羊毛纖維製品的防縮處理方法
2023-06-12 17:20:36 1
專利名稱：羊毛纖維製品的防縮處理方法
技術領域：
本發明屬於紡織品加工領域，特別涉及一種羊毛纖維製品的防縮處理方法。
羊毛表面具有特殊的鱗片結構，當羊毛纖維和其它物體摩擦時，沿纖維軸向兩端運動的摩擦係數不同，其逆鱗片方向(羊毛指向毛尖運動)的摩擦係數μa比順向鱗片方向(羊毛指向毛根運動)的摩擦係數μw要大。這種現象稱為定向摩擦效應。羊毛纖維的這種鱗片表面結構與定向摩擦效應使其在受到不規則力的作用時，比如洗滌時，其纖維向毛根方向移動，並因纖維本身的捲曲而形成套圈，使毛團緊縮，造成羊毛的氈縮，以致羊毛纖維製品水洗後易產生收縮，可機洗性差，給消費者帶來了諸多不便。
羊毛防氈縮的方法一般分為兩種，即化學降解法(氧化法)和聚合物沉積法(樹脂法)。羊毛用氧化劑處理時，鱗片細胞中二硫交鍵及蛋白質肽鍵等被切斷，角質層帶電荷基團或可溶性分子數目增多，吸水溶脹性增強，因而鱗片被軟化，導致順、逆鱗片方向摩擦係數差減小，達到防縮目的。聚合物沉積法是在羊毛纖維或織物表面形成高分子聚合物，通過遮蔽鱗片起到阻止鱗片表面之間相互運動的作用，或是在纖維與纖維之間產生交聯，相互粘結在一起，從而使纖維固定化而不能移動，定向摩擦效應不能起作用。
化學降解法可使用氯化處理、生物酶處理以及其它氧化劑處理等。這種方法通常會引起纖維降解失重，皮質層受到損傷，影響纖維強力及其它力學機械性能。聚合物沉積法中常用的防縮劑有脲醛樹脂、密胺樹脂、矽樹脂、乙烯聚合物、丙烯酸酯類以及聚氨酯樹脂等。目前常用的有效防縮處理是將上述兩種方法結合起來，如大家熟知的「氯化/樹脂處理法」，它通過先氯化後樹脂處理的方法賦予羊毛織物理想的防縮性能，可達到機可洗防縮標準。羊毛纖維經過氯化處理後，其鱗片尖角軟化和破壞，樹脂填充在鱗片夾角內或某些損傷處，使鱗片相互隔離而失去作用，從而消除羊毛的定向摩擦效應，降低氈縮現象。同時氯化處理去除鱗片表層相接的脂肪酸層，大大增加羊毛纖維的親水性，促進樹脂在纖維表面的伸展以及向纖維內部的擴散，提高樹脂對織物的親和性。但該處理方法對羊毛的損傷比較大，而且排出的廢水中含有大量可吸收的有機氯化物，導致嚴重的環境汙染。
低溫等離子體處理具有一定程度的刻蝕作用，可在纖維表面形成細微的凹凸結構，其刻蝕作用僅限於表面5～50nm，損傷不到纖維內部，同時在纖維表面生成新的活性基團，如羧基、羥基、氨基等，可以用來代替氯化處理。如日本專利特開平1-174670中，把低溫等離子體處理與脲醛樹脂、密胺樹脂、聚胺酯樹脂等樹脂整理結合使用，得到理想的防縮效果。但這些合成樹脂在合成、處理以及服用時或多或少對人體以及環境有害，並且生物降解性差。
絲素溶液作為環保型整理劑已用於織物的防皺、抗起球，其原料來源於廉價的下腳繭、廢絲、零頭綢等，經過精練、CaCl2-C2H5OH-H2O三元體系溶解、透析去鹽而得到。
本發明的目的是用低溫等離子體替代氯化處理，用可生物降解並且對人體皮膚有保健功效的絲素整理劑替代合成樹脂，提供一種羊毛纖維製品的綠色防縮處理方法，從而得到防縮效果優秀且無損傷的羊毛纖維製品。羊毛纖維製品處理過程無毒、無味，對環境無汙染。
本發明的技術方案是將羊毛纖維製品或羊毛與合成纖維的混紡織物用非聚合性氣體低溫等離子體進行處理，然後用絲素整理劑進行整理。
所述的合成纖維包括滌綸或腈綸等。
所述的非聚合性氣體低溫等離子體處理是把羊毛纖維製品或羊毛與合成纖維的混紡織物放入處理槽內，然後將處理槽內的壓力用真空泵抽至0.01Torr以下，通入非聚合性氣體，調壓力為0.05～5Torr，優選0.1～2Torr。在處理槽放置的電極間施加電壓進行輝光放電，放電頻率為1KHz～100MHz，優選13.56MHz。放電功率為5～400W，優選20～300W。處理時間3～300秒，優選5～60秒。
上述低溫等離子體處理時，若真空度過低，電子的平均自由程小，電子在一個碰撞周期內從外電場獲得的能量小，因而能量高到足以激發電離氣體分子或原子的電子數目少，等離子體氛圍中活性粒子的數目少，能量低，作用於羊毛表面後的效果差；若真空度過高，氣體稀薄，粒子數目本身就少，可用於激發，電離生成活性粒子的粒子數目就更少，因而作用於羊毛表面的粒子數量少，兩個相反因素使得當真空度適中時，才可獲得最佳的處理效果。低溫等離子體處理時，若放電功率太小，則所需處理時間過長；功率若太大，放電不穩定，反應不好控制。處理時間若過短，起不到效果；若過長，對纖維損傷較大。
所述的非聚合性氣體包括空氣、O2、N2、H2、CO2、Ar、He、NH3等氣體或它們的混合氣體。
所述的非聚合性氣體低溫等離子體是指在等離子體狀態下自身不進行聚合的氣體，如空氣、O2、N2、H2、CO2、Ar、He、NH3等氣體或它們的混合氣體的低溫等離子體，用電能使這些氣體在低壓狀態下電離或激發。
所述的羊毛纖維製品包括羊毛纖維、紗線以及織物等。
羊毛鱗片表層相接的脂肪酸層使羊毛纖維具有防水性，不僅本身對羊毛的氈縮現象有貢獻，而且影響了整理劑與纖維間的親和力。低溫等離子體處理不僅可以去除鱗片表層相接的脂肪酸層，而且在纖維表面形成細微的凹凸結構，並在纖維表面生成新的活性基團，如羧基、羥基、氨基等，促進整理劑在纖維表面的伸展以及向纖維內部的擴散，提高絲素整理劑對織物的親和性，從而得到耐洗性佳的可機洗羊毛纖維製品。
所述的絲素整理劑是由絲素溶液與助劑混合而成；其中，絲素整理劑的重量百分比濃度為2-5％，助劑佔絲素整理劑的重量百分比8-12％。
所述的絲素溶液是利用現有工藝得到的。其原料來源於廉價的下腳繭、廢絲、零頭綢等，經過精練、CaCl2-C2H5OH-H2O三元體系溶解、透析去鹽而得到。
所述的助劑是乙醇與表面活性劑混合而成；其中，表面活性劑佔助劑的重量百分比20-40％。
所述的表面活性劑是非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑或它們的混合物。
所述的非離子表面活性劑包括聚氧乙烯醚類的EL系列、OP系列或它們的混合物。
所述的陰離子表面活性劑包括十二烷基磺酸納、十二烷基硫酸納、十二烷基苯磺酸鈉、琥珀酸二酯磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉、土耳其紅油、胰加漂T或它們的混合物。
本發明添加助劑可以提高絲素分子的滲透性、吸盡率。
用絲素整理劑對羊毛纖維製品或羊毛與合成纖維的混紡織物進行整理時，可以直接對纖維、紗線進行整理，也可以對織物進行整理。
所述的整理方法可以用浸漬、噴霧、塗層等普通方法。其中浸漬的方法操作簡單，整理劑可以充分與纖維接觸，有利於得到更好的效果。所述的絲素整理劑浸漬整理條件是絲素整理劑的重量百分比2～5％浴比1∶20～1∶60整理工藝為浸漬溫度15～45℃，時間10～40min→軋液率60～90％→預烘溫度60～90℃，時間5～20min→烘焙溫度100～130℃，1～4min。
絲素溶液作為環保型整理劑用於羊毛織物的防縮處理，其原料來源於廉價的下腳繭、廢絲、零頭綢等，經過精練、CaCl2-C2H5OH-H2O三元體系溶解、透析去鹽而得到。絲素整理劑中的絲素肽與羊毛角朊結構相似，因此羊毛纖維對絲素肽有強烈的吸附作用。浸軋過程中絲素液均勻分布在羊毛纖維表面及鱗片層間隙內，並在烘焙過程中隨著水分的蒸發而發生遷移。一部分絲素分子可進入纖維的內部，大部分絲素分於則附著在纖維表面，分子鏈相互靠近、沉積並和纖維大分子上的氨基、羧基等活性基團以氫鍵、範德華力結合，形成一層初生絲素膜包覆在纖維表面，從而減少了纖維間及紗線間的摩擦，得到防氈縮效果。
通過本發明可以得到耐洗性優秀的可機洗羊毛纖維製品。在處理羊毛纖維製品的全過程中對環境無汙染，節水、無毒、無味，整理劑可生物降解，是一種綠色加工方法。該處理方法對羊毛沒有損傷，處理後的織物手感柔軟，同時對皮膚有保健作用。
下面結合實施例對本發明的技術方案作進一步的描述。
低溫等離子體處理條件氣體氧氣，真空度0.2Torr，頻率13.56MHz，功率100W，處理時間40秒。
(2)將低溫等離子體處理後的織物放入絲素整理劑中進行整理，絲素整理劑整理條件及工藝，以重量百分比計用現有方法將零頭綢經精練、CaCl2-C2H5OH-H2O三元體系溶解、透析去鹽得到絲素溶液，然後配製3％的絲素整理劑，其組成為絲素溶液90％，助劑10％；助劑組成乙醇70％，土耳其紅油20％，十二烷基硫酸鈉10％；浴比1∶20。
整理工藝為浸漬溫度20℃，時間40min→軋液率90％→預烘溫度70℃，時間15min→烘焙溫度100℃，時間3min。
實施例2(1)將純羊毛織物裁成20cm見方的樣品，用以下低溫等離子體條件進行氧氣氣體的低溫等離子體處理。
低溫等離子體處理條件氣體空氣，真空度0.4Torr，頻率13.56MHz，功率80W，處理時間60秒。
(2)將低溫等離子體處理後的織物放入絲素整理劑中進行整理，絲素整理劑整理條件及工藝，以重量百分比計用現有方法將零頭綢經精練、CaCl2-C2H5OH-H2O三元體系溶解、透析去鹽得到絲素溶液，然後配製3％的絲素整理劑，其組成為絲素溶液88％，助劑12％；助劑組成乙醇60％，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉30％，十二烷基硫酸鈉10％；浴比1∶30。
整理工藝為浸漬溫度30℃，時間20min→軋液率80％→預烘溫度80℃，時間10min→烘焙溫度110℃，時間2min。
實施例3(1)將純羊毛織物裁成20cm見方的樣品，用以下低溫等離子體條件進行氧氣氣體的低溫等離子體處理。
低溫等離子體處理條件氣體氫氣，真空度0.4Torr，頻率13.56MHz，功率250W，處理時間20秒；(2)將低溫等離子體處理後的織物放入絲素整理劑中進行整理，絲素整理劑整理條件及工藝，以重量百分比計用實施例1的絲素溶液配製2％的絲素整理劑，其組成為絲素溶液92％，助劑8％；助劑組成乙醇70％，十二烷基硫酸鈉30％；浴比1∶40。
整理工藝為浸漬溫度30℃，時間30min→軋液率70％→預烘溫度60℃，時間20min→烘焙溫度120℃，時間1.5min。
實施例4(1)將純羊毛織物裁成20cm見方的樣品，用以下低溫等離子體條件進行氧氣氣體的低溫等離子體處理。
低溫等離子體處理條件氣體氮氣，真空度1.0Torr，頻率13.56MHz，功率40W，處理時間120秒；(2)將低溫等離子體處理後的織物放入絲素整理劑中進行整理，絲素整理劑整理條件及工藝，以重量百分比計用實施例1的絲素溶液配製5％的絲素整理劑，其組成為絲素溶液90％，助劑10％；助劑組成乙醇80％，EL-40 20％；浴比1∶20。
整理工藝為浸漬溫度20℃，時間30min→軋液率80％→預烘溫度80℃，時間10min→烘焙溫度110℃，時間2min。
比較例1與實施例1同樣的樣品，未進行任何處理。
比較例2與實施例1同樣的樣品，進行低溫等離子體處理，但未用絲素整理劑整理，其低溫等離子體處理條件與實施例1相同。
比較例3與實施例1同樣的樣品，未進行低溫等離子體處理，直接用絲素整理劑進行整理，其絲素整理劑整理條件與工藝與實施例1相同。
將以上方法得到的織物進行洗滌，測定其面積收縮率。結果見表1。洗滌方法及面積收縮率測定方法如下洗滌方法在1升溫度為40℃的水中加入2g弱鹼性合成洗滌劑製成洗滌液，將處理後的織物放入家用洗衣機中進行5分鐘洗滌，其浴比為1∶30。脫水後用清水衝洗2分鐘，再脫水再用清水衝洗2分鐘，脫水後烘乾(40℃×20min)，在溫度20±2℃，相對溼度65±2％的室內放置24小時。
面積收縮率的測定方法用下式計算。×100％其中a為洗滌前的羊毛織物縱方向3處長度的平均值；b為洗滌前橫方向3處長度的平均值；a′為洗滌後的羊毛織物縱方向3處長度的平均值；b′為洗滌後橫方向3處長度的平均值。
表1織物皂滌後面積收縮率(％)
從上述實驗結果可以看出與比較例相比，先用低溫等離子體處理再用絲素整理劑整理的羊毛織物具有更優秀的防縮效果。
權利要求
1.一種羊毛纖維製品的防縮處理方法，其特徵在於將羊毛纖維製品或羊毛與合成纖維的混紡織物用非聚合性氣體低溫等離子體進行處理，然後用絲素整理劑進行整理。
2.如權利要求1所述的羊毛纖維製品的防縮處理方法，其特徵在於所述的合成纖維包括滌綸或腈綸；所述的羊毛纖維製品包括羊毛纖維、紗線以及織物。
3.如權利要求1所述的羊毛纖維製品的防縮處理方法，其特徵在於所述的非聚合性氣體低溫等離子體處理是把羊毛纖維製品或羊毛與合成纖維的混紡織物放入處理槽內，然後將處理槽內的壓力用真空泵抽至0.01Torr以下，通入非聚合性氣體，調壓力為0.05～5Torr；在處理槽放置的電極間施加電壓進行輝光放電，放電頻率為1KHz～100MHz；放電功率為5～400W，處理時間3～300秒。
4.如權利要求3所述的羊毛纖維製品的防縮處理方法，其特徵在於所述的調壓力為0.1～2Torr，放電頻率為13.56MHz，放電功率為20～300W，處理時間為5～60秒。
5.如權利要求1或3所述的羊毛纖維製品的防縮處理方法，其特徵在於所述的非聚合性氣體包括空氣、O2、N2、H2、CO2、Ar、He、NH3氣體或它們的混合氣體。
6.如權利要求1所述的羊毛纖維製品的防縮處理方法，其特徵在於所述的絲素整理劑是由絲素溶液與助劑混合而成；其中，絲素整理劑的重量百分比濃度為2-5％，助劑佔絲素整理劑的重量百分比8-12％。
7.如權利要求6所述的羊毛纖維製品的防縮處理方法，其特徵在於所述的助劑是乙醇與表面活性劑混合而成；其中，表面活性劑佔助劑的重量百分比20-40％。
8.如權利要求7所述的羊毛纖維製品的防縮處理方法，其特徵在於所述的表面活性劑是非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑或它們的混合物。
9.如權利要求8所述的羊毛纖維製品的防縮處理方法，其特徵在於所述的非離子表面活性劑包括聚氧乙烯醚類的EL系列、OP系列或它們的混合物；所述的陰離子表面活性劑包括十二烷基磺酸納、十二烷基硫酸納、十二烷基苯磺酸鈉、琥珀酸二酯磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉、土耳其紅油、胰加漂T或它們的混合物。
10.如權利要求1所述的羊毛纖維製品的防縮處理方法，其特徵在於所述的整理是浸漬、噴霧、塗層方法。
全文摘要
本發明屬於紡織品加工領域,特別涉及一種羊毛纖維製品的防縮處理方法。將羊毛纖維製品或羊毛與合成纖維的混紡織物放入處理槽內,將壓力用真空泵抽至0.01Torr以下,通入非聚合性氣體,調壓力為0.05～5Torr;在處理槽放置的電極間施加電壓進行輝光放電,放電頻率為1KHz～100MHz;放電功率為5～400W,處理時間3～300秒,進行非聚合性氣體低溫等離子體處理;然後用絲素整理劑進行整理。通過本發明可以得到耐洗性優秀的可機洗羊毛纖維製品,且處理過程對環境無汙染,整理劑可生物降解。
文檔編號D06M10/00GK1379144SQ01109759
公開日2002年11月13日 申請日期2001年4月10日 優先權日2001年4月10日
發明者金鮮英, 劉必前, 江雷 申請人:中國科學院化學研究所