ＳＰ羊毛防縮整理劑在超級(jí)耐洗工藝上的應(yīng)用
中國紡織科學(xué)研究院 劉艾平
【摘要】本文探討了羊毛纖維氈縮的機(jī)理，國內(nèi)外羊 毛衫防縮加工的現(xiàn)狀和趨勢。并 用自合成的ＳＰ的羊毛防縮整理劑在羊毛衫超級(jí)耐洗整理工藝應(yīng)用方面作了一些探討。
1.前言
羊毛衫在洗滌過程中，除了發(fā)生一般的縮水現(xiàn)象外，還會(huì)發(fā)生氈化收縮。羊毛衫的氈縮問題對毛衫的尺寸穩(wěn)定性具有很大的影響。試驗(yàn)證明，一件普通的羊毛衫按國際羊毛局超級(jí)耐洗標(biāo)準(zhǔn)洗滌后，氈化面積收縮率35～55％，也就是說一件毛衣經(jīng)多次家庭洗滌后要縮掉一半左右。
羊毛衫的洗滌標(biāo)準(zhǔn)最近改為兩級(jí)，一、手可洗，二、機(jī)可洗。超級(jí)耐洗整理即為機(jī)可洗或防氈縮整理。為使羊毛衫達(dá)到超級(jí)耐洗標(biāo)準(zhǔn)就必須進(jìn)行防縮整理（Ｓｈｒｉｎｋｐｒｏｏｆ ｆｉｎｉｓｈ）。
自1981年以來，在國際羊毛局的推廣指導(dǎo)下，羊毛衫超級(jí)耐洗整理已經(jīng)在我國幾家羊毛衫廠實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，與此同時(shí)，這些羊毛衫廠花掉大量外匯進(jìn)口了國外防縮整理設(shè)備和羊毛防縮整理劑。進(jìn)口的防縮整理設(shè)備主要是“伯偉”干洗機(jī)，到目前為止，全國進(jìn)口的許多伯偉機(jī)中，只有兩個(gè)廠家的設(shè)備能正常運(yùn)轉(zhuǎn)并投入批量生產(chǎn)，此外大多數(shù)調(diào)試不正常，造成很大浪費(fèi)。投入正常生產(chǎn)的伯偉機(jī)，只是用來加工粗紡防縮毛衫，如雪蘭毛和羊仔毛毛衫，而整理精紡羊毛衫效果不好。伯偉機(jī)是密閉式設(shè)備，可以回收溶劑，這種設(shè)備僅適用于溶劑型樹脂的防縮加工，這種樹脂要用四氯乙烯溶劑溶解后方可使用，伯偉機(jī)對水溶型樹脂不適用。進(jìn)口助劑成本高，給使用進(jìn)口助劑的廠家造成壓力，因此，解決國內(nèi)羊毛防縮整理劑依賴進(jìn)口的問題，實(shí)現(xiàn)助劑國產(chǎn)化，并實(shí)施與國產(chǎn)整理劑配套的加工設(shè)備和工藝等問題，成為急待解決的問題。近幾年來，我所一直從事這方面的研究，在1987年研制成功，實(shí)現(xiàn)了從整理 劑到工藝和設(shè)備全部國產(chǎn)化的羊毛衫超級(jí)耐洗整理路線。1987年以來，我們利用國內(nèi)羊毛衫廠的現(xiàn)有設(shè)備，使用自己研究的整
2.羊毛纖維的氈縮機(jī)理
羊毛纖維的氈縮原因，傳統(tǒng)的理論認(rèn)為主要是由于羊毛鱗片層結(jié)構(gòu)所引起的定向摩擦效應(yīng)（ ＤＦＥ，Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｆｒｉｃｔｉｏｎａｌ ｅｆｆｅｃｔ）和羊毛的彈性特點(diǎn)所造成的。羊毛是一種非常特殊的天然纖維，它的最外層是鱗片層，鱗片的自由端是指向羊毛纖維尖端方向的。羊毛纖維在一定的溫度下，當(dāng)有縮劑存在時(shí)，羊毛纖維被潤濕而膨脹，鱗片張開，此時(shí)對羊毛施加一定的外力(例如搓揉)，促使羊毛纖維產(chǎn)生移動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方 向必然是指向極端的，外力去除之后，由于相鄰的羊毛纖維鱗片互相交錯(cuò)，這就使羊毛停留在新的位置，當(dāng)再次受到外力時(shí)，又使羊毛產(chǎn)生位移，這樣反復(fù)多次地?cái)D壓揉搓使纖維互相纏結(jié)，產(chǎn)生氈化現(xiàn)象。當(dāng)鱗片的順向摩擦系數(shù)μｗ（從毛根向毛尖的方向，順著鱗片的方向）與逆向摩擦系數(shù)μΑ(逆著鱗片的方向)的差值（μＡ＞μｗ）大時(shí)，則引起不同程度的氈化收縮，這種逆鱗片摩擦系數(shù)與順鱗片摩擦系數(shù)之差（μＡ—μｗ）稱為定向摩擦效應(yīng)。除摩擦系數(shù)差異之外，同時(shí)還應(yīng)注意不同的介質(zhì)，摩擦力的大小等因素的影響。
羊毛纖維的內(nèi)表層是皮質(zhì)層。經(jīng)一些處理之后，導(dǎo)致二硫鍵（—Ｓ—Ｓ—）和肽鍵（ＣＯＮＨ—）的斷裂，轉(zhuǎn)變?yōu)樨?fù)性磺酸基（—ＳＯ3－）和（—ＣＯＯ—）這 種作用能破壞羊毛表面的鱗片，減弱羊毛的縮絨性。
由于羊毛纖維順向摩擦系數(shù)與逆向摩擦系數(shù)不同，因此就要設(shè)法使二者數(shù)值接近，這樣可使羊毛纖維向兩個(gè)方向蠕動(dòng)力量互相抵消，以便收到防縮效果。實(shí)際上，實(shí)行防縮加工的結(jié)果往往是在兩個(gè)數(shù)值的中間數(shù)值，
1.使織物保持適當(dāng)?shù)慕M織結(jié)構(gòu)，織物結(jié)構(gòu)密度大，其收縮便越小，(當(dāng)然羊毛的種類不同也有差別)。2.破壞鱗片。3.覆蓋纖維鱗片。4.減弱羊毛纖維的摩擦力，縮小ＤＦＥ。 5.減弱羊毛纖維彈性。6.使纖維增加“抗張”能力。
3.試驗(yàn)
ＳＰ羊毛防縮整理劑物理指標(biāo)如下：
外觀：帶螢光的乳白色乳液，ｐＨ＝7。
離心試驗(yàn)：3000轉(zhuǎn)／分，持續(xù)一小時(shí)不分層。
溫度適應(yīng)性：45±1℃×4ｈｒ，穩(wěn)定。20ｇ／Ｌ濃度,5～10℃×4ｈｒ，解凍后不漂油分層。
酸、堿穩(wěn)定性：100ｇ／Ｌ工作液，ｐＨ為3～4；及ｐＨ＝10，.8小時(shí)后不分層。
原料：
純毛開司米羊毛衫，純毛四平針羊毛衫，羊仔毛羊毛衫，雪蘭毛羊毛衫，牦牛絨羊毛衫，駝絨羊毛衫。助劑：自己合成的SP羊毛防縮整理劑
高錳酸鉀，過硫酸，亞硫酸氫鈉，平平加O
實(shí)驗(yàn)設(shè)備：縮絨機(jī)，成衣染色機(jī)，浸漬槽，甩干機(jī)，鼓風(fēng)干燥機(jī)，洗衣機(jī)。
工藝流程：
成衣——縮絨——防縮——甩干——烘干——整燙定型。測試方法：采用國際羊毛局超級(jí)耐洗測試方法和測試標(biāo)準(zhǔn)Ｍ31.氈化面積收縮率達(dá)到10%以下。
測試單位：經(jīng)北京毛紡織科學(xué)研究所的《國家毛紡織產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心》，上海測試中心，江蘇省測試中心等單位(國際羊毛局指定測試單位)，作過多次測試，結(jié)果表明，試 樣達(dá)到了國際羊毛局超級(jí)耐洗標(biāo)準(zhǔn)，而且質(zhì)量穩(wěn)定。生產(chǎn)性大試：已經(jīng)做了兩年的生產(chǎn)性試驗(yàn)，曾在全國十幾家羊毛衫廠進(jìn)行了推廣試驗(yàn)，這些廠家的防縮羊毛衫產(chǎn)品都達(dá)到了國際羊毛局超級(jí)耐洗試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
4.結(jié)果討論4.1.調(diào)整羊毛衫縮絨性與防縮處理的矛盾
羊毛的縮絨性與防縮是一對矛盾的兩個(gè)方面。羊
ｐＨ值在4以下和8以上時(shí)都容易引起毛衫的強(qiáng)烈收縮，其原因是在不同ｐＨ值溶液中，其膨脹程度不同，當(dāng)溶液的ｐＨ值4～8時(shí)，羊毛的膨潤性最小，鱗片的摩擦定向效應(yīng)較差。在 縮絨工序中，注意掌握ｐＨ值而避免過分縮絨，為下面的防縮加工作好準(zhǔn)備，因?yàn)闅只湛s現(xiàn)象是不可逆的，另外防縮前處理中的ｐＨ值對防縮效果有一定影響。請參看圖二。防縮處理是在縮絨后進(jìn)行的，在縮絨前進(jìn)行防縮處理，毛衫的絨面會(huì)受到影響，經(jīng)對工藝順序進(jìn)行試驗(yàn)后，認(rèn)為縮絨甩干之后不再進(jìn)行烘干就進(jìn)行防縮加工效果較好，可以防止羊毛衫由濕到干的收縮，這樣，既可以發(fā)揚(yáng)羊毛的縮絨性之長處，賦予毛衫漂亮的絨面，又可以在防縮加工之后控制毛衫的氈化收縮率。經(jīng)調(diào)整工藝后，成衣織好后未經(jīng)縮絨防縮時(shí)的尺寸與經(jīng)防縮處理后的尺寸基本不變，使生產(chǎn)廠感到滿意。見表1。
表一.防縮整理前后羊毛衫的尺寸比較
| 生產(chǎn)廠家 | 試驗(yàn)品種 | 羊毛衫下機(jī)尺寸cm(未經(jīng)縮絨和防縮等整理) | 羊毛衫成品尺寸cm(經(jīng)防縮和相應(yīng)后整理) | 防縮羊毛衫經(jīng)一小時(shí)機(jī)洗后尺寸cm | ||||||
| 身長 | 胸圍 | 袖長 | 身長 | 胸圍 | 袖長 | 身長 | 胸圍 | 袖長 | ||
| 張家口毛衫 廠 | 開士米V領(lǐng)套衫 | 66 | 50 | 56 | 66.5 | 51 | 55.5 | 66 | 51 | 55 |
| 開士米V領(lǐng)套衫 | 67 | 51.5 | 56 | 66.5 | 52 | 56 | ||||
| 開士米V領(lǐng)套衫 | 65 | 49 | 55 | 64 | 50 | 54.5 | ||||
| 北京第四羊毛衫廠 | 羊仔內(nèi)301羊毛衫 | 68 | 53 | 58 | 68 | 54.5 | 56 | 68 | 54 | 56.5 |
| 雪蘭毛665羊毛衫 | 66 | 53.5 | 61 | 66.5 | 53.5 | 63.5 | 65.5 | 52 | 65 | |
| 雪蘭毛羊毛衫 | 60.5 | 47.5 | 60.5 | 47.5 | ||||||
| 羊仔毛背心 | 61 | 47 | 61 .7 | 48 | ||||||
| 羊仔毛衫 | 58 | 46.5 | 58 | 48 | ||||||
| 內(nèi)蒙赤峰毛衫廠 | 開士米套衫 | 68 | 57 | 86 | 6 9 | 57 | 85 | 69 | 56.8 | 85 |
| 中粗毛套衫 | 69 | 53 | 68 | 52.5 | 68 | 53.5 | ||||
| 兔羊毛衫 | 59 | 48 | 59 | 50 | 59 | 51.5 | ||||
| 蘇州毛衫廠 | 開士米毛衫 | 64.5 | 50 | 54 | 6 4 | 50 | 54 | 64 | 50 | 54 |
4.2.防縮整理劑類型的選擇確定：
在考慮防縮效果的基礎(chǔ)上，應(yīng)著重注意羊毛衫的手感及外觀問題，因?yàn)檠蛎氖指惺菂^(qū)別于其它纖維而倍受青睞的重要特點(diǎn)，體現(xiàn)了其優(yōu)良風(fēng)格，如果處理之后破壞了羊毛的風(fēng)格，便得不償失。這就需要選擇較合適的防縮整理劑類型，并選擇出合適的配比與合成工藝。我們曾經(jīng)合成了丙烯酸酯類防縮整理劑，因存在手感偏硬，焙烘溫度過高和泛黃等問題而放棄了。后來又選用了變性有機(jī)硅類防縮整理劑。請參看表二。 經(jīng)過多次試驗(yàn)，對常規(guī)的有機(jī)硅乳液合成進(jìn)行的改進(jìn)，達(dá)到了理想的效果。原料配方的變化對氈縮率有很大影響，經(jīng)多次調(diào)整配比找出了最佳方案。請看表三、不同配比的整理劑對氈化面積收縮率的影響。
表二 不同類型防縮劑應(yīng)用效果對比
| 試樣號(hào) | 乳液類別 | 松馳收縮率 | 手感 | 外觀 | 焙烘溫度 | ||
| 經(jīng)向（％） | 緯向（％） | 面積％ | |||||
| 1 | Ａ | 17.3 | 6.7 | 42 | 很硬 | 泛黃 | |
| 2 | Ｂ | 6.0 | 2.7 | 8.7 | 柔軟 | 不變 | 8 |
| 空白 | 20.3 | 18.7 | 39 | ／ | ／ | ／ |
.注：Ａ：丙烯酸類.Ｂ：改性有機(jī)硅AＨＴ
表三 不同配比整理劑的效果對比
| 測試項(xiàng)目試樣 | 松馳收 縮率（％） | 氈化收縮率（％） | ||||
| 經(jīng)向 | 緯向 | 面積 | 經(jīng)向 | 緯向 | 面積 | |
| 1＃ | 7.16 | 2.6 | 9. 76 | 30.7 | 9.9 | 43.6 |
| 2＃ | 4.5 | 3.1 | 7.6 | 22.2 | 14.3 | 39.7 |
| 3＃ | 12.9 | 4.9 | 17.8 | 24.5 | 15.3 | 36 |
| 4＃ | 10.9 | 2.8 | 13.7 | 29.4 | 19.2 | 43 |
| 空白 | 20.3 | 18.7 | 39 | | ||
| 5＃ | －8.8 | 0.6 | －8.2 | 1.8 | －1.9 | －0.1 |
| 6＃ | －7.1 | －1.19 | 8.2 | 4.2 | 1.7 | 5.9 |
近年來，國外相繼開發(fā)生產(chǎn)了一大批改性有機(jī)硅彈性體，即第三代有機(jī)硅織物整理劑，這種整理劑帶有活性基團(tuán)，反應(yīng)性好，屬自交聯(lián)類型。這種整理劑還可以使織物有特殊的回 彈性、非常柔軟、豐滿、光滑。
并且有交聯(lián)溫度低、表面張力低的特點(diǎn)，很適合于作羊毛防縮整理劑。我們合成的正是這一 類有機(jī)硅水乳液。
目前國內(nèi)進(jìn)口的羊毛防縮整理劑有如下幾種：Ｈｅｒｃｏｓｅｔｔ 57，Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｇ，ＷＡ樹脂，ＤＣ—109樹脂。Ｈｅｒｃｏｓｅｔｔ 57為聚酰胺表氯醇，Ｐｏｌ ｙｍｅｒ Ｇ為丙烯酸酯類，這兩種為水溶性整理劑。ＷＡ樹脂與ＤＣ—109樹脂都是變性有機(jī)硅類樹脂。這兩種樹脂屬于溶劑型，必須溶解在四氯乙烯中使用，所以必須有密閉式 帶回收裝置的設(shè)備方可進(jìn)行生產(chǎn)，我們合成的防縮整理劑的最大優(yōu)點(diǎn)是手感柔軟，“與國外進(jìn)口的ＤＣ—109、ＷＡ樹脂生產(chǎn)的”毛衫相比，效果非常相似。通過做紅外光譜，對自己合成的SP樹脂與美國進(jìn)口的ＤＣ—109
4.3.對常規(guī)防縮工藝的幾項(xiàng)改進(jìn)。
目前，國內(nèi)外普遍采用的主要方法是雙階段處理法和溶劑型樹脂覆蓋法。水溶性樹脂一般均 采取雙階段處理法，過去的處理工藝還存在一些問題，進(jìn)口水溶型樹脂手感較硬，后面需要加柔軟劑再處理一次，因此，作了如下改進(jìn)：
改變氯化處理工藝，使原需1小時(shí)的浸泡縮短到14分鐘，降低了處理劑濃度，不僅氯味降低且使羊毛纖維的鱗片損傷降到最小程度而又達(dá)到較好的防縮效果。這是由于SP羊毛防縮整理劑 AＪＰ2的性質(zhì)所決定的。SP羊毛防縮整理劑的表面張力較低，一般小于Ｈｅｒｃｏｓｅｔｔ 57 樹脂，易于在纖維表面上的擴(kuò)散，以獲得均勻一致的效果，形成均勻的薄膜，起到良好的防 縮效果，所以對前處理的要求較低些。AＪＰ
SP羊毛防縮整理劑手感較柔軟，省掉了柔軟處理工序，手感效果與進(jìn)口溶劑型樹脂ＷＡ、ＤＣ—109效果接近。但這兩種溶劑型樹脂，在國內(nèi)現(xiàn)正使用的廠家中只能加工粗紡防縮毛 衫，而不能加工精紡防縮毛衫，因?yàn)樵诩庸み^程中起球嚴(yán)重，破壞了精紡毛衫平整的外觀，而采用雙階段處理法既可以作精紡又可以作粗紡毛衫的防縮加工。
根據(jù)測試單位的要求，超級(jí)耐洗羊毛衫樣品，每個(gè)品種必須連續(xù)送檢十五次，全部合格后方 可得到認(rèn)可。
AＢＴ15.結(jié)論
5.1.合成了水溶性改性有機(jī)硅類羊毛防縮整理劑，其本身帶有催化交鏈體系，手感柔軟，成膜溫度低，臨界表面張力亦低，易于在纖維有面均勻擴(kuò)散。
5.2.采用雙階段處理法對羊毛衫進(jìn)行超級(jí)耐洗整理，比常規(guī)工藝大幅度降低了前處理濃度，縮短了處理時(shí)間，并省掉了柔軟處理工序。
5.3.在全國十幾個(gè)廠家進(jìn)行了生產(chǎn)性批量試驗(yàn)，有的廠家已采用該整理劑和工藝批量投產(chǎn)一年半。
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