉及梳条的操作，其促进构成这样的梳条的纤维的表 面改性，方式为将纤维铺展开，同时仍然维持它们的平行位置和取向，使得纤维在处理之后 重新组装成梳条，所述梳条进而可以通过标准过程操作以得到包含经单个表面改性的大部 分纤维的最终产品。
[0029] 在一些实施方案中，本发明提供一种用于对构成梳条、纱线或织物的纤维的大部 分进行表面改性的方法，所述方法包括：
[0030] (a)将梳条短暂地暴露于包含至少一种组分的水溶液，以与梳条中的大部分纤维 的表面缔合，其时间足以允许梳条中的纤维之间的分离；
[0031] (b)在纤维与水溶液接触的同时维持纤维的取向；
[0032] (C)提供使得所述至少一种组分与大部分经取向的纤维的表面缔合的条件；和
[0033] (d)提供使得将大部分水溶液从纤维移走并且纤维重新组装成梳条的条件。
[0034] 在一些实施方案中，至少一种组分与大部分经取向的纤维的缔合是通过将与水溶 液接触的纤维暴露于声空化或声化学辐照或化学还原来完成的。根据该方面，在一些实施 方案中，该条件包括在以但不限于约15至约30KHz频率发送的压电转发器的存在下使梳条 暴露于水溶液。根据该方面，在一些实施方案中，可以向水溶液添加表面活性剂以进一步改 变表面品质。
[0035] 在一些实施方案中，至少一种组分与大部分经取向的纤维的表面缔合通过在水溶 液中纤维和至少一种组分之间发生的化学反应的帮助来完成。
[0036] 在一些实施方案中，大部分纤维的表面改性是指在纤维整个表面的非常少量的变 化的改性。
[0037] 例如，如在US 2004/0247653中说明的，已经发现，作为聚合物表面上的总外观百 分比的、其中为铜的氧化物化合物外观的纤维的低至1/2 %的表面就使得其中引入这些基 于聚合物的经浸渍纤维的织物和纱线足以导致织物成为自身灭菌的且对所有的细菌、所有 的真菌和所有的病毒都高度有效。因此，可知表面改性可以为经受表面改性的每根纤维的 甚至低于I %至多至100%，取决于暴露的时间和暴露的方式。在一些实施方案中，米用氧 化/还原过程使纤维表面的100%都被改性，如在美国专利号5981066中说明的。
[0038] 在一些实施方案中，采用声空化提供纤维的表面改性，该过程可以通过改变因素 如暴露时间、颗粒的尺寸（其中优选不少于90%的颗粒具有约1纳米至约5微米的粒径）、 声极的振幅、或通过软化纤维表面对纤维进行的预处理。在一些实施方案中，声空化的使用 为由此处理的每根纤维表面的1%至多至每根纤维表面的95%的纤维表面改性。
[0039] 在一些实施方案中，将梳条短暂暴露于水溶液是通过将梳条浸没在包含意在用于 与梳条中的大部分纤维的表面缔合的至少一种组分的水溶液中来完成的。
[0040] 在一些实施方案中，梳条在浸没在水溶液中时被至少部分地加重以保持打开的纤 维不会漂浮在水溶液中并且不会改变期望的取向。
[0041] 在一些实施方案中，梳条在浸没在水溶液中时被截留在牢固结合的双侧网中以保 持打开的纤维不会漂浮并且不会分散在水溶液中并不会改变期望的取向。从SEM观察可 见，在附图中，不溶性颗粒真实地穿透到纤维表面下方进入实际的纤维内，如横截面图中的 白点所示。此外，在附图中可以观察到在纤维表面上的所附着颗粒周围的阴影，其表明小部 分的不溶性化合物已经穿透了表面，使得穿透可以大至几乎完全在纤维内或小至进入纤维 内侧几个微米。
[0042] 如所说明的，已经发现，甚至在50次洗涤和暴露于磨损之后，这些颗粒保持在原 位，这是良好的机械（而不是化学）结合的性质。在纤维素表面的常规化学处理如化学镀 覆或共价键连接中，附着至纤维外侧的化学化合物不穿透表面，而是通过范德华键或共价 化学连接保持在表面上，范德华键或共价化学连接通常非常弱并且不会耐受对纤维表面的 磨损。
[0043] 在一些实施方案中，该方法是自动化的，并且在一些实施方案中，大部分的水溶液 被从纤维移走，实现它的方法包括使纤维经受工业挤压过程。
[0044] 在一些实施方案中，该方法还包括对通过纤维的重新组装形成的梳条进行干燥。 [0045] 特别地，本发明涉及但不限于用于施加无机不溶性化合物或组合物或者不溶性有 机化合物以处理纤维的方法和系统，所述纤维最终会制成耐火织物或具有其它额外品质的 织物。
[0046]用于赋予织物材料特别是热塑性织物基材耐火性的许多化学品都不是水溶性的， 因而通常通过作为含水分散体或乳液填塞来施加。在美国专利号4, 600, 606中描述了难溶 于水的、不含磷的溴化芳族或脂环族有机化合物和金属氧化物以及胶乳或其它结合剂的含 水分散体。为了有效地发挥作用，这些分散体或乳液需要高水平的分散剂、表面活性剂和有 时需要有机溶剂。即便如此，分散体或乳液的稳定性也经常非常依赖浓度，并且对于施加浴 中的其它添加剂的存在敏感。此外，分散剂、表面活性剂和尤其是有机溶剂可在处理过程中 导致其它难题，例如以该方式整理的经染色织物的颜色损失。
[0047] 阻燃剂是施用于织物或其它材料以抑制或消除燃烧过程的化学品。它们在燃烧过 程的各个阶段如在加热、分解、点火和火焰蔓延期间干扰燃烧。着火是气相反应。对于燃烧 的物质，其必须至少部分变为气体。对于任何固体，暴露于热源的纺织物都经历温度升高。 如果热源（辐射火焰或气体火焰）的温度足够高并且对织物的热传递净速率大，则会发生 纤维基材的热分解。该分解的产物包括可燃气体、不可燃气体和含碳烧焦物。可燃气体与环 境空气及其中的氧气混合。当混合物的组成和温度有利时，该混合物开始燃烧，产生火焰。 在火焰内产生的热的一部分被传递至织物以维持燃烧过程，并且一部分损失到环境中。在 将要讨论的系统中，在基材从初始形式变化为碳时，这个转变几乎是瞬时的。
[0048] 用于合成或天然聚合物的阻燃系统可以通过干扰特别是燃烧阶段来物理地和/ 或化学地起作用：
[0049] (a)通过冷却：由阻燃剂引发的吸热过程冷却基材。
[0050] (b)通过形成保护层：阻断热传递，释放较少的热解气体，并且排除氧。
[0051] (C)通过稀释：分解时释放惰性气体的物质稀释固相和气相中的燃料。可燃气体 的浓度降至点火限以下。
[0052] 在气相中的反应：在气相中发生的燃烧过程的自由基机制可以被阻燃剂中断。
[0053] 在固相中的反应：一个机制是加速的聚合物的断裂。
[0054] 存在多种将阻燃剂施用于纺织物的方法。所使用的施用方法取决于所施用的阻燃 剂的特性以及它与基材的相互作用。例如，水溶性的阻燃剂不能从水浴通过排放系统施用， 这是因为相对于所处理的基材而言所施用的化合物对于水浴具有更大的亲和性。此外，具 有低沸点的水溶性阻燃剂由于干燥步骤期间的高物料损失而不能通过浸轧/干燥/固化技 术来施用。
[0055] 粉末涂覆技术已经被用于将涂覆粉末（通常是热塑性树脂，更通常是热固性树 脂）施用到固体表面如金属物体表面。流化床涂覆和静电粉末喷涂是其两个例子。粉末涂 覆过程是熔融涂覆过程，其要求在涂覆过程中将粉末颗粒在某点处熔融或熔化。它们所施 用到的基材必须能够在至少短的时间内耐受熔融或熔化涂覆粉末颗粒所需的温度，这会使 得粉末与其所针对的热塑性材料在特定的、有限的通常表面区域中机械地结合。
[0056] 涂覆粉末和粉末涂覆过程提供了大量的显著优点：它们基本上是100%不挥发 的，并且在施用和固化期间不释放溶剂或其它不期望的物质；粉末立即可用并且不要求减 稠或稀释以及附带的对有机溶剂的需要；它们也不要求复杂的乳液或分散体配制。涂覆厚 度即阻燃性可以容易地控制，并且粉末被充分利用。喷溅物可以从周围环境中收集或过滤 并重新施用，当所施用的材料昂贵时这是一个重要的考虑因素。然而，就其耐久性和纤维 内的处理深度而言，喷涂是受限的，并且由于纯粹的表面位置的处理织物产品更受磨损，因 而，该施用方法具有有限的应用。因而，本发明的方法和材料超越了这类之前的方法并且提 供了优异的方法及其作为代替的产品。
[0057] 在一些实施方案中，设想用于本发明方法和材料的阻燃剂可以包括溴化阻燃剂、 氯化阻燃剂、含磷阻燃剂如磷酸酯（例如磷酸三苯酯）、含氮阻燃剂（即三聚氰胺）或无机 阻燃剂。
[0058] 在一些实施方案中，设想用于本发明方法和材料的阻燃剂可以包括无机化合物、 有机磷化合物、齒化有机化合物和/或基于氮的化合物。齒化有机阻燃剂可以包括包含氯 或溴的这样的有机阻燃剂，即溴化阻燃剂（BFR)。在一些实施方案中，BFR会包括多溴化二 苯基醚{PBDE}、四溴双酚AITBBPA}和六溴环癸烷{HB⑶}。考虑用于产品中的PBDE为十 BDE、八BDE、和五BDE。产品中BFR的浓度可以为约5至30%。在一些实施方案中，卤化有 机材料会不包含碘。在一些实施方案中，设想用于本发明方法和材料的阻燃剂可以包括氧 化锑。在一些实施方案中，阻燃剂会包含卤素，特别是氯和溴。在一些实施方案中，利用卤 素氧化物的这样的阻燃剂会包含三氧化物，或者在一些实施方案中，包含五氧化物。在一些 实施方案中，当使用聚酯作为阻燃材料的聚合物组分时，使用氧化锑的碱性盐。在一些实施 方案中，氧化锑用作氯和溴的增效剂。
[0059] 三溴化锑是致密的白色产品，并且是从包含卤素和氧化锑的聚合物燃烧中可见的 典型白烟的主要组分之一。来自普通燃烧的高水含量使SbBr3转化为HBR和Sb 2O3。然后 剩余的氧化锑可以与来自溴化化合物分解的新鲜HBR反应。通常，在阻燃应用中使用的化 合物包含40至70%的氯或45至80%的溴。溴化物的使用在阻燃球中非常常见，但是具有 局限性，而本 申请人:已经出乎意料地发现，本发明的方法和材料引入了比传统使用的阻燃 剂毒性低的阻燃性化合物。
[0060] 在一些实施方案中，根据选择用于特定应用的阻燃剂，每100份聚合物会使用20 至40份的溴化化合物。根据该方面，在一些实施方案中，通常以卤化材料量的1/4的量包 含氧化锑。
[0061] 对于较新阻燃剂的调查显示了针对其组成的简单理论。分子应当具有差的水溶性 以获得洗涤耐久性。溶剂可溶性有机分子会提供更好的结果。在分子中应存在正磷酸根基 团以使纤维素基材催化脱水。分子应当包含可聚合的基团以实现整理的永久性。分子应当 包含卤素或其它基团以降低分解气体的易燃性。然而，目前使用的这些类型的化合物通常 存在问题。所描述的附着体系使得能够避免将这类化学品引到纤维上和然后引入织物产品 中，从而产生更健康、更稳定的和环境清洁的产品。
[0062] 当不含化学品的替代材料或设计不可行时，可以使用非卤化的阻燃剂来满足防火 标准。有大量的替代物可用。还已经证实，基于三氧化铝、多多磷酸铵和红磷的阻燃剂存在 较少的环境问题。本文描述的用于附着至纤维的系统使得能够使用由于其附着到基材的问 题而迄今不能使用的化合物。这样，这些化合物可以应用于本文描述的系统，同时本领域技 术人员可以利用更安全的化合物。
[0063] 在棉上施用阻燃剂（FR)的最优选方法之一是"预缩合"/见13法。该方法为施用几 种磷偷"预缩合物"中的一种，之后利用氨固化织物，然后用过氧化氢进行氧化。预缩合物 是对与脲或其它含氮材料预反应的四羟甲基磷偷盐的称呼。无水醋酸钠的量为所施用的预 缩合物的量的约4%。一些预缩合物与醋酸钠一起配制。软化剂也与预缩合物一起添加。
[0064] 浸轧浴的pH值为约5. 0。所需要的阻燃剂的量主要取决于织物类型和施用条件。 需要筛选实验来确定织物的最低施用水平。将FR施用至织物可以利用常规浸轧来完成，利 用多个浸点和轧点浸轧，然后停留约30至60秒，这已经表明产生良好的结果。成功施用预 缩合物/NH3阻燃剂的关键因素是控制氨化之前的织物含水量。通常，10%至20%的含水量 水平给出良好的结果。举例来说，如本文描述的对织物的施用非常常见，并且在多数织物整 理设施中，所使用的设备对用于通常在商业应用中使用的其它整理的织物整理技术是基本 的。本文描述的方法使得能够省去这些施用系统。
[0065] 根据本发明，现在已经开发了功能化产品和用于利用声空化过程或声化学镀覆或 生斑过程将粉末形式的阻燃性化学品施用到纤维基材上的程序，如本文描述的，其不需要 施用任何结合剂或包封处理，从而允许使用具有水合水的化合物或组合物作为基材阻燃和 不着火或延迟着火的载体。
[0066] 因此，根据本发明，现在提供了一种表面处理方法，用于当在液体介质中时通过纤 维的表面空化将至少一种预定性能引入到多根纤维中，所述方法包括将至少一种预定化合 物或组合物或化学品引入到液体介质中，所述化学品因为其赋予利用其处理的纤维至少一 种期望的性能而被选择；以及当在液体介质中时将纤维暴露于声空化或声化学辐照工艺， 由此所述纤维利用至少一种预定化合物或组合物或化学品来生斑或镀覆。
[0067] 在一个方面中，本发明基于如下化合物或组合物：随着基材的温度升高，所述化合 物或组合物释放它们的水合水，从而阻止燃烧。
[0068] 因此，根据本发明的一个优选方面，现在提供一种不可着火的聚合物或纤维素基 纤维或制造的再生纤维素纤维，其上已经耐久性地附着有粉末状的难溶性化合物或组合 物，所述附着是在不使用胶黏剂或结合剂的情况下通过在纤维表面上进行的且不会实现水 合水释放的声空化过程来进行的，所述化合物或组合物含有水合水，该化学品为固体形式 并且可以包括但不限于三水合氧化铝、氢氧化镁或十水合硼酸钠或其它水合的不溶性化合 物，该化学品通过空化与纤维素基材或聚合物基材或制造的再生纤维素基材缔合，从而将 这样的化学品耐久性地附着至基材。
[0069] 在本发明的优选实施方案中，化学品或组合物是水合的无机盐。
[0070] 在本发明的另一方面中，提供一种赋予纤维不着火或延迟着火性能的方法，所述 方法包括向纤维素基材或聚合物基材或制造的再生纤维素基材施用包含水合水的难溶于 水的阻燃性组合物，所述组合物能够通过使用如本文描述的空化过程而附着于包含纤维的 基材。
[0071] 在优选的实施方案中，利用连续的传送器输送来实施声空化或声化学过程。
[0072] 在另一优选方面中，本发明涉及用于赋予纤维基材源自其它化合物的非常高的阻 燃性和不着火品质的程序，更具体地涉及通过向由纤维制成的基材施用水合无机盐而由这 样的经处理纤维基材形成的织物，所述盐通过空化引入期望的基材中以向期望的基材以及 由其形成的织物产品赋予期望的性能。
[0073] 因此，根据本发明，提供一种用于当在液体介质中时通过纤维表面空化来赋予纤 维基材不着火性能的方法，所述方法包括向纤维素纤维基材或聚合物纤维基材施用难溶于 水的阻燃性组合物，其包含一系列的水合水，所述组合物能够通过采用声空化或声化学过 程而附着到纤维基材，其中在所述方法中，使纤维在沿着连续的传送器行进的同时暴露于 组合物。
[0074] 任选地，难溶于水的阻燃性组合物为选自十水合硼酸钠、氢氧化镁和三水合氧化 铝的水合化合物。
[0075] 在一个方面中，本发明提供了一种利用无机化合物的水合水来控制基材的燃烧速 率的系统。阻燃效果几乎是完全的，因为在暴露于高于基材的碳化温度的高温火焰或热源 时基材会几乎瞬时由其原始状态转变成碳，从而减少其中产生烟并且火焰可能蔓延的从原 始物料到碳的过渡状态。
[0076] 在一些实施方案中，水合化合物在没有结合剂的情况下直接附着到基材，并且通 过空化附着以促进化合物与基材的附着。
[0077] 在一些实施方案中，本发明的水合化学化合物还包含允许控制余烬并且会进一步 限制暴露于火焰时基材的任何烟减少的至少一种粉末状化合物。
[0078] 在一些实施方案中，将水合化合物在环境温度下在含水介质中施用至纤维基材， 其中所述含水介质暴露于以约15至约30KHz频率发射的一系列连续的压电转发器或声极， 所述转发器与声空化或声化学过程相关，其中在该过程中，纤维在沿连续的传送器行进的 同时和暴露于包埋在纤维侧面中的化合物的同时暴露于组合物。
[0079] 在本发明的一些实施方案中，提供一种赋予纤维基材耐火性的方法，所述方法包 括以下连续步骤：
[0080] (a)将粉末状的水合化合物引入到含水介质中；
[0081] (b)将纤维梳条基材沿移动的传送带或网状配置带传输通过介质；和
[0082] (c)将含水介质暴露于约15至约30KHz的频率，直至开始起泡，其中在含水介质中 的粉末状水合化合物通过空化自身附着到基材。
[0083] 任选地，步骤（a)在环境温度下进行，并且沿移动的传送带控制含水介质的温度 以加速空化过程。
[0084] 优选地，在步骤（a)之前，在步骤（a)中施用粉末状水合化合物之前将含水介质和 基材加热至高于环境温度。
[0085] 任选地，向含水介质添加表面活性剂以加速空化过程。
[0086] 任选地，步骤（b)在约20°C至约60°C的温度下进行。
[0087] 任选地，在约20°C至约60°C的温度下在含水介质中将水合化合物施用于纤维基 材，并使所述含水介质暴露于以约15至约30KHz频率发射的一系列连续的压电转发器，所 述压电转发器与定尺寸并配置以限制基材所穿过的纤维分散的水槽相关。
[0088] 用于施用的方法可以控制为使得施用可以进行少至约1秒，并且优选少于约10分 钟。传送带的长度及其移动速度是确定暴露时间的因素。已经发现，为了使由经处理的纤 维制造的纱线在纱线或由其制造的织物中有效，仅需要将少量的这些纤维引入纱线或产品 中。
[0089] 空化过程可以通过将液体载体的温度升高至约20°C至约60°C来加快。
[0090] 此外，该过程可以通过向水载体添加少于约1%的乙醇溶液且至多约60%的乙醇 溶液来进一步加快。为了最佳的结果，液体介质应当为阴离子水，但是已经发现可饮用的自 来水就足够了。
[0091] 在本发明的该方面的优选实施方案中，除了水合化合物之外，还向含水介质原样 添加另外的化合物如有机含磷酯（例如磷酸三苯酯）来抑制失去水合水之后基材的余烬和 由于燃烧导致的基材的焦化。
[0092] 还可以向化学添加剂添加三氧化锑以增强水合化合物的阻燃性能，如本领域技术 人员已知的。
[0093] 本发明还提供镀覆有包含一系列水合水的难溶于水的阻燃性组合物的纤维素或 聚合物纤维基材。
[0094] 本发明还提供具有延迟着火或不着火性能的纤维基材，其中水合化合物在没有结 合剂的情况下直接附着至基材。
[0095] 还提供一种其中已经并入含有水合水的粉末状难溶性化学品的不可着火聚合物 或纤维素制造的再生纤维素纤维，所述化学品为固体形式，并且所述化学品被空化到纤维 素或聚合物基材上以将化学品耐久地附着到基材，无论何时通过上述方法制造的都是如 此。
[0096] 如本领域技术人员已知的，水合水在改变温度时会从它们的分子释放。例如，具有 五水合物附着体或十水合物附着体的分子会分别具有5个或10个水分子附着于它。用于释 放这些水分子的机制通常为暴露于不同的热水平。在多数情况下，随着温度升高，化合物会 释放越来越多的水分子，直至它们耗尽，所述耗尽在最后一个水分子已经被释放时会发生。 只要水合水以物理方式处于化合物中，基材就会因为水合水而被保护免受碳化。当最后的 水分子被从化合物中释放时，基材会被其所暴露于的热消耗。如果在高于基材的碳化温度 的温度下最后的水合水被从化合物中释放，则基材会瞬时转化成碳。基材会立即焦化，但是 不会存在火焰或烟。在转化成碳之后，可以没有火焰或没有火焰从此时的碳源蔓延。
[0097] 虽然该效果是本领域技术人员已知的，但是问题在于这些化合物到基材的附着或 包含。即使成功通过氧化/还原化学过程利用这些化合物来涂覆基材，并且基材的物理外 观和触感通过这些化合物到基材的附着而从根本上改变，也会遇到另一个问题。通常，外观 是基材到赋予基材砂纸类型触感的水合化合物的颜色改变。此外，在所有的化学施用的情 况下，当附着于任意纤维的外侧时，存在无机不溶性化合物的耐磨性问题。
[0098] 根据本发明，现在已经发现了一种用于限制褪色且还允许织物材料基材保持柔软 的触感的系统。
[0099] 如前文所述的，本发明的新型产品可以通过使用声化学过程或通过利用声空化的 直接附着来制造。
[0100] 为了保证柔软的织物，有必要向纤维施用水溶性差或不溶性的、优选无机的水合 化学品，例如十水合硼酸钠、三水合氧化铝、二氧化镁，和具有作为分子的一部分附着的水 合水的其它化合物。该相同的系统可以适合于会吸收化学化合物的纱线、线或织物，然而这 会产生触摸起来非常粗糙的织物。如果在纤维水平上进行，则将经处理的纤维混到纱线中。 由于仅小百分比的纺过的纱线是经处理的纤维，则粗糙度和褪色被大幅降低或完全消除。
[0101] 本发明涉及用于将至少一种预定性能引入多根纤维素纤维或制造的再生纤维素 纤维、或者聚合物纤维的表面处理方法，所述纤维以有序的方式在液体介质中移动，所述方 法包括以下步骤：
[0102] 将粉末形式的至少一种预定的难溶性化合物或组合物引入液体介质中，所述至少 一种化合物或组合物选择为赋予利用其处理的纤维至少一种期望的性能；和
[0103] 当在液体介质中时将纤维暴露于选自声空化工艺、声化学辐照工艺和化学处理工 艺的工艺，由此利用至少一种预定的化学化合物或组合物来使镀覆纤维或在其上生斑。
[0104] 至少一种预定的化合物或组合物是难溶性化合物或组合物，并且不少于90%的粉 末具有约1纳米至约5微米的尺寸。
[0105] 在暴露步骤期间不使用结合剂来将镀覆的或生斑的预定化合物或组合物附着至 纤维。
[0106] 表面处理可以用于赋予纤维不着火或延迟着火性能，其中所述至少一种预定化合 物或组合物是含有水合水的难溶于水的阻燃性化合物或组合物。
[0107] 难溶于水的阻燃性化合物或组合物可以是选自十水合硼酸钠、氢氧化镁和三水合 氧化铝的水合化合物或其组合。
[0108] 表面处理可以用于赋予纤维抗微生物品质，包括抗细菌、抗真菌和/或抗病毒品 质，其中所述至少一种化合物或组合物是包含金属和/或其氧化物的难溶于水的抗微生物 化合物或组合物。该抗微生物表面处理剂可以是选自银、银的氧化物、铜、铜的氧化物、镁、 镁的氧化物、锌、锌的氧化物的金属或其氧化物，或其任意组合。
[0109] 表面处理可以用于赋予纤维杀虫品质，其中所述至少一种预定化合物或组合物选 自硅藻土、铜的氧化物、银、银的氧化物、锌、锌的氧化物或其组合。
[0110] 表面处理可以用于赋予纤维防水品质，其中所述至少一种预定化合物是疏水材 料。该疏水材料可以是经研磨的二氧化硅。
[0111] 表面处理的至少一种预定化合物或组合物可以是包封的有机化合物。
[0112] 表面处理可以用于赋予纤维UV抑制品质，其中所述至少一种预定化合物或组合 物选自锌的氧化物、二氧化钛、二醇、二羧酸、二羧酸衍生物、锑、磷、锰、或其组合。
[0113] 表面处理可以用于赋予纤维医疗性能以用于经皮的药物输送、或者皮肤处理，其 中所述化合物或组合物选自铜、铜的氧化物、银、银的氧化物、包封的有机化合物或其组合。
[0114] 表面处理可以用于赋予纤维美容性能以用于皮肤处理，其中化合物或组合物选自 铜、铜的氧化物、银、银的氧化物、包封的有机化合物或其组合。
[0115] 表面处理可以通过暴露步骤来获得，所述暴露步骤还包括激活与一个或更多个至 少部分浸没在液体介质中的声极声学连通的一个或更多个转发器的步骤，所述声极以约15 至约30KHz的频率发射声压波以用于使至少一种难溶性化合物空化到纤维上。
[0116] 提供至少一种难溶性化合物的表面处理可以通过利用氧化-还原化学反应或声 化学反应从液体介质中沉淀固体来实现。该表面处理方法还可以包括激活与一个或更多个 至少部分浸没在液体介质中的声极声学连通的一个或更多个转发器的步骤，所述声极以约 15至约30KHz的频率发射声压波以用于使氧化-还原化学或声化学引发的至少一种难溶性 化合物空化到梳条的纤维上。
[0117] 表面处理可以在多种可溶性化合物的存在下实施，其中氧化-还原反应使至少一 种固体沉淀到梳条的纤维的表面上。
[0118] 表面处理方法可以在其中液体介质保持在约20°C至约60°C的温度的情况下进 行。
[0119] 表面处理方法可以在如下情况下进行：其中暴露步骤还包括输送纤维穿过槽中的 液体介质的步骤，所述纤维在选自移动带、移动膜、移动网和移动双网的输送装置上输送， 所述纤维被夹在双网的两个网之间。在该表面处理方法中，暴露步骤还包括将纤维至少部 分压下以使其至少部分浸没在液体介质中的步骤，从而有助于维持纤维在液体介质中的暴 露并且维持梳条的纤维有序取向。
[0120] 表面处理方法可以在其中液体介质为水的情况下进行。
[0121] 表面处理方法可以在如下情况下进行：其中暴露步骤还包括向液体介质添加表面 活性剂的步骤，从而改善表面处理方法期间纤维分离以及从而有助于纤维重构成梳条。
[0122] 表面处理方法可以在其中液体介质包含1% w/w或更多的至少一种难溶性化合物 的情况下进行。
[0123] 本发明还涉及用于处理多根纤维素纤维或制造的再生纤维素纤维、或者聚合物纤 维的表面处理方法，其包括如下步骤：
[0124] (a)提供在液体介质中的至少一种预定的难溶性化合物；
[0125] (b)将梳条置于输送装置上；
[0126] (C)将梳条递增地引入到表面处理设备内的槽中，使得对在液体介质中行进的梳 条存在控制，以及使得梳条可以以有序的方式打开，将构成梳条的单个纤维的足够的表面 区域暴露于至少一种难溶性化合物，由此使得能够有效地进行纤维的镀覆或生斑，并且使 纤维重构回梳条。
[0127] 梳条重约2至约20克每直线米。所述至少一种预定的难溶性化合物以粉末的形 式提供，其中至少90%的粉末具有约1纳米至约5微米的粒径。
[0128] 该表面处理方法还可以包括激活与一个或更多个至少部分浸没在液体介质中的 声极声学连通的一个或更多个转发器的步骤，所述声极以约15至约30KHz的频率发射声压 波以用于使至少一种难溶性化合物空化到梳条的纤维上。
[0129] 该表面处理方法还可以包括通过利用氧化-还原化学反应或声化学反应从液体 介质中沉淀固体来提供至少一种难溶性化合物的步骤。表面处理方法还可以包括激活与一 个或更多个至少部分浸没在液体介质中的声极声学连通的一个或更多个转发器的步骤，所 述声极以约15至约30KHz的频率发射声压波以用于使氧化-还原化学或声化学引发的至 少一种难溶性化合物空化到梳条的纤维上。
[0130] 表面处理方法可以在如下情况下进行：其中纤维在液体介质中的输送在多种可 溶性化合物的存在下实施，其中氧化-还原反应将至少一种固体沉淀到梳条的纤维的表面 上。
[0131] 表面处理方法可以在其中液体介质保持在约20°C至约60°C的温度的情况下进 行。
[0132] 表面处理方法还可以包括输送梳条的纤维穿过定尺寸并配置以限制纤维分散的 槽中的液体介质，所述纤维在选自移动带、移动膜、移动网和移动双网的输送装置上输送， 所述纤维被夹在双网的两个网之间。
[0133] 表面处理方法还可以包括将纤维至少部分压下以使其至少部分浸没在液体介质 中的步骤，从而有助于维持纤维在液体介质中的暴露以及维持引入步骤中纤维的有序取 向。液体介质可以是水。
[0134] 表面处理方法还可以包括向液体介质添加表面活性剂的步骤，从而改善表面处理 方法期间的纤维分离以及从而有助于纤维重构成梳条形式。
[0135] 表面处理方法可以在其中液体介质包含1% w/w或更多的至少一种难溶性化合物 的情况下进行。
[0136] 表面处理方法还可以包括挤压纤维以有助于干燥纤维的步骤。
[0137] 表面处理方法还可以包括使纤维暴露于热以用于干燥纤维的步骤。
[0138] 表面处理方法还可以包括在表面处理之后卷绕纤维的步骤，由此有助于纤维重构 成梳条形式。
[0139] 表面处理可以用于赋予纤维不着火或延迟着火性能，其中至少一种预定化合物或 组合物是包含水合水的难溶于水的阻燃性化合物或组合物。
[0140] 表面处理方法可以在其中难溶于水的阻燃性化合物或组合物为选自十水合硼酸 钠、氢氧化镁和三水合氧化铝的水合化合物或其组合的情况下进行。
[0141] 表面处理可以用于赋予纤维抗微生物品质，包括抗细菌、抗真菌和/或抗病毒品 质，其中所述至少一种化合物或组合物是包含金属和/或其氧化物的难溶于水的抗微生物 化合物或组合物。
[0142] 表面处理方法可以在其中难溶于水的抗微生物化合物或组合物为选自银、银的氧 化物、铜、铜的氧化物、镁、镁的氧化物、锌、锌的氧化物的金属或其氧化物、或其任意组合的 情况下进行。
[0143] 表面处理可以用于赋予纤维杀虫品质，其中所述至少一种预定化合物或组合物选 自硅藻土、铜的氧化物、银、银的氧化物、锌、锌的氧化物或其组合。
[0144] 表面处理可以用于赋予纤维防水品质，其中所述至少一种预定化合物是疏水材 料。
[0145] 表面处理过程可以在其中疏水材料是经研磨的二氧化硅颗粒的情况下进行。
[0146] 表面处理方法可以在其中至少一种预定化合物或组合物为包封的有机化合物的 情况下进行。
[0147] 表面处理可以用于赋予纤维UV抑制品质，其中所述至少一种预定化合物或组合 物选自锌的氧化物、二氧化钛、二醇、二羧酸、二羧酸衍生物、锑、磷、锰或其组合。
[0148] 表面处理可以用于赋予纤维医疗性能以用于经皮的药物输送、或者皮肤处理，其 中所述化合物或组合物选自铜、铜的氧化物、银、银的氧化物、包封的有机化合物或其组合。
[0149] 表面处理可以用于赋予纤维美容性能以用于皮肤处理，其中化合物或组合物选自 铜、铜的氧化物、银、银的氧化物、包封的有机化合物或其组合。
[0150] 授予Rogers等人的美国专利7423079讨论了超级吸收剂颗粒的应用，其这些颗粒 被用作结合剂以使化学品可附着于基材。这与本文讨论的技术不同，因为没有使用结合剂。
[0151] Weber等人的美国申请2007/0190872讨论了向结合剂添加多种FR化合物并且使 结合剂固化在基材上。这与本文讨论的技术不同，因为没有使用结合剂。
[0152] Fochesato Antonio的美国专利4298509讨论了向烯经楽料添加 FR化合物。这与 本文讨论的技术不同，因为它使用多种FR化合物以获得期望的效果。
[0153] Piana等人的美国专利7736696讨论了通过与在压力下在大桶中施用染料类似的 系统在纤维、纱线或织物上沉积FR化合物。这与本文讨论的技术不同，因为本文讨论的施 用是空化过程，而不是结合过程。
[0154] Rock Moshe的EP20090160876讨论了将阻燃（FR)纤维包含在起绒布形成中的针 织或织造织物中，使得FR成分在织物的外侧上。所讨论的技术应用于经整理的织物，而未 教导或提示用于纤维直接处理的系统。
[0155] Rearick等人的PCT/US1999/021616讨论了包含羧酸的化合物和用于将该化合物 偶联到材料上存在的部分或全部羟基并且使羟基酯化以允许FR化合物附着到纤维素上的 合适催化剂的结合机制。这与本文讨论的技术不同，因为本文讨论的施用是空化过程，而不 是化学结合过程。
[0156] 授予Mischutin的美国专利4600606涉及一种用于在与热烙融材料接触时使非热 塑性纤维和纤维组合物耐火的方法，该方法涉及向其施用并入溴化有机化合物和金属氧化 物或金属氧化物和金属水合物的难溶于水的不含磷固体颗粒混合物的阻燃性组合物。
[0157] 授予Pearson的美国专利4552803涉及由以下组分制备的粉末形式的阻燃性组合 物：TBL组分，以重量份计，乙醛70-140,磷酸铵50-250,铵、碱金属或碱土金属化合物或盐 50-250,脲反应物70-190,羟基反应物20-60,磷酸150-250。还提供了包含粉末的阻燃性组 合物和用于处理基材如纸或木材，以及棉、羊毛和合成织物以赋予其阻燃性能的方法。
[0158] 授予Pearson的美国专利4468495涉及由以下组分制备的粉末形式的阻燃性组合 物：TBL组分，以重量份计，乙醛70-110,磷酸铵120-180,硫酸铵120-180,脲120-180,烷醇 胺35-50,磷酸100-150。还提供了包含该粉末的阻燃性组合物，以及用于处理基材如纸或 木材以赋予其阻燃性能的方法。
[0159] 美国专利4990368涉及通过施用固体形式的粉末状阻燃剂来赋予织物基材阻燃 性能，所述粉末状阻燃剂然后被熔融或熔化到织物中以将阻燃剂耐久地附着到织物。该 方法尤其适用于目前以分散体或乳液形式施用的难溶于水的固体阻燃剂，例如六溴环十二 烧。
[0160] 在Gedanken等人的发明名称为 Sonochemical Coating of Textiles with Metal Oxide Nanoparticles for Antimicrobial Fabrics 的 IL 2009/00645 中描述了一种实验 室方法，其中将尺寸为约100平方厘米的织物材料放置在有水的烧杯中。在该方法中使用 纳米颗粒，并且说明书示出了对于完全涂覆织物基材1小时的停留时间。在该处理的情况 下，仅织物的外表面接受涂覆。在Gedanken中，仅织物的表面被涂覆，因此仅仅可以得到具 有粗糙质地的织物。此外，如在所引用的参考文献中描述的，该方法非常缓慢。
[0161] 与此相比，根据本发明，制得一种柔软的、易揉的有效产品，而不必在允许批量生 产的配置中以大幅减少的时间范围使用纳米粉末。
[0162] 此外，在Gedanken中，最终产品为其中是织物表面而非纤维表面被处理的织物。 这意味着，所有的化学化合物沉积都是外部的。结果，织物的手感粗糙并且具有颜色。
[0163] Burrell等人的US 5, 681，575公开了抗微生物涂层和将其形成在医疗装置上的 方法。该涂层通过利用气相沉积技术沉积生物相容性金属来形成，以在涂层中产生原子无 序性，使得实现足以产生抗微生物效果的金属离子的持续释放。该医疗装置可以由任意合 适的材料制成，例如金属，包括钢、铝及其合金、胶乳、尼龙、硅酮、聚酯、玻璃、陶瓷、纸、布和 其它塑料和橡胶，并且涂层通过物理气相沉积来形成，例如通过真空蒸镀、溅射、磁控溅射 或离子镀将一种或更多种抗微生物金属涂覆在医疗装置上。
[0164] Gedanken等人的W02007/032001讨论了一种利用银纳米颗粒进行母料层面上的 施用。利用声化学系统将目标聚合物处理成丸粒形式，然后将这样的丸粒添加到制造系统 的浆料。处理聚合物丸粒以用于包含在浆料中，并且该文献并未教导或提示通过声处理将 期望的化学品直接附着于纤维。因此，该文献涉及一种用于将纳米颗粒包含在母料中、而不 是直接空化施用至纤维的系统。
[0165] 在本发明的另一方面中，至少一种预定的化学品是硅藻土。
[0166] 因此，在本发明的该方面中，提供了一种用于赋予纤维基材杀虫性能的方法，其包 括以下连续步骤：
[0167] 将硅藻土引入含水介质中；
[0168] 沿移动传送带或移动膜或移动网或移动双网输送纤维梳条基材穿过所述介质，所 述纤维被夹在所述双网的两个网之间；和
[0169] 将所述含水介质暴露于约15至约30KHz的频率直到开始起泡，其中在所述含水介 质中的硅藻土通过空化自身附着到基材。
[0170] 在本发明的另一方面中，至少一种预定化学品选自金属和金属氧化物。
[0171] 任选地，所述化学品选自银及其氧化物、铜及其氧化物、镁及其氧化物、和锌及其 氧化物。
[0172] 因此，在本发明的该方面中，提供一种用于赋予纤维基材抗细菌、抗真菌和抗病毒 品质的方法，其包括以下连续步骤：
[0173] 将银及其氧化物、铜及其氧化物、镁及其氧化物、锌及其氧化物或其混合物引入含 水介质中；
[0174] 沿移动传送带或移动膜或移动网或移动双网输送纤维梳条基材穿过所述介质，所 述纤维被夹在所述双网的两个网之间；和
[0175] 将所述含水介质暴露于约15至约30KHz的频率直到开始起泡，其中在所述含水介 质中的银或其氧化物、铜或其氧化物、锌或其氧化物、镁及其氧化物或其混合物通过空化自 身附着到基材。
[0176] 在本发明的该方面中，还提供了一种用于赋予纤维基材抗微生物和UV抑制性能 的方法，所述方法包括以下连续步骤：
[0177] (a)将选自锌的氧化物、二氧化钛、二醇、二羧酸、二羧酸衍生物、锑、磷、锰或其组 合、MgO、CuO、Ag和AgO或其混合物的化学品引入含水介质中；
[0178] (b)沿移动传送带或移动膜或移动网或移动双网输送纤维梳条基材穿过所述介 质，所述纤维被夹在所述双网的两个网之间；和
[0179] (c)将所述含水介质暴露于约15至约30KHz的频率直到开始起泡，其中在所述含 水介质中的锌的氧化物、二氧化钛、二醇、二羧酸、二羧酸衍生物、锑、磷、锰或其组合、MgO、 CuO、Ag和AgO或其混合物通过空化自身附着到基材。
[0180] 在本发明的又一方面中，至少一种预定的化学品是包封的有机化合物。
[0181] 在本发明的该方面中，包封的有机化合物任选地选自诸如抗生素或皮肤处理化合 物如各种乳膏或芦荟汁的物质。
[0182] 因此，在本发明的该方面中，提供了一种用于将用于经皮的药物输送或皮肤处理 的医疗和美容化合物引入到纤维基材上的方法，其包括以下连续步骤：
[0183] (a)将包封的有机化合物引入含水介质中；
[0184] (b)沿移动传送带或移动膜或移动网或移动双网输送纤维梳条基材穿过所述介 质，所述纤维被夹在所述双网的两个网之间；和
[0185] (c)将所述含水介质暴露于约15至约30KHz的频率直到开始起泡，其中在所述含 水介质中的包封的有机化合物通过空化自身附着到基材。
[0186] 因此，如本领域技术人员会理解的，本发明提供一种包含在大部分纤维的表面上 包含缔合组分的大部分纤维的梳条，并且这样的梳条因此会具有与根据本文描述的方法/ 过程通过选择与其缔合的组分实现的和期望的那些性能对应的性能。例如，这样的梳条和 引入它们的产品可拥有抗微生物性能、阻燃或耐火性能、美容增强性能以及其它性能，如本 领域技术人员会理解的。
[0187] 在一些实施方案中，本发明还提供一种用于在液体介质中时通过纤维的表面空化 将至少一种预定性能引入多根纤维的处理设备，该处理工艺包括：
[0188] (a)将梳条引入取向处理设备中，其中：
[0189] i.将梳条递增地引入在其宽度足以允许梳条在其中行进并且允许梳条分离成单 个纤维的导槽或槽中的设备；和
[0190] ii.所述导槽或槽包含促进纤维基本上平行取向和促进纤维浸没在导槽或槽内的 取向附属装置；
[0191] (b)将至少一种预定的化学品引入处理设备的模块中的液体介质中，其中所述化 学品因其赋予利用其处理的纤维至少一种期望性能的能力而被选择，
[0192] (C)在含水介质中时将纤维暴露于声空化或声化学辐照工艺，由此利用至少一种 预定的化学品镀覆所述纤维；和
[0193] (d)在取向处理设备的组装模块中将单个纤维重新组装成梳条；
[0194] 由此所述梳条包含表面引入了至少一种预定化学品的多根纤维。
[0195] 根据该方面，在一些实施方案中，取向处理设备包括用作取向附属装置的重压附 属装置。
[0196] 根据该方面，在一些实施方案中，该设备包括卷绕器，其有助于将单个纤维重新组 装成梳条。
[0197] 根据该方面，在一些实施方案中，该设备包括挤压辊，其有助于从经处理的纤维移 除液体。
[0198] 在一些实施方案中，图1提供用于本发明设备的实施草图的描述。本领域技术人 员会理解，这样的设备可容易修改以引入用于本文描述的各种元件的工业上可应用的设 备。应当理解，本文设想提供在使得能够浸没在液体介质内的同时以基本上有序的方式压 缩单个纤维的能力和提供位于其中的单个纤维的声空化或声化学辐照和然后这样的经单 个处理的纤维在梳条内的重新组装的任何设备，并且其被认为是本发明的一部分。
[0199] 现在会参考以下示例性附图和实施例关于某些实施方案来描述本发明，使得可以 更为充分地理解本发明。
[0200] 现在特别关于详细的附图，应强调，所显示的细节是通过举例给出的，仅用于本发 明的优选实施方案的示例性讨论，并且因为提供据认为是最有用的和容易理解的本发明方 法之一的原理和构思方面的说明的原因给出。就此而言，并未试图以比用于本发明的基本 理解所需更多的细节显示本发明的细节，对附图的说明使得本领域技术人员明白在实际中 可以如何实施本发明的几种形式。
[0201] 附图简述
[0202] 图1是用于实施本发明方法的生产线的示意图。
[0203] 图2是图1中显示的导槽工作台的部分分解视图。
[0204] 图3是图1中的工作台的侧切视图，其显示声极相对于梳条和水的位置。
[0205] 图4是图1的工作台的侧切视图，其显示配重轮的位置。
[0206] 图5是显示纺入纱线中的空化纤维的SEM照片。此处显示的是通过声空化过程具 有三水合氧化铝的空化纤维。
[0207] 图6是应用三水合氧化铝的声空化纤维的SEM照片，其在50次洗涤之后被纺成纱 线。纤维并未着火，表明是持续产品寿命的产品。
[0208] 图7是显示暴露于声空化之后的单根纤维的SEM照片。
[0209] 图8是显示暴露于声空化之后的单根纤维的横截面的SEM照片。注意，白点是可 看见已经深度穿透纤维表面的化学化合物。
[0210] 图9是显示利用氧化/还原过程的化学涂覆的纤维的SEM照片。注意到100%的 纤维覆盖率。
[0211] 图IOa是在镀铜棉纤维上的声化学纳米沉积CuO上空化的Ag404 (大颗粒）的20 微米段。
[0212] 图IOb是在镀铜棉纤维上的声化学纳米沉积CuO上空化的Ag404(大颗粒）的4 微米段。
[0213] 图IOc是在镀铜棉纤维上的声化学纳米沉积CuO上空化的Ag404(大颗粒）的1 微米段。
[0214] 发明实施方案的详细描述
[0215] 现在参考图1，以梳条（2)的形式制备纤维，所述梳条例如以卷绕在筒（4)中的方 式储存，这对于纱线制造业来说是常见的。本领域技术人员会理解，用于梳条的源和/或其 维护可以经由任何手段并且可得自任何源。将梳条送入到设备中，例如，通过引导梳条穿过 轨道（6)。轨道可以以一定的间隔支撑，例如通过为梳条（2)提供沿指定路线提供运动的支 撑金属辊（8)支撑，如在本文描述的，包括在配合的工作台（10)上方的轨道。该设备和各 个支撑结构允许沿指定的路径递增地送入梳条，而没有断裂。现在参考图2,其提供图1中 的工作台（10)的分解视图，可以看出，工作台配合有一系列凹槽或凹陷单元（14)，所述凹 槽或凹陷单元的尺寸和材料允许将水溶液容纳在其中。沿工作台（10)的长度方向引导梳 条，所述工作台可以引入沿顶面布置的膜层（16)。根据该方面，这样的膜在性质上可以是 相对疏水的，例如，由聚丙烯或聚乙烯构成。该膜进而可以被沿工作台的表面送入，与沿工 作台送入梳条一样远，作为为梳条提供光滑通道的导槽。膜进而可以作为辊/卷轴（18)储 存，其进而被送入到位于工作台（10)另一侧的收取卷轴（20)。然后梳条被引至膜层顶上， 两者沿工作台的长度前进。虽然在该图示中没有显示，但是可以使用双挠性膜如筛网来抓 取梳条并且还将其保持在位，然而，本文所描述的系统构造更为简单。
[0216] 当载有梳条的膜前进时，其与工作台中的凹陷/凹槽接触，由此暴露于容纳在其 中的水溶液（22)。由于梳条可能具有漂浮的趋势而会中断空化过程，所以可能有必要将移 动的梳条压下。这可以借助于如图4中显示的配合在工作台（10)的导槽（14)中的一些配 重轮（26)来实现。在暴露于含水环境之后，包含纤维的梳条变得完全润湿，并且与当干燥 时其取向相比纤维此时缔合地较不紧密。梳条以约15秒沿1米工作台移动，其足以实现所 期望的完全空化。在纤维之间形成空间，所述空间填充水并且用作纤维处理的载体，因为在 该点处的纤维被分离。只要水保持不被扰乱且配重轮（26)与水导槽（14)平行，取向就会 被保持。在该点处，纤维被完全分离。梳条暴露水环境的时间可以小心控制，从而确保纤维 维持理想的取向，以便在该过程结束时重新形成具有平行布置的纤维的梳条。浸没的时间 也可以随传送带的速度变化。
[0217] 当干燥的纤维与膜（16)在导槽（14)中移动时，来自化学品进料罐（32)的水和化 学品（22)被喷洒在纤维上以填充导槽或槽并且用液体覆盖纤维（13)。水溶液以非常高的 压力喷洒，其淹没纤维且同时还完全润湿它们。纤维将具有漂浮的趋势，因此优选的是利用 轮（26)将其压下以使它们至少部分浸没在液体介质中以帮助维持纤维在液体介质中的暴 露和维持纤维的有序取向，或者如果需要更多的水，添加额外的喷洒喷头。该过程优选在相 对高的速度下进行，以防止纤维的分散和丧失其取向的天然趋势。
[0218] 在一些实施方案中，纤维在声极（24)的一部分下方穿过。在一个实施方案中，可 以用化学分配器代替声极，使得同一机器可以用于化学还原过程。
[0219] 根据该方面，在一些实施方案中，本发明的方法可以进一步利用周期性的配重结 构布置，例如定位在工作台中的凹陷/凹槽位置上方或至少部分上方、或靠近其位置的配 重轮26,这进而可以有助于更好的纤维浸没。
[0220] 根据该方面，在有助于实施本发明方法/过程的设备的一个实施方案中，当纤维 (13)离开工作台（10)时提供用于纤维穿过挤压辊（28)的通道，从而移除纤维（13)中的 大部分水并且将纤维压缩回到梳条（12)形式。然而，应当理解，可以使用其他布置，由此膜 /梳条可以沿表面前进，与包含上述组分的描述的水溶液周期性接触，其有助于将单个纤维 暴露在梳条中，由此大部分这样的纤维与组分缔合，并且完成梳条的最后重新组装，并且这 样的布置可以不必使用自动化部件，可以适合用于小规模应用，或者替代地可以被修改为 适合工业应用，并且所有的这样的布置都应被视为本发明的一部分。
[0221] 另外，在如上所述的布置的一些实施方案中，水会沿重绕膜（16)流到收集罐（30) 中，所述水和化学品（22)然后可以被再循环回到水合化学品进料罐（32)，从而为本文描述 的方法/过程提供节省成本的特征。
[0222] 在一些实施方案中，在梳条（12)离开第一组挤压辊（28)之后，梳条被作为移除与 膜/梳条保持缔合的过量水溶液的装置的第二组挤压辊（34)或任意合适数目的额外挤压 辊拾取。在第一挤压之后，移除约97%的水。现在梳条为具有平行纤维的扁平条带的形式。 以该形式，梳条可以被移到下一段以进行干燥，因为条带将具有少量的完整性。该形成物现 在允许梳条从支撑膜离开并且移动到将进入烘箱进行干燥的带上。梳条然后行进到第二工 作台（36)上。该工作台（36)的底座（38)是金属网，使得梳条位于网上并且随其行进，从 而允许热空气穿过网和湿润的梳条。梳条进入干燥烘箱（40)。当梳条离开干燥烘箱时，梳 条然后进入有助于梳条卷绕（42)和进入收集梳条筒（44)的一组轨道。
[0223] 现在参考图3,其示出了在图1设备的工作台（10)中提供的导槽（14)内的两个不 同声极的侧视图。如同所述的，梳条形式的纤维（13)在移动膜上行进或者截留在移动网中 以抓住纤维，使得它们不因为被压入导槽（14)中的水（16)而不必要地分散。示出了两种 不同的声极配置，即单头声极（46)和双头声极（48)，以及它们如何配合到导槽（14)中。沿 导槽工作台（10)的截面可以看见行进的膜（16)以及纤维（13)相对于膜（16)、声极（46) 和（48)以及水位（50)的位置。行进穿过水的波将使纤维松散并且打开，从而允许被水中 的化学品完全覆盖。每个槽仅有一个梳条。 实施例
[0224] 实施例1
[0225] 包含水合水的阻燃性化学品
[0226] 制备梳条，使得其具有低捻度（约4捻每米）并且重3至8克每米。梳条可由任 意的短纤维制成，所述短纤维例如但不限于棉、人造纤维、聚酯和尼龙。使梳条运行穿过所 述的系统，但是在将梳条放置在带的导槽中之前，将细粉末（通常尺寸不大于5微米）形式 的少量阻燃（FR)化学化合物放置在水中，所述水被喷洒在纤维上。应注意，FR也可以被放 置在干燥的带上。当无线电波被开启时，粉末混入含水载体中。粉末可以是任意的水合不 溶性化合物，例如但不限于十水合硼酸钠或三水合氧化铝。在该情况下，发明人使用三水合 氧化铝和氧化镁的组合，并且在第二实施例中使用十水合硼酸钠。化学品的量可以改变，取 决于应用，并且因此取决于期望的施用密度、成本等。另外，可以通过将过量的化学品送入 收集罐中来再循环所施用的化学品。该方法要求不大于1克粉末每米，然而，在不降低方法 效率的情况下可以向水中添加更多的化学品。在纤维处于水中的整个持续时间期间，纤维 以少至15秒的时间沿传送带行进1米的距离，同时暴露于超声辐照。已经发现，以低至1 秒每米，5克量的棉纤维覆盖有不小于30%的表面改性。在纤维周围观察到起泡，表明发生 了空化。梳条中的纤维立即开始在导槽内疏散开并分离。已经发现，当每隔25至50厘米 放置配重轮（26)时纤维在导槽中保持有序并且纤维保持被浸没。刚好在将梳条和水以及 水合化合物添加到传送带之前激活声极。只要纤维、水和化学品在导槽中，声极保持开启并 且对于传送带的长度继续其工作，所述传送带的长度被调节为确保均匀涂覆100%的纤维 或根据需要涂覆。在涂覆完成之后，然后将松散的纤维迅速挤压以移除几乎所有的水（梳 条是湿润的但是稠密的），并且梳条再次被固化并移至干燥站。
[0227] 可以制备这样的纤维的非示例性实施方案，其包含赋予纤维素或聚合物纤维基材 的不着火或阻燃性能，所述纤维基材然后利用常规技术混入纱线中。该纱线然后被织入织 物中，从而产生阻燃性织物。
[0228] 图5、6、7和8是示出单个的和包含在纱线中的经处理纤维的SEM照片，并且显示 耐磨性和通过以下实施例2中描述的方法洗涤50次之后的耐洗性。
[0229] 图5显示刚空化之后的纤维，而图6显示在强力高温（60°C)洗涤（50次）之后的 同一纤维。在样品5中，当用三水合氧化铝和氢氧化镁处理时，纤维没有着火。图6的纱线 同样没有着火，表明织物效力的寿命。
[0230] 图7和8是更高放大倍率下的图6(洗涤之后）中的纤维。注意，在图8中穿透纤 维表面的化合物的深度可以在横截面中看见。
[0231] 实施例2
[0232] 引入与金属和金属氧化物缔合的单个纤维的梳条的制备
[0233] 制备梳条，使得其具有低捻度（约4捻每米）和重3至8克每米。梳条可由任意 的短纤维制成，所述短纤维例如但不限于棉、人造纤维、聚酯或尼龙。使梳条运行穿过所述 的系统，但是在将梳条放置在带的导槽中之前，将细粉末（通常尺寸不大于5微米）形式的 非常少量的预定化合物放置在水和化学品递送罐（32)中或放置在干燥的带上。粉末应当 为锌或锌的任意形式，例如氧化锌，但是在优选的实施方案中，应当为纯度水平不小于97% 的氧化锌。可以使用其它金属和金属氧化物，例如铜和/或其氧化物或银和/或其氧化物。 预定化学化合物的量不是关键的，因为纤维会拾取由辐照放出的物质，并且留在导槽内的 物质在润湿过程完成之后会被收集。需要不大于1克每米的粉末。梳条沿传送带行进低至 15秒但不超过1分钟，并且在其处于液体介质中的时间段期间暴露于辐照。在纤维周围会 观察到起泡，这表明正在发生空化。梳条内的纤维会在导槽内立即开始疏散开并分离。正 是该分离会允许利用用于沉积的预定化合物来完全覆盖纤维。重要的是，确保纤维在导槽 中时保持有序，因此优选间隔不少于30至50厘米放置辊以确保纤维保持浸没。刚好在将 梳条和水以及预定化学化合物添加至传送带之前激活声极。声极会沿传送带的长度继续其 工作，所述传送带的长度被调节为确保均匀涂覆100%的纤维。在涂覆完成之后，然后迅速 挤压松散的纤维以移除几乎所有的水，但是更重要的是将纤维再次固化成梳条，使得其会 具有其自己的整体性，所述整体性将允许其被移至干燥站。
[0234] 金属氧化物的沉积使得经处理的纤维具有抗微生物和UV抑制品质。抗细菌织物 被广泛用于制造户外服装、内衣物、床上用品和绷带。UV抑制性和抗微生物性在织物材料中 是非常重要的，其对于穿戴者的舒适性尤其具有影响。已知具有抗微生物活性的金属氧化 物即Ti0 2、ZnO、MgO、CuO、Ag和AgO的沉积可显著扩展纺织物的最终用途并且延长其使用 的周期。
[0235] 铜的氧化物在针对其抗细菌、抗真菌和抗病毒品质的文献中被广泛引用。其还 作为抗螨织物被引用（The FASEB Journal，2004年9月9日在线发表的文章10. 1096/ fj. 04-2029)。锌也已经被承认为温和的抗微生物剂、无毒性的创伤愈合剂和防晒剂，因为 它反射UVA和UVB射线（Godrey H.R. Alternative Therapy Health Medicine, 7(2001)49)。
[0236] 利用通过施用金属氧化物进行的超声空化或声化学涂覆，还可以赋予纤维素或聚 合物纤维抗细菌、创伤愈合、尘螨抑制、医疗化合物递送和UV抑制品质。
[0237] 金属氧化物的沉积因为其各种活性而已知，并且在本发明中，可以利用所述的系 统来施用 TiO2、ZnO、MgO、CuO、Ag 和 AgO。
[0238] 金属和金属氧化物的使用被广泛记载用于多种最终用途，并且在文献中通篇都有 描述。然而，利用织物基材的普通处理制造的产品大幅限制了这些金属对各种工业和医疗 保健应用的应用。
[0239] 本文示出的SEM照片显示铜的氧化物颗粒附着到被空化以有助于铜的氧化物附 着到纤维基材的纤维的外侧，如上所述。
[0240] 在文献中描述的处理如下：
[0241] 将可溶性金属氧化还原到纤维或织物上的系统，例如在Gabbay的发明名称为 Application of a Metallized Textile 的美国专利 5981006 中描述的。
[0242] 包括通过经由载体将化合物引入预挤出的聚合物浆料中的聚合物中金属氧 化物的系统，例如在发明名称为 Antimicrobial and Antiviral Polymeric Master Batch, Processes For Producing Polymeric Materials Therefrom and Products Produced Therefrom的美国专利申请20080193496中描述的。
[0243] 对织造或非织造织物基材使用声化学辐照的系统，例如在Gedanken等人的发 明名称为 Sonochemical Coating of Textiles with Metal Oxide Nanoparticles for Antimicrobial Fabrics 的 IL 2009/00645 中描述的。
[0244] 在纤维层面上的处理中，本发明提供了更大的抗微生物化合物或UV抑制化合物 的剂量控制。已经发现，织物中利用铜的氧化物处理的纤维的30%足以制备有效作为创伤 愈合装置的均质垫，但是在一些情况下较少的量就足够了。同时，如果期望的话，通过简单 地添加不同的经处理纤维，可以将其它要素添加至垫。理论上，可以向经处理的织物增加阻 燃（FR)品质以破坏微生物，这会在医院和公共机构中找到用途。
[0245] 实施例3 (硅藻土和有机不溶性化合物）
[0246] 制备梳条，使得其具有低捻度（约4捻每米）和重约2至约20克每米，并且优选为 约3至约8克每米。梳条可由任意的短纤维制成，所述短纤维例如但不限于棉、人造纤维、 聚酯和尼龙。使梳条运行穿过所述的系统，但是在将梳条放置在带的导槽中之前，将细粉末 (通常尺寸不大于5微米）形式的非常少量的预定化合物放置在水和化学品递送罐（32)中 或放置在干燥的带上。粉末可以是食品级的硅藻土，其纯度水平不低于97%。硅藻土被该 实施例选择的原因是其被EPA批准作为用于对抗普通臭虫、温带臭虫（Cimexlectularius) 以及其它外骨架害虫如跳蚤、壁虱、甲虫、蟑螂和螨虫的杀虫剂。
[0247] 当其应用于一般地外骨架虫子和特别地臭虫时，硅藻土的通常应用为松散的粉末 形式，其作为粉末被沉积在床垫中的织物摺层之间或沉积在地板上，这样臭虫会走过粉末 而达到其人体目标。硅藻土是化石的/硅化的硅藻。该粉末具有锐利的边缘，其划伤虫子 的外骨架并且使虫子脱水。当硅藻土被空化到纤维中时，其毁灭虫子的杀死机制会变为可 用，优点是粉末的使用者不暴露于松散的粉末，而关于松散的粉末存在暴露的问题。
[0248] 另外，可以以与针对娃藻土或本文描述的任意化合物所描述的方式相同的方式来 使用被包封的并且能够耐受声空化过程震荡的有机化合物。包封的化合物的粉末尺寸可以 大至15微米，这已经被证明仍然在上述方法的可接受参数范围内。保护可溶性化合物的包 封化合物是本领域技术人员公知的，并且通常用于保护有机化合物在处于乳膏或水溶液中 时不变性。因为该方法在室温下进行，所以包封材料可以是不受方法的热影响的化合物，例 如但不限于硅酮、蜡、和基于纤维素的化合物。用于移除包封物的机制可以是压力、热、或时 间，其然后将包埋在织物中的活性成分释放到期望的最终用途。
[0249] 这样的包封的有机化合物的实例包括赋予愉悦气味或掩盖不好气味的芳香油、纳 米化合物或化合物如用于透皮贴剂的烟碱、用于绷带的抗细菌素、或生长因子和其它杀虫 剂作为化合物递送系统。这些化合物拥有可以通过贴剂、衣服或织物条递送的医疗或美容 品质。
[0250] 实施例4
[0251] 将由100%棉构成的梳条保持在室温下，并且施用至与图1中示出的设备类似的 设备。在将梳条浸没在容纳自来水的凹槽中的同时，经由设定为24Kh的1000瓦的声极以 总计15秒暴露时间完成超声空化。向水中添加硝酸银晶体（纯度97%)并形成溶液。此 时与导槽中的水一起喷洒该溶液。向水中添加氨并且激活声极。当还原剂将硝酸银转化成 银时，超声波立即引起化学还原过程，此时，立即产生使银颗粒保持不聚集的银空化，从而 将它们立即附着到纤维的表面，如图10所示的。与此相比，在图9中，示出了仅利用根据化 学镀覆的化学反应的还原过程。虽然涂层均匀覆盖整个纤维，但是其不具有耐磨性或耐洗 涤性，并且容易从纤维的表面移除。
[0252] 利用三水合氧化铝实施相同的方法，但是没有还原过程。在空化之前添加原料化 学品，并且被放置在水中的颗粒的尺寸与在附着至纤维之后的颗粒的尺寸相同。然后激活 声极，并且如在图5中可见的，颗粒自身附着至纤维。
[0253] 本领域技术人员将会理解，本发明不限于前述示例性实施例和附图的细节，并且 本发明可以以其它的特定形式实施，而不脱离其基本性质，因此，参考所附的权利要求，而 不是前述说明，期望的是本发明的实施方案和图在各方面都应被视为举例说明而非限制性 的，并且因此落在权利要求等同物的含义和范围内的所有变化都应包含在其范围内。
【权利要求】
1. 一种用于将至少一种预定性能引入到多根纤维素纤维或制造的再生纤维素纤维、或 聚合物纤维的表面处理方法，所述纤维以有序的方式在液体介质中移动，所述方法包括以 下步骤： 将粉末形式的至少一种预定的难溶性化合物或组合物引入到所述液体介质中，该至少 一种化合物或组合物选择为赋予利用其处理的纤维至少一种期望的性能；和 当在所述液体介质中时使所述纤维暴露于选自声空化工艺、声化学辐照工艺和化学处 理工艺的工艺，由此利用该至少一种预定的化学化合物或组合物镀覆所述纤维或在其上生 斑。
2. 根据权利要求1所述的表面处理，其中该至少一种预定的化合物或组合物是难溶性 化合物或组合物，并且不少于90%的粉末具有约1纳米至约5微米的尺寸。
3. 根据权利要求1所述的表面处理，其中在暴露步骤期间不使用结合剂来使镀覆的或 生斑的预定化合物或组合物附着至所述纤维。
4. 根据权利要求1所述的表面处理，其用于赋予所述纤维不着火或延迟着火性能，其 中所述至少一种预定的化合物或组合物是包含水合水的难溶于水的阻燃性化合物或组合 物。
5. 根据权利要求4所述的表面处理，其中所述难溶于水的阻燃性化合物或组合物是选 自十水合硼酸钠、氢氧化镁和三水合氧化铝的水合化合物或其组合。
6. 根据权利要求1所述的表面处理，其用于赋予所述纤维抗微生物品质，所述抗微生 物品质包括抗细菌、抗真菌和/或抗病毒品质，其中所述至少一种化合物或组合物是包含 金属和/或其氧化物的难溶于水的抗微生物化合物或组合物。
7. 根据权利要求6所述的表面处理，其中所述难溶于水的抗微生物化合物或组合物是 选自银、银的氧化物、铜、铜的氧化物、镁、镁的氧化物、锌、锌的氧化物的金属或其氧化物， 或其任意组合。
8. 根据权利要求1所述的表面处理，其用于赋予所述纤维杀虫品质，其中该至少一种 预定的化合物或组合物选自硅藻土、铜的氧化物、银、银的氧化物、锌、锌的氧化物或其组 合。
9. 根据权利要求1所述的表面处理，其用于赋予所述纤维防水品质，其中所述至少一 种预定的化合物是疏水材料。
10. 根据权利要求9所述的表面处理，其中所述疏水材料是经研磨的二氧化硅颗粒。
11. 根据权利要求1所述的表面处理，其中所述至少一种预定的化合物或组合物是包 封的有机化合物。
12. 根据权利要求1所述的表面处理，其用于赋予所述纤维UV抑制品质，其中所述至少 一种预定的化合物或组合物选自锌的氧化物、二氧化钛、二醇、二羧酸、二羧酸衍生物、锑、 磷、锰或其组合。
13. 根据权利要求1所述的表面处理，其赋予所述纤维医疗性能以用于经皮的药物输 送、或皮肤处理，其中所述化合物或组合物选自铜、铜的氧化物、银、银的氧化物、包封的有 机化合物或其组合。
14. 根据权利要求1所述的表面处理，其赋予所述纤维美容性能以用于皮肤处理，其中 所述化合物或组合物选自铜、铜的氧化物、银、银的氧化物、包封的有机化合物或其组合。
15. 根据权利要求1所述的表面处理，其中所述暴露步骤还包括激活与一个或更多个 至少部分浸没在所述液体介质中的声极声学连通的一个或更多个转发器的步骤，所述声极 以约15至约30KHz的频率发射声压波以用于使所述至少一种难溶性化合物空化到所述纤 维上。
16. 根据权利要求1所述的表面处理方法，其中提供至少一种难溶性化合物的步骤通 过利用氧化-还原化学反应或声化学反应从所述液体介质中沉淀固体来实施。
17. 根据权利要求16所述的表面处理方法，其中所述暴露步骤还包括激活与一个或更 多个至少部分浸没在所述液体介质中的声极声学连通的一个或更多个转发器的步骤，所述 声极以约15至约30KHz的频率发射声压波以用于使所述氧化-还原化学或声化学引发的 至少一种难溶性化合物空化到梳条的纤维上。
18. 根据权利要求1所述的表面处理方法，其中所述纤维在所述液体介质中的输送是 在多种可溶性化合物的存在下实施的，其中氧化-还原反应使至少一种固体沉淀在梳条的 所述纤维的表面上。
19. 根据权利要求1所述的表面处理方法，其中所述液体介质保持在约20°C至约60°C 的温度下。
20. 根据权利要求1所述的表面处理方法，其中所述暴露步骤还包括输送所述纤维穿 过槽中的所述液体介质的步骤，所述纤维在选自移动带、移动膜、移动网和移动双网的输送 装置上输送，所述纤维夹在所述双网的两个网之间。
21. 根据权利要求20所述的表面处理方法，其中所述暴露步骤还包括将所述纤维至少 部分压下以使其至少部分浸没在所述液体介质中的步骤，从而有助于维持所述纤维暴露在 所述液体介质中并且维持梳条的所述纤维的有序取向。
22. 根据权利要求1所述的表面处理方法，其中所述液体介质是水。
23. 根据权利要求1所述的表面处理方法，其中所述暴露步骤还包括向所述液体介质 添加表面活性剂的步骤，从而改善所述表面处理方法期间的纤维分离以及从而有助于所述 纤维重构成梳条。
24. 根据权利要求1所述的表面处理方法，其中所述液体介质包含1 % w/w或更多的至 少一种难溶性化合物。
25. -种用于处理多根纤维素纤维或制造的再生纤维素纤维、或者聚合物纤维的表面 处理方法，其包括以下步骤： 提供在液体介质中的至少一种预定的难溶性化合物； 将梳条置于输送装置上； 将所述梳条递增地引入到表面处理设备内的槽中，使得对在所述液体介质中行进的所 述梳条存在控制，以及使得所述梳条可以以有序的方式打开，从而使构成所述梳条的单个 纤维的足够的表面区域暴露于至少一种难溶性化合物，由此使得能够有效地进行所述纤维 的镀覆或生斑，并且使所述纤维重构成梳条。
26. 根据权利要求25所述的表面处理方法，其中所述梳条重约2至约20克每直线米。
27. 根据权利要求25所述的表面处理方法，其中所述至少一种预定的难溶性化合物是 以粉末形式提供的，其中至少90%的粉末具有约1纳米至约5微米的粒径。
28. 根据权利要求25所述的表面处理方法，还包括激活与一个或更多个至少部分浸没 在所述液体介质中的声极声学连通的一个或更多个转发器的步骤，所述声极以约15至约 30KHz的频率发射声压波以用于使所述至少一种难溶性化合物空化到所述梳条的所述纤维 上。
29. 根据权利要求25所述的表面处理方法，其中提供至少一种难溶性化合物的步骤通 过利用氧化-还原化学反应或声化学反应从所述液体介质中沉淀固体来实施。
30. 根据权利要求29所述的表面处理方法，还包括激活与一个或更多个至少部分浸没 在所述液体介质中的声极声学连通的一个或更多个转发器的步骤，所述声极以约15至约 30KHz的频率发射声压波以用于使所述氧化-还原化学或声化学引发的至少一种难溶性化 合物空化到所述梳条的所述纤维上。
31. 根据权利要求25所述的表面处理方法，其中所述纤维在所述液体介质中的输送是 在多种可溶性化合物的存在下实施的，其中氧化-还原反应使至少一种固体沉淀在所述梳 条的所述纤维的表面上。
32. 根据权利要求25所述的表面处理方法，其中将所述液体介质保持在约20°C至约 60°C的温度下。
33. 根据权利要求25所述的表面处理方法，还包括输送所述梳条的所述纤维穿过槽中 的液体介质的步骤，所述槽定尺寸并配置为限制所述纤维分散，所述纤维在选自移动带、移 动膜、移动网和移动双网的输送装置上输送，所述纤维夹在所述双网的两个网之间。
34. 根据权利要求33所述的表面处理方法，还包括将所述纤维至少部分压下以使其至 少部分浸没在所述液体介质中的步骤，从而有助于维持所述纤维暴露在所述液体介质中以 及维持所述引入步骤中所述纤维的有序取向。
35. 根据权利要求25所述的表面处理方法，其中所述液体介质是水。
36. 根据权利要求25所述的表面处理方法，还包括向所述液体介质添加表面活性剂 的步骤，从而改善所述表面处理方法期间纤维分离以及从而有助于所述纤维重构成梳条形 式。
37. 根据权利要求25所述的表面处理方法，其中所述液体介质包含1% w/w或更多的 至少一种难溶性化合物。
38. 根据权利要求25所述的表面处理方法，还包括挤压所述纤维以有助于干燥所述纤 维的步骤。
39. 根据权利要求25所述的表面处理方法，还包括将所述纤维暴露于热以干燥所述纤 维的步骤。
40. 根据权利要求25所述的表面处理方法，还包括在表面处理之后卷绕所述纤维的步 骤，由此有助于将所述纤维重构成梳条形式。
41. 根据权利要求25所述的表面处理，其用于赋予所述纤维不着火或延迟着火性能， 其中所述至少一种预定化合物或组合物是包含水合水的难溶于水的阻燃性化合物或组合 物。
42. 根据权利要求41所述的表面处理，其中所述难溶于水的阻燃性化合物或组合物是 选自十水合硼酸钠、氢氧化镁和三水合氧化铝的水合化合物，或其组合。
43. 根据权利要求25所述的表面处理，其用于赋予所述纤维抗微生物品质，所述抗微 生物品质包括抗细菌、抗真菌和/或抗病毒品质，其中所述至少一种化合物或组合物是包 含金属和/或其氧化物的难溶于水的抗微生物化合物或组合物。
44. 根据权利要求43所述的表面处理，其中所述难溶于水的抗微生物化合物或组合 物是选自银、银的氧化物、铜、铜的氧化物、镁、镁的氧化物、锌、锌的氧化物的金属或其氧化 物，或其任意组合。
45. 根据权利要求25所述的表面处理，其用于赋予所述纤维杀虫品质，其中所述至少 一种预定的化合物或组合物选自硅藻土、铜的氧化物、银、银的氧化物、锌、锌的氧化物或其 组合。
46. 根据权利要求25所述的表面处理，其用于赋予所述纤维防水品质，其中所述至少 一种预定的化合物是疏水材料。
47. 根据权利要求46所述的表面处理，其中所述疏水材料是经研磨的二氧化硅颗粒。
48. 根据权利要求25所述的表面处理，其中所述至少一种预定的化合物或组合物是包 封的有机化合物。
49. 根据权利要求25所述的表面处理，其用于赋予所述纤维UV抑制品质，其中所述 至少一种预定的化合物或组合物选自锌的氧化物、二氧化钛、二醇、二羧酸、二羧酸衍生物、 铺、磷、猛或其组合。
50. 根据权利要求25所述的表面处理，其赋予所述纤维医疗性能以用于经皮的药物输 送、或皮肤处理，其中所述化合物或组合物选自铜、铜的氧化物、银、银的氧化物、包封的有 机化合物或其组合。
51. 根据权利要求25所述的表面处理，其赋予所述纤维美容性能以用于皮肤处理，其 中所述化合物或组合物选自铜、铜的氧化物、银、银的氧化物、包封的有机化合物或其组合。
【文档编号】D04H11/08GK104350198SQ201380021548
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年4月24日 优先权日:2012年4月24日
【发明者】杰里·格林沃尔德 申请人:阿葛曼技术有限公司