CN1180151C - 羊毛纤维制品的防缩处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于纺织品加工领域，特别涉及一种羊毛纤维制品的防缩处理方法。将羊毛纤维制品或羊毛与合成纤维的混纺织物放入处理槽内，将压力用真空泵抽至0.01Torr以下，通入非聚合性气体，调压力为0.05～5Torr；在处理槽放置的电极间施加电压进行辉光放电，放电频率为1KHz～100MHz；放电功率为5～400W，处理时间3～300秒，进行非聚合性气体低温等离子体处理；然后用丝素整理剂进行整理。通过本发明可以得到耐洗性优秀的可机洗羊毛纤维制品，且处理过程对环境无污染，整理剂可生物降解。
Description
本发明属于纺织品加工领域，特别涉及一种羊毛纤维制品的防缩处理方法。
羊毛表面具有特殊的鳞片结构，当羊毛纤维和其它物体摩擦时，沿纤维轴向两端运动的摩擦系数不同，其逆鳞片方向(羊毛指向毛尖运动)的摩擦系数μa比顺向鳞片方向(羊毛指向毛根运动)的摩擦系数μw要大。这种现象称为定向摩擦效应。羊毛纤维的这种鳞片表面结构与定向摩擦效应使其在受到不规则力的作用时，比如洗涤时，其纤维向毛根方向移动，并因纤维本身的卷曲而形成套圈，使毛团紧缩，造成羊毛的毡缩，以致羊毛纤维制品水洗后易产生收缩，可机洗性差，给消费者带来了诸多不便。
羊毛防毡缩的方法一般分为两种，即化学降解法(氧化法)和聚合物沉积法(树脂法)。羊毛用氧化剂处理时，鳞片细胞中二硫交键及蛋白质肽键等被切断，角质层带电荷基团或可溶性分子数目增多，吸水溶胀性增强，因而鳞片被软化，导致顺、逆鳞片方向摩擦系数差减小，达到防缩目的。聚合物沉积法是在羊毛纤维或织物表面形成高分子聚合物，通过遮蔽鳞片起到阻止鳞片表面之间相互运动的作用，或是在纤维与纤维之间产生交联，相互粘结在一起，从而使纤维固定化而不能移动，定向摩擦效应不能起作用。
化学降解法可使用氯化处理、生物酶处理以及其它氧化剂处理等。这种方法通常会引起纤维降解失重，皮质层受到损伤，影响纤维强力及其它力学机械性能。聚合物沉积法中常用的防缩剂有脲醛树脂、密胺树脂、硅树脂、乙烯聚合物、丙烯酸酯类以及聚氨酯树脂等。目前常用的有效防缩处理是将上述两种方法结合起来，如大家熟知的“氯化/树脂处理法”，它通过先氯化后树脂处理的方法赋予羊毛织物理想的防缩性能，可达到机可洗防缩标准。羊毛纤维经过氯化处理后，其鳞片尖角软化和破坏，树脂填充在鳞片夹角内或某些损伤处，使鳞片相互隔离而失去作用，从而消除羊毛的定向摩擦效应，降低毡缩现象。同时氯化处理去除鳞片表层相接的脂肪酸层，大大增加羊毛纤维的亲水性，促进树脂在纤维表面的伸展以及向纤维内部的扩散，提高树脂对织物的亲和性。但该处理方法对羊毛的损伤比较大，而且排出的废水中含有大量可吸收的有机氯化物，导致严重的环境污染。
低温等离子体处理具有一定程度的刻蚀作用，可在纤维表面形成细微的凹凸结构，其刻蚀作用仅限于表面5～50nm，损伤不到纤维内部，同时在纤维表面生成新的活性基团，如羧基、羟基、氨基等，可以用来代替氯化处理。如日本专利特开平1-174670中，把低温等离子体处理与脲醛树脂、密胺树脂、聚胺酯树脂等树脂整理结合使用，得到理想的防缩效果。但这些合成树脂在合成、处理以及服用时或多或少对人体以及环境有害，并且生物降解性差。
丝素溶液作为环保型整理剂已用于织物的防皱、抗起球，其原料来源于廉价的下脚茧、废丝、零头绸等，经过精练、CaCl2-C2H5OH-H2O三元体系溶解、透析去盐而得到。
本发明的目的是用低温等离子体替代氯化处理，用可生物降解并且对人体皮肤有保健功效的丝素整理剂替代合成树脂，提供一种羊毛纤维制品的绿色防缩处理方法，从而得到防缩效果优秀且无损伤的羊毛纤维制品。羊毛纤维制品处理过程无毒、无味，对环境无污染。
本发明的技术方案是：将羊毛纤维制品或羊毛与合成纤维的混纺织物用非聚合性气体低温等离子体进行处理，然后用丝素整理剂进行整理。
所述的合成纤维包括涤纶或腈纶等。
所述的非聚合性气体低温等离子体处理是把羊毛纤维制品或羊毛与合成纤维的混纺织物放入处理槽内，然后将处理槽内的压力用真空泵抽至0.01Torr以下，通入非聚合性气体，调压力为0.05～5Torr，优选0.1～2Torr。在处理槽放置的电极间施加电压进行辉光放电，放电频率为1KHz～100MHz，优选13.56MHz。放电功率为5～400W，优选20～300W。处理时间3～300秒，优选5～60秒。
上述低温等离子体处理时，若真空度过低，电子的平均自由程小，电子在一个碰撞周期内从外电场获得的能量小，因而能量高到足以激发电离气体分子或原子的电子数目少，等离子体氛围中活性粒子的数目少，能量低，作用于羊毛表面后的效果差；若真空度过高，气体稀薄，粒子数目本身就少，可用于激发，电离生成活性粒子的粒子数目就更少，因而作用于羊毛表面的粒子数量少，两个相反因素使得当真空度适中时，才可获得最佳的处理效果。低温等离子体处理时，若放电功率太小，则所需处理时间过长；功率若太大，放电不稳定，反应不好控制。处理时间若过短，起不到效果；若过长，对纤维损伤较大。
所述的非聚合性气体包括空气、O2、N2、H2、CO2、Ar、He、NH3等气体或它们的混合气体。
所述的非聚合性气体低温等离子体是指在等离子体状态下自身不进行聚合的气体，如空气、O2、N2、H2、CO2、Ar、He、NH3等气体或它们的混合气体的低温等离子体，用电能使这些气体在低压状态下电离或激发。
所述的羊毛纤维制品包括羊毛纤维、纱线以及织物等。
羊毛鳞片表层相接的脂肪酸层使羊毛纤维具有防水性，不仅本身对羊毛的毡缩现象有贡献，而且影响了整理剂与纤维间的亲和力。低温等离子体处理不仅可以去除鳞片表层相接的脂肪酸层，而且在纤维表面形成细微的凹凸结构，并在纤维表面生成新的活性基团，如羧基、羟基、氨基等，促进整理剂在纤维表面的伸展以及向纤维内部的扩散，提高丝素整理剂对织物的亲和性，从而得到耐洗性佳的可机洗羊毛纤维制品。
所述的丝素整理剂是由丝素溶液与助剂混合而成；其中，丝素整理剂的重量百分比浓度为2-5％，助剂占丝素整理剂的重量百分比8-12％。
所述的丝素溶液是利用现有工艺得到的。其原料来源于廉价的下脚茧、废丝、零头绸等，经过精练、CaCl2-C2H5OH-H2O三元体系溶解、透析去盐而得到。
所述的助剂是乙醇与表面活性剂混合而成；其中，表面活性剂占助剂的重量百分比20-40％。
所述的表面活性剂是非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或它们的混合物。
所述的非离子表面活性剂包括聚氧乙烯醚类的EL系列、OP系列或它们的混合物。
所述的阴离子表面活性剂包括十二烷基磺酸纳、十二烷基硫酸纳、十二烷基苯磺酸钠、琥珀酸二酯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、土耳其红油、胰加漂T或它们的混合物。
本发明添加助剂可以提高丝素分子的渗透性、吸尽率。
用丝素整理剂对羊毛纤维制品或羊毛与合成纤维的混纺织物进行整理时，可以直接对纤维、纱线进行整理，也可以对织物进行整理。
所述的整理方法可以用浸渍、喷雾、涂层等普通方法。其中浸渍的方法操作简单，整理剂可以充分与纤维接触，有利于得到更好的效果。所述的丝素整理剂浸渍整理条件是：
丝素整理剂的重量百分比： 2～5％
浴比 1∶20～1∶60
整理工艺为：浸渍温度15～45℃，时间10～40min→轧液率60～90％→预烘温度60～90℃，时间5～20min→烘焙温度100～130℃，1～4min。
丝素溶液作为环保型整理剂用于羊毛织物的防缩处理，其原料来源于廉价的下脚茧、废丝、零头绸等，经过精练、CaCl2-C2H5OH-H2O三元体系溶解、透析去盐而得到。丝素整理剂中的丝素肽与羊毛角朊结构相似，因此羊毛纤维对丝素肽有强烈的吸附作用。浸轧过程中丝素液均匀分布在羊毛纤维表面及鳞片层间隙内，并在烘焙过程中随着水分的蒸发而发生迁移。一部分丝素分子可进入纤维的内部，大部分丝素分子则附着在纤维表面，分子链相互靠近、沉积并和纤维大分子上的氨基、羧基等活性基团以氢键、范德华力结合，形成一层初生丝素膜包覆在纤维表面，从而减少了纤维间及纱线间的摩擦，得到防毡缩效果。
通过本发明可以得到耐洗性优秀的可机洗羊毛纤维制品。在处理羊毛纤维制品的全过程中对环境无污染，节水、无毒、无味，整理剂可生物降解，是一种绿色加工方法。该处理方法对羊毛没有损伤，处理后的织物手感柔软，同时对皮肤有保健作用。
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。
实施例1：
(1)将纯羊毛织物裁成20cm见方的样品，用以下低温等离子体条件进行氧气气体的低温等离子体处理。
低温等离子体处理条件：
气体：氧气，真空度：0.2Torr，频率：13.56MHz，功率：100W，处理时间：40秒。
(2)将低温等离子体处理后的织物放入丝素整理剂中进行整理，丝素整理剂整理条件及工艺，以重量百分比计：
用现有方法将零头绸经精练、CaCl2-C2H5OH-H2O三元体系溶解、透析去盐得到丝素溶液，然后配制3％的丝素整理剂，其组成为：丝素溶液90％，助剂10％；
助剂组成：乙醇70％，土耳其红油20％，十二烷基硫酸钠10％；
浴比1∶20。
整理工艺为：浸渍温度20℃，时间40min→轧液率90％→预烘温度70℃，时间15min→烘焙温度100℃，时间3min。
实施例2：
(1)将纯羊毛织物裁成20cm见方的样品，用以下低温等离子体条件进行氧气气体的低温等离子体处理。
低温等离子体处理条件：
气体：空气，真空度：0.4Torr，频率：13.56MHz，功率：80W，处理时间：60秒。
(2)将低温等离子体处理后的织物放入丝素整理剂中进行整理，丝素整理剂整理条件及工艺，以重量百分比计：
用现有方法将零头绸经精练、CaCl2-C2H5OH-H2O三元体系溶解、透析去盐得到丝素溶液，然后配制3％的丝素整理剂，其组成为：丝素溶液88％，助剂12％；
助剂组成：乙醇60％，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠30％，十二烷基硫酸钠10％；
浴比1∶30。
整理工艺为：浸渍温度30℃，时间20min→轧液率80％→预烘温度80℃，时间10min→烘焙温度110℃，时间2min。
实施例3：
(1)将纯羊毛织物裁成20cm见方的样品，用以下低温等离子体条件进行氧气气体的低温等离子体处理。
低温等离子体处理条件：
气体：氢气，真空度：0.4Torr，频率：13.56MHz，功率：250W，处理时间：20秒；
(2)将低温等离子体处理后的织物放入丝素整理剂中进行整理，丝素整理剂整理条件及工艺，以重量百分比计：
用实施例1的丝素溶液配制2％的丝素整理剂，其组成为：丝素溶液92％，助剂8％；
助剂组成：乙醇70％，十二烷基硫酸钠30％；
浴比1∶40。
整理工艺为：浸渍温度30℃，时间30min→轧液率70％→预烘温度60℃，时间20min→烘焙温度120℃，时间1.5min。
实施例4：
(1)将纯羊毛织物裁成20cm见方的样品，用以下低温等离子体条件进行氧气气体的低温等离子体处理。
低温等离子体处理条件：
气体：氮气，真空度：1.0Torr，频率：13.56MHz，功率：40W，处理时间：120秒；
(2)将低温等离子体处理后的织物放入丝素整理剂中进行整理，丝素整理剂整理条件及工艺，以重量百分比计：
用实施例1的丝素溶液配制5％的丝素整理剂，其组成为：丝素溶液90％，助剂10％；
助剂组成：乙醇80％，EL-40 20％；
浴比1∶20。
整理工艺为：浸渍温度20℃，时间30min→轧液率80％→预烘温度80℃，时间10min→烘焙温度110℃，时间2min。
比较例1：
与实施例1同样的样品，未进行任何处理。
比较例2：
与实施例1同样的样品，进行低温等离子体处理，但未用丝素整理剂整理，其低温等离子体处理条件与实施例1相同。
比较例3：
与实施例1同样的样品，未进行低温等离子体处理，直接用丝素整理剂进行整理，其丝素整理剂整理条件与工艺与实施例1相同。
将以上方法得到的织物进行洗涤，测定其面积收缩率。结果见表1。洗涤方法及面积收缩率测定方法如下：
洗涤方法：在1升温度为40℃的水中加入2g弱碱性合成洗涤剂制成洗涤液，将处理后的织物放入家用洗衣机中进行5分钟洗涤，其浴比为1∶30。脱水后用清水冲洗2分钟，再脱水再用清水冲洗2分钟，脱水后烘干(40℃×20min)，在温度20±2℃，相对湿度65±2％的室内放置24小时。
面积收缩率的测定方法：用下式计算。
[1-(a′×b′/(a×b)]×100％
其中a为洗涤前的羊毛织物纵方向3处长度的平均值；b为洗涤前横方向3处长度的平均值；a′为洗涤后的羊毛织物纵方向3处长度的平均值；b′为洗涤后横方向3处长度的平均值。
表1 织物皂涤后面积收缩率(％)
| 洗涤1次 | 洗涤5次 | 洗涤10次 | |
| 实施例1 | 2.52 | 4.17 | 7.81 |
| 实施例2 | 2.85 | 5.29 | 8.78 |
| 实施例3 | 3.87 | 6.44 | 10.32 |
| 实施例4 | 1.47 | 3.18 | 5.87 |
| 比较例1 | 10.20 | 18.57 | 30.16 |
| 比较例2 | 7.94 | 10.11 | 12.85 |
| 比较例3 | 5.13 | 9.78 | 13.23 |
从上述实验结果可以看出与比较例相比，先用低温等离子体处理再用丝素整理剂整理的羊毛织物具有更优秀的防缩效果。
Claims (9)
1.一种羊毛纤维制品的防缩处理方法，其特征在于：将羊毛纤维制品或羊毛与合成纤维的混纺织物用非聚合性气体低温等离子体进行处理，然后用丝素整理剂进行整理；
所述的非聚合性气体低温等离子体处理是把羊毛纤维制品或羊毛与合成纤维的混纺织物放入处理槽内，然后将处理槽内的压力用真空泵抽至0.01Torr以下，通入非聚合性气体，调压力为0.05～5Torr；在处理槽放置的电极间施加电压进行辉光放电，放电频率为1KHz～100MHz；放电功率为5～400W，处理时间3～300秒。
2.如权利要求1所述的羊毛纤维制品的防缩处理方法，其特征在于：所述的合成纤维包括涤纶或腈纶；所述的羊毛纤维制品包括羊毛纤维、纱线以及织物。
3.如权利要求1所述的羊毛纤维制品的防缩处理方法，其特征在于：所述的调压力为0.1～2Torr，放电频率为13.56MHz，放电功率为20～300W，处理时间为5～60秒。
4.如权利要求1所述的羊毛纤维制品的防缩处理方法，其特征在于：所述的非聚合性气体包括空气、O2、N2、H2、CO2、Ar、He、NH3气体或它们的混合气体。
5.如权利要求1所述的羊毛纤维制品的防缩处理方法，其特征在于：所述的丝素整理剂是由丝素溶液与助剂混合而成；其中，丝素整理剂的重量百分比浓度为2-5％，助剂占丝素整理剂的重量百分比8-12％。
6.如权利要求5所述的羊毛纤维制品的防缩处理方法，其特征在于：所述的助剂是乙醇与表面活性剂混合而成；其中，表面活性剂占助剂的重量百分比20-40％。
7.如权利要求6所述的羊毛纤维制品的防缩处理方法，其特征在于：所述的表面活性剂是非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或它们的混合物。
8.如权利要求7所述的羊毛纤维制品的防缩处理方法，其特征在于：所述的非离子表面活性剂包括聚氧乙烯醚类的EL系列、OP系列或它们的混合物；所述的阴离子表面活性剂包括十二烷基磺酸纳、十二烷基硫酸纳、十二烷基苯磺酸钠、琥珀酸二酯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、土耳其红油、胰加漂T或它们的混合物。
9.如权利要求1所述的羊毛纤维制品的防缩处理方法，其特征在于：所述的整理是浸渍、喷雾、涂层方法。
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