毛织物机可洗整理
王运利，姚金波 (天津工业大学材料化工学院，天津 300160)
收稿日期:2004-12-14
作者简介:王运利(1979一)，男，安徽蚌埠人，染整工程专业硕士研究生
原载：《染整技术》2005/5；9-11
摘要:从羊毛的结构与性能出发，介绍了毛织物产生毡缩的原因，并探讨了毛织物机可洗整理的方法和机理，最后介绍了几种机可洗整理后的效果评价方法。
关键词:毛织物;机可洗;整理
中图分类号:TS195·56文献标识码:B 文章编号:1005-9350、（2005）05-0009-03
随着人们生活水平的提高，对高质量毛织物的需求也日益增加，而毛织物在水洗过程中易发生严重的毡缩现象。在当今激烈竞争的纺织品市场中，产品创新是刺激消费的关键，毛织物只有在性能整理方面不断创新，才能适应消费者的需求。这样，就要求毛织物既要保持原有的高档感，又要在服用性能和外形保持方面有所突破，即做到"机可洗"。因此，如何解决毛织物的"机可洗"问题，成为技术人员迫切需要解决的问题[1]。
1 对机理的探讨
1·1羊毛纤维的结构和性能
羊毛纤维由三部分组成，即角质层(鳞片层)、皮质层、髓质层(一般只存在于较粗的纤维中)。其中，羊毛纤维的主要成分是角质层(鳞片层)，在整个纤维中约占到90%。每个鳞片在羊毛纤维表面上覆盖的形态基本上有三种:即环状覆盖、瓦状覆盖、龟裂状覆盖。细羊毛大多呈环状覆盖，而粗羊毛多呈瓦状或龟裂状覆盖。鳞片排列的疏密和覆盖状况，对羊毛的表面性能有很大影响。由于鳞片层的存在，从而使羊毛具有毡缩的特性[1]。
羊毛纤维的角质层(鳞片层)是由鳞片表层、外层和内层构成，如同鱼鳞一般覆盖在皮质层表面。鳞片外层含有较多的二硫键，巯基含量少，结构较为稳定;而鳞片内层恰好相反，二硫键含量很低，巯基含量较多，故化学稳定性差。角质层由于外层和内层的化学性能、组织结构存在着较大的差异，所以具有一种双金属的性质，当遇到水、酸、碱等溶液后，其内外膨润程度差别较大，这就导致了羊毛纤维表皮鳞片的竖立[2]。
1·2 会引起羊毛织物毡缩的机理的分析
羊毛纤维被一层重叠的鳞片所覆盖，它按一定的方向有规律地排列着，即顺鳞片方向(从毛根开始)和逆鳞片方向(从毛尖开始)。其相应的摩擦系数称为顺鳞片摩擦系数(µa)和逆鳞片摩擦系数(µm)，两者之差为δ=µa-µm。纤维轴向相反方向上的两个摩擦系数间差异的存在，是产生毡缩现象的必要前提。当洗涤时，不规则的力转移到纤维上引起纤维之间相互滑移，纤维沿着根部方向运动，这一效果可通过测量µa和µm来得到证实。摩擦系数差值µa-µm愈大，单向运动的倾向就愈大，毡化收缩性就愈强。从宏观上看，羊毛在湿态或水中受外力的作用，纤维的单向运动引起了纤维和纱线逐渐缠绕，继续不断地位移，织物上就会覆盖有转移纤维的短绒，最后纤维甚至会从一根纱线转移到另一根纱线上。这种转移是不可逆的，如果毡化后的织物不被拉断，缠结的纤维是不能回复到它们原有尺寸的，只有通过化学处理的作用，才能使羊毛达到机可洗的效果[2]。 对羊毛的毡缩机理，有人提出了"综合理论"，其主要观点是:羊毛的缩绒性由定向摩擦效应和高度的拉伸恢复性能所决定，两者缺一不可，前者称之为制动因素，主要归因于羊毛鳞片;后者叫做动力因素，主要归因于伸缩性。制动因素和动力因素的相互配合，使羊毛纤维间形成了拉伸紧张圈自锁的缩绒效应。这两种因素之一只要受到加强或削 弱，就会引起羊毛集积态的缩绒现象的强化或降低[3]。
1·3
机可洗整理的理论分析
羊毛的机可洗整理目前主要通过两种基本途径:化学变性法和聚合物处理法。化学变性法通常采用酸性氯化作用，使羊毛鳞片的尖端软化、钝化，即羊毛的鳞片角质层受到侵蚀，但不损伤羊毛纤维的本质，从而降低纤维间的摩擦系数差值，使羊毛表层发生变化而不易毡缩，这种方法属于减法处理。聚合物处理法是通过覆盖纤维的鳞片层或在纤维之间形成聚合物，聚合物在织物的表面形成微细的薄膜物质，此薄膜和纤维之间形成交联作用，能阻止羊毛受机械作用产生滑移，从而改善毡缩的特性，这是一种加法处理。另外，采用聚氨酯预聚体进行防缩整理，此法既保证了羊毛原有的性质，又获得了优良的防缩整理效果。目前，也有采用蛋白酶进行处理，但工艺尚不完全成熟。
2 机可洗整理技术
2·1减量法(减法)加工工艺
2·1·1传统工艺——氯化/赫科塞特减量法防缩工艺[4,5]
工艺流程:氯化→清洗→中和/去氯→清洗→柔软整理→干燥。选用整理剂:含氯类物质。如: DCCA、TCCA、HclO、NaClO等。要求有效氯高于4% owf时，"剥鳞片"才会有效果。氯化法是目前采用较多的一种方法，市场上的"丝光"羊毛多采用这种方法。此法简单易行，价格低廉，但对鳞片去除的程度不是特别好控制，且会对环境造成污染。
2·1·2
KMnO4法[6]
KMnO4是常用的氧化剂，其氧化能力和反应产物随反应环境pH值的不同而异，MnO4-在酸性条件下表现出较强的氧化作用。
处理条件:必须在近饱和盐溶液中(国际羊毛局推荐)。
缺点: a、对纤维损伤大；b、对设备的腐蚀较为严重。
2·1·3 过氧化物作用
试剂:过硫酸钠、过硫酸铵等。
优缺点:此法作用效果有限，去除鳞片不彻底，仅能做到部分去除，作用效果温和，可把过氧化物作用和树脂整理结合起来对织物进行处理。
2·1·4 生物蛋自酶法[6]
酶是具有活性和专一性的生物催化剂，它本身也是蛋白质，可被生物降解。食毛虫肚内具有还原区，可以将二硫键拆散。据此，从食毛虫身上提取蛋白酶，用来处理织物，使之剥鳞片。酶催化作用的条件相当温和，所以从环保和节能方面来说它是极具潜力的催化剂。生产上，用酶对羊毛进行防毡缩处理是最有希望代替氯化技术的工艺手段之一。
2·2增量法[加法]加工工艺[7]
增量法是利用一种活性聚合物包裹住鳞片层的边缘，以阻止鳞片层的相对运动。这种方法使用的聚合物用量很小，但能够达到防毡缩、防起球的效果。因此，增量法防毡缩整理自问世以来，得到了迅速推广和广泛的应用。如德国ROTTA公司推出的 PROTOLAN 367就是一种典型的、成功的防毡缩整理剂，由其整理的羊毛织物，获得了国际羊毛局认 可的吊牌，在欧、美、日等地的市场占有额迅速增加。
2·3
聚氨酯预聚体防缩整理方法[2,8]
聚氨酯预聚体属于水溶性热反应型的防缩整理剂，特别适用于羊毛织物的防缩整理，且防缩效果佳。聚氨酯预聚体的合成过程示意图如下所示: 在合成过程中，首先由二异氰酸酯与聚乙二醇(两者摩尔比为2:1)反应，生成聚氨酯预聚体，
当反应应达到终点时，在生成的预聚体浴中加入NaHSO3水溶液，将预聚体分子两端的-NCO基暂时封闭，而获 得稳定的聚氨酯预聚体整理剂。进行防缩整理时，织物经浸轧整理液后并进行热处理，当温度超过5O℃时，-SO3Na基发生解离，-NCO基从新释放出来。-NCO基很活泼，能和羊毛分子中的-NH2、-SH等反应生成聚合物，从而达到防毡缩整理的目的。 该整理剂对羊毛织物进行防毡缩整理时，不需进行氯化前处理，既保持了羊毛原有的性能，又简化了加工过程，而且能够获得优良的防毡缩整理效果，这是该整理剂的一大特点。
3 机可洗整理的效果评定[9,10]
机可洗整理的效果评定一般从以下儿个方面:
①毡化收缩率(%)(T、W)
②边沿收缩率差(T、W) (注:边沿收缩率差是指"折边线性收缩率"和 "相邻平面的线性收缩率"之差)
③抗拉强度(N)(T、W)
④断裂伸长(mm)(T、W)
⑤抗起毛起球性(级)
表l 国际羊毛局推荐机可洗指标1
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测试项目 |
单位 |
标准 |
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IWS TM31 1×7A |
松驰收缩率 |
经 |
% |
3 |
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纬 |
||||
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边沿收缩率差 |
经 |
% |
1 |
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纬 |
||||
|
IWS TM31 3×5A |
毡化收缩率 |
经 |
% |
3 |
|
纬 |
||||
|
边沿收缩率差 |
经 |
% |
1 |
|
|
纬 |
||||
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TM281 |
面料外观平整度 |
级 |
4 |
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4 结束语[11,12]
我国毛纺织产品出口量大，但技术含量不高，其中一个重要原因是防毡缩处理达到国际先进水平的不多。尤其是我国已于1998年3月正式加人国际羊毛组织，在理论和实践两方面都要求对羊毛防毡缩技术进行不断的研究与探索，以打破落后的局面。
毛织物经过加法、减法及聚氨酯法处理的工艺路线，经实践证明具有现实意义和特殊价值。经过机可洗整理的产品，服用性能好，不起毛起球、无毡缩现象，可自行水洗，随意机洗，提高了产品档次和生命力，创造出良好的社会效益。随着符合绿色环保要求的新一代机可洗整理技术的发展，必能将毛纺工业、服装行业带进一个新纪元。
5 参考文献
[1]荫怡芬，精纺毛织物机可洗整理的探讨[J]纺织科学研 究，2002(1):27-32
[2]陆必泰，羊毛织物的防缩整理[J]毛纺科技，1989(6)；10-13
[3]姚金波，滑钧凯，刘建勇，毛纤维新型整理技术(M)北京，中国纺织出版社，2000/4
[4]王坚，毛纺织品的氯化处理[M]陕西纺织，1995(3)；61
[5]Text.Res.,1992,62(3):162-168
[6]蒋少军，吴红玲，羊毛衫机可洗整理技术的探讨[J]中国纤检，2000，(4)；34-35
[7]赵四伟，张伟，"洗可穿"——毛纺织物的新方向[J]毛纺科技，2001，(2)；29-30
[8] Jang B.H.,Nam S.W.,Sakamoto M.Shorik resist finishing of wool with polyurethane,Journal of the Korean Society of textile Engineers and Chemists-1987,24(2);152-160.
[9]王维，李伟，精纺毛织品防缩整理工艺技术应用与实践 [J]毛纺科技，1998，(5)；8-12
[10]姚维康，吴明涛，机可洗防缩精梳毛织物的试制[J]毛纺科技，1997，(2)；12-16
[11]陶建勤，吴洁，羊毛防缩技术纵横谈[J]广西纺织科技，2002，31(1)；46-48
[12]刘曾贤，精纺毛织物机可洗整理方法综述[J]毛纺科技，1996，(3)；2-6