2007-01-08 00:00:00 來源：全球紡織網
第十章 防皺整理(Resin Finishing)
§1 概述
1、防皺整理的意義
通過化學or物理化學的方法，對fibre進行提高彈性的加工處理，從而提高織物從折皺中恢復原狀的能力。
(1)可以提高織物免燙性能。
(2)織物穿著壽命增加。
(3)對還原dye染色的深色品種有助於提高搓洗牢度。
(4)對某些dye的色光和日曬率牢度有影響。
(5)織物的穿著舒適性有所↓，沾汙性↑。
2、回復角和回復度
衡量織物的抗皺性能的方法很多，常用的是回復角及回復度。回復角越接近180，防皺性能越好。°
§2 織物的折皺和纖維素纖維織物的防皺原理
一、織物折皺形成的原因
1、fibre的回覆度與防皺性能的關係
折皺可以認為是由於外力使fibre彎曲變形，放鬆後來完全復原造成的。fibre從彎曲狀態中的回覆性能(即防皺性)與其拉伸性能有某種對應關係， fibre的回覆度越高，防皺性能越好。織物防皺性高低，可近似地以fibre的拉伸性能來衡量，即防皺性決定於fibre本性。
2、fibre彎曲變形的實質
(1)拉伸過程中，fibre內分子不同區域產生形變不同。
側序度高的區域中存在的H-bond能共同承受外力作用，發生分子間移動的機會較少，主要是彈性形變。而在側序度較低區域中的Hbond經受外力作用時，是沿著外力的方向，先後受到外力的作用而變形，隨強度不同，逐漸發生鍵的斷裂和基本結構單元的相對位移，除普彈形變外，還可能產生強迫高彈形變or塑性形變。
(2)發生強迫高彈形變or塑性形變過程中，伴隨著H-bond拆散，新的H-bond形成，放鬆後，未斷裂鍵及分子內旋轉有使系統恢復原狀的作用，但受到新H-bond的阻滯作用，除部分緩緩恢復外，還留下不可恢復的形變(永久形變)，這就是造成折皺的原因，一般情況下，也可認為折皺是緩彈形變造成的。
∴提高fibre的彈性性能，應設法在纖維素大分子中引入共價交聯。
二、樹脂整理的防皺原理：
關於樹脂整理的機理，目前還難作出完整的解釋，一般認為有兩種作用。
1、沉積理論：
具有多官能團的樹脂的初縮體是很小的微粒，能夠擴散到fibre無定形區內，樹脂化後即沉積於fibre中，和fibre分子建立氫鍵，將fibre分子互相纏結起來，結果限制了分子鏈的相對移動性能，改善了織物的變形。
(2)交聯理論
樹脂與兩個纖維素分子中的羥基形成共價交聯，將相鄰的分子鏈互相聯結起來，減少了由於氫鍵拆散所導致的不能立即恢復的形變，使fibre從形變中的恢復能力獲得提高。
3、從物理化學的角度解釋
纖維素fibre在拉伸、回復過程中主要是內能的作用，貯存的內能愈多，彈性愈大。
三、交聯程度與防皺性能的關係
1、交聯程度
交聯劑濃度↑，交聯度↑，防皺性能↑，但交聯度過大，強力下降過大。
2、交聯分布
只有在無定形區和結晶區的表面，才能產生共價交聯。
幹態交聯：幹防皺性能較佳，溼防皺性能差(側序度高的區域使Hbond被拆散)。
溼態交聯：交聯發生在中等側序區域，低側序度區域交聯少，乾燥後，fibre乾癟，存在於中等側序度區域的交聯處於較松馳狀態，而低側序度區域缺少穩定的交聯。
§3 防皺整理工藝
（一）工作液
整理劑，催化劑，添加劑(柔軟劑)，潤溼劑
1、初縮體用量，與fibre種類、織物結構、初縮體品種、整理要求、加工方法以及吸液率等有關。
2、催化劑：
加速樹脂和fibre反應，降低反應速度，縮短反應時間。
(1)主要採用酸性催化劑
主要種類有：有機、無機酸，金屬鹽，常用MgCl2,Zn(NO3)2,NH2H2PO4,NH4Cl等
①無機酸和強有機酸，只適用於溼態交聯；
②金屬催化劑穩定性好，但焙烘溫度高，時間長，焙烘時釋出酸。
(2)組合催化劑：金屬鹽與有機酸混和
優：焙烘溫度和時間↓，彈性高。
3、柔軟劑：
增加潤滑作用，改善織物撕破強力和耐磨性能，使手感柔軟，還有防水效果。
一般選用具有脂肪長鏈和反應性基團的化合物，如柔軟劑VS，防水劑PF，有機矽，聚乙烯乳液。
4、潤溼劑：
加速樹脂工作液滲入fibre組織內部。多採用非離子型表面活性劑，如潤溼劑JFC。
5、硬挺劑：
使織物豐滿厚實，也有助於改善彈性和撕破強力、耐磨性，均是熱塑性樹脂，如PVA，丙稀酸酯(PMA)
(二)浸軋
要求儘量降低織物帶液率(可減少烘乾負擔，減少泳移)，棉70～80%，滌棉低些。
近年來出現了低給液技術：軋餘率＜40%。
(三)預烘、乾燥
使初縮體充分擴散到fibre內部，防止初縮體烘燥時發生泳移形成表面樹脂影響手感，沾汙設備。一般採用紅外線or熱風烘乾，乾燥過程中，儘可能↓張力，通常在熱拉幅時配合起喂，可獲得預縮效果。
(四)焙烘
加速初縮體與纖維素反應生成穩定的共價交聯，使整理品具有滿意的防皺性。
焙烘條件取決於初縮體的性質和催化劑的類型。
焙烘設備有熱風針鋏拉幅機，懸掛式焙烘機，導輥式焙烘機。
焙烘後堆置6～24小時，可使樹脂完全和纖維發生反應。
(五)後處理
去除反應殘留物
1、游離甲醛含量高，有礙健康
2、副產物三甲胺有難聞的魚腥味
3、 殘留催化劑使整理劑、纖維素水解
§4 整理後紡織品質量
一、主要機械性能
1、斷裂強度和斷裂伸度
①棉織物，斷強↓斷裂延伸度↓
原因：共價交聯作用所致，共價交聯的引入，嚴格地限制了分子鏈的自由活動特性，一旦受到應力，易造成負荷集中現象，使強力↓，交聯改變了纖維素分子的易滑動性，降低了纖維隨外力而發生形變的能力，使織物的斷裂延伸度↓
②粘膠織物，乾濕斷強提高，延伸度↓
2、撕破強力↓
與織物的強韌度有關。延伸度顯著↓∴撕破強力↓
3、耐磨性↓
織物中的紗線和fibre在摩擦中發生反覆形變而受到的損傷，稱為磨損。
耐磨性的降低主要是fibre強韌度↓所致，
4、整理品機械性能的改善
①採用添加劑
②改變使用整理劑的方法
③合理選用催化劑
二、整理品的耐洗性
1、耐酸、鹼水解性
2、吸氯與氯損
整理劑中的氮，在洗滌過程中，遇有效氯，會產生吸氯現象，吸氯後經高溫燙熨會產生氯損。吸氯後還會產生泛黃現象（吸氯泛黃）。
附 無甲醛防皺整理
近年來，人們服裝消費觀念正在發生變化，天然fibre織物受到人們的青睞，特別是純棉織物已成為襯衫，西褲的主要面料之一。外觀自然，穿著舒適和料理簡便是人們選擇便裝、休閒裝的基本要求，為了克服純棉織物易起皺，洗後需熨燙的缺點，DP整理(在美國稱「不皺整理」，在日本稱「形態穩定」、 「形狀記憶」整理)已成為全棉襯衫的重要後整理工藝。
該整理工藝要求符合紡織品生態學的要求，即甲醛低劑量釋放，而傳統的免燙整理劑如2D樹脂雖有優良的防皺性能，但在整理加工和穿著過程中會釋放出對人體和環境有害的甲醛。
甲醛是醛類中具有特殊致毒作用的一個品種，它劇裂刺激眼睛、皮膚和黏膜、造成結膜炎、鼻炎、支氣管炎、、皮膚過敏等疾病，若作用時間過長還會引起嚴重的疾病，如嗜睡、腸胃炎、手指or甲趾發痛等。在蛋白質生物細胞中，已發現與甲醛反應的羥基化合物的代射物，呈現突變性，這已引起各國廣泛注意，
早期出售的樹脂整理織物甲醛釋放量為3000～5000PPM；1965年以後，美國只允許釋放甲醛量＜2000PPM的產品進入市場，1973年降至1000PPM，1987年再次降至500PPM。甚至有些工廠提出生產釋放甲醛量＜100PPM的超低甲醛整理劑。
鑑於許多天然物 (如蔬菜、蘋果等)本身就含微量甲醛，空氣中也有微量的甲醛蹤跡，∴在日常生活環境裡，要完全排除甲醛的存在，既不可能也無必要，截至1994年，美、英服裝業對各類服裝的甲醛釋放量限為500PPM。芬蘭規定，兒童內外衣≤30PPM，成人內衣≤75PPM，外衣≤100PPM，裝飾用≤130PPM，我國參照國外一些法規，規定生產車間內空氣中甲醛含量的極限值，取樣8h以上時，必須低於(即3PPM)，織物上游離甲醛含量的最高允許值也趨下降傾向。
國際紡織品生態研究和檢驗協會頒的Deko-Teoc標準100規定，甲醛的最高限量是300PPM，這一濃度對生產者和消費者是安全的，規定不直接與皮膚接觸的外衣定≤300PPM，而直接與皮膚接觸的製品含量為75PPM，及嬰兒衣物的最高允許含量為20PPM。
目前，國內外都在研究並開發低甲醛和無甲醛樹脂整理劑，其中一部分有價值的已形成產品，並在市場上銷售。
(一)甲醛捕集劑
含有氨基的化合物易於與甲醛反應，都可以作為捕集劑，如尿素、聚丙烯醯胺、碳醯肼(H2N·HNCONH·NH2)等，以碳醯肼效果最好，
(二)DMDHEU醚化改性物
通過醚化反應制的低甲醛樹脂整理劑。如六羥甲基三聚氰胺樹脂的游離甲醛＞1%，整理後織物上游離甲醛達660ppm，經甲醚化後，游離甲醛降到＜0.6%，織物上僅225ppm。這種改性物主要是2D的甲醚化、乙醚化和多元醇醚化改性。由於醚化改性後的反應速率大大降低，能獲得耐水解的樹脂整理劑和整理品。另一方面，對於反應性很低的樹脂整理劑，可以採用高效催化劑來獲得必要的反應速率。
(三)多元羧酸
用多元羧酸對織物進行防皺整理，從根本上避免了甲醛對環境和人體造成的各種危害，因此受到人們的重視。多元羧酸作為防皺整理劑的開發和研究，也推動了纖維素纖維防皺理論—酯化交聯的深入發展，以及相關的催化劑體系和催化機理的發展。
80年代末，Welch首先提出了多元羧酸中相鄰的兩個-COOH在高溫下脫水成酐，而後在弱鹼的催化下與-OH成酯的機理。
其他研究者也都從不同的角度證明了多元羧酸與fibre的酯化是通過酸酐這一中間產物完成的。即羧酸形成活潑的酐後，可與特定的磷酸鹽催化劑反應而生成醯化磷酸鹽or醯化亞磷酸鹽，然後這個中間產物再與纖維素交聯，並重新釋出催化劑。
就催化劑而言，酸酐與醇的酯化反應，是以弱base作為催化劑。
目前研究較多的有丁四羧酸(BTCA)，丙三羧酸(PTCA)和檸檬酸等。
BTCA是公認的效果最好的多元酸，，實驗表明其整理品無論DP，白度，耐洗性，強力保留率都 令人滿意，完全可以替代2D樹脂。只是價高(10美元/磅)，是2D的10倍，因而至今未能實現工業化應用。
PTCA(丙三酸)整理效果遜於BTCA。
檸檬酸（CA）的整理效果低於BTCA和PTCA，原因是，CA屬羥基酸，分子中的-OH妨礙了鄰近的-COOH與fibre上的-OH發生交聯反應，另外，經CA整理織物會泛黃。泛黃是由於CA加熱脫水，分子中的-OH的鄰位上的H受熱脫去，生成了烏頭酸(丙烯三酸)
並有可能進一步脫去水和CO2形成衣康酸(甲叉丁二酸)。二者都是不飽和酸，在焙烘過程中，使織物變色泛黃。
經CA處理的織物耐洗性稍差，強力保留率也不能令人滿意。儘管CA作為防皺整理劑存在以上不足，但其低廉的價格和較高的安全更具有實用價值，因而受到人們的關注。
研究發現，除了催化劑之外，在整理浴中加入一些添加劑，可整理效果和改善織物整理後的性能。
如 1、胺類化合物三乙醇胺。它們均為弱Dase性物質，可促進酸酐與fibre上的-OH的酯化。
2、羥基酸
蘋果酸、灑石酸及其鹽，它們作為共同反應性催化劑，提高織物的整理效果，減少磷酸鹽的用量。改善織物的強度，提高耐洗性。
§6 其他整理方法
一、免燙整理
1、即高要求的防皺整理，整理品有較高的溼彈性，不但在穿著過程中具有良好的防皺性，洗滌後，需熨燙就有良好的平挺外觀(即洗可穿性能)。
1926年，英Tootal Broadhurst Lee公司第一個申請織物防縮防皺專利，40年代滌論纖維問世，其優良的彈性、洗可穿性能受各界人士青睞，從此纖維素纖維整理的發展被推上了模擬合纖的洗可穿性能的道路，並作為與合纖爭奪市場佔有率的重要手段。美國化學整理研究中心於1955年正式推出新棉布(New Cotton)，稱「Wash＆Wear」。「Eeay Care」、「Non-iron」、「Mini Care」預示其性能可與合纖維媲美。這是化學整理領域中第一個理程碑。
2、主要有四種加工方式
(1)幹態交聯法：增加整理劑的用量。
(2)溼態聯法：織物在水溶脹狀態下交聯，浸軋→打卷處理15h(20～25℃)
問題：幹防皺性↓
優：溼防皺性好、手感柔軟、耐洗性優良。
（3）潮態交聯：織物浸軋後烘至一定含水率(棉織物為6～12%)→打卷處理24h→水洗
耐磨性好，手感柔軟，溼彈性好，但幹防皺性仍差。
(4)溫和焙烘法：
浸軋工作液→低溫烘燥(纖維充分溶脹、部分溶脹，及乾癟狀態的變化中逐步完成交聯反應)
(5)兩次焙烘法：織物經幹、溼態兩次交聯處理，從而獲得較好幹，溼防皺性。
總之，儘管織物經不同工藝整理後，防皺性在不同溼度下不一致，但整理品的含溼若與交聯時的含溼相當，防皺性最佳。∴實際穿著，潮態交聯的織物具有最佳的防皺性。
二、耐久壓燙整理
1、即高水平免燙整理，除具有良好的幹、溼彈性外，能使服裝上的折襉具有良好耐洗性。由於新棉布縫製的服裝，其縫線部分部褶襉處經洗滌後，特別是經轉筒式熱風烘乾機烘乾後，仍難以與滌論服裝相比。因而60年代中期，美國Koret公司開發了後焙烘or延遲焙烘法，明顯改善了縫線部分和褶襉處洗後的平挺程度。習慣上稱PP整理(Permanent Press)or DP整理，使純棉服裝的外觀全面達到or接近合纖水平，這是化學整理發展中又一個裡程碑。
2、兩種工藝
(1)延遲焙烘法：浸軋—烘乾—成衣縫製—壓燙、焙烘—成品
由於織物在烘乾後至壓燙、焙烘間隔長，要求整理劑不會過早地與纖維反應(即敏化織物在貯藏期間性能穩定)用於免燙整理。
(2)預焙烘：浸軋整理液→預烘→成衣縫製→壓燙→成品，此法只適用於羊毛織物，且在折襉處需噴灑特殊藥劑。此外滌/棉混紡織物藉滌論纖維部分的熱塑性，也有類似效果。
(3)高溫高壓法：織物→縫製→壓燙→成品
主要適用於合纖，有時尚需些輔助性助劑處理。
棉布經DP整理後，其強力如耐磨性能損失很多(≥50%)，只好由T/C DP整理產品取代.