專利名稱：生物降解醚干洗溶劑的制作方法
對照檢索相關申請本發明要求2000年6月13日提出的美國臨時專利申請60/211,301的優先權，通過引用將其公開并入本文。本發明背景本發明涉及一種新穎的乙二醇醚干洗溶劑以及采用所述溶劑實現干洗的方法。更具體而言，本發明涉及一種乙二醇醚溶劑，其不僅在特性和益處方面可與全氯乙烯相媲美或比其優越且不出現與使用全氯乙烯有關的嚴重的環境、健康和職業負面影響和問題，而且也代表著對目前替代全氯乙烯的乙二醇醚溶劑的一種改進。
全氯乙烯是使用最為廣泛的干洗溶劑，我們通常稱之為(并且在下文中有時也將稱之為)“perc”。Perc是一種氯化烴基溶劑。在整個北美、歐洲和亞洲地區人們均選擇其作為干洗溶劑。
除了在干洗業之外，人們還發現了perc在金屬工業、毛織物的擦洗/縮絨(mill)以及在半導體和電子工業的各種“凈室”應用中作為脫脂劑的廣泛用途。Perc的工業用途比其作為干洗溶劑的用途約大10倍。
雖然人們發現perc是一種有效的干洗劑，不易燃，不會損壞合成織物或導致含天然纖維的織物如羊毛發生收縮，沸點較低從而能夠通過常規蒸餾得到再生和純化，但是它確實存在許多不利于其應用的其它問題。尤其是全氯乙烯存在著許多妨礙其繼續使用的健康和環境方面的危害性，除非能得到一種質量相近、沒有上述各種危害性的替代溶劑。
由于perc比水重，將沉至蓄水層、湖泊和河流等的底部從而對供水可能造成污染，故其排放存在著極大的環境風險。另外，人們已證實perc蒸汽對中樞神經系統存在有害影響。此外由于perc是一種高度氯化的分子，已被證實對牲畜的健康具有極大危害性，并且由于perc中的氯具有從臭氧層中消耗氧的作用，因此是造成皮膚癌特別是黑素瘤的原因之一。再者，也是特別重要的原因是，由于perc不能生物降解，因此在一段時間的積聚后將存在巨大的工業廢物處置危害性。
隨著時間的推移和人們對perc性質及其作用機理所進行的各種研究和臨床實驗的完成，上述問題的本質和嚴重性變得越來越明顯，人們已經試圖使用各種替代溶劑，但沒有一種能取得工業上的成功，因無法獲得perc作為干洗劑的效果。
但是，在時間方面，當國內外政府通過立法和民事甚至刑事訴訟對環境問題進行更為嚴格的監控和管理時，在某種程度上對用于干洗以及其它運用方面的perc替代溶劑的需要已成為迫在眉睫的事情。
確定取代perc的干洗溶劑的困難之處在于必須滿足許多方面的要求，不僅需要達到干洗劑的功效，即高純度、對約160種織物能不產生收縮、對約900種染料能快干而不發生滲色(bleeding)、閃點高從而使其不易燃和不燃、擁有從水中分離的能力、有效的去垢能力、容易蒸餾、再生簡單、可與現有的干洗設備匹配等，而且還需要對供水和臭氧層不產生污染、可生物降解、無毒、沒有致癌性等。
我們發現在EP 479,146中所公開的據稱擁有許多符合需要性能的一種推薦溶劑取代物即丙二醇單甲醚在以下方面不能達到所需的要求由于其具有從環境和干洗的織物中積聚水分的明顯趨勢而使弱染料、細紗和纖細織物如乙酸酯類受損。從另一方面看，水的積聚或水混溶性也是一個明顯的負面因素，其原因是干洗設備需負擔過量水分的處理，并且溶劑原料由于被稀釋而必須重新調整比率以便使操作穩定，因而極大地消弱了干洗過程的效力。
由WO 98/45523所公開的丙二醇叔丁醚(PTB)和丙二醇正丁醚(PNB)據稱是丙二醇單甲醚的優良取代物。根據此公開，PTB和PNB擁有與perc相關的所有干洗特性而沒有后者的缺陷。據公開此兩種溶劑的吸水能力在能夠有效防止乙酸酯類物質受損以及防止毛織品在水中發生收縮的趨勢的范圍內。水的吸收降低了溶劑的沸點，同時提高了閃點。據公開，此兩種溶劑均對供水和臭氧層不產生污染、可生物降解、無毒和沒有致癌性。此外，兩種溶劑都能夠在現有的perc干洗設備中使用。
含水PTB和PNB干洗組合物的閃點均在工業標準內。但最近的法規要求趨向于更高的閃點標準。此外，即使總的組合物閃點滿足工業標準，執法部門也還在考慮對組合物的各組分應用該標準。因此需要基于更高閃點的乙二醇醚的干洗組合物。
然而，常識告訴我們較高閃點的乙二醇醚由于與水太不相容而無法成為優良的干洗溶劑。雖然含有太多水分的乙二醇醚干洗溶液由于使毛織品發生相應收縮并損壞乙酸酯類物質而不符合需要，更不必說溶劑稀釋，低水分含量妨礙了干洗組合物去除水溶性污垢(這形成需要從待干洗衣物中去除的污垢塊)的能力。因此，基于更高閃點的乙二醇醚的干洗組合物的要求仍不能令人滿意。
為符合上述要求，本發明的目的之一是提供一種溶劑，該溶劑與perc相比，在干洗、擦洗和縮絨后毛織品的清洗、以及織物的染色(dying)方面，具有可與perc相媲美(如果沒有超越的話)的化學和物理特性，同時能避免出現許多已知與使用perc相關的對環境、公眾健康和安全造成的負面影響。
本發明的目的之二是提供一種當用于這種最終用途時具有可與閃點較低的乙二醇醚相媲美(如果沒有超越的話)的化學物理特性的溶劑。
本發明的目的之三是提供一種比重低于水的干洗溶劑。
本發明的目的之四是提供一種能最大限度減少或消除毛織品衣物的收縮、防止或限制染料的滲色并且能溫和處理乙酸酯類物質、絲綢、原毛和其它纖細織物從而免受損壞的干洗溶劑。
本發明的目的之五是提供一種用于干洗、織物染色以及擦洗和縮絨后毛織品的清洗的溶劑，其各組分的閃點在工業標準范圍內，同時具有足夠低的沸點以便能夠通過常規蒸餾方法進行再生和純化。
本發明的目的之六是提供一種染料溶液，該溶液含有非水溶性染料和能最大限度減少或消除毛織品的收縮并且不損壞乙酸酯類物質、絲綢、原毛和其它纖細織物，還能滲透進織物纖維中足以與織物纖維形成強染料鍵的溶劑。
我們發現雙丙甘醇叔丁醚(DPTB)的閃點遠高于目前的工業標準，與此同時其對水溶性污垢具有至少等于、并且在大多數情況下好于perc及目前商業所用的其它乙二醇醚干洗溶劑的溶解度。此外，當在室溫下將可溶于DPTB的最大量的，通常為組合物總重量的約10％的水加入到所述溶劑中時，該溶解度增加。
因此，根據本發明的一個實施方案，提供一種含有雙丙甘醇叔丁醚(DPTB)、水和織物軟化劑的干洗組合物，其中軟化劑的量能有效地使采用所述干洗組合物進行清洗的衣物織物得到軟化，并且DPTB與水的重量比至少為約9∶1。
在環境條件下DPTB吸收水分至其飽和點，其中一些以共沸物的形式結合。因此商品級的DPTB不可避免地含有一些水。優選本發明的干洗組合物含有約90％重量的DPTB和約10％重量的水。
DPTB吸收水分的能力隨組合物溫度的增加而增加，因此當干洗期間進行加熱時，即使在室溫下為水分所飽和的組合物也將從衣物中吸收水分。因此本發明的干洗組合物將從被干洗的衣物中吸收水分。然后通過共沸蒸餾將水從溶劑中分離出來，回收具有共沸級水分的基本上純的DPTB。
因此，本發明也包括采用本發明的干洗組合物進行干洗的方法。根據本發明該實施方案的方法，采用含有雙丙甘醇叔丁醚(DPTB)和水的組合物處理衣物一段足以實現干洗的時間，其中DPTB與水的重量比至少為約9∶1。
本發明的組合物也可用于清洗、擦洗和縮絨羊毛。根據本發明該實施方案的方法，采用含有雙丙甘醇叔丁醚(DPTB)和水的組合物處理擦洗和縮絨后的羊毛一段足以實現清洗的時間，其中DPTB與水的重量比至少為約9∶1。
本發明的組合物也可用于羊毛的擦洗和縮絨過程。根據本發明的此實施方案，提供了一種擦洗羊毛的方法，其特征在于采用含有雙丙甘醇叔丁醚(DPTB)和水的本發明組合物擦洗羊毛，其中DPTB與水的重量比至少為約9∶1。本發明的溶劑組合物徹底地溶解了原毛中的羊毛脂用于隨后進行的回收和純化，以作為化妝品及其它產品的成分。
根據本發明的另一個實施方案，提供了一種縮絨羊毛的方法，其特征在于采用含有雙丙甘醇叔丁醚(DPTB)和水的組合物縮絨羊毛，其中DPTB與水的重量比至少為約9∶1。
本發明還結合下述發現即可溶于脂族乙二醇醚的水不溶性染料可溶于本發明的組合物中，從而提供能以顯著改善的染色堅牢度對非羊毛織物進行染色的組合物。采用本發明染料組合物進行染色的織物的干燥時間也顯著縮短，同時在染料分子與織物纖維之間形成更強的鍵。
因此，根據本發明的另一方面，提供了一種用于對織物進行染色的組合物，該組合物是一種溶解于含有雙丙甘醇叔丁醚(DPTB)和水的溶劑中的可溶于脂族乙二醇醚的水不溶性染料的溶液，其中所述溶劑中DPTB與水的重量比至少為約9∶1。
根據本發明的再一個實施方案，提供了一種采用本發明染料組合物對織物進行染色的方法。根據本發明該方面的方法，采用含有下述溶液的染料組合物處理織物一段足以實現染色的時間所述溶液為溶解于含有雙丙甘醇叔丁醚(DPTB)和水的溶劑中的可溶于脂族乙二醇醚的水不溶性染料的溶液，其中所述溶劑中DPTB與水的重量比至少為約9∶1。本發明的方法還包括在處理織物以實現染色的步驟完成之后使所述織物干燥的步驟。
與perc和各種工業乙二醇醚組合物相比，我們發現本發明的組合物具有幾種意想不到的性能。與采用perc或其它工業乙二醇醚組合物處理后的原毛和織物不同，采用本發明組合物進行清洗或染色的織物和采用本發明組合物進行縮絨、擦洗或清洗的原毛事實上沒有殘余的氣味。可檢測出來的氣味是令人愉快的。此外，DPTB的氣味無法用水進行“再恢復”，這意味著織物中實際上沒有溶劑殘留。相反，采用perc或其它工業乙二醇醚清洗后的衣物如果隨后與水接觸將產生強烈的溶劑氣味。
另外，與采用perc或其它工業乙二醇醚組合物進行類似處理后的織物相比，采用本發明組合物進行干洗或染色的織物干燥后最終不起皺且手感相當柔軟。因此，采用本發明組合物清洗或染色的織物與采用perc或其它乙二醇醚清洗或染色的織物相比，更不需要熨平或其它處理來去除褶皺，同時手感更為柔軟。這對于干洗業而言是一個重大的工業優點。
在以下公開本發明的原理及其最佳實施模式的描述和權利要求書中將指出本發明的其它特征。
DPTB的閃點有利地高于其它用作干洗溶劑的乙二醇醚。本發明的DPTB組合物具有更高的閃點。但所述溶劑仍可通過常規蒸餾方法包括真空蒸餾進行再生和純化，并且盡管其閃點較高，所述溶劑仍能有效地去除水溶性污垢。
我們發現DPTB能與水足夠相容以從進行干洗的衣物中吸收水分，從而使水分得到有效的固定，因此避免了毛織品發生收縮，同時防止對乙酸酯類物質造成損壞。
我們也確定DPTB和水的溶液能有效用于擦洗和縮絨后原毛的清洗、用于原毛的擦洗包括從羊毛中抽取出油和脂肪酸如羊毛脂、以及用于由其形成的紗線的縮絨。這種擦洗和縮絨操作在使用其它常規擦洗和縮絨技術的干洗機中進行。
本發明的DPTB-水溶液在干洗中的一個特別優點是其行為不似傳統的混合物，而更似一種單一物質。這使其可在較低的沸點下更好地通過共沸蒸餾進行分離，并且便利于以99％或更高的水平進行更有效的再生，同時提高采用常規蒸餾技術所進行的純化效果。
從經濟和操作的角度來看，特別需指出的是DPTB通過共沸蒸餾從水中分離的能力。這在干洗中特別重要，因為進入干洗設備的衣物含有濕氣形式的水分。如上所述，如果水分不為DPTB所吸收，則將對毛織品和乙酸酯類衣物造成損壞。如果所吸收的水分其后不能通過共沸蒸餾從DPTB中分離出去，則所述溶劑將被游離水所稀釋，因此將嚴重危及干洗過程及其效率，以及DPTB的再生能力。
另外，從高閃點與保水作用的最佳組合的角度來看，DPTB要優越于PTB和PNB。這種組合防止了大多數不堅固染料發生滲色。同時我們驚異地發現保濕性的程度已足以完成清洗過程，但仍遠低于毛織品衣物產生褶皺的水平。另外，受限的可混程度也避免了溶劑原料由于被稀釋而帶來的各種相關問題，而當人們考慮是否需要補充溶劑時這是十分重要的。
DPTB是一種相當有效的干洗溶劑，原因在于其去污作用能分解由脂肪酸所致的占衣物總污垢15％的可溶于溶劑(水不溶性)的污垢。通過將污染區域從表面上提起并用對所述表面親合力大于對污染區域親合力的表面活性物質取而代之實現溶劑的脫垢。同時，DPTB也能最有效地處理超過80％的干洗中所遇污垢如來自水果、血、尿、甜品等污垢的各種水溶性污垢。盡管DPTB具有這種對水溶性材料的親合力，人們仍發現其在控制染料滲色和避免人造聚合物如乙酸酯類物質收縮方面極其有效。與其它乙二醇醚如PTB和PNB相比，DPTB展現出意想不到的對溶解于溶劑的污垢的去污作用和對水溶性污垢的親合力的完美組合。
本發明的DPTB組合物在較低的溫度下即約55℃干燥。該溫度完全符合由細紗構成的織物的干燥要求，以避免由于過熱而造成損壞。
在本發明組合物的制備中，使DPTB與室溫下能溶解于DPTB的最大量的水混合。各種環境條件可以已經能夠得到被水所飽和的DPTB。如若不然，可將水加入到DPTB中得到所需的溶劑與水的重量比，但該重量比決不應低于約9∶1。重要的是DPTB的量可保持在該水平上而不損壞乙酸酯織物或增加染料的滲色。即使溶劑與水的重量比接近9∶1，DPTB仍是一種有效的干洗溶劑。最優選的是使用約90％重量的DPTB和約10％重量的水，就去除溶解于溶劑和溶解于水的污垢以及進行最有效和經濟的干洗操作方面而言，這樣做能得到最好的干洗效果。
雖然DPTB可以相當成功和有效地清洗由所有種類的織物所制作的衣物而無須其它試劑如洗滌劑和織物軟化劑，但在配方中最好還是包括一種或多種表面活性劑以便通過降低組合物的表面張力來增強DPTB或PNB的去污作用。表面活性劑的例子包括脂肪醇聚丙二醇醚、線性伯醇乙氧基化物和環狀硅氧烷。也可加入其它適合用作干洗溶劑的乙二醇醚，包括PTB和PNB。因此，本發明的干洗組合物可包括低于90％重量的DPTB，條件是DPTB與水的重量比仍保持大于約9∶1。本發明的組合物可含有低至50％重量或更低的DPTB，或介于50-100％重量之間的，即55％重量、60％重量、65％重量等量的DPTB。
雖然織物軟化劑對干洗而言并不是必須的，但它們是有益的并可用于增強干洗過程。因此，本發明的組合物也可包括有效量的一種或多種織物軟化劑。
我們也確定本發明的DPTB組合物對于水不溶性染料和織物的染色而言是有效的溶劑。通過將可溶于脂族乙二醇醚的染料溶解于本發明的DPTB組合物中可制備染料組合物。本領域技術人員只須通過進行簡單的溶解性試驗而無須過多的實驗便可容易地識別水不溶性但可溶解于脂族乙二醇醚的染料。水不溶性染料的種類包括堿性或陽離子染料、分散染料和還原染料。染料組合物的制備方法如下加熱有效量的染料與本發明的DPTB組合物，使其混合直至染料完全溶解于DPTB組合物中。
采用常規染色設備，或通過采用干洗機可進行織物的染色。作為染料溶劑的本發明DPTB組合物不僅起著溶解染料的作用，而且還加速染料滲透進織物纖維中從而在染料分子與織物纖維之間形成較強的鍵合。
織物在完成染色后可通過常規技術進行干燥。與采用水基染料染色的織物相比，采用溶解于本發明DPTB組合物中的可溶于脂族乙二醇醚的染料進行染色的織物的干燥時間更快。但是本發明DPTB組合物的最大優點是可以使用水不溶性的染料來對織物進行染色，當染色后的織物隨后用水洗滌時具有顏色耐久性。
對原毛的收縮率試驗如下進行取一系列4”×4”式樣的原毛布樣，然后將其浸泡于裝有下表I中所列溶劑的各個容器內。進行約10分鐘的機械攪拌以確保羊毛纖維被完全飽和。然后取出試驗布樣并在不超過55℃的恒溫下干燥。然后將試驗布樣與對照物進行對比以鑒別纖維中的任何變化，確保式樣尺寸沒有變化。
分析每一種試驗溶劑以鑒定纖維的損失。在第一次浸泡試驗中的最大收縮率應不超過2％，并預計在隨后的浸泡試驗中通常低于0.25％。
表I
實施例2采用乙酸酯織物的4”×4”布樣重復進行實施例1的收縮率試驗。結果示于下表II，分析其中和表I的結果可明顯看出雙丙甘醇叔丁醚(DPTB)混合物在原毛及乙酸酯織物情況下的收縮率百分數均為最小，并且實際上當采用原毛時，與其它溶劑包括perc相比，可降低收縮率約400％或更高，而當采用乙酸酯織物時則降低的百分數更高。
表II
實施例3染料的滲色是干洗劑中存在的禍根。在一種新的干洗溶劑可成功引進之前，染料的品種、其不同的化學結構、可溶于或不溶于所用的具體干洗溶劑中的程度等存在著許多必須面對、提出對策和加以解決的問題。
如下進行染料的滲色試驗取1英寸×1英寸的原毛試驗布樣，并將其浸泡于裝有下表III中所列各種共沸溶劑混合物的各個容器內。向各容器中加入球軸承以加強機械作用對染料的沖擊，從而使染料從織物中移出。加大的機械作用應用10分鐘。其后從溶劑中取出試驗布樣和球軸承。采用Bausch & Lomb SPEC 20比色計在用來指示從試驗布樣中移出的染料相對量的剩余溶劑上進行比色試驗。在下表III中示意了對各種在分別染成紅色、綠色、黃色、藍色和紫色的原毛布樣上試驗的溶劑的結果。結果數值越大，則染料發生滲色的程度越高。
表III染料滲色
實施例4以類似于上述實施例3的方式試驗各種染色乙酸酯織物布樣以確定在下列溶劑中的染料滲色情況。結果如下表IV所示。
表IV染料滲色
從表III和IV中可以清楚地看到，就染料滲色而言，不管所使用的織物是原毛還是乙酸酯類物質，本發明的共沸溶劑，也即雙丙甘醇叔丁醚(DPTB)的性能遠優越于PM、PNP和DPM，并可與perc相媲美。事實上，不論織物類型或染料顏色，本發明的溶劑在各種情況下都比非perc溶劑更能有效地防止染料滲色。實施例5如下在棉上進行污垢去除試驗取一系列12”×12”的棉布試樣并將其應用于下表V的標準污垢項目中，然后采用含有皂的perc溶液進行清洗。另一組具有類似污垢的試樣采用沒有皂液的本發明DPTB組合物進行清洗。本領域的技術人員都了解perc的作用是作為洗滌劑、皂液、水等的載體，并且大多數污垢通常在perc干洗前通過“去斑(spotting)”來去除。下表V的結果顯示DPTB不太需要使用皂液和“去斑”。
表V
對于所列舉的干洗工人相當常見的各種污垢，顯然DPTB的性能與當今干洗業最常使用的溶劑perc的性能相同或優越于后者。
在不偏離本發明的基礎上可以采用以上描述及實施例中各種更改及各種特征的組合，這是容易理解的。上述各實施例僅作說明之用，而不能視之為對所附權利要求范圍的限定。
權利要求
1.一種用于干洗衣物的組合物，包含雙丙甘醇叔丁醚(DPTB)、水和織物軟化劑，其中織物軟化劑的量為軟化采用所述干洗組合物進行清洗的衣物織物的有效量，DPTB與水的重量比至少為約9∶1。
2.權利要求1的組合物，主要由約90％重量的DPTB、約10％重量的水和所述織物軟化劑所組成。
3.權利要求1的組合物，還包含第二種表面活性劑。
4.一種干洗衣物的方法，包括在包含雙丙甘醇叔丁醚(DPTB)和水的干洗組合物中處理衣物一段足以進行干洗的時間，其中所述干洗組合物中DPTB與水的重量比至少為約9∶1。
5.權利要求4的方法，其中所述時間為足以去除可溶于溶劑和可溶于水的污垢的時間。
6.權利要求4的方法，其中所述干洗組合物主要由約90％重量的所述DPTB和約10％重量的水所組成。
7.權利要求4的方法，其中所述干洗組合物還包含有效軟化所處理衣物織物的量的織物軟化劑。
8.權利要求4的方法，其中所述干洗組合物還包含第二種表面活性劑。
9.一種清洗經擦洗和縮絨后的毛織品的方法，包括采用能實現清洗的組合物處理經擦洗和縮絨后的毛織品，所述組合物包含雙丙甘醇叔丁醚(DPTB)和水，其中DPTB與水的重量比至少為約9∶1。
10.權利要求9的方法，其中所述組合物主要由約90％重量的所述DPTB和約10％重量的水所組成。
11.權利要求9的方法，其中所述組合物還包含第二種表面活性劑。
12.一種用于對織物進行染色的組合物，包含溶解于包含雙丙甘醇叔丁醚(DPTB)和水的溶劑中的可溶于脂族乙二醇醚的水不溶性染料的溶液，其中所述溶劑中DPTB與水的重量比至少為約9∶1。
13.權利要求12的組合物，其中所述溶劑主要由約90％重量的所述DPTB和約10％重量的水所組成。
14.權利要求12的組合物，還包含第二種表面活性劑。
15.一種對織物進行染色的方法，包括用包含下述溶液的染料組合物處理織物以實現染色即溶解于包含雙丙甘醇叔丁醚(DPTB)和水的溶劑中的可溶于脂族乙二醇醚的水不溶性染料的溶液，其中所述溶劑中DPTB與水的重量比至少為約9∶1。
16.權利要求15的方法，其進一步的特征是在進行所述染色后的干燥所述織物的步驟。
17.權利要求15的方法，其中所述染料組合物溶劑主要由約90％重量的所述DPTB和約10％重量的水所組成。
18.權利要求15的方法，其中所述染料組合物還包含第二種表面活性劑。
19.一種擦洗原毛的方法，包括用包含雙丙甘醇叔丁醚(DPTB)和水的組合物擦洗原毛，其中DPTB與水的重量比至少為約9∶1。
20.一種對擦洗后的原毛進行縮絨的方法，包括用包含雙丙甘醇叔丁醚(DPTB)和水的組合物對所述擦洗后的原毛進行縮絨，其中DPTB與水的重量比至少為約9∶1。
全文摘要
一種用于干洗衣物的方法，該方法包括在足以進行有效干洗的時間內用雙丙甘醇叔丁基醚(DPTB)與水的混合物處理衣物，其中DPTB與水的重量比至少為9∶1。
文檔編號C09B67/44GK1446254SQ01813803
公開日2003年10月1日 申請日期2001年6月6日 優先權日2000年6月13日
發明者W·A·海戴 申請人:賴尼克斯控股有限公司