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)生機理，探討了多種抗皺工藝。經(jīng)過試驗發(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，每天對棉質(zhì)衣服進行熨燙很不切合實際。為克服棉質(zhì)服裝易皺，國內(nèi)很多研究機構(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耐久軋燙或永久定型整理，通過樹脂整理后達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。纖維素是由重復的脫水葡萄糖單元組成。每一個葡萄糖單元包括醇類有機化合物。這些醇類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理與免燙機理，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酰胺進行反應制成的羥甲基酰胺復合化合物。

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。其中一個缺陷是這種整理劑作用于織物時，易于分解并釋放出甲醛，而即使非常少量的甲醛也會給人造成健康傷害[1]。

在此之前，人們在棉織物的抗皺處理上通過用不同的交聯(lián)劑進行了各種各樣的嘗試。但是根據(jù)過去20年的文獻記錄顯示，到目前為止，還沒有關(guān)于用其他種類的技術(shù)手段對織物進行抗皺功能處理的記載。目前進行研究的工作主要是其他類型的對棉織物的抗皺處理技術(shù)的可行性，以及評估這些是否是最佳的處理工藝。

2 試驗

2.1 試驗材料

純棉機織物（平紋機織，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 物理性能測試

（1）干折皺回復角度（DCRA）。采用Shirley折皺回復角測試儀的標準測試方法GB/T 3819，IS：4681（1968）。

（2）拉伸強力性能。依照GB/T 3923.1—2013標準，采用英斯特朗電子強力機進行測試。

（3）彎曲長度。依據(jù)GB/T 18318.1—2009標準進行測試。

3 結(jié)果與討論

3.1 對織物強力效果的影響

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

這個結(jié)果驗證了早期的一些發(fā)現(xiàn)，即化學整理通常會降低棉織物的拉伸強力性能。但對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，盡管其強力與應變同時在經(jīng)向與緯向上減少明顯，但變化沒有浸軋-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，可以觀察到浸軋快速烘焙法在強力降低方面有著同樣的結(jié)果，而在應變方面前者要優(yōu)于后者。較高的強力損失可以歸結(jié)于兩個因素，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織物的強力。棉織物在織力與應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)給織物帶來的強力損失最少。纖維素的降解和織物的強力損失也受到溫度、處理時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，但作用的時間卻很短，這么短的時間對于催化劑和整理劑而言，很難來得及降解纖維素，這是由于處理時無機酸釋放從而起到了保護作用的結(jié)果。

3.2 對折皺恢復效果的影響

基于N-羥甲基的整理劑和纖維素羥基團的反應形成了整理劑的羥基團和纖維素羥基團之間的酯鍵[2]。

折皺恢復劑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棉織物作用試驗中，觀察到所有的處理工藝都使織物的折皺恢復增加，但它們增加的程度不同，可以觀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-烘法工藝折皺恢復較少，這是因為整理劑中催化劑的阻滯作用最終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加速整理劑中的分子作用。

所以，可以說在處理的過程中催化劑的作用更多地依賴于溫度，而不是時間和整理劑的濃度。

3.3 對織物彎曲長度的影響

試驗表明所有處理過的織物的彎曲長度都較小，意味著所有處理過的織物與參照標準織物相比，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。

當處理后的織物在烘焙過程中被干燥時，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率較高，高溫給基質(zhì)中的羥基團和整理劑提供了較高的反應能量。由于羥基團之間的關(guān)聯(lián)為共價鍵，這些共價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。當纖維橫截面積增加，而其他因素保持不變時，其硬度就會增加，浸軋快速烘焙技術(shù)表現(xiàn)出來的結(jié)果最佳。由于纖維中交聯(lián)所帶來的膨脹限制導致棉織物中纖維的橫截面積減小，而這些導致了織物在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：

（1）盡管織物的干折皺回復角（DCRA）和彎曲長度沒有發(fā)生較大的改觀，但經(jīng)浸軋-烘法技術(shù)處理過的棉織物的平均斷裂負荷和應變，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（平均斷裂負荷與應變）都獲得了同樣的效果，但在另外一些方面（干折皺回復角和斷裂長度），浸軋快速烘焙技術(shù)相對于浸軋烘燥焙固法獲得了較好的效果。

（3）對于功能化的整理作用而言，催化劑的反應更多地依賴溫度，而不是時間和整理劑的濃度。

參考文獻：

[1]陳真光，紀莚友，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：福建省纖維檢驗局）endprint