羊毛织物防缩整理应用研究评析

羊毛织物防缩整理应用研究评析　染整科技（２００５　ＮＯ　２）　，。＋　＋。＋。＋。—　。、　｛述评｛　

＋一一—＋一一＋一＋一＋··　羊毛织物防缩整理应用研究评析　

徐静董绍伟　天津工业大学（３００１６０）　摘要：　本文叙述了羊毛织物的毡缩成因和毡缩机理，详细介绍了防缩整理的主要方法，包括氯化，树脂　处理法、氧化　树脂处理法、单独树脂处理法、酶处理法以及等离子体、臭氧和超声波处理法等，最后介绍了防缩　整理的测试方法。　关键词：　羊毛织物；防毡缩；处理法　

１前言　羊毛是一种应用广泛的天然蛋白质纤　维。它具有诸多其它纤维无法比拟的优良特　性，例如：手感柔和、弹性好、保暖性好等特　点。因此深受消费者喜爱。其最大特点在于　毡缩特性，这是其它纤维所不具有的，利用　这一特性可充分展示毛织物的风格，如经适　度缩绒的产品可达到丰满厚实、富有弹性的　效果。但另一方面，毡缩特性在服装服用过　程中却体现了其不可忽略的不利一面，服装　在穿洗时产生毡缩，使织物变厚、发硬、面积　缩小、弹性降低、手感粗糙，严重影响了织物　的外观和服用性。尤其是在一般洗涤剂和洗　衣机中洗涤时。会因机械力的作用产生毡化　收缩，影响其风格和尺寸稳定性。如一件未　经任何防缩整理的羊毛衫。经过长时间的洗　涤后。其面积毡缩率可达３５％一５５％之多．这　与国际羊毛局（ＩＷＳ）制定的毡化面积收缩　率不超过１０％大相径庭…。由此可见，毛织　物的防毡缩整理在毛纺加工中有特殊的地　位和作用，是其它任何方式的整理所不能替　代的。若不经防毡缩整理，则绝大多数毛织　物的服用性能将受到极大的限制，也限制了　羊毛的应用领域和市场的拓展。随着现代　生活节奏的加快。人们对方便和舒适提出了　更高的要求。对羊毛进行防缩加工，实现羊　毛机可洗的要求也因此势在必行。近年来，　人们对防缩整理的研究日见增多，国内外推　出了各种防缩整理的方法取得了显著的效　果。同时提出了“Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｗａｓｈａｂｌｅ”（可机　洗）标准，ＩＷＳ提出了更高的标准一Ｓｕｐｅｒｗａｓｈ　（超级耐洗）。　２羊毛的毡缩及其机理　２．１羊毛织物发生收缩的原因　在服用过程中，羊毛织物会发生收缩，　其原因主要有以下两个方面：首先是松弛　收缩。与其它织物染整加工不同的是，一般　

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维普资讯 http://www.cqvip.com 染整科技（２００５　ＮＯ　２）　羊毛织物防缩整理应用研究评析　的羊毛织物染整加工多采用松式或张力较　小的设备。虽然如此，但织物内部仍然存在　定的应力。从而使织物存在潜在的收缩。　经润湿后。内应力释放，织物便发生缩水现　象；其次是毡化收缩，即由于羊毛鳞片层结　构引起定向摩擦效应以及羊毛的弹性使得　羊毛纤维具有缩绒性。羊毛纤维的这种特　性使其织物在服用过程中会发生毡缩。毡　缩对织物稳定性的影响非常大。并且对精　纺毛织物还有使其表面织纹不清或产生毛　球的影响。因此，为保证织物具有优良的服　用性能，使织物获得真正的尺寸稳定性，必　须降低羊毛纤维的缩绒性。即对毛织物进　行防毡缩整理。　２．２羊毛的毡缩机理　羊毛纤维及其半成品、成品，在湿热或　化学试剂存在时，受到诸如搅动、挤压揉搓　等机械外力，纤维发生定向累积移动。导致　集合体相互紧密缠结，交编毡化，从而引起　不可逆的收缩，毡缩是毛织物洗涤中尺寸　不稳定，并使之起毛、硬化影响服用性能的　主要因素。由于羊毛纤维及其制品的过程　是相当复杂的，这就造成了对毡缩原理解　释的众说纷纭，主要有以下几种。　首先最重要的是鳞片说［２３。１９２１年，　Ｓｐｅａｋｍａｎ和Ｓｔｏｔｔ就提出这一理论。即认为毡　缩是由于羊毛表面有着方向性的附着物一　鳞片，导致了羊毛的顺逆向摩擦系数的差　异，在一定温度和溶液作用下，羊毛纤维被　润湿而膨胀，此时再施加一定外力。促使其　产生相对移动，其方向必然是各纤维的梢　部向着对方的根部定向移动。外力去除以　后，各纤维的鳞片凹凸互补，互相交错，形　成锁持，使纤维不致滑移恢复而停留在新　４２一　的位置。当再次受到外力作用时，又产生新　的位移。这样反复多次的挤压揉搓使纤维　互相缠结，产生毡化。　第二种为卷曲　。由于羊毛的正、偏　皮质层双侧结构。使之具有特定的卷曲。将　羊毛拉伸然后去除外力。它会自动恢复原　来的卷曲，并导致纤维螺旋位移，特别是当　羊毛处于润湿状态时。这种现象尤为明显。　由于在纤维卷曲内侧比外侧有更大的定向　摩擦效应。在外力作用下。纤维倾向于进入　羊毛卷曲内，因而产生毡缩。　第三种为胶化说［　。这一说法认为羊毛　的毡缩是由于羊毛表皮层存在着与其他部　位性质不同的类似于胶质的蛋白质。而且　分布不均匀。在鳞片的边缘多于内部。因热　水或化学试剂的作用。这层蛋白质膨润胶　化经机械作用彼此粘连。从而形成毡缩。　还有一种为弹性说［　．羊毛具有很高的　伸缩性能。其聚集体在交变力的作用下。会　因伸缩而传递外力。引起纤维蠕动。纤维的　弹性和迁移能牵制组合压缩变形。结果导　致聚集体密集。降低羊毛的回缩性，增加拉　伸性或者相反，都会使羊毛毡缩性下降。　除上述以外，还有毡缩动力学、运动学　应变一松弛理论等。它们都反映了羊毛毡缩　的某个方面。由于毡缩的复杂性，很难说清　是由那一机理或现象来决定的。　

３羊毛的防毡缩整理方法　羊毛鳞片层是羊毛具有缩绒性的主要　原因，所以破坏羊毛的鳞片层，降低其弹　性，限制羊毛的相对运动，就能起到防毡缩　作用。羊毛防毡缩整理方法理论上讲有三　

维普资讯 http://www.cqvip.com 羊毛织物防缩整理应用研究评析　染整科技￣２ｏｏ５　ＮＯ　２）　个：一是破坏羊毛鳞片层；二是用树脂沉积　于纤维表面：三是采用交联剂在羊毛角质　分子间建立稳定的交联键。使羊毛不易被　拉伸。目前主要的防毡缩方法有以下几种。　３．１氯化树脂处理法　氯化锫科塞特防缩处理工艺是目前应　用最广的羊毛毛条防毡缩处理工艺。该工　艺是由澳大利亚联邦科学与工艺研究组织　首先提出．并和国际羊毛局共同开发。处理　中的一个重大发展就是用Ｋｒｏｙ　Ｄｅｅｐｉｍ羊毛　氯化反应箱取代酸一次氯酸盐氯化处理箱。　扫描电子显微镜观察表明。对于给定的氯　化程度．Ｋｒｏｙ　Ｄｅｅｐｉｍ氯化反应箱比采用酸　性次氯酸钠溶液的抽吸筒处理方法使鳞片　层能够得到更大程度的改性『４］。而且，氯化　的均匀性好。并可提高加工速度，降低成　本。最常用的氯化剂是二氯异氰尿酸　（ＤＣＣＡ）的钠盐或钾盐。氯化防毡缩的作用　原理是基于纤维角质层部分蛋白质分子被　氧化降解。二硫键被氧化成磺基丙氨酸，同　时某些肽键也会被氧化断裂．主要形成酪　氨酸和蛋氨酸残基。这样就在角质层中引　入了高浓度的离子化基团。￣ｎｃｏｏ一、Ｓ０￣及　ＮＨ３￣等。由于与这些基团相连接的分子较　大而无法从外表皮层中扩散出来，在水中　这些可溶性的分子会吸收大量水分子而使　角质层膨胀和软化．因而形成冻胶状物质．　使鳞片之间的接触面积增大。顺、逆鳞片的　摩擦系数均增加．但两摩擦系数之差变小．　即定向摩擦效应减弱．导致羊毛的毡缩性　能降低。采用这种方法存在问题是羊毛易　泛黄，对有色织物造成色光变化大。对处理　致性和均匀性也不利。同时，近年来对毛　织物防缩整理特别有影响的德国关于排放　ＡＯＸ的立法也使该种方法的应用前景受到　相当大的限制。　３．２氧化树脂处理法　由于氯化加工过程中产生的ＡＯＸ污染　已经引起人们的关注并被严格限制。因此　无氯羊毛改性技术的研究倍受重视，其中　过一硫酸及其盐的应用被认为是极具潜力　的。过一硫酸作为一种活性成分自６ｏ年代　以来就用作防缩处理，它不会使羊毛泛黄，　且对染色色光影响较小。过一硫酸不是一　种稳定物。但其盐类是稳定产品。其氧化机　理是：它主要与胱氨酸、色氨酸和蛋氨酸反　应。氧化剧烈时可使酪氨酸断裂。不同剂量　的过一硫酸得到的氧化产物也不同。过量　时使所有的二硫键都氧化成胱氨酸；若使　用少量的氧化剂。可得到介于二硫化物和　半胱氨酸之间的氧化产物。在氧化席对脂工　艺中。织物用过一硫酸盐处理后。必须在弱　碱性条件下用亚硫酸钠后处理才能得到防　毡缩效果和增加织物对树脂的亲和力。氧　化树脂工艺没有氯气或卤化物的排放。它　有可能在今后取代氯化席对脂法。　３．３单独树脂处理法　能够用单独树脂处理法达到机可洗标　准的防缩剂．Ｉ）ＡＢａｙｅｒ　Ｓｙｎｔｈａｐｐｒｅｔ　ＢＡＰ的使　用最为广泛。单独用树脂处理使羊毛毡缩　性降低的机理也不尽相同．归纳起来。主要　有以下三种：（１）少量树脂通过“点焊接”或　产生纤维一纤维键将纤维粘接起来．从而阻　止纤维运动和定向摩擦。（２）纤维表面形成　层聚合物薄膜遮盖鳞片。（３）纤维表面沉　积物阻止鳞片相互作用。目前．国内外单独　用于羊毛防毡缩的树脂从结构上可分为两　类：环氧树脂类和聚氨脂类。国外研究资料　

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维普资讯 http://www.cqvip.com 染整科技（２００５　ＮＯ　２）　羊毛织物防缩整理应用研究评析　表明，环氧树脂能同羊毛蛋白中的氨基酸剩　基如一ＮＨ　、一ＯＨ、一ＳＨ等发生反应，其作用并　不是改变羊毛纤维表面的结构．而是同鳞片　层发生交联，从而将鳞片的边缘包覆起来。　聚氨脂树脂是目前防毡缩整理中最常用的　种。从长远的观点来看，采用单独树脂处　理进行防毡缩整理时，所用的树脂应能形成　亲水性的薄膜，这层薄膜在水中发生溶胀，　从而将羊毛的鳞片包覆起来，而且不用对羊　毛进行预先的化学处理，这种树脂就能润湿　羊毛纤维的表面，所用树脂应固化，并能在　羊毛纤维的表面形成一层牢固的聚合物薄　膜。这种树脂本身不会使织物泛黄，在光照　或紫外线存在的条件下也不会使织物泛黄。　采用单独树脂处理方法，其防缩效果相当有　效，可符合ＩＷＳ的机可洗标准，能相当大地　改善织物的耐磨性和起球性，使织物的尺寸　稳定性有很大提高。但整理后的织物手感　粗糙，对精纺纯毛织品要求柔软有弹性的风　格来说稍有欠缺。　３．４酶处理　作为生物催化剂，酶对环境是温和的，　并成功地用于纺织品的许多方面。羊毛用　蛋白酶处理后可以降低毡缩倾向，改善光　泽和柔软性。酶首先对鳞片和皮质层之间　的胞问物质作用，使胞间物质分解．局部的　鳞片层凸出呈剥离之势。随着处理的进行．　鳞片脱落使皮质层逐渐暴露，最后鳞片显　著剥落，皮质层进一步暴露，纤维结构松　弛。由于鳞片层对织物的毡缩性能起着决　定作用，所以毛织物经蛋白酶作用后除重　量减轻、强度下降外，染色和缩绒性能都会　发生改变，就防毡缩效果而言，碱性蛋白酶　高于中性蛋白酶，而且碱性越强，防毡缩效　４４一　果越好。蛋白酶对羊毛防毡缩作用的机理　是用蛋白酶将羊毛鳞片内层易于被酶解消　化的部分抽出，使角质层部分水解，鳞片表　面平滑。但羊毛鳞片内层之上的中层含硫　较多，抗酶解能力较强，须先用氧化剂将硫桥　氧化，使其抗酶能力降低，易于消化去除。经　这种方法处理的毛织物，不但具有防缩性，还　使羊毛变得滑爽，细腻，富有羊绒手感。　３．５等离子体、臭氧和超声波处理法　将羊毛织物置于高频振荡电场中，作　为介质的有关气体（如氧、氮、氩、四氟化碳　等）以高频振荡电源磁场感应方式进行低压　辉光放电，产生低温等离子轰击羊毛纤维　表面，使表面鳞片薄层产生腐蚀、交换、接　枝及共聚反应，改变表面性能。等离子体处　理有物理和化学的双向变化，既降低了羊　毛的定向摩擦效应，而且增强了纤维的吸　湿性能，使纤维带电能力降低，可纺性能提　高，着色效果改善，且速度快，几乎无污染，　是一举多得的防缩方法，它能达到无等离　子体参与的一般化学反应所达不到的改性　效果［　。当然由于技术含量高，设备投资大，　成本也很高，这也是该方法还未广泛运用　的原故。　美国农业部ＷＲＲ中心正在研究利用臭　氧对毛纺织产品进行有效的防缩处理技　术。整个过程在常压下进行处理．其装置是　套连续式处理装置，可测量温度、处理时　间、织物的湿度、空气的吹人量、出入臭氧　的浓度及容器内各部分的空气流速等。与　其他防缩处理法相比，利用臭氧的防缩处　理技术具有如下优点：防缩处理前不用对　面料进行润湿或干燥；连续操作，一道工序　即能完成；对纤维几乎没有损害，具有均