可水洗負離子羊毛纖維家紡產品制備及性能測試

宋春常，沈守兵

（1.上海水星家用紡織品股份有限公司，上海201401；2.上海家紡新材料工程技術研究中心，上海201401）

0 引言

負離子不僅能促成人體合成和儲存維生素，還可以強化和激活人體的生理活動，因此又被稱為“空氣維生素”,認為它像食物中的維生素一樣，對人體及其他生物的生命活動有著十分重要的影響。隨著生活水平的提高和工作壓力的不斷增大，人們對負離子產品的接受度越來越高，一系列負離子產品都擁有廣闊的銷售市場。在紡織領域，將可釋放負離子的礦石細粉加入化學纖維的紡絲液中制成纖維，或通過后整理方式將負離子整理劑添加到面料上，但這兩種技術制成的負離子面料持久性差，且目前尚未開發出可水洗負離子羊毛纖維[1]。

本文通過優化工藝，研究出一種可水洗負離子羊毛纖維家紡產品的制備方法，并分析了影響羊毛纖維負離子釋放量的因素。將負離子更好地應用到人們日常生活用品中，可改善居家生活的空氣質量，提高人體睡眠質量。此外，可水洗負離子羊毛纖維不僅可釋放負離子，還有抗菌功效，使用期間可進行洗滌，避免了羊毛使用過程中產生異味、易滋生細菌、發霉、引起消費者皮膚過敏等問題，大大增加了羊毛產品的使用人群[2-3]。

1 試驗

1.1 材料與試劑

1.1.1 試驗材料

羊毛纖維，試樣袋（尺寸規格為20 cm×15 cm）。

1.1.2 試劑

碳酸鈉、凈洗劑、中性洗毛洗滌劑，元明粉（硫酸鈉）、氯化鈉、多磷酸鈉、防縮整理劑、滲透劑JFC、納米負離子整理劑DH306（赫特國際）、負離子遠紅外整理劑JLSUN 88（北京潔爾爽）、負離子助劑A-500（成大化工）、Iorina粉末（日本大和紡公司）與負離子整理劑Kayacera（Nippon Kayaku Colors公司）。

1.2 儀器與設備

1.2.1 摩擦儀

摩擦儀是由一個驅動輪和兩個夾具組成：一個夾具與驅動輪連接，當驅動輪旋轉時以橢圓形軌跡運行；另一個夾具安裝在試驗機底部的活動單元上，可用來調整兩夾具之間的距離。試驗機應具有預置轉速、滿數自停等功能，兩夾具間的距離為（40±1）mm，驅動輪轉速為（135±3）r/min。

1.2.2 空氣離子測量儀

空氣離子測量儀應滿足以下要求：采用電容式吸入法收集空氣離子，能收集離子遷移率大于0.15 cm2/（V·s）的離子；可測定負離子，分辨率≤10個/cm3；可記錄負離子發生量隨時間變化的曲線。

1.2.3 測試艙

測試艙應由絕緣材料制成（如有機玻璃等），并帶有換氣系統。

1.3 羊毛負離子釋放量測試方法

依照T/CTES 1004—2017《填充物負離子發生量的檢測和評價》對羊毛纖維負離子釋放量進行測定。試驗時，先將不同的羊毛纖維各30 g制作成絮片，置于由織物制成的、規定尺寸的試樣袋（尺寸規格為20 cm×15 cm）中并縫合，然后將上述試樣袋安裝于摩擦儀上，在規定條件下進行摩擦，并通過測試艙內的空氣離子測試儀測定在單位體積空間內摩擦時激發負離子的個數，并記錄負離子發生量隨時間變化的曲線。測試過程為：①打開試驗艙，將試樣固定在摩擦儀的兩個夾具上，使試樣沿長度方向折疊于兩個夾具之間；②將空氣離子測試儀放置在測試艙內，高度與試樣袋中點平行，其測試口距離夾具（50±2）mm；③開啟空氣離子測試儀，關閉測試艙，測定未摩擦前測試艙內空氣負離子濃度，測試時間≥1min，待顯示測試數據穩定后，對空氣離子測試儀清零[當顯示測試數據在（1～100）個/cm3內變化時，可認為達到穩定狀態]；④啟動摩擦裝置摩擦試樣，同時開始測定試樣摩擦時的負離子發生量，測量時間≥3 min，記錄試樣負離子發生量隨時間變化的曲線；⑤測定完畢后關閉空氣離子測量儀和摩擦裝置，啟動換氣裝置，時間≥5 min。

由空氣離子測量儀所記錄的負離子發生量—時間關系曲線上30 s后選擇并讀取除異常峰值外的前5個最大有效峰值（單位為個/cm3）,計算平均值，作為每組試樣的負離子發生量。試驗時，分別計算3組樣品試樣的負離子發生量的平均值。

1.4 洗毛工藝優化

傳統羊毛洗滌常用碳酸鈉調節洗滌液的pH值至8.5～9.5，并加入適量的凈洗劑在溫度50～60℃的條件下洗毛。這種洗滌方法對羊毛的損傷大，且手感差。為了減少洗滌過程中對羊毛的損傷，選用中性洗毛洗滌劑，洗毛效果較好，且對毛的損傷也較小。為了提高洗凈效果，試驗時常加入電介質元明粉（硫酸鈉），但過量的電介質會使羊毛彈性降低，影響其質量。在選定洗毛劑和電介質的情況下，為了進一步提高洗毛的效果，對洗毛工藝進行優化。

1.5 羊毛防縮整理工藝

由于用氯化物對羊毛織物進行防縮整理時對環境有較大的負面影響,因而生產上盡量減少用氯化物對羊毛進行防縮整理。利用酶加工技術對羊毛織物進行防縮整理主要是通過與樹脂整理法聯合使用，使羊毛具有較好的防縮效果，滿足羊毛的水洗要求。因此，試驗采用酶處理法對羊毛織物進行防縮整理。

1.5.1 整理劑

為研究羊毛防縮整理劑對羊毛性能的影響，選擇赫特國際的納米負離子整理劑DH306、北京潔爾爽的負離子遠紅外整理劑JLSUN 88、成大化工的負離子助劑A-500、日本大和紡公司開發的Iorina粉末與Nippon Kayaku Colors公司的負離子整理劑Kayacera，分別對漂白處理好的羊毛進行整理，選出各助劑整理的最佳工藝，并比較最佳工藝條件下整理的羊毛負離子的釋放量和水洗后的持久性。

1.5.2 Iorina粉末和Kayacera復配

為了提高Iorina粉末在整理液中的分散情況，首先將其溶解于Kayacera溶液中，并進行一系列的配比試驗。

1.5.3 羊毛負離子整理工藝優化

為提高負離子整理的功效和降低羊毛負離子整理的成本，在已選用助劑的情況下進行工藝優化。

2 結果與討論

2.1 洗毛工藝確認

在選定洗毛劑和電介質的情況下，為了進一步提高洗毛的效果，對洗毛工藝進行優化。優化洗毛工藝的試驗方案及結果詳見表1。

由表1可知：在不同的pH值、洗毛洗滌劑及元明粉用量不同的條件下進行洗毛，對羊毛質量的影響存在較大的差異。

2.2 羊毛防縮整理

2.2.1 整理劑對負離子釋放量的影響

按納米負離子整理劑DH306、負離子遠紅外整理劑JLSUN 88、負離子助劑A-500、Iorina粉末與負離子整理劑Kayacera整理羊毛的最佳工藝進行整理，并測試處理后羊毛織物水洗前和水洗后負離子的釋放量，各整理劑整理的工藝條件及測試結果見表2。

表1 洗毛工藝優化試驗

表2 不同整理劑處理后羊毛織物的負離子釋放量

由表2可知：用DH306和JLSUN 88整理劑對羊毛進行整理時使用量大，但負離子釋放量小，水洗牢度差；用A-500對羊毛進行整理時負離子釋放量大，水洗后牢度較好，但由于用量大，增加了生產成本；而用Iorina粉末和Kayacera對羊毛進行整理時，在較小用量的情況下雖可獲得較好的負離子釋放量，但用Iorina粉末整理后的耐水洗牢度差。

2.2.2 Iorina粉末和Kayacera復配

農民住新房是新農村發展的一項重要成果，反映了農村經濟水平和生活水平的大幅提高。然而，無序地建設新房帶來了住房空置問題，主要體現在以下2個方面。

為了提高Iorina粉末在整理液中的分散情況，首先將其溶解于Kayacera溶液中，并進行一系列的配比試驗，試驗方案及整理效果詳見表3。

由表3可知：隨著Iorina的占比減少，復配溶液的穩定性變好；當Iorina與Kayacera的質量比為1∶（1～2）時，溶液中能見到有團聚的Iorina粉末，但隨著Iorina的占比減少，整理后的負離子羊毛負離子釋放量也逐漸減少。鑒于產品在生產過程中隨配隨用的原則，同時為了提高整理后羊毛的功能，最終采用Iorina粉末與Kayacera質量比為1∶（3～5）。

2.2.3 羊毛負離子整理工藝優化及測試

為了提高負離子整理的功效和降低羊毛負離子整理的成本，在選用助劑的情況下進行工藝優化，其正交試驗方案見表4，優化工藝試驗效果見表5。

表3 Iorina粉末和Kayacera溶液配比及整理效果

表4 試驗因素與水平

表5 負離子羊毛整理工藝優化及測試結果

由表4和表5可知：負離子羊毛整理的最佳優化方案為6號，即將Iorina粉末與負離子整理劑Kayacera按質量比為1∶（3～5）進行復配，在50～60℃條件加入復配整理劑，并用親水性柔軟劑856D（恒泰化工）調節溶液pH值至5～7，然后升溫至70～80℃后保溫30 min；經過整理后的羊毛纖維負離子釋放量可達3 000個/cm3，10次水洗后負離子釋放量仍達到2 800個/cm3。

3 結論

（1）Iorina粉末和Kayacera在較小用量的情況下有較好的負離子釋放功能，但Iorina粉末耐水洗牢度不夠好。

（3）整理后羊毛纖維負離子釋放量≥3000個/cm3，水洗10次后羊毛纖維負離子釋放量≥2 000個/cm3。

（4）具有抗菌性的可水洗負離子羊毛纖維不僅可釋放負離子，還可以避免羊毛使用過程中易產生異味、滋生細菌、發霉、引起皮膚過敏等問題，增加了羊毛產品的使用人群。