抗引燃棉纤维制品
阅读：887发布：2020-05-13
专利汇可以提供抗引燃棉纤维制品专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开具有 纤维 素芯和蜡外皮的双区纤维。皮可包括高熔融 温度 蜡。可通过在小于70℃温度处理天然纤维制造该纤维。可以标准方式处理纤维，例如Keir法，该方法可包括在约100℃漂白，且随后在足以在纤维表面分散蜡的温度加入蜡。通过工业标准试验检测，该纤维抗引燃。蜡可占纤维的约0.4%重量至25%重量。蜡可以为天然蜡、合成或乳化蜡或其混合物。可使双区纤维与包括BRCF纤维的其它纤维混纺，以产生耐火织物，包括衣服、毯和家用材料。，下面是抗引燃棉纤维制品专利的具体信息内容。
1.一种双区棉纤维，所述双区棉纤维包含纤维素中心和含蜡的外表面。
2.权利要求1的双区纤维，其中所述纤维素经漂白。
3.权利要求2的双区纤维，其中所述纤维用氯、臭氧、过氧化物、次氯酸盐或其组合漂白。
4.权利要求1的双区纤维，其中所述蜡占所述纤维至少0.4%重量。
5.权利要求1的双区纤维，其中所述蜡占所述纤维约0.4%重量至约25%重量。
6.权利要求1的双区纤维，其中所述蜡占所述纤维约14%重量至约16%重量。
7.权利要求1的双区纤维，其中所述蜡为天然蜡、合成蜡、乳化蜡或其混合物。
8.权利要求7的双区纤维，其中所述天然蜡为棉蜡、霍霍巴蜡、豆蜡、巴西棕榈蜡或其组合。
9.权利要求1的双区纤维，其中所述蜡具有约70℃或更大熔点温度。
10.权利要求1的双区纤维，其中所述蜡具有约90℃或更大熔点温度。
11.权利要求1的双区纤维，所述双区纤维具有与天然棉纤维比较大至少10%的拉伸强度。
12.权利要求1的双区纤维，所述双区纤维具有与天然棉纤维比较大至少20%的拉伸强度。
13.权利要求1的双区纤维，所述双区纤维进一步包含在纤维外表面上施加皂化酸或其衍生物。
14.权利要求13的双区纤维，其中所述皂化酸或其衍生物包括月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸或其组合。
15.权利要求1的双区纤维，所述双区纤维阻燃和/或抗引燃。
16. 权利要求15的双区纤维，所述双区纤维满足或超过根据FAR 25.853(b)进行的垂直燃烧试验。
17.权利要求1的双区纤维，所述双区纤维不含有害化学物质。
18.权利要求17的双区纤维，其中所述有害化学物质包括有机卤素。
19.权利要求1的双区纤维，所述双区纤维具有与天然棉纤维比较减小的吸水量。
20.一种包含多个权利要求1的双区纤维的材料。
21.权利要求20的材料，所述材料阻燃和/或抗引燃。
22.权利要求20的材料，所述材料具有与天然棉纤维比较减小的吸水量。
23.权利要求20的材料，所述材料具有大于普通棉的抗皱性。
24.权利要求20的材料，所述材料进一步包含添加纤维。
25.权利要求24的材料，其中所述添加纤维包括天然纤维、合成纤维、碳纤维及其组合。
26.权利要求24的材料，其中所述合成纤维包括聚酯。
27.权利要求26的材料，其中所述合成纤维包含约50至约90%聚酯和约10至约50%双区纤维。
28.权利要求25的材料，其中所述碳纤维为柔性双区碳纤维。
29.权利要求25的材料，所述材料包括用于婴儿、幼儿、儿童和成人的衣物。
30.权利要求29的材料，其中所述衣物包括衬衫、袜、裤、毛衣、汗衫、gators、帽、领带、大衣、内衣、运动衣、裙、礼服、上衣、毯及其设计和组合。
31.权利要求29的材料，其中所述衣物适合在其中条件大于和/或小于体温的环境穿着。
32. 一种制造纤维的方法，所述方法包括：
漂白棉纤维；并且
将蜡施加到纤维。
33.权利要求32的方法，其中漂白包括用氯、臭氧、过氧化物、次氯酸盐或其组合处理纤维。
34.权利要求32的方法，其中漂白在约40℃或更小进行。
35.权利要求32的方法，其中漂白在室温或环境温度进行。
36.权利要求32的方法，其中漂白在约6和约8之间的pH进行。
37.权利要求32的方法，其中所述纤维包括抗引燃性，而不用加入有害化学物质。
38.权利要求32的方法，其中在漂白之后和施加蜡之前不进行洗涤步骤。
39.权利要求32的方法，所述方法进一步包括加入聚酯纤维。
40.权利要求39的方法，其中用三甲氧基甲基硅烷的经水解部分缩合的溶液处理聚酯纤维。
抗引燃棉纤维制品
[0001] 背景。发明领域
[0002] 本发明涉及抗引燃和/或阻燃全棉纤维，和具有在芯的经漂白纤维素区和包括蜡皮或表面的外区的全棉纤维。具体地讲，本发明也涉及制造抗引燃全棉纤维的方法和从多个所述全棉纤维制造的制品。
[0003] 背景描述棉是一种天然纤维，并且可再生。即，可每年生长新作物。大多数合成纤维由石油制成，石油不是可再生资源。已认识棉几千年，因此，关于棉的物理和化学性质众所周知。由于独特化学性质，可使棉阻燃，具有耐洗品质，且无褶皱，以及其它性质。棉也可与其它纺织纤维混纺，以提高混纺织物的总体性能。
[0004] 根据Cotton Inc.，美国在2014年生产15,500,000包短绒棉和583,000包长绒棉。每包重480磅。这只代表世界棉生产的一小部分。这换算成在美国生产5,560,000公吨短绒棉和140,000公吨长绒棉。德克萨斯州是最大生产地，占这种作物的40%，随后是乔治亚、密西西比、北卡罗莱纳、阿肯色和亚拉巴马。
[0005] 原棉，换句话讲，从植物得到的未加工材料，如所有植物材料一样，除纤维素外还包含矿物、树脂、胶、蛋白质、鞣质、油和蜡及碳水化合物。棉一般必须提纯，以从初级纤维素聚合物底物移出这些产物。天然棉一般以纱形式或织物形式漂白。这包括使棉在强碱性溶液中沸腾30分钟以上。这一过程净化棉的纤维素部分，并去除在棉外侧的天然蜡。
[0006] 棉植材料的不需要部分大多数在Kier沸腾过程中去除。这已成为标准处理方法，其中用苛性钠(NaOH)和其它处理助剂在高达100℃温度以増溶并去除杂质。油和蜡可皂化，并通过该分离方法去除。已研发连续方法，该方法用蒸汽处理(100℃)加速过程，并减少Kier(分批)方法所需的时间。在表1中显示原棉相对于Kier类处理的组成比较。
[0007] 表1棉的组成百分数：原棉 vs. Kier*处理
* (Mathews’ Textile Fibers, 5th ed. Wiley & Sons, NY, 1947 p, 100)基本所有杂质通过Kier沸腾处理去除。随后通过漂白法去色，通常用过氧化物或次氯酸盐法去色达到所需白度。在这些处理后，棉织物准备用于很多处理后过程，例如，通过多种方法染色、转化到耐洗、转化到阻燃和/或抗引燃和/或其它处理(包括所有以上的组合)。
已知提高经处理棉织物或棉混纺织物应用性的其它处理。
* (Mathews’ Textile Fibers, 5th ed. Wiley & Sons, NY, 1947 p, 100)基本所有杂质通过Kier沸腾处理去除。随后通过漂白法去色，通常用过氧化物或次氯酸盐法去色达到所需白度。在这些处理后，棉织物准备用于很多处理后过程，例如，通过多种方法染色、转化到耐洗、转化到阻燃和/或抗引燃和/或其它处理(包括所有以上的组合)。
已知提高经处理棉织物或棉混纺织物应用性的其它处理。
[0008] 棉纤维中的蜡不是具有单一组分的蜡，而认为它是复杂酯、酸和醇的混合物。据认为，蜡具有包括C24-C34伯醇和其它复杂混合物的组合物，并具有约77℃的熔点、0.976的密度、29的酸值、57的皂化值(在乙酰化后137)、84的乙酰值、27的碘值和68%不可皂化物质(具有123的乙酰值，表明缺乏蜡酯和高比例游离蜡醇)。游离蜡醇可能能承受在Kier和类似方法中概括的处理条件。纤维中蜡的用途是保护棉籽不受春种前可能经历的恶劣环境侵害。松原棉将飘浮在水上数月，因此，保护棉籽不受冬雨伤害。此外，这些蜡组分能承受加工处理，产生抗引燃棉的意外益处。
[0009] 为了减小棉织物的内在可燃性，可使棉纤维与阻燃和/或抗引燃纤维(例如，合成纤维)结合。用于衣物，已尤其使用改性丙烯腈纤维和乙烯基/维尼纶基体纤维。得到的织物经常缺乏纯棉织物的性能和消费者吸引力。例如由50%维纳尔和50%维尼纶组成的纤维不够强，不足以形成其自身织物，且不容易染色。制造耐火织物的这种方法的另一个缺点是包含两种或更多种具有不同可燃性的纤维的纱倾向产生具有不均匀横截面面积和因此不均匀耐火性质的织物。
[0010] 或者，可用改变或中断燃烧过程(称为热解)的阻燃化学物质和/或增进抗引燃性的化学物质处理棉织物。然而，用此类化学物质处理的棉织物缺乏纯棉织物的性能和消费者吸引力。大多数这些处理包括对环境很不利的苛性化学物质。有一些与婴儿和新生儿健康问题相关。因此，大多数新生儿和婴儿被褥和睡衣已转变到100%聚酯。
[0011] 在热解期间，大多数纺织材料必须首先经过分解，以在燃烧前生成挥发性可燃物。在纺织材料暴露于足够热源时发生分解。纺织材料的分解温度取决于材料的组成，并且对于不同的纤维是不同的。在纺织材料分解时，生成挥发性物质。挥发性物质在氧存在下引燃产生热。在热解期间产生的热可引起纺织材料进一步分解，导致其完全破坏。
[0012] 应用阻燃化学物质或提供抗引燃性的化学物质中断热解。例如，阻燃或抗引燃性化学物质可在加热时转化成酸和碱，酸和碱催化织物在比生成挥发性可燃物所需更低的温度分解。含磷的化合物转化成酸性物质，酸性物质催化聚合物热分解。或者，阻燃或抗引燃性化学物质可在加热时分解或升华释放大量不可燃蒸气，将氧驱出火焰。
[0013] 需要一种棉纤维，该棉纤维为固有阻燃和/或抗引燃性，使得与从未处理棉纤维制成的织物比较，由这些纤维制成的织物符合可燃性和安全法规，而不施加苛性化学物质或施加降低量的化学物质。
[0014] 也需要一种棉纤维，使该棉纤维为固有阻燃和/或抗引燃性，使得与从未处理棉纤维制成的织物比较，由这些纤维制成的织物通过具有抗引燃蜡皮符合可燃性安全法规，而不施加阻燃化学物质或施加降低量的此类化学物质。
[0015] 发明概述本发明与当今技术水平主要差别在于：发现具有蜡皮的双区纤维意外具有阻燃和/或抗引燃性质，甚至在低温和碱性条件下染色后。
[0016] 本发明的一个实施方案涉及包含纤维素中心和含蜡的外表面的双区棉纤维。双区纤维优选经漂白，优选用氯、臭氧、过氧化物、次氯酸盐或其组合漂白。优选蜡占所述纤维至少0.4%重量，更优选蜡占所述纤维约0.4%重量至约25%重量，更优选占所述纤维约14%重量至约16%重量。优选蜡包含天然蜡、合成蜡、乳化蜡或其混合物，其中天然蜡优选为棉蜡、霍霍巴蜡、豆蜡、巴西棕榈蜡或其组合，也优选蜡具有约70℃或更大或约90℃或更大熔点温度。优选该纤维与天然棉纤维比较具有大至少10%的拉伸强度，更优选与天然棉纤维比较具有大至少20%的拉伸强度。也优选双区纤维进一步包含在纤维外表面上施加皂化酸或其衍生物。优选皂化酸或其衍生物包括月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸或其组合。优选双区纤维阻燃和/或抗引燃，并且/或者满足或超过根据FAR 25.853(b)进行的垂直燃烧试验。优选阻燃和/或抗引燃双区纤维不含有害化学物质，例如有机卤素。也优选双区纤维具有与天然棉纤维比较减小的吸水量。
[0017] 本发明的另一个实施方案涉及包含多个本发明的双区纤维的材料。优选该材料阻燃和/或抗引燃，也优选该材料具有与天然棉纤维比较减小的吸水量。优选该材料具有大于普通棉的抗皱性。
[0018] 本发明的另一个实施方案包括进一步包含添加纤维的本发明的纤维和/或材料，添加纤维如天然纤维、合成纤维、碳纤维及其组合。优选合成纤维包括聚酯，碳纤维包括柔性双区碳纤维。也优选合成纤维包含约50至约90%聚酯和约10至约50%双区纤维。
[0019] 本发明的另一个实施方案包括用于婴儿、幼儿、儿童和成人的包含本发明材料和/或纤维的衣物。优选衣物包括衬衫、袜、裤、毛衣、帽、大衣、内衣、运动衣、裙、汗衫、领带、gators、礼服、上衣、毯及其设计和组合。也优选衣物适合在其中条件大于和/或小于体温的环境穿着，包括体育活动，例如雪上运动、山、丛林和沙漠中远足、跑步以及攀爬岩石和山。至少部分由于水和水蒸气间接转移通过材料，本发明的衣物适合在周围和极端的温度环境穿着。
[0020] 本发明另一个实施方案包括制造纤维的方法，所述方法包括:漂白棉纤维，并将蜡施加到纤维，还优选在漂白之后和施加蜡之前不进行洗涤步骤。优选漂白包括用氯、臭氧、过氧化物、次氯酸盐或其组合处理纤维，还优选漂白在约40℃或更小或在室温或环境温度和在约6和约8之间的pH进行。优选纤维包括抗引燃性，而不加入有害化学物质。优选制造结合本发明的纤维与聚酯纤维，还优选用三甲氧基甲基硅烷的经水解部分缩合的溶液处理聚酯纤维。
[0021] 本发明的其它实施方案和优点部分在以下描述中阐述，部分从此描述显而易见，或者可通过实施本发明认识。
[0022] 发明详述通过用改变或中断热解的某些化学物质(例如，有机卤素，包含溴或氯的化合物)处理，可使棉织物阻燃或抗引燃。这些处理一般包括对环境不利且与健康问题相关的苛刻化学物质。很多这些化合物已知有害，并且可能致癌和/或有毒。另外，如此处理的棉织物缺乏纯棉的性能和消费者吸引力。
[0023] 已意外地发现，通过产生本发明的双区纤维，可使棉纤维阻燃和/或抗引燃，而不需要苛刻或有害化学处理。本发明的这些双区纤维优选包含显著减少的或不包含苛刻和/或有害化学物质。本发明的双区棉纤维由常规、原(即，未加工)或未漂白棉以纱或以织物形式制成。所得双区棉优选与未处理或普通处理棉纤维比较具有大至少约10%或更大的拉伸强度，更优选约20%或更大，更优选约30%或更大，更优选约50%或更大。与使用高温和高碱性的常规过程棉比较具有增加拉伸强度的本发明的纤维也意外地具有优良水分处理能力和抗皱性。优良水分处理能力意外纤维或纤维组合件很少吸收水。
[0024] 本发明的双区棉纤维优选抗引燃和阻燃，并通过45°角火焰冲击试验，如美国关于儿童睡衣所规定。双区棉没有与婴儿皮肤接触的苛刻化学物质，且不需要例如传统棉所需的另外的抗引燃或阻燃处理。一般用于传统棉的阻燃和抗引燃常规所需的化学处理已与婴儿猝死综合症和低IQ相关。另外，制造双区棉的成本与聚酯有竞争性，并应恢复该材料作为新生儿、婴儿和儿童衣服的选择材料。
[0025] 双区棉的优选实施方案保留天然蜡和原棉油，且不需要另外的油剂或润滑剂，并具有与传统棉织物比较优良的处理。双区棉以比传统处理棉更均匀的方式染色，例如Kier法，并具有优良得多的舒适性。
[0026] Kier法是棉的标准处理方法，其预期结果是从棉纤维去除所有蜡。已研发不去蜡的低碱性和低温方法。意外地发现，这种处理的意外结果使蜡迁移到棉纤维的表面，或者不去除表面蜡，从而显著增加最终棉织物的抗引燃性。利用温和加热的方法也使蜡迁移到表面形成双区纤维。也得到其它性质，例如，提高纤维组合件的手感和光滑度。方法需要所有处理必须在低温和碱度进行，以免引起无意皂化，皂化可溶解蜡并导致蜡去除。
[0027] 染色能力是纺织纤维的重要优势。棉幸运地可通过很多不同染色种类染色。遗憾的是，很多这些用高碱性条件进行，例如vat、硫和/或萘酚。选择不同牢度性质的染料种类，因为它们能够给予经整理染色棉例如耐光牢度、耐洗牢度、耐汗渍牢度等。为了达到染色均匀性，首先制备棉，以便达到施加染料的均匀吸收和均染。正常制备步骤包括Kier类型处理，随后漂白去除天然有色杂质。保证残余蜡残存性的最理想染色条件是低温/低碱性反应性染色过程。
[0028] 因此，可用低温-过氧化物/催化剂或低碱性次氯酸盐法代替正常利用的Kier/漂白法。这些漂白步骤用氧化性而非高热/碱性法去除棉杂质。结果是保留基本所有棉纤维蜡质组成的方法。另外，蜡似乎意外地迁移到纤维表面或保留在表面上，而不被这些氧化过程去除。这一方法在棉的外表面上产生蜡层，从而使纤维为双区纤维。这种表面蜡帮助改善织物的抗引燃性。
[0029] 在使用过氧化物漂白时，漂白温度优选不超过60℃。对于连续操作，正常过氧化物方法在沸腾或用汽蒸步骤进行，例如，通过在100℃或更高的饱和蒸汽。代替用高碱性稳定过氧化物浴，只利用2g/l苛性溶液与低起泡表面活性剂、稳定剂(例如，Crosprep HES)和在较低温度活化的催化剂(例如，Crosprep CAT)的复杂混合物。任何剩余过氧化物用非碱剂(例如，Croszyme PEK)中和。Crosprep和Croszyme可从Eurodye-CTC S.A., Jodoigne, Belgium购得。
[0030] 如果用氯漂白，优选在漂白浴中利用1g/l Cl2，以防止过漂白，并保持pH在7.5至8.0。优选用碳酸钠作为缓冲漂白浴代替苛性钠。这减小蜡的可能皂化。在较低pH，漂白作用增加。对于具有高天然色含量的棉织物，也可提高温度，但应优选不超过40℃。优选温度为
40℃或以下，更优选为30℃或以下，更优选为25℃或以下，更优选在约环境温度或室温。在这些情况下，优选比在较低温度使用较强漂白液在较高温度使用较弱(1g/l Cl2)漂白液。
这是因为负责漂白的OCl-离子为温度依赖性(见R. H. Peters, Textile Chemistry Vol. II, Elsevier, New York 1967)。正常氯漂白过程将漂白溶液浸轧到湿物品上，例如直接来自kier过程的织物。在本发明的方法中，漂白直接应用于干布，并减少与织物中漂白均匀性相关的问题。漂白溶液可通过任何施加方法施加，例如，喷、起泡、浸轧等。
40℃或以下，更优选为30℃或以下，更优选为25℃或以下，更优选在约环境温度或室温。在这些情况下，优选比在较低温度使用较强漂白液在较高温度使用较弱(1g/l Cl2)漂白液。
这是因为负责漂白的OCl-离子为温度依赖性(见R. H. Peters, Textile Chemistry Vol. II, Elsevier, New York 1967)。正常氯漂白过程将漂白溶液浸轧到湿物品上，例如直接来自kier过程的织物。在本发明的方法中，漂白直接应用于干布，并减少与织物中漂白均匀性相关的问题。漂白溶液可通过任何施加方法施加，例如，喷、起泡、浸轧等。
[0031] 在氧化过程进行时产生酸性产物，这减小存在的正常碱度。用氯普通漂白需要添加碱保证中和在漂白期间生成的HCl。这导致在漂白后存在过量碱，通常通过用乙酸后处理去除。这种双区棉方法的另一个优势是通常可省略去除残余碱的乙酸洗涤步骤，因为在漂白过程后存在很少残余碱。这节省处理时间和费用。织物的pH在清洗后足够低，以免干扰随后染色过程。
[0033] 用溴漂白比用氯快，但这种方法不如用氯成本有效。少量(例如，基于氯含量重量1-2%溴)加到氯漂白溶液也可测地提高漂白效率(见R. H. Peters, Textile Chemistry, Vol II, Elsevier, New York, 1967)。
[0034] 没有类似于本发明双区棉的天然蜡含量的其它纤维素纤维优选用表面蜡处理，并得到相同或相似的抗引燃性。这些其它纤维素纤维包括嫘萦、亚麻，虽然非制备亚麻具有0.5-2.0%天然蜡含量(具有约62℃熔点)和混合物。在这些情况下，可随后用一些天然蜡乳液处理含纤维素的织物。干燥温度使乳化蜡自身均匀分布，并变得固定到纤维表面上，以得到双区结构和与如此处理棉相同的抗引燃性。
[0035] 也可用这种技术处理以传统方式例如通过Kier法去除基本所有天然蜡加工的棉织物。也已知和可用一些高熔点石油基蜡，它们也有作为天然蜡替代品的应用性。优选的蜡包括但不限于巴西棕榈蜡、蜂蜡、棕榈蜡、豆蜡、小烛树蜡、霍霍巴蜡、羊毛蜡等及其组合(见表2)。也可利用天然蜡和石油基蜡的混合物。具有不同加工经历的棉可用这些类型蜡混合物处理，它们也在本发明的范围内。
[0036] 表2一些天然蜡的熔点(℃)
另外，纤维素纤维的混纺物也将得益于后施加乳化蜡或蜡的组合。施加皂化酸衍生物对经处理织物提供抗引燃性，例如月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸及其组合。这些产物可在常规洗涤循环中去除，但优选用于不是要洗涤的织物。
另外，纤维素纤维的混纺物也将得益于后施加乳化蜡或蜡的组合。施加皂化酸衍生物对经处理织物提供抗引燃性，例如月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸及其组合。这些产物可在常规洗涤循环中去除，但优选用于不是要洗涤的织物。
[0037] 一旦织物经漂白，就优选染色。选择的染色方法是利用可在不超过60℃的温度和在低碱性染色的反应性染料。染料与棉纤维上的活性氢生成共价染料。染料优选用高浓度氯化钠盐渍。所用量取决于产生所需色调所需的染料水平。表3提供所用盐的水平和碱的浓度。优选的碱为碳酸钠，并可用于达到染料固定。一旦染料达到所需平衡，例如，合适色调，就加入2gpl碳酸钠，以使染料固定在纤维内。这一碱度水平不导致表面蜡皂化。染色在60℃继续，直到保证固定。
[0038] 表3在特定染料加入量的盐和碱浓度
棉织物的一个缺点是材料容易点燃并快速燃烧。织物的可燃性取决于其组成(见Mehta, R. D., Textile Research Journal 44(10):825-826 (1974))。织物的火焰范围和耐灼热性随织物的羧基和金属含量增加而增加。由于一般由可燃纺织品造成的危险，政府已公布了纺织品的消费者安全法规，包括毯和垫、褥垫和儿童睡衣的安全标准。也规定用于制造在机动车和飞机中发现的室内装饰的纺织品的可燃性。
棉织物的一个缺点是材料容易点燃并快速燃烧。织物的可燃性取决于其组成(见Mehta, R. D., Textile Research Journal 44(10):825-826 (1974))。织物的火焰范围和耐灼热性随织物的羧基和金属含量增加而增加。由于一般由可燃纺织品造成的危险，政府已公布了纺织品的消费者安全法规，包括毯和垫、褥垫和儿童睡衣的安全标准。也规定用于制造在机动车和飞机中发现的室内装饰的纺织品的可燃性。
[0039] 在一个实施方案中，本发明包括双区棉纤维、纤维组合件或织物。棉或纤维素(例如，纤维素性)芯纤维包括至少70%重量纤维的纤维芯，并具有以重量计占全棉纤维至少2/10个百分点至25%的蜡皮或涂层(也称为外芯)。蜡涂层可以为高温(高熔点)蜡，优选具有在
70℃或以上的熔点。或者，蜡涂层可以为较低温熔融蜡。这种双区纤维包含纤维素与蜡的独特混合物。蜡可以为来自经处理棉球的天然产生蜡，或者可以为加到纤维表面的乳化蜡。这种蜡可在低温处理后加到纤维，优选小于70℃。在另一个实施方案中，可在标准过程后在纤维上涂蜡，例如，Kier处理。
70℃或以上的熔点。或者，蜡涂层可以为较低温熔融蜡。这种双区纤维包含纤维素与蜡的独特混合物。蜡可以为来自经处理棉球的天然产生蜡，或者可以为加到纤维表面的乳化蜡。这种蜡可在低温处理后加到纤维，优选小于70℃。在另一个实施方案中，可在标准过程后在纤维上涂蜡，例如，Kier处理。
[0040] 在一个实施方案中，蜡可占棉纤维重量约0.4%重量至1%重量。在另一个实施方案中，蜡可占棉纤维重量约10%重量至25%重量。在另一个实施方案中，蜡可占棉纤维重量约14%重量至16%重量。
[0041] 由这些纤维制成的纤维或织造织物成为抗引燃纤维。这对涂覆外部的纤维的高蜡含量有贡献(见实施例4)。纤维或织物由于蜡涂层优选显示光滑、丝绸般质地和提高的抗湿(水湿润)性。由于所用较温和处理条件，例如较低处理温度，本发明的纤维优选强于标准棉纤维。本发明的棉优选具有抗燃性(阻燃和/或抗引燃)，以满足可燃性安全法规，而不加化学添加剂或加减量抗燃化学物质。
[0042] 也已意外地发现，本发明的棉纤维的混纺物可利用柔性双区碳纤维(BRCF)制造，如美国专利5,700,573中所述。混纺物包含优选10至90%本发明的棉纤维，其余纤维为BRCF。优选未处理纤维素芯纤维占纤维至少70%重量，蜡皮占棉纤维至少0.2%重量至15%重量。这些混纺物制成具有优选3至15盎司/平方码密度的针织织物，抗引燃，并由于本发明的棉纤维和BRCF二者的微蒸发冷却性质具有优良冷却性能。利用BRCF和/或本发明的棉纤维的混纺织物的抗引燃性按照14 C.F.R. § 25.853(b)中阐明的试验步骤测定。样品优选通过FR试验，并显示优良耐热性，clo耐热值为2.6至3.6。
[0043] 与传统高pH流出法比较，净化和漂白的低能室温方法使天然蜡皮围绕棉，从而显著节能和减少二氧化碳排放。对于每公吨棉，本发明的方法产生智慧棉(smarter cotton)，这减少CO2排放560磅，减少能耗906 kWh。在美国广泛采用这种方法时，CO2排放可减少最多4.43MM吨和最多14GWh。除了显著积极的环境影响外，优良的智慧棉强高达30%，显示内在减小的可燃性，提高吸湿、脏污和容易护理性质。与合成材料比较，由智慧棉制成的衣服和制品绿色环保，并由可持续材料制成。例如，5,700,000公吨棉节省906 kWh (千瓦时)和506磅/公吨。两种形式的智慧棉已发布到市场。
[0044] 包括优质长绒精梳棉的本发明智慧棉的一种形式称为NuGard。NuGard是本发明棉纤维的一种形式，与常规棉形式比较，这种形式具有显著改善的性质。除了减小可燃性外，NuGard还使穿着者的舒适度达到最大限度，而不用加抗燃化学物质。由NuGard构成的制品在温暖天气极凉爽，具有天然极限柔软丝绸手感，并且与常规处理的棉和聚酯比较显示脏污和褶皱减小的倾向。有Nugard的汗圈不显示是由于微蒸发力。天然蜡抵制瞬间溢出，促进蒸气由内向外输送，从而保持穿着者皮肤凉爽干燥。可持续较低能量过程与提高的舒适性、快干洗涤和容易护理条件协同，而不损害性能。包括Nugard棉的本发明的双区棉纤维可制成大多数任何衣物，包括用于婴儿、幼儿和儿童的衣物，例如衬衫、袜、裤子、运动衫、帽子、领带、gators、汗衫、大衣、内衣、运动衣、裙、服装、上衣和毯。本发明的其它实施方案包括在产生大多数任何衣服和衣物设计和样式中由本发明的纤维与添加纤维和其它材料组合构成的材料，其它材料如皮革、金属、塑料和其它聚合物。斜纹粗布(workhorse)棉织物产品可被称为DuraGard产品，例如内衣、牛仔裤、床单布、被褥、儿童衣服等。
[0045] 由于蜡涂表面，经处理棉具有以下优选特性：(i)增加抗污性和改善污垢释放性质；(ii)天然柔软度和手感；(iii)天然排水，提供更大干燥睡眠舒适性；(iv)在与diamondown混纺时将通过阻挡91%辐射热损失提供优良的热舒适性；(v)增加织物芯吸能力；和(vi)较少与染色相关的问题。用如此处理棉制造的织物在最终织物中经历更大聚合度(DP)，因为一般利用不太苛刻的制备和过程处理。因此，在排水比较中，本发明一个实施方案的棉显示在织物上和织物内不成水珠，而传统棉显示织物吸水。另外，由于较低处理损伤，织物具有增加的韧度(约14%)和伸长(约14%)。另外，较温和处理降低相关能量成本(最低约20%)和较低水消耗和废水处理需要。由于过程优选在较低温度完成，也降低CO2排放(最低约17%)。
[0046] 本文所示和所述本发明的形式应作为目前优选的实施方案。可在不脱离本发明的范围下做出各种组分形状、大小和布置变化或在方法步骤中做出调节。例如，可用相当元素代替本文说明和描述的那些，可独立于使用其它特征利用本发明的某些特征，这些均在得益于本发明描述后对本领域技术人员显而易见。
[0047] 本文所用术语“抗引燃”指令人满意地通过(a) FAR 25.853(b) Flammability of Aircraft Seat Cushions(飞机座垫的可燃性)，或(b)可燃性试验或45°角火焰冲击试验(16 CFR 1610, Standard for the Flammability of Clothing Textiles(衣服纺织物的可燃性标准))的纤维或纤维组合件。
[0048] 本文所用术语“纤维组合件”适用于纱、羊毛(如绒毛)、絮、垫、网或毡形式的多个纤维，包括成形的片、丝网或板、编织、针织或织造布或织物等。
[0049] 本文所用术语“粘结力”或“粘结性”适用于尤其在制纱期间使纤维保持在一起并且为所用润滑剂类型和量的函数，使纤维卷曲和加捻的力。
[0050] 本文所用术语“Kier法”指由使棉沸腾以通过从初级纤维素聚合物底物皂化去除油和蜡处理原棉的现有技术标准处理。
[0051] 术语“高温高碱性处理棉”指通过在近100℃温度进行的Kier法或类似方法处理的棉。
[0052] 除非另外说明，本文中公开的所有百分数均“以重量百分数计”。
[0053] 以下实施例说明本发明的实施方案，但不应视为限制本发明的范围。
[0054] 实施例1用过氧化物漂白
向棉织物加入10/1织物:液体比的包含3-4gpl过氧化物(50%)、2gpl苛性钠(NaOH)和
1gpl低起泡表面活性剂/稳定剂(例如，Crosprep HES)的溶液。织物和溶液经15分钟加热到
60℃。加入适合低温过氧化物漂白的1gpl催化剂(例如，Crosprep CAT)，织物在此混合物中在60℃温度加热45分钟，随后排液并再填充。经5分钟加入乙酸，直至pH稳定到6.5-7.0。然后用稳定化液体过氧化氢酶(例如，Croszyme PEK)处理织物10分钟，以中和任何残余过氧化物。清洗织物，排液并干燥。
向棉织物加入10/1织物:液体比的包含3-4gpl过氧化物(50%)、2gpl苛性钠(NaOH)和
1gpl低起泡表面活性剂/稳定剂(例如，Crosprep HES)的溶液。织物和溶液经15分钟加热到
60℃。加入适合低温过氧化物漂白的1gpl催化剂(例如，Crosprep CAT)，织物在此混合物中在60℃温度加热45分钟，随后排液并再填充。经5分钟加入乙酸，直至pH稳定到6.5-7.0。然后用稳定化液体过氧化氢酶(例如，Croszyme PEK)处理织物10分钟，以中和任何残余过氧化物。清洗织物，排液并干燥。
[0055] 棉纱可在高压染色机中有效漂白。漂白液的pH可容易用碳酸钠调节控制pH。漂白液自动程序化，以得到交替由内向外和由外向内额纱卷装，保证漂白均匀性。为了保持布接近中性，可控制乙酸清洗。随后用过氧化氢酶处理，以去除残余过氧化物和最终洗液。
[0056] 用氧漂白用于新的低温、低碱漂白系统的卷装染色设备的优点基本与对通过整理设备操作的氯漂白系统提到的相同。在此染色过程期间，对漂白系统保持pH控制。通过卷装染色机的补充系统连续监测pH。
[0057] 用氯漂白将织物在包含0.2g/l湿润剂和1gpl含氯漂白剂的pH 7.5-8.0溶液中浸轧到100%吸湿率，并在J形箱中在室温储存20分钟。对于高度变色织物，可提高温度，但不可超过40℃。为了调节pH，碳酸钠由于其缓冲效果是优选的，这样布就不需要乙酸清洗以获得最终pH 6.8-
7.2。用亚硫酸氢钠或硫代硫酸钠脱氯剂处理去除任何未反应氯完成漂白过程。
7.2。用亚硫酸氢钠或硫代硫酸钠脱氯剂处理去除任何未反应氯完成漂白过程。
[0058] 从原棉纤维(écru)得到的纤维在小于70℃优选在环境温度或室温用包含OX-系统的漂白液漂白，其中X为卤素，且其中pH为6.5至8。
[0059] 染色染料浴用织物上适合浓度的染料、1gpl防沫剂(例如Croscolor SLR New)、1gpl Croscour HP -JS和来自表3的盐浓度调整。使温度升高到60℃，并染色20分钟。加入碳酸钠(见表3)，并继续染色另外40分钟。使浴下降，并给织物包含1gpl乙酸的热(60)℃清洗。使浴下降，并在60℃用1gpl Croscolor BCSR皂化织物10分钟，随后热(60℃)清洗10分钟，并冷清洗(20℃)10分钟。在标准制备处理后继续处理包含纤维素的织物。
[0060] 氯漂白的另一种方法是使用卷装染色设备。这种方法提供相对于在整理设备中连续漂白的显著优点。通过附加罐连续监测过程的pH，并在运行的同时进行校正。在脱氯剂处理后，纱卷装不需要干燥，但可立即开始染色操作。为了制备和试验产物变化，这种漂白方法可在小试验进行，例如在色线中或用于产物改性。另外，这种方法提供较佳纱收缩控制，因为正常收缩已在卷装漂白/染色过程期间发生。
[0061] 实施例2将经退浆和漂白的棉印花布(Testfabrics style 400，重3.03osy (oz/yd2 ))用
0.75%owf (以织物重量计)乳化小烛树蜡和0.1%非离子湿润剂的溶液以100%吸湿率处理。
在干燥后，织物通过45℃可燃性试验(16 C.F.R. § 1610，standard for the flammability of clothing textiles(纺织衣服的可燃性标准))，甚至在4秒火焰冲击后不引燃。
0.75%owf (以织物重量计)乳化小烛树蜡和0.1%非离子湿润剂的溶液以100%吸湿率处理。
在干燥后，织物通过45℃可燃性试验(16 C.F.R. § 1610，standard for the flammability of clothing textiles(纺织衣服的可燃性标准))，甚至在4秒火焰冲击后不引燃。
[0062] 实施例3在织物中以上述方式处理(用0.75%owf(以织物重量计)乳化小烛树蜡和0.1%非离子湿润剂的溶液以100%吸湿率处理)后，经退浆和漂白的军用粗梳棉缎(Testfabrics style
428，重6.93 osy)和经漂白、丝光处理和粗梳棉宽布(Testfabrics’ style 453，重3.53 osy)和棉床单布(Testfabrics’ style 493，重4.45osy)得到相同结果(通过45℃可燃性试验)。
428，重6.93 osy)和经漂白、丝光处理和粗梳棉宽布(Testfabrics’ style 453，重3.53 osy)和棉床单布(Testfabrics’ style 493，重4.45osy)得到相同结果(通过45℃可燃性试验)。
[0063] 实施例4如上处理的纺制粘胶印花薄型毛织物(ISO-105/F02，Testfabrics style 266，重量
4.07osy)甚至在4秒火焰冲击后不引燃。
4.07osy)甚至在4秒火焰冲击后不引燃。
[0064] 实施例5如上处理的棉/亚麻56/44混纺织物(Testfabrics’ style L5040，重6.4osy)甚至在4秒火焰冲击后不引燃。在用蜂蜡代替小烛树蜡时得到相同结果。在利用霍霍巴蜡和巴西棕榈蜡的50/50乳化混合物时得到相同结果。
[0065] 用油酸和硬脂酸的1.0%共混(50/50 w/w)混合物以75%吸湿率处理以上提到的经退浆和漂白印花布(Testfabrics’ style 400)。在干燥后，织物甚至在4秒火焰冲击后不引燃。在洗涤织物去除酸混合物后不发生抗引燃保护。
[0066] 实施例6按照14 C.F.R. § 25.853(b)中阐明的试验步骤测定本公开的双区棉纤维的不燃性和抗引燃性。试验如下进行：
从如上制备的双区全棉纤维毛絮得到最少三个1英寸 x 6 英寸 x 6 英寸 (2.54cm x
15.24cm x 15.24cm)样品。在试验前通过在70℃±3℃温度和5%相对湿度保持的调节室中保持24小时调节样品。
从如上制备的双区全棉纤维毛絮得到最少三个1英寸 x 6 英寸 x 6 英寸 (2.54cm x
15.24cm x 15.24cm)样品。在试验前通过在70℃±3℃温度和5%相对湿度保持的调节室中保持24小时调节样品。
[0067] 将各样品垂直支撑和暴露于具有15英寸(3.8cm)高度的标称I.D. Bunsen或Turill燃烧器。在火焰中心由经校准热电偶高温计测定最低火焰温度，为1550℉(843℃)。样品的下边缘高于燃烧器的顶部边缘0.75英寸(1.91cm)。火焰应用于样品下部边缘的簇线
12秒，然后移开。
12秒，然后移开。
[0068] 按照试验，材料自熄灭。平均燃烧长度不超过8英寸(20.32cm)，火焰后平均不超过15秒，在落到燃烧试验箱板后，燃烧滴物不继续燃烧超过5秒。
[0069] 实施例7已发现臭氧有效使染料脱色，例如靛蓝(见Wasinger/Hall美国专利5,313,811、5,366,
510和5,531,796)。在整理设备操作中臭氧也有效在退浆和制备的物品上作为漂白剂(见Wasinger/Hall美国专利5,376,143)。由于通常整理设备制备步骤包括去蜡，臭氧可能未在原棉物品上作为漂白剂。
510和5,531,796)。在整理设备操作中臭氧也有效在退浆和制备的物品上作为漂白剂(见Wasinger/Hall美国专利5,376,143)。由于通常整理设备制备步骤包括去蜡，臭氧可能未在原棉物品上作为漂白剂。
[0070] 根据处理的时间、臭氧浓度和水温，可用臭氧在卷装染色机中漂白原棉纱到75-85白度(AATCC方法110 “American Association of Textile Chemists and Colorists”(美国纺织化学家和染色学家协会))，而不用去除棉蜡。已发现如此漂白的物品保留几乎所有其初始拉伸强度，且增加物品的可湿性，而没有任何可测去蜡。在处理后，卷装随时可用于染色。
[0071] 在1磅Morton样品卷装染色机中加入去离子水(pH 6.9-7.2和15-18℃)、0.10gpl Tergitol湿润剂owb，通过纱卷装进出循环5分钟。根据所需白度水平，经30-60分钟连续加入来自利用干气流和在10psi压力的ClearWater Tech (Model CD2000P)发生器的臭氧。流循环由外向内5分钟，由内向外5分钟。在用去离子水两倍清洗(两个入出循环)后，通过通常方法干燥卷装。如果要进行染色，则卷装已制备，并且不需要在染色前预干。由于卷装以松散状态缠绕，发生正常收缩，且因此最终衣物中的收缩缓解。另一个优势是可评估小批的颜色和其它性质，而不需要长时运行制造足够织物用于完全整理机械试验。
[0072] 臭氧产生羟基(OH-)，虽然它们在高温有短寿命，但它们在冷水中足够稳定，以有效与其自身臭氧促进漂白。
[0074] 使用卷装机也用于利用关于织物漂白所述基本相同低温过程的漂白。这种方法的优点是纱现在随时可用于染色，而不用织物漂白利用的预干燥步骤。
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