棉纤维织物抗皱整理的工艺分析

张佳佳

摘要：

本文分析了棉纤维织物水洗后起皱的发生机理，探讨了多种抗皱工艺。经过试验发现，与浸轧-烘法、浸轧烘燥焙固法相比，基于N-羟甲基复合物整理剂的浸轧快速烘焙法能较好地在棉纤维素微观结构上形成强交联网，从而获得较好的抗皱效果。

关键词：棉织物；抗皱；N-羟甲基复合物

1 引言

棉纤维织物由于吸湿透气性能良好，非常适合用于服装面料。但存在水洗后易皱的不足，每天对棉质衣服进行熨烫很不切合实际。为克服棉质服装易皱，国内很多研究机构将纯棉织物的抗皱技术作为研究课题。免烫抗皱处理工艺又称耐久轧烫或永久定型整理，通过树脂整理后达到防皱抗缩和耐久定型的目的，并赋予织物穿着舒适和柔软的特性。

棉纤维是一种天然的多糖纤维素纤维。纤维素是由重复的脱水葡萄糖单元组成。每一个葡萄糖单元包括醇类有机化合物。这些醇类化合物某些部分相互交联在一起，这样可以起到阻止起皱的作用。含纤维素的纺织品抗皱机理与免烫机理，从某些角度而言都与纤维素大分子链的交联结构有关，主要是这些纤维素的双重功能或多功能综合作用的结果。至于这两种整理作用，目前使用最多的试剂主要是由多种有机酰胺进行反应制成的羟甲基酰胺复合化合物。

二羟甲基二羟基乙烯脲是目前在免烫整理中使用最广泛的整理剂。羟甲基酰胺交联剂在赋予织物抗皱性能上效果十分明显。然而，这种整理剂仍然有一些缺陷。其中一个缺陷是这种整理剂作用于织物时，易于分解并释放出甲醛，而即使非常少量的甲醛也会给人造成健康伤害[1]。

在此之前，人们在棉织物的抗皱处理上通过用不同的交联剂进行了各种各样的尝试。但是根据过去20年的文献记录显示，到目前为止，还没有关于用其他种类的技术手段对织物进行抗皱功能处理的记载。目前进行研究的工作主要是其他类型的对棉织物的抗皱处理技术的可行性，以及评估这些是否是最佳的处理工艺。

2 试验

2.1 试验材料

纯棉机织物（平纹机织，克重65.30g/m2，经密根295/10cm，纬密根236/10cm）。

2.2 整理工艺方法

2.2.1 浸轧-烘法树脂整理工艺

将棉织物剪成92cm×23cm大小，在含有二羟甲基二羟基乙烯脲（DMDHEU）和催化剂（名为KRISOF MX）的溶液中浸渍2min～3min，然后将此织物用辗轧机去除多余的溶液。这样使其重量上的含湿率约为70%，使其在85℃左右烘箱中烘干2h，将材料取出后常温冷却。

2.2.2 浸轧烘燥焙固法（轧-烘-焙工艺）树脂整理工艺

操作同2.2.1，除去多余的溶液后，将织物在85℃和160℃下分别烘焙30s，之后将材料取出后常温冷却。

2.2.3 浸轧快速烘焙法树脂整理工艺

操作同2.2.1，除去多余的溶液后，将织物放入190℃的烘箱中烘30s，之后将材料取出后常温冷却。

2.3 物理性能测试

（1）干折皱回复角度（DCRA）。采用Shirley折皱回复角测试仪的标准测试方法GB/T 3819，IS：4681（1968）。

（2）拉伸强力性能。依照GB/T 3923.1—2013标准，采用英斯特朗电子强力机进行测试。

（3）弯曲长度。依据GB/T 18318.1—2009标准进行测试。

3 結果与讨论

3.1 对织物强力效果的影响

为了评价织物在不同类型的断裂负荷与应变作用下的效果，经物理性能测试，表1中显示了织物的拉伸强力性能。该图显示了织物在采用浸轧-烘法树脂整理工艺后，其拉伸强力性能在经纱方向从32.25 kgf到20kgf，但在纬纱方向上没有明显变化。在经纱与纬纱方向上应变减少十分明显。

这个结果验证了早期的一些发现，即化学整理通常会降低棉织物的拉伸强力性能。但对于浸压烘燥焙固法和浸轧快速烘焙法两种处理技术而言，尽管其强力与应变同时在经向与纬向上减少明显，但变化没有浸轧-烘法技术大。比较浸轧烘燥焙固法与浸轧快速烘焙法技术时，可以观察到浸轧快速烘焙法在强力降低方面有着同样的结果，而在应变方面前者要优于后者。较高的强力损失可以归结于两个因素，即经酸处理后的不可逆的降解作用和可逆转的纤维素大分子交联作用。

pH值4～5的酸性整理剂可以明显地降低待测织物的强力。棉织物在织力与应变上的损失可以归结为酸处理降解作用的结果。在所有的处理方法中，浸轧快速烘焙技术给织物带来的强力损失最少。纤维素的降解和织物的强力损失也受到温度、处理时间和催化剂的浓度等因素影响。在快速辗轧烘焙工艺中，尽管温度较高，但作用的时间却很短，这么短的时间对于催化剂和整理剂而言，很难来得及降解纤维素，这是由于处理时无机酸释放从而起到了保护作用的结果。

3.2 对折皱恢复效果的影响

基于N-羟甲基的整理剂和纤维素羟基团的反应形成了整理剂的羟基团和纤维素羟基团之间的酯键[2]。

折皱恢复剂KRISOF MX（N-羟甲基整理剂与催化剂组成的系统）在不同的处理工艺下对棉织物作用试验中，观察到所有的处理工艺都使织物的折皱恢复增加，但它们增加的程度不同，可以观察到的作用效果依次为浸轧快速烘焙法技术、浸轧烘燥焙固法和浸轧-烘法技术。

浸轧-烘法工艺折皱恢复较少，这是因为整理剂中催化剂的阻滞作用最终使得纤维素纤维中的交联结构的组合几率降低了。另一方面，可以观察到在浸轧烘燥焙固法和浸轧快速烘焙技术中织物的折皱恢复有明显的改善，但是后者显示出了更好的效果。这主要是由于在高温下催化剂加速了处理作用。尽管在浸轧烘燥焙固法技术中温度相比而言较高，但它却不能获得足够的能量来加速整理剂中的分子作用。

所以，可以说在处理的过程中催化剂的作用更多地依赖于温度，而不是时间和整理剂的浓度。

3.3 对织物弯曲长度的影响

试验表明所有处理过的织物的弯曲长度都较小，意味着所有处理过的织物与参照标准织物相比，都减轻了硬度。与浸轧-烘法和浸轧烘燥焙固法技术相比，浸轧快速烘焙法处理工艺下织物的弯曲长度更小。织物硬度降低可能是由于处理后织物交联部分区域减少的缘故。

当处理后的织物在烘焙过程中被干燥时，织物内部的整理剂分子将作用于纤维素的表面，而且在浸轧快速烘焙技术中由于高温使其反应率较高，高温给基质中的羟基团和整理剂提供了较高的反应能量。由于羟基团之间的关联为共价键，这些共价键使得纤维素大分子链聚合在一起，这起到了一种限制膨胀的作用。当纤维横截面积增加，而其他因素保持不变时，其硬度就会增加，浸轧快速烘焙技术表现出来的结果最佳。由于纤维中交联所带来的膨胀限制导致棉织物中纤维的横截面积减小，而这些导致了织物在KRISOF MX处理后硬度发生了一些变化。

4 结论

本课题提供了一种可提高棉织物折皱恢复性能的基于整理剂处理工艺的新技术。关于它的发现主要有以下事实：

（1）尽管织物的干折皱回复角（DCRA）和弯曲长度没有发生较大的改观，但经浸轧-烘法技术处理过的棉织物的平均断裂负荷和应变，在经向与纬向上都有显著的降低。

（2）浸轧烘燥焙固法和浸轧快速烘焙技术在某些方面（平均断裂负荷与应变）都获得了同样的效果，但在另外一些方面（干折皱回复角和断裂长度），浸轧快速烘焙技术相对于浸轧烘燥焙固法获得了较好的效果。

（3）对于功能化的整理作用而言，催化剂的反应更多地依赖温度，而不是时间和整理剂的浓度。

参考文献：

[1]陈真光，纪莚友，韩永翠，等.棉及粘胶纤维织物的免烫整理研究[J].江苏丝绸，2000：12-14.

[2] 朱子玉，周翔，吴亚容，等. 低甲醛N-羟甲基三聚氰胺硬挺整理剂的合成[J].印染， 2015 （22）：5-10.

（作者单位：福建省纤维检验局）endprint