一種納米自清潔地毯的整理工藝的製作方法
2023-05-25 15:29:06 1
專利名稱：一種納米自清潔地毯的整理工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及織物的自清潔工藝，尤其涉一種納米自清潔地毯的整理工藝。通過採用納米TiO2粉體開發的納米整理液，對地毯進行後整理，使其達到光催化自清潔的功效。
背景技術：
申請日為2001年07月11日，申請號為ZL01812821.1的發明《地毯清潔劑》提供了一種改進的快速破解泡沫的地毯清潔劑，該清潔劑可以使地毯快速清潔和使用而無需隨後使用真空吸塵器打掃，達到了有效的清潔和快速地破解泡沫的目的。由於其成份含有一種或多種有機溶劑的溶劑體系，並含有不易溶於水的高分子化學組合物，這些物質在進行清潔時，易造成二次汙染，並具有刺激性。
申請日為2001年09月27日，申請號為ZL01141502.9的發明《同時具有超雙親/超雙疏複合功能的織物處理方法》，採用(1)先用非聚合性氣體低溫等離子體處理織物將織物放入處理槽內，處理槽內的壓力小於或等於10Pa；通入非聚合性氣體，調壓力為10～200Pa；然後對處理槽內放置的電極施加電壓，進行輝光放電，進行低溫等離子體處理；處理時間3～600秒，得到超雙親織物；(2)採用有機氟整理劑對超雙親織物進行局部浸漬、塗層或噴霧超雙疏處理，得到同時具有超雙親部分與超雙疏部分的織物。有機氟整理劑同樣含有有毒的化學成份，上述造成二次汙染，並具有刺激性的問題並未解決。
保護環境和節約能源的需要，人們開展了自清潔技術的研究。如日本專利特開平9-71437號公報中公開了具有自清潔功能的窗戶用玻璃，其是在玻璃表面附有TiO2薄膜。地毯質感柔軟厚實，富有彈性，並有很好的隔音、隔熱作用，但也容易藏汙納垢，如灰塵、纖維碎片、甚至附著大量的油汙、油漬、脂肪物質等有機物，清潔費時費力，極易造成二次汙染；但至今沒有關於通過採用納米TiO2粉體開發的整理劑，對地毯進行後整理，使其達到光催化自清潔的功效的報導。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術不足而提供一種納米自清潔地毯的整理工藝，通過採用納米TiO2粉體開發的納米整理液，對地毯進行後整理，使其達到光催化自清潔的功效。
本發明解決上述技術問題所採用的技術方案為一種納米自清潔地毯的整理工藝，採取的措施包括包括採用納米TiO2粉體配製的納米自清潔整理劑，納米自清潔整理劑經乳化製成納米整理液，將該納米整理液倒入與地毯織物重量1∶10配好的30℃水溫的浸泡液中，攪拌均勻，將清洗並脫水後的地毯均勻放入所述的浸泡液中浸泡；浸泡30分鐘後，進行脫水，對脫水後對應織物的地毯，按其烘乾工藝要求烘乾；使納米TiO2材料牢固地吸附到地毯織物內；光催化使地毯達到自清潔的功效。
上述的納米自清潔整理劑的配製步驟包括(1)將計量好的納米二氧化鈦置入容器中；(2)攪拌置入容器中的納米二氧化鈦並加入相當於5倍納米二氧化鈦重量的乙醇；(3)攪拌並向容器中加注相當於20倍納米二氧化鈦重量的水進行稀釋；(4)攪拌並向容器中加注相當於1.5倍納米二氧化鈦重量的分散劑；(5)加水若干，做好乳化前準備工作。
上述的納米整理液具有①對織物的有機油漬具有自清潔去油能力；②與織物的結合力強，耐漂洗，和常效的自潔性。
上述的納米TiO2的重量佔地毯織物重量的1～2.5％，所述的納米TiO2固定顆粒的粒徑為20～40nm。
上述的分散劑採用吐溫-80，用量為納米TiO2的1.5倍；所述的吐溫-80為失水梨醇硬脂酸單脂與環氧乙烷的縮合物，呈黃色膏狀物，羥值80～110，皂化40～60，酸值≤2能溶於40℃溫水中，不溶于于油，具有潤溼、起泡、分散效果的水/油相乳化劑，可與多種表面活性劑混用。
上述的乳化步驟包括(1)將納米自清潔整理劑置入容器中，將容器安裝在乳化機上；(2)插上高剪切乳化機電源，並啟動開關，待乳化機自動校對歸零後，開始由低速到高速進行加速，加速時採用點動，每次加速100轉/分，至5000轉/分為止；(3)在保持乳化轉速5000轉/分時，進行乳化30～50分鐘；(4)點動減速直到0轉/分，關閉乳化機電源。
上述的乳化機連續工作不宜超過50分鐘，轉速不宜超過6000轉/分；連續工作50分鐘後至少停機30分鐘方可使用，以便乳化機充分散熱。
上述的烘乾工藝為將脫水後的地毯，在70℃左右的乾燥器中預烘，再升溫至110℃焙烘60分鐘，冷卻至室溫。
與現有技術相比，本發明在地毯生產的後整理工藝中採用由納米TiO2為主體成份配製的的納米自清潔整理劑，經乳化製成納米整理液，地毯通過浸泡納米整理液30分鐘，進行脫水，對脫水後對應織物的地毯，按其烘乾工藝要求烘乾；使納米TiO2材料牢固地吸附到地毯織物內；光催化使地毯達到自清潔的功效。由本發明整理的地毯對於有機油漬，在光照的條件下具有良好的自清潔效果，而且具有較好的耐洗牢度，同時保持了地毯織物原有的風格。納米TiO2光催化應用技術工藝簡單、成本低廉，利用自然光即可催化分解細菌和有機汙染物，具有高催化活性、良好的化學穩定性和熱穩定性、無二次汙染、無刺激性、安全無毒等特點，且能長期有益於生態自然環境，是最具有開發前景的綠色環保催化劑之一。
具體實施例方式
以下結合實施例對本發明作進一步詳細描述。
一種納米自清潔地毯的整理工藝，發明要點
(1)選擇光催化作用強，並且成本較低的20～40nm粒度的納米二氧化鈦粉體來作為製備納米自潔整理劑的納米材料；(2)納米自清潔地毯整理劑的製備，通過在理論上分析影響納米顆粒充分分散的各種因素基礎上，通過數學的方法將這些影響因素更具體化，歸納出一套能夠指導實際應用的分散方案。其包括選擇合適的分散劑和最佳分散工藝的確定(包括PH值、分散介質、溫度、乳化方式和時間等因素)。
(3)地毯的納米自清潔後整理的方法，必須選擇一個既適合企業生產又能夠使納米自潔整理劑充分吸附而且吸附均勻的整理方法。同時保證整理後的紡織品具有優良的自潔性。
首先做好準備工作，稱出所要整理的地毯毛坯水洗前的重量，並記錄，按計算公式MTiO2＝1～2.5％M織物，計算所需納米二氧化鈦粉體重量；按工藝要求，稱取粒度為20～40nm的納米二氧化鈦粉體重量；按計算公式M吐溫＝1.5 MTiO2和M乙醇＝5 MTiO2，計算吐溫、乙醇用量，吐溫、乙醇密度近似按1g/cm3計，即可根據計算質量克數直接量取相應體積毫升數。
分散劑採用吐溫-80為宜，用量為納米TiO2的1.5倍；所述的吐溫-80為失水梨醇硬脂酸單脂與環氧乙烷的縮合物，呈黃色膏狀物，羥值80～110，皂化40～60，酸值≤2能溶於40℃溫水中，不溶于于油，具有潤溼、起泡、分散效果的水/油相乳化劑，可與多種表面活性劑混用。
採用上述納米TiO2粉體和吐溫-80、乙醇比例配製的納米自清潔整理劑。納米自清潔整理劑的配製步驟包括(1)將計量好的納米二氧化鈦置入容器中；(2)攪拌置入容器中的納米二氧化鈦並加入相當於5倍納米二氧化鈦重量的乙醇；(3)攪拌並向容器中加注相當於20倍納米二氧化鈦重量的水進行稀釋；(4)攪拌並向容器中加注相當於1.5倍納米二氧化鈦重量的分散劑；(5)加水若干，做好乳化前準備工作。
乳化步驟包括(1)將納米自清潔整理劑置入容器中，將容器安裝在乳化機上；(2)插上高剪切乳化機電源，並啟動開關，待乳化機自動校對歸零後，開始由低速到高速進行加速，加速時採用點動，每次加速100轉/分，至5000轉/分為止；(3)在保持乳化轉速5000轉/分時，進行乳化30～50分鐘；(4)點動減速直到0轉/分，關閉乳化機電源。需要注意的是，乳化機連續工作不宜超過50分鐘，轉速不宜超過6000轉/分；連續工作50分鐘後至少停機30分鐘方可使用，以便乳化機充分散熱。
納米自清潔整理劑經乳化製成納米整理液，納米整理液具有①對織物的有機油漬具有自清潔去油能力；②與織物的結合力強，耐漂洗，和常效的自潔性；③對人體無副作用，不汙染環境，安全性好；④易於應用，保持織物的質量和風格。
將乳化好的納米整理液倒入與地毯織物重量1∶10配好的30℃水溫的浸泡液中，攪拌均勻，將清洗並脫水後的地毯均勻放入所述的浸泡液中浸泡，要求所有地毯都沒入浸泡液中；浸泡30分鐘後，取出地毯，進行脫水，脫水中排出的浸泡液應回收再用。批量生產時，儘可能在一天中將納米整理液用完；若一天未能用完，第二天使用時，應先將納米整理液升溫至35℃左右，然後用攪拌槍(工業用)進行攪拌30分鐘，方可使用。對脫水後對應織物的地毯，在70℃左右的乾燥器中預烘，再升溫至110℃焙烘60分鐘，冷卻至室溫。即可完成使納米TiO2材料牢固地吸附到地毯織物內。
納米TiO2疏油、疏水以及去汙的基本原理納米二氧化鈦的帶隙能為32ev，相當於387.5nm波長的光子能量。當受到波長小於387.5nm的紫外光的照射時，價層電子會被激發到導帶，從而產生具有很強活性的電子空穴對，使空氣中的氧活化，產生活性氧(O2-)和自由基(OH)。
納米TiO2光催化氧化法是以N型半導體的能帶理論為基礎，以N型半導體作敏化劑的光敏氧化法。當能量大于禁帶寬度的光照射半導體催化時，價帶上的電子被激發，躍過禁帶進入導帶，則在價帶上產生與電子(e-)相應的電子-空穴，從而引發反應。當其在水和空氣體系中，在陽光尤其是在紫外光照射下，能夠自行分解出自由移動的帶負電荷的電子(e-)和帶正電荷的空穴(h+)，形成電子-空穴對時，活潑的電子、空穴可以分別從半導體的導帶(CB)、價帶(VB)遷移至半導體/吸附物界面，而且躍過界面，使吸附物氧化和還原；同時也存在電子、空穴的複合。
價帶空穴(h+)使吸附H2O氧化，導帶電子(e-)使空氣的O2還原，其反應過程如下
在TiO2表面生成的·OH和·O2-基團的氧化能力較強，有機物和細菌有機物可被其氧化分解為CO2和H2O。
O2-(活性氧)和OH(自由基)具有很高的反應活性，當汙物吸附於其表面時，就會與自由電子和空穴相結合，發生氧化還原反應，從而達到去汙的目的。同時，由於納米粒子具有高比表面積和小尺寸效應，而且纖維表面凹凸不平，可以形成幾何形狀互補的(凹凸相間)的界面結構，由於納米粒子在低凹的表面可使吸附氣體原子穩定存在，從而形成宏觀的氣體薄膜，使油或水無法與纖維或織物表面直接接觸，從而使纖維或織物具有猶如荷葉表面所具有的疏油、疏水功能。
根據以上納米TiO2疏油、疏水以及去汙的基本原理，牢固地吸附到地毯織物內的納米TiO2材料；光催化即可使地毯達到自清潔的功效。
由本發明工藝整理的地毯，獲得了較好的自潔效果及耐洗牢度，並且對織物的手感、外觀風格基本無影響。
權利要求
1.一種納米自清潔地毯的整理工藝，其特徵是包括採用納米TiO2粉體配製的納米自清潔整理劑，納米自清潔整理劑經乳化製成納米整理液，將該納米整理液倒入與地毯織物重量1∶10配好的30℃水溫的浸泡液中，攪拌均勻，將清洗並脫水後的地毯均勻放入所述的浸泡液中浸泡；浸泡30分鐘後，進行脫水，對脫水後對應織物的地毯，按其烘乾工藝要求烘乾；使納米TiO2材料牢固地吸附到地毯織物內；光催化使地毯達到自清潔的功效。
2.根據權利要求1所述的一種納米自清潔地毯的整理工藝，其特徵是所述的納米自清潔整理劑的配製步驟包括(1)將計量好的納米二氧化鈦置入容器中；(2)攪拌置入容器中的納米二氧化鈦並加入相當於5倍納米二氧化鈦重量的乙醇；(3)攪拌並向容器中加注相當於20倍納米二氧化鈦重量的水進行稀釋；(4)攪拌並向容器中加注相當於1.5倍納米二氧化鈦重量的分散劑；(5)加水若干，做好乳化前準備工作。
3.根據權利要求1所述的一種納米自清潔地毯的整理工藝，其特徵是所述的納米整理液具有①對織物的有機油漬具有自清潔去油能力；②與織物的結合力強，耐漂洗，和常效的自潔性。
4.根據權利要求1所述的一種納米自清潔地毯的整理工藝，其特徵是所述的納米TiO2的重量佔地毯織物重量的1～2.5％，所述的納米TiO2固定顆粒的粒徑為20～40nm。
5.根據權利要求2所述的一種納米自清潔地毯的整理工藝，其特徵是所述的分散劑採用吐溫-80，用量為納米TiO2的1.5倍；所述的吐溫-80為失水梨醇硬脂酸單脂與環氧乙烷的縮合物，呈黃色膏狀物，羥值80～110，皂化40～60，酸值≤2能溶於40℃溫水中，不溶于于油，具有潤溼、起泡、分散效果的水/油相乳化劑，可與多種表面活性劑混用。
6.根據權利要求1所述的一種納米自清潔地毯的整理工藝，其特徵是所述的乳化步驟包括(1)將納米自清潔整理劑置入容器中，將容器安裝在乳化機上；(2)插上高剪切乳化機電源，並啟動開關，待乳化機自動校對歸零後，開始由低速到高速進行加速，加速時採用點動，每次加速100轉/分，至5000轉/分為止；(3)在保持乳化轉速5000轉/分時，進行乳化30～50分鐘；(4)點動減速直到0轉/分，關閉乳化機電源。
7.根據權利要求6所述的一種納米自清潔地毯的整理工藝，其特徵是所述的乳化機連續工作不宜超過50分鐘，轉速不宜超過6000轉/分；連續工作50分鐘後至少停機30分鐘方可使用，以便乳化機充分散熱。
8.根據權利要求1所述的一種納米自清潔地毯的整理工藝，其特徵是所述的烘乾工藝為將脫水後的地毯，在70℃左右的乾燥器中預烘，再升溫至110℃焙烘60分鐘，冷卻至室溫。
全文摘要
本發明公開了一種納米自清潔地毯的整理工藝，在地毯生產的後整理工藝中，採用納米TiO
文檔編號D06M11/46GK1687506SQ20051005025
公開日2005年10月26日 申請日期2005年4月14日 優先權日2005年4月14日
發明者孟家光 申請人:寧波惠多織造有限公司, 西安工程科技學院