棉纖維織物抗皺整理的工藝分析

張佳佳

摘要：

本文分析了棉纖維織物水洗后起皺的發(fā)生機(jī)理，探討了多種抗皺工藝。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與浸軋-烘法、浸軋烘燥焙固法相比，基于N-羥甲基復(fù)合物整理劑的浸軋快速烘焙法能較好地在棉纖維素微觀結(jié)構(gòu)上形成強(qiáng)交聯(lián)網(wǎng)，從而獲得較好的抗皺效果。

關(guān)鍵詞：棉織物；抗皺；N-羥甲基復(fù)合物

1 引言

棉纖維織物由于吸濕透氣性能良好，非常適合用于服裝面料。但存在水洗后易皺的不足，每天對(duì)棉質(zhì)衣服進(jìn)行熨燙很不切合實(shí)際。為克服棉質(zhì)服裝易皺，國(guó)內(nèi)很多研究機(jī)構(gòu)將純棉織物的抗皺技術(shù)作為研究課題。免燙抗皺處理工藝又稱(chēng)耐久軋燙或永久定型整理，通過(guò)樹(shù)脂整理后達(dá)到防皺抗縮和耐久定型的目的，并賦予織物穿著舒適和柔軟的特性。

棉纖維是一種天然的多糖纖維素纖維。纖維素是由重復(fù)的脫水葡萄糖單元組成。每一個(gè)葡萄糖單元包括醇類(lèi)有機(jī)化合物。這些醇類(lèi)化合物某些部分相互交聯(lián)在一起，這樣可以起到阻止起皺的作用。含纖維素的紡織品抗皺機(jī)理與免燙機(jī)理，從某些角度而言都與纖維素大分子鏈的交聯(lián)結(jié)構(gòu)有關(guān)，主要是這些纖維素的雙重功能或多功能綜合作用的結(jié)果。至于這兩種整理作用，目前使用最多的試劑主要是由多種有機(jī)酰胺進(jìn)行反應(yīng)制成的羥甲基酰胺復(fù)合化合物。

二羥甲基二羥基乙烯脲是目前在免燙整理中使用最廣泛的整理劑。羥甲基酰胺交聯(lián)劑在賦予織物抗皺性能上效果十分明顯。然而，這種整理劑仍然有一些缺陷。其中一個(gè)缺陷是這種整理劑作用于織物時(shí)，易于分解并釋放出甲醛，而即使非常少量的甲醛也會(huì)給人造成健康傷害[1]。

在此之前，人們?cè)诿蘅椢锏目拱櫶幚砩贤ㄟ^(guò)用不同的交聯(lián)劑進(jìn)行了各種各樣的嘗試。但是根據(jù)過(guò)去20年的文獻(xiàn)記錄顯示，到目前為止，還沒(méi)有關(guān)于用其他種類(lèi)的技術(shù)手段對(duì)織物進(jìn)行抗皺功能處理的記載。目前進(jìn)行研究的工作主要是其他類(lèi)型的對(duì)棉織物的抗皺處理技術(shù)的可行性，以及評(píng)估這些是否是最佳的處理工藝。

2 試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)材料

純棉機(jī)織物（平紋機(jī)織，克重65.30g/m2，經(jīng)密根295/10cm，緯密根236/10cm）。

2.2 整理工藝方法

2.2.1 浸軋-烘法樹(shù)脂整理工藝

將棉織物剪成92cm×23cm大小，在含有二羥甲基二羥基乙烯脲（DMDHEU）和催化劑（名為KRISOF MX）的溶液中浸漬2min～3min，然后將此織物用輾軋機(jī)去除多余的溶液。這樣使其重量上的含濕率約為70%，使其在85℃左右烘箱中烘干2h，將材料取出后常溫冷卻。

2.2.2 浸軋烘燥焙固法（軋-烘-焙工藝）樹(shù)脂整理工藝

操作同2.2.1，除去多余的溶液后，將織物在85℃和160℃下分別烘焙30s，之后將材料取出后常溫冷卻。

2.2.3 浸軋快速烘焙法樹(shù)脂整理工藝

操作同2.2.1，除去多余的溶液后，將織物放入190℃的烘箱中烘30s，之后將材料取出后常溫冷卻。

2.3 物理性能測(cè)試

（1）干折皺回復(fù)角度（DCRA）。采用Shirley折皺回復(fù)角測(cè)試儀的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法GB/T 3819，IS：4681（1968）。

（2）拉伸強(qiáng)力性能。依照GB/T 3923.1—2013標(biāo)準(zhǔn)，采用英斯特朗電子強(qiáng)力機(jī)進(jìn)行測(cè)試。

（3）彎曲長(zhǎng)度。依據(jù)GB/T 18318.1—2009標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

3 結(jié)果與討論

3.1 對(duì)織物強(qiáng)力效果的影響

為了評(píng)價(jià)織物在不同類(lèi)型的斷裂負(fù)荷與應(yīng)變作用下的效果，經(jīng)物理性能測(cè)試，表1中顯示了織物的拉伸強(qiáng)力性能。該圖顯示了織物在采用浸軋-烘法樹(shù)脂整理工藝后，其拉伸強(qiáng)力性能在經(jīng)紗方向從32.25 kgf到20kgf，但在緯紗方向上沒(méi)有明顯變化。在經(jīng)紗與緯紗方向上應(yīng)變減少十分明顯。

這個(gè)結(jié)果驗(yàn)證了早期的一些發(fā)現(xiàn)，即化學(xué)整理通常會(huì)降低棉織物的拉伸強(qiáng)力性能。但對(duì)于浸壓烘燥焙固法和浸軋快速烘焙法兩種處理技術(shù)而言，盡管其強(qiáng)力與應(yīng)變同時(shí)在經(jīng)向與緯向上減少明顯，但變化沒(méi)有浸軋-烘法技術(shù)大。比較浸軋烘燥焙固法與浸軋快速烘焙法技術(shù)時(shí)，可以觀察到浸軋快速烘焙法在強(qiáng)力降低方面有著同樣的結(jié)果，而在應(yīng)變方面前者要優(yōu)于后者。較高的強(qiáng)力損失可以歸結(jié)于兩個(gè)因素，即經(jīng)酸處理后的不可逆的降解作用和可逆轉(zhuǎn)的纖維素大分子交聯(lián)作用。

pH值4～5的酸性整理劑可以明顯地降低待測(cè)織物的強(qiáng)力。棉織物在織力與應(yīng)變上的損失可以歸結(jié)為酸處理降解作用的結(jié)果。在所有的處理方法中，浸軋快速烘焙技術(shù)給織物帶來(lái)的強(qiáng)力損失最少。纖維素的降解和織物的強(qiáng)力損失也受到溫度、處理時(shí)間和催化劑的濃度等因素影響。在快速輾軋烘焙工藝中，盡管溫度較高，但作用的時(shí)間卻很短，這么短的時(shí)間對(duì)于催化劑和整理劑而言，很難來(lái)得及降解纖維素，這是由于處理時(shí)無(wú)機(jī)酸釋放從而起到了保護(hù)作用的結(jié)果。

3.2 對(duì)折皺恢復(fù)效果的影響

基于N-羥甲基的整理劑和纖維素羥基團(tuán)的反應(yīng)形成了整理劑的羥基團(tuán)和纖維素羥基團(tuán)之間的酯鍵[2]。

折皺恢復(fù)劑KRISOF MX（N-羥甲基整理劑與催化劑組成的系統(tǒng)）在不同的處理工藝下對(duì)棉織物作用試驗(yàn)中，觀察到所有的處理工藝都使織物的折皺恢復(fù)增加，但它們?cè)黾拥某潭炔煌梢杂^察到的作用效果依次為浸軋快速烘焙法技術(shù)、浸軋烘燥焙固法和浸軋-烘法技術(shù)。

浸軋-烘法工藝折皺恢復(fù)較少，這是因?yàn)檎韯┲写呋瘎┑淖铚饔米罱K使得纖維素纖維中的交聯(lián)結(jié)構(gòu)的組合幾率降低了。另一方面，可以觀察到在浸軋烘燥焙固法和浸軋快速烘焙技術(shù)中織物的折皺恢復(fù)有明顯的改善，但是后者顯示出了更好的效果。這主要是由于在高溫下催化劑加速了處理作用。盡管在浸軋烘燥焙固法技術(shù)中溫度相比而言較高，但它卻不能獲得足夠的能量來(lái)加速整理劑中的分子作用。

所以，可以說(shuō)在處理的過(guò)程中催化劑的作用更多地依賴(lài)于溫度，而不是時(shí)間和整理劑的濃度。

3.3 對(duì)織物彎曲長(zhǎng)度的影響

試驗(yàn)表明所有處理過(guò)的織物的彎曲長(zhǎng)度都較小，意味著所有處理過(guò)的織物與參照標(biāo)準(zhǔn)織物相比，都減輕了硬度。與浸軋-烘法和浸軋烘燥焙固法技術(shù)相比，浸軋快速烘焙法處理工藝下織物的彎曲長(zhǎng)度更小。織物硬度降低可能是由于處理后織物交聯(lián)部分區(qū)域減少的緣故。

當(dāng)處理后的織物在烘焙過(guò)程中被干燥時(shí)，織物內(nèi)部的整理劑分子將作用于纖維素的表面，而且在浸軋快速烘焙技術(shù)中由于高溫使其反應(yīng)率較高，高溫給基質(zhì)中的羥基團(tuán)和整理劑提供了較高的反應(yīng)能量。由于羥基團(tuán)之間的關(guān)聯(lián)為共價(jià)鍵，這些共價(jià)鍵使得纖維素大分子鏈聚合在一起，這起到了一種限制膨脹的作用。當(dāng)纖維橫截面積增加，而其他因素保持不變時(shí)，其硬度就會(huì)增加，浸軋快速烘焙技術(shù)表現(xiàn)出來(lái)的結(jié)果最佳。由于纖維中交聯(lián)所帶來(lái)的膨脹限制導(dǎo)致棉織物中纖維的橫截面積減小，而這些導(dǎo)致了織物在KRISOF MX處理后硬度發(fā)生了一些變化。

4 結(jié)論

本課題提供了一種可提高棉織物折皺恢復(fù)性能的基于整理劑處理工藝的新技術(shù)。關(guān)于它的發(fā)現(xiàn)主要有以下事實(shí)：

（1）盡管織物的干折皺回復(fù)角（DCRA）和彎曲長(zhǎng)度沒(méi)有發(fā)生較大的改觀，但經(jīng)浸軋-烘法技術(shù)處理過(guò)的棉織物的平均斷裂負(fù)荷和應(yīng)變，在經(jīng)向與緯向上都有顯著的降低。

（2）浸軋烘燥焙固法和浸軋快速烘焙技術(shù)在某些方面（平均斷裂負(fù)荷與應(yīng)變）都獲得了同樣的效果，但在另外一些方面（干折皺回復(fù)角和斷裂長(zhǎng)度），浸軋快速烘焙技術(shù)相對(duì)于浸軋烘燥焙固法獲得了較好的效果。

（3）對(duì)于功能化的整理作用而言，催化劑的反應(yīng)更多地依賴(lài)溫度，而不是時(shí)間和整理劑的濃度。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳真光，紀(jì)莚友，韓永翠，等.棉及粘膠纖維織物的免燙整理研究[J].江蘇絲綢，2000：12-14.

[2] 朱子玉，周翔，吳亞容，等. 低甲醛N-羥甲基三聚氰胺硬挺整理劑的合成[J].印染， 2015 （22）：5-10.

（作者單位：福建省纖維檢驗(yàn)局）endprint