國外紡織品整理技術最新進展

李　戎　閻克路

隨著社會經濟的不斷進步，國內外研究學者已經意識到環保的重要性，節能減排、清潔生產等環保技術成為人們研究的熱點。基于此，本文主要介紹了機械整理、形態記憶整理、特種功能整理等方面，闡述了各種整理的機理及其優缺點，綜述了國外織物整理方面的最新研究進展及成果。

With the development of economy, the domestic and foreign scholars have already realized the importance of environmental protection. Environmental protection technologies, such as energy conservation and clean production became the hot research spots. Based on this point, the latest development of textile finishing technologies overseas is reviewed, including machinery finishing, shape memory finishing, special function finishing, and so on.

織物整理按加工方式的不同，可分為化學整理和物理整理兩大類。化學整理主要是對天然纖維和合成纖維進行化學改性而賦予織物各種所需功能。而物理機械整理加工方式簡單，不污染環境，在改善織物外觀、手感和風格方面起到重要作用。

進入21世紀，染整工業朝著綠色安全、環境友好、節能減排等方向發展。隨著能源價格飚升，資源緊缺，對節能減排技術、設備的需求已經深入到染整工業的各個方面。但是傳統化學整理需要用到各種化學品，其中一些會對環境造成污染，比如PFOS（C₈F_l7SO₂X，全氟辛烷磺酰基化合物）難降解且有遺傳毒性、生殖毒性等多種毒性；又比如防皺整理、耐久阻燃整理常用的交聯劑2D樹脂使用過程中有甲醛問題；阻燃劑中鹵素類阻燃劑是目前產量最大的，但燃燒時產生較多的煙、有毒氣體，且溴聯苯（PBB）、五溴二苯醚（PBDPE）和八溴二苯醚（OB – DPE）已被歐盟法規禁用；有機磷系特別是磷酸酯類在制造和使用過程中都給環境造成危害；而一些無機類的如鋁、鎂無毒價廉，但傳統方法施加量大，對紡織品機械性能影響很大等。因此，開發研制清潔生產工藝和研究污染物替代技術，并與機械整理相結合，是當前織物整理的發展趨勢。

一、機械整理

機械整理包括拉幅、磨毛、起毛、柔軟等多種整理方式。隨著各種環保性指令法規的實施（REACH法規、RoHS指令、PFOS指令等），環境污染加劇及水資源匱乏，越來越多的設備生產商開始研制各種機械整理設備，希望能夠不用或少用化學品，應用機械方式賦予織物各種特殊的手感、外觀、形態。

1. 定幅整理

定幅整理是利用親水性纖維在潮濕狀態下具有一定可塑性及合成纖維的熱塑性，將門幅緩慢拉寬至規定尺寸，從而消除部分內應力，達到調整形態、糾正緯斜、穩定門幅和尺寸的目的。

國外先進的拉幅定形機大部分有節能、環保的特點。在整機上設計有余熱回收和廢氣凈化系統，可將廢氣中的余熱傳送給新鮮的空氣或水，并使廢氣中的污染物得到冷凝和過濾，廢氣中的熱量可以反饋給后整理機組或用于一些其他的場合。這類產品有如德國Monforts（門富士）MONTEX – 6500型拉幅定形機、Brückner（布魯克納）公司拉幅定形機等。

2. 機械手感整理

機械手感整理是利用機械方式松弛織物結構，經多次拍打、軋壓降低織物剛度，增加織物表面的豐滿度和蓬松度。

意大利Biancalani（白卡拉尼）公司推出的新型連續平幅式轉籠烘干機Airo?24將烘干能力、生產效率、多功能性以及著名的愛樂?手感結合為一體。其工作原理是利用文丘里管的風動原理，將加溫的熱氣流充進文丘里管，吸進面料，并在加速度中將面料加以揉搓，然后面料在被噴出文丘里管時，失壓狀態下得以膨化。在面料撞擊到柵板時又得以適度的撞擊摔打。文丘里管內壁形成的氣流邊界層對面料起到充分的氣墊保護作用，使面料得到有力但又柔和的處理。在處理過程中，織物與氣流、織物與管壁、織物與織物、織物與柵格，甚至織物與處理液之間不斷摩擦、揉搓、拍打以及在助劑的作用下，使纖維的內應力徹底消除，產生蠕動、蓬松，甚至微纖化，從而使織物獲得活絡、柔軟、蓬松的手感。

其他的手感整理設備有：Biancalani的Petra織物滑爽整理機（也稱Petra仿麂皮起絨機），是在磨毛輥和織物接觸的一面包上特制的金剛砂皮；意大利Lafer公司的麂皮起絨機采用了合成金剛石砂紙（Carbosint金剛砂）起絨；意大利Pentek（磐鈦）公司的繩狀平幅兩用柔軟整理機EnAIRgy（愛能極）等。

3. 防縮整理

纖維在潤濕溶脹過程中，直徑的增大幅度遠遠大于長度方向的增加幅度，即纖維（尤其是親水性纖維）溶脹的異向性。纖維在紡紗、織造及染整加工過程中，受外力拉伸，形成高度取向的分子構象，纖維內部產生內應力。烘燥過程會使其伸長狀態及應力被固定，使纖維處于一種熱力學不穩定的“干燥定形”形變狀態。潤濕時，在內應力作用下，纖維發生收縮。以上兩種情況都會導致紡織品在濕處理時，縱向和橫向尺寸發生變化而造成面積的明顯收縮，即縮水的現象。縮水導致紡織品的變形，嚴重影響紡織品的使用性能和外觀。

由于濕處理是織物服用過程中最普遍的應用環境，縮水是最直觀的質量問題，因此防縮整理是紡織品染整加工的重要工序。

機械防縮整理主要有定形法和預縮法，其中機械預縮法是最常用的防縮整理方法。機械預縮法應用物理作用減少織物的內應力，使織物具有更松弛的結構，消除織物潛在收縮傾向。預縮后被強制屈曲回縮的織物在潤濕時，由于經緯紗間接觸壓力減少而留有足夠的吸濕變形空間，從而達到防縮的目的。

此類設備有德國Brückner公司Opti – shink系列預縮機、瑞士Santex（桑德森）生產的SANTASHRINK 松式烘干機、立信的BSD單層預縮烘干機及Ferraro（法拉路）公司針織物開幅式預縮機Comptex – RE。

二、形態記憶整理

形態記憶整理有洗可穿、耐久壓燙、免燙等不同說法，這種整理主要是針對纖維素纖維，希望通過整理，使其服用過程中能像毛織物那樣保持平整外觀，產生從折皺中回復原狀的功能。

迄今為止，應用最廣泛的棉的抗皺整理體系是交聯劑（如2D樹脂及其衍生物）與纖維素纖維發生酯化或醚化交聯反應，在相鄰的纖維素纖維分子鏈間架橋，從而防止鏈間鍵的斷鍵和滑移。但使用過程中的強度降低、泛黃，尤其是釋放甲醛的問題越來越引起了人們的重視。隨后國內外積極開發低甲醛或無甲醛整理劑，及其它形態記憶整理方法，研究成果主要集中在以下幾方面。

1. 無甲醛整理劑

多羧酸類整理劑的應用是無甲醛形態記憶整理劑中最受研究人員關注的。其原理是羧基先脫水生成酸酐，然后再與纖維素分子上的羥基反應生成酯鍵。多羧酸整理雖解決了整理織物上甲醛釋放的問題，但整理織物強力的損傷反而更大一些，同時處理溫度過高還會使織物泛黃。目前研究的較多的是BTCA（1，2，3，4 – 丁烷四羧酸）、檸檬酸、馬來酸等。由于應用磷系催化劑，造成環境污染問題，因此有學者用納米TiO2做催化劑。

此外有學者應用水性聚氨酯或殼聚糖等天然高分子化合物對纖維素纖維進行整理，取得了較好的效果。反應性水性聚氨酯，也稱熱反應型水性PU，主要依靠活性度很高的異氰酸酯基（—NCO）與纖維反應交聯，形成三維網狀結構。由于聚氨酯可以同 2 個或多個纖維素分子進行反應，形成部分交聯鍵。這些交聯鍵成為纖維素分子結構的骨架，起著支撐和固定的作用，從而降低了易皺性。水性聚氨酯濃度過高，交聯反應不易發生，并且會使手感變硬。

2. 潮交聯

潮交聯工藝常用來生產高檔的襯衣面料。織物浸軋整理液后先烘干至特定的含潮率，然后在 35 ℃左右溫度下堆置反應。潮態交聯是在低溫下反應，并且交聯時的含濕率與面料穿著時的含濕率相當，所以防皺性最佳。其工藝流程為：織物預柔軟→軋樹脂→烘干至含濕率 5% ～ 7% → 保溫堆置（30 ～ 35 ℃，16 ～ 24 h）→ 水洗 → 后處理。

纖維素纖維連續式潮交聯工藝是由汽巴精化與Monforts公司合作推出的，可獲得重現性好的優異免燙效果。該工藝的加工時間由 20 h縮短至 3 min以下，與傳統工藝比較，具有很大的工藝靈活性和工藝可靠性。采用專為潮交聯工藝開發的樹脂Knittex FA conc.可保證高重現性抗皺效果，織物手感柔軟，滿足Oeko–Tex標準100要求。該整理在Monforts MAX連續潮交聯設備上進行，生產易于控制。

目前該工藝已大量應用，但由于潮交聯使用強酸性催化劑，染料選擇有局限性，控制各工藝參數技術難度大，容易導致質量偏差，因而須克服變色、強度下降等一系列技術難題。

3. 離子交聯

離子交聯的原理是離子化纖維素纖維，能分別與相反電荷的聚電解質形成離子交聯，從而產生形態穩定的效果。目前研究集中在兩種工藝：一是由纖維素纖維與氯乙酸反應生成羧甲基纖維素纖維，利用纖維素上生成的陰電荷席位與各種聚陽離子化合物，諸如陽離子化殼聚糖、陽離子化乙二醇、陽離子化纖維二糖等反應；此外，Ca2＋和Mg2＋能改善纖維的形態穩定性（提高折皺回復角）；二是由纖維素纖維與3 – 氯 – 2 – 羥丙基三甲基氯化銨或環氧丙基（即縮水甘油基）三甲基氯化銨（EPTAC或GTMAC）反應，生成N –（2 – 羥基）丙基 – 3 – 三甲基纖維素氯化銨，利用纖維素上羥基生成的陽電荷席位與各種聚陰離子化合物，諸如聚馬來酸（PMA）、1，2，3，4 – 丁烷四羧酸（BTCA）、檸檬酸等反應形成離子交聯。

4. 液氨整理

液氨分子量和水接近，但液氨的粘度和表面張力比水低。液氨可瞬時滲入纖維內部，使棉纖維從芯部開始膨脹，截面由扁平脹成圓形，腔徑變小，表面光滑，原纖的排列均勻化，同時由于纖維結晶度降低，部分結晶由纖維素Ⅰ變成稍松弛的纖維素III，內應力消除，提升了棉纖維的拉伸強力和撕破強力，即使反復洗滌仍可保持良好的手感。水雖然也能滲入纖維使其膨脹，但干燥后纖維縮水并形成折皺。

液氨整理設備有連續式加工設備，如日本京都機械和山東鐵工所生產的；也有間歇式，如日本旭化成公司、德國克朗韋弗公司等生產的。液氨整理可同時賦予織物防縮、防皺、柔軟和不降低強力的多項效果。目前我國在雅戈爾、山東魯泰等工廠擁有多條液氨整理生產線。

三、特種功能整理

為了滿足人類服用、裝飾、工業和國防等行業對紡織品性能的更高要求，以及改善合成纖維織物的服用性能，需要對紡織品進行特種功能整理。目前特種功能整理的發展趨勢是安全、舒適、環保。

1. 拒水拒油

在織物表面施加一種具有特殊分子結構的整理劑，改變纖維表面層的組成，并以物理、化學或物理化學的方式與纖維結合，使織物不再被水或常用油類所潤濕，這種整理工藝稱為拒水或拒油整理，所用整理劑為拒水劑或拒油劑。

在拒水拒油整理中，研究開發的熱點是PFOS的代用問題。如3M公司的全氟丁基磺酸（PFBS，Perfluorobutane Sulfonate）類產品；杜邦公司利用調聚反應生產全氟烷基單體，主要是C6基產品，沒有C8基成分；日本大金和美國道康寧聯手推出的C6（PFHS，Perfluorohexane Sulfonate）產品；Clariant（科萊恩）公司的PFOA含量低于限量的Nuva? N新產品；旭硝子公司的Asahiguard? AG – E061系列產品等。

拒水拒油領域另一研究重點是應用納米仿生技術，即在紡織品等柔性機體上構建如荷葉般乳突狀態，達到拒水拒油效果。還有研究者用等離子體接枝的方式，對紡織品進行拒水拒油整理，如M.G. McCord等用等離子體處理棉纖維。他們使用了兩種氣體CF4及C3F6，研究發現在壓力為50 mTorr（6.7 Pa），50 W，用C3F6氣處理棉 60 min，接觸角可達 152.8°，處理 30 min，接觸角為 145.6°，即達到超疏水狀態。

2. 阻燃整理

據統計，2008年1 — 6月份，全國共發生火災 80 057 起（指統計月，不含森林、草原、軍隊、礦井地下部分火災），死亡 862 人，受傷 332 人，直接財產損失 6 億多元。其中由紡織品引起的火災約占火災總數的一半以上，床上用品和室內裝飾用紡織品為起火的主要原因。為了阻止火災發生，除了采取一些防火措施外，還可使用具有阻燃性能的紡織品，以延緩火災的擴大，使人們有時間撤離或采取措施進行滅火。

紡織品經過阻燃處理后，能不同程度地降低可燃性，在燃燒過程中可顯著延緩其燃燒效率，并在離開引起著火的火源后能迅速自熄，從而不易燃燒。織物阻燃整理是通過化學鍵合、化學粘合、吸附沉積及非極性范德華力結合等作用，使阻燃劑固著在纖維和織物上，從而使織物獲得阻燃性能的加工過程。常用阻燃劑多為有機磷、鹵素類，目前使用的大多數阻燃整理都具有環境問題，開發綠色環保阻燃整理技術刻不容緩。阻燃劑開發的重點是綠色、環境友好型品種的開發及棉、滌綸等織物耐久性阻燃整理體系的研究。

Charles Yang成功地將一種含羥基的有機磷酸酯低聚物（HFPO，商品名為Fyroltex HP）與交聯劑（如二羥甲基二羥基乙烯脲DMDHEU及三羥甲基三聚氰胺（TMM）相結合應用于全棉織物及棉混紡織物，結構式如下：

3. 衛生整理

在人們使用的紡織品上，一般都存在著微生物。它們在適宜的條件下迅速繁殖，促使人體皮膚感染，并使沾有汗水和人體分泌物的織物產生惡臭。據世界衛生組織統計，全世界因細菌傳染造成的死亡人數每年超過 1 600 萬人。因此，衛生、消毒、抗菌、健康的消費理念已逐漸成為人們的生活時尚。

衛生整理概念比較寬泛，通常包括防霉、防腐、抗菌防臭、抑菌、消臭、防蟲、防蛀等內容。衛生整理是通過化學鍵合、化學粘合、吸附及非極性范德華力結合等作用，使衛生整理劑固著在纖維或織物上，從而使織物獲得所需要的抗菌防臭、抑菌、防霉等性能的加工過程。

抗菌劑一般分為溶出型與非溶出型兩大類。溶出型抗菌整理劑不是與織物進行化學結合；非溶出型抗菌整理劑能與織物以化學鍵結合，可耐久。目前抗菌整理劑的研究重點是無毒環保型整理劑，如胍類化合物抗菌劑、納米光催化劑抗菌劑及天然高分子抗菌劑。

胍的水合物是一種堿性與NaOH相當的一元有機堿。高級直鏈烷基胍本身是陽離子表面活性劑，溶于水后帶正電荷，并且容易吸附在帶負電荷的微生物表面，破壞微生物體的細胞結構，從而達到殺菌的目的。

將胍類化合物通過后整理應用于棉織物上，可獲得良好的抗菌織物。雙胍類抗菌劑Reputex 20，毒性低，LD₅₀為 4 000 mg/kg，應用廣泛。該產品含有 20% 聚六亞甲基雙胍鹽酸鹽（PHMB）作為活性物的水溶液，結構式如下：

美國SK Chemicals 公司開發了商品名為Sky–Bil1125、質量分數 ≥ 25% 的單胍類抗菌劑，適合紡織品的抗菌整理，其活性物為聚六亞甲基單胍磷酸鹽（PHMG），分子結構式為：

光催化抗菌劑主要為納米級的TiO₂、ZnO、SiO₂等。納米光催化劑在陽光的照射下會產生能自由移動的負電子（e－）和帶正電的空穴（h＋）。帶正電荷的空穴使水氧化，電子使空氣中的氧還原，生成氧和氫氧自由基，產生很強的化學反應，尤其是氧原子能與多數的有機物（包括細菌在內的有機物）發生氧化還原反應，生成二氧化碳和水，從而在很短的時問內殺死細菌和病毒，消除空氣中的惡臭和紡織品上的油污等。

天然抗菌劑來源于植物、動物（昆蟲）和微生物。隨著人們生態環保意識的加強，應用天然抗菌化合物來生產抗菌紡織品得到進一步發展。日本三木理研發的OH Retine、Union化學工業的Unika MCAS – 25是檜柏油微膠囊產品。此外，對甲殼素、殼聚糖、環糊精的研究也是熱點。脫乙酰殼聚糖的抗霉和抗微生物活性，是由脫乙酰殼聚糖能與蛋白質中陰離子位置結合的聚陽離子性質引起的。用檸檬酸和脫乙酰殼多糖處理可以獲得很高的抗微生物活性，盡管重復洗滌，抗微生物性能仍可保持在 80% 以上。

在目前所用的多種抗菌劑中，無機抗菌劑具有安全性高、耐熱性能好、使用壽命長、無揮發等優點，已成為當前抗菌劑發展的熱點之一。銀作為一種高效的無機抗菌劑已經被使用了很多年，已有研究表明，在眾多具有抗菌作用的金屬中，銀具有很強的抗菌作用。它具有廣譜的殺菌性能，對人體低毒，特別是在傷口的愈合方面起到很大作用。