（纺织工程专业论文）纯棉织物超级柔软整理技术研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

摘要 摘要 随着人们对织物柔软效果的要求及环保意识的不断提高，传统成本高、污染严重的单纯 柔软剂整理工艺已无法满足消费者的要求。探求一种不仅能够弥补传统柔软工艺不足，又能 明显改善织物的柔软效果的新型柔软方法和工艺显得十分必要。尤其随着生物酶技术、等离 子技术及超声技术在纺织领域上的广泛应用，以上技术已成功应用于织物的后整理工艺。因 此本文将选择生物酶技术、等离子技术及超声技术作为柔软整理的预处理工艺，探讨预处理 的机理、预处理的工艺方法和工艺条件；研究工艺方法和工艺条件对织物柔软性能的影响； 在提高棉织物的手感，改善织物的柔软性的同时，保证了纯棉色织物自身的物理机械性能不 会受到太大影响。 本文对柔软效果的评价，在重点分析纯棉色织物弯曲刚度和弯曲滞后矩变化的同时，也 测试织物的其它性能，如悬垂系数、折皱回复角、断裂强力、断裂伸长率及芯吸高度等。首 先单独采用克莱恩柔软剂m c t 对纯棉织物进行处理，得出整理的最优工艺参数为：m c t 浓 度5 0 l ，渗透剂j f c 浓度为l g l ，两浸两轧，轧液率为8 5 ，1 0 0 烘干3 m i n ，此时经向 和纬向弯曲刚度比空白样分别降低了5 1 5 ，3 3 8 ，经向和纬向弯曲滞后矩分别降低了 5 5 1 ，3 1 8 ；悬垂系数为5 4 7 ，比空白样降低了1 5 8 ；折皱回复角为1 6 2 6 。，比空白 样增大了3 4 7 。 单独采用柔软剂m c t 处理效果不明显且耐久性差，所以在此基础上又通过纤维素酶、低 温等离子体、超声波预处理方法进行预处理来改善处理效果，同时结合扫描电子显微镜图表 征棉纤维表面形态的变化。测试表明：纤维素酶协同柔软剂对纯棉织物进行柔软整理，在处 理工艺参数为：纤维素酶的浓度2 5 ( o w 0 ，浴比l ：2 0 ，p h = 4 5 ，4 5 处理6 0 m i n 后再经 柔软整理时，经纬向弯曲刚度分别比空白样降低了5 6 7 ，3 6 1 ；经纬向弯曲滞后矩分别降 低了5 9 1 ，3 8 2 ；悬垂系数比原样减小2 0 6 ；折皱回复角增大3 6 7 。强力下降6 7 。 等离子体协同纤维素酶对纯棉织物进行超柔软整理，等离子体处理工艺参数为：5 0 p a ，1 5 0 w ， 6 0 s 后，再纤维素酶处理后进行柔软处理。经纬向弯曲刚度比空白样分别降低了5 7 1 、3 7 3 ， 经纬向弯曲滞后矩分别降低了7 1 1 ，5 4 5 ，悬垂系数减少了2 4 9 ，折皱回复角增大了 5 3 7 。效果虽好但断裂强力下降1 8 1 ，对织物服用性能造成影响，同时整理工艺过于复杂。 超声波协同纤维素酶对纯棉织物进行超柔软整理最佳处理方案为：5 9 k h z 超声波与纤维素酶 一浴法，测试表明，经纬向弯曲刚度分别比空白样降低了5 8 1 和3 7 5 ，经纬向弯曲滞后 矩分别减小了6 9 8 和5 3 8 ；折皱回复角最大达到1 8 8 2 。，相比原样提高了6 0 3 。，悬垂 系数减小了2 4 3 ，断裂强力仅下降7 5 。此外，扫描电镜照片表明，各种预处理方法对纯 棉纤维产生了不同程度的损伤，超声波协同纤维素酶预处理样的损伤最轻。此外与a 瓜o 柔 软机对棉织物进行机械柔软整理后的效果比较发现，整理后效果与超声波协同纤维素酶对纯 棉色织物进行超柔软整理效果相当。 关键词：纯棉织物；纤维素酶；超声波；弯曲刚度；弯曲滞后矩；复合整理 a b s 打a c t a b s t r a c t w i t ht h ei m p r o v i n go fe n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n a lc o n s c i o u s n e s si nr e c e n ty e a r s ，t h eh i g h e rc o s t a n ds e r i o u sp o l l u t i o no ft r a d i t i o n a lt e c h n i q u e sf o rs o f t e n i n gw a sn o tb e i n gs a t i s f i e dw i t ht h en e e d o f c u s t o m e r s s os e a r c h i n gf o ran e ww a yn o to n l ym a k i n gu pt h ed i s a d v a n t a g e s ，b u ta l s oi m p r o v i n g t h ep l i a b i l i t yo ft h ef a b r i c se v i d e n t l yw i l lb ei m p o r t a n t e s p e c i a l l y ，w i t ht h ee n z y m e ，p l a s m aa n d b e e n u s e di nt e x t i l ew i d e l y , t h ea b o v et e c h n o l o g yh a sb e e ns u c c e s s f u l l ya p p l i e di na f t e rt r e a t m e n to f f a b r i c s s oi nt h i sp a p e r , w ew i l li n t r o d u c ean e ws o f t e n e dt r e a t m e n t ，c o m b i n i n gp r e t r e a t m e n t m e t h o d s ，s u c ha sb i o l o g i c a le n z y m e ，p l a s m aa n du l t r a s o n i c w ew i l ld i s c u s st h ec o n d i t i o n i n g m e c h a n i s m ，t h et e c h n o l o g i c a lp r o c e s sa n dc o n d i t i o n so fe a c hp r e t r e a t m e n ，s t u d yo nt h ee f f e c to f d i f f e r e n tp r o c e s s i n gc o n d i t i o n so nt h ep l i a n c yo ff a b r i c m e a n w h i l eo t h e rp h y s i c a lp e r f o r m a n c e s w e r ea l s oi m p r o v e dt oc e r t a i nd e g r e e a tf i r s t ，t h ec h a n g e so fb e n d i n gr i g i d i t ya n db e n d i n gh y s t e r e s i sm o m e n ta r ea n a l y z i e ds t r e s s l y , m e a n w h i l eo t h e rc a p a b i l i t i e sa r ea l s ot e s t e d ，s u c ha sd r yc r e a s er e c o v e r ya n g l e ，b r e a k i n gs t r e n g t h ， e l o n g a t i o na tb r e a ka n dw i c k i n gh e i g h t a tf i r s tm c ts o f t e n e ri su s e dt ot r e a ty a m d y e dc o t t o n f a b r i cs o l e l y i ti si n d i c a t e db yt h ee x p e r i m e n t st h a tw h e nt r e a t e di n5 0 9 lm c t ，l g lp e n e t r a n t j f c ，t w od i p p i n ga n dr o l l i n go fp i c k u p8 5 ，i0 0 * cd r yf o r3 m i n ，t h eo p t i m u mt e c h n o l o g y p a r a m e t e r sw e r eo b t a i n e d c o m p a r i n gw i t hb l a n ks a m p l e ，w a r pa n dw e f tb e n d i n gr i g i d i t yo ft h e s a m p l et r e a t e dh a v eb e e nr e d u c e db y51 5 a n d3 3 8 r e s p e c t i v e l y , w h i l ew a r pa n dw e f tb e n d i n g h y s t e r e s i sm o m e n th a v eb e e nr e d u c e db y5 5 1 a n d31 8 b o t hw r i n k l er e c o v e r ya n g l ea n dd r a p e c o e f f i c i e n th a v e b e e ni m p r o v e d ，t h ef o r m e ri n c r e a s et o16 2 6 。，t h el a t t e rr e d u c e dt o5 4 7 h o w e v e r , e f f e c to fs o l om c ts o f t e n e rf i n i s hi sn o tv e r yi d e a l o nt h i sb a s i s ，c o m p a r i s o no f c e l l u l a s e ，p l a s m aa n du l t r a s o n i cp r e t r e a t m e n t s ，w ea r el o o k i n gf o r w a r dt og a i nm o r ep l i a n c ye f f e c t s c a ne l e c t r o nm i c r o s c o p e ( s e m ) i su s e dt os h o wt h ec h a n g e so nc o t t o ns u r f a c e c o m p a r a t i o n a m o n gd if f e r e n tp r o c e s s e so ff i n i n s h i n gc e l l u l a s e - t r e a t e dc o t t o nf a b r i cw i t hs o f t e n e rs h o w st h a tt h e o p t i m a lc o n d i t i o ni s2 5 ( 0 w f ) c e l l u l a s e ，b a t hr a t i o1 ：2 0 ，p hv a l u e4 5 ，t e m p e r a t u r e4 5 c ，6 0m i n ， f o l l o w e db ys o f t e n i n g e x c e p tf o r6 7 s t r e n g hr e d u c t i o n ，s a m p l e st r e a t e db yt h i sw a yi se n d o w e d w i t hi m p r o v e dp e r f o r m a n c e ，s u c ha sd e c r e a s e so f5 6 7 a n d3 6 1 i nw a r pa n dw e f tb e n d i n g r i g i d i t y , d e c r e a s e so f5 9 1 a n d3 8 2 i nw a r pa n dw e f tb e n d i n gh y s t e r e s i sm o m e n t ，ad e c r e a s eo f 2 0 6 i nd r a p ec o e f f i c i e n t ，a ni n c r e a s eo f3 6 7 i nw r i n k l er e c o v e r a n g l e a l ld i f f e r e n tp r o c e s s e so f f i n i s h i n gp l a s m aa n dc e l l u l a s e t r e a t e dc o t t o nf a b r i cw i t hs o f t e n e re x p e r i m e n t si n d i c a t et h a tt h e o p t i m a lc o n d i t i o no fp l a s m ai s5 0 p a ，15 0 w , 6 0 s ，f o l l o w e db yc e l l u l a s e t r e a t e da n ds o f t e n i n g i nt h i s c o n d i t i o n ，t h ee f f e c ti so b v i o u sb e c a u s eo fd e c r e a s eo f5 7 1 a n d3 7 3 i nw a r pa n dw e f tb e n d i n g r i g i d i t y , d e c r e a s eo f71 1 a n d5 4 5 i nw a r pa n dw e f tb e n d i n gh y s t e r e s i sm o m e n t m e a n w h i l e ， 江南大学硕j 论文 o t h e rp e r f o r m a c e sa r ea l s oi m p r o v e d ，d r a p ec o e f f i c i e n tr e d u c ei n2 4 9 ，w r i n k l er e c o v e r a n g l e i n c r e a s e si n5 3 7 w h e r e a s ，18 1 s t r e n g hr e d u c t i o nh a sg r e a t l yi m p a c to nw e a r a b i l i t y w h a ti s m o r e ，f i n i s h i n gp r o c e s si st o oc o m p l i c a t e d n o n eb u tc o m p o u n dt r e a t m e n to fu l t r a s o n i cw i t h c e l l u l o s ec o n f e r st h em u c hb e r e re f f e c t t h es c h e m eo f o n eb a t hp r o c e s so f 5 9 k h zu l t r a s o n i ca n d 2 5 ( o w f ) c e l l u l a s e ，4 5 c ，5 0 m i nf o l l o w e db ys o f tf i n i s h i n gt u r nt ob et h eb e s t a l lt e s t ss h o wt h a t w a r pa n dw e f tb e n d i n gr i g i d i t yo f t h es a m p l et r e a t e da r er e d u c e db y5 8 1 a n d3 7 5 r e s p e c t i v e l y , w a r pa n dw e f tb e n d i n gh y s t e r e s i sm o m e n ta r er e d u c e db y6 9 8 a n d5 3 8 ，w h i l er e c o v e r ya n g l e i si m p r o v e db y6 0 0 ，u pt o18 8 2 。a n dd r a p ec o e f f i c i e n ti sm i n i s h e db y2 4 3 ，a n do t h e r p e r f o r m a n c e sa r ei m p r o v e dt oc e r t a i nd e g r e e b e s i d e s ，s e mp i c t u r e ss h o wt h a tc e r t a i nd a m a g ei s b r o u g h tt of i b e rt r e a t e db yt h e s ec o m p o u n dt r e a t m e n t ，a n dt h et r a u m ao ns a m p l e st r e a t e db y u l t r a s o n i ci sm u c hm o r et e n d e r i na d d i t i o n ，c o m p a r e dw i t ht h ee f f e c t so ff a b r i ct r e a t e db ya i r o s o f tm a c h i n e ，e f f e c t so fu l t r a s o n i ca n dc e l l u l a s ea r ee q u i v a l e n t k e y w o r d s ：p u r ec o t t o nf a b r i c ；c e l l u l a s e ；u l t r a s o n i c ；b e n d i n gr i g i d i t y ；b e n d i n gh y s t e r e s i sm o m e n t ； c o m p o u n dt r e a t m e n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是誉人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名：日 期： 关于论文使用授权的说明 - 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定： 江南大学有p - 4 呆留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文， 并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定 签名： 导师签名： 日 期： 鑫 第一章绪论 第一章绪论 随着人们对纺织品质量的要求越来越高，穿着舒适性越来越受到人们的重视。如今，不 仅合成纤维因手感差而需柔软剂及其它助剂的整理，而且天然纤维都加入了这个行列，以追 求更高品质。在纺织品加工中的烧毛工序可除去纤维表面的大部分细小绒毛时有烧焦的危险 及在穿着或洗涤时相互摩擦，纤维之间引起氢键联结，使得棉织物特别容易引起原纤化，从 而导致织物手感粗硬，蓬松度下降，体积缩小。同时又因为天然纤维中的油脂蜡质、合纤 上的油剂等均被去除，引起手感粗糙、僵硬，所以需要对织物进行柔软处理。为弥补产品的 这种缺陷，我们常常使用各种纺织助剂来对织物进行后整理，改善成品的手感和舒适性，如 我们常用柔软剂对织物进行柔软整理，这样可以在纤维表面形成的吸附层及其润滑作用有助 于阻止原纤化和改善织物的蓬松柔软性乜1 。降低纤维表面的摩擦系数，改善经纬纱之间的摩 擦阻力，使织物具有较持久的滑爽、柔软的手感口3 。但是随着人们对织物柔软效果的要求及 环保意识的不断提高，传统这种成本高、污染严重的单纯柔软剂整理工艺已无法满足消费者 的要求。探求一种不仅能够弥补传统柔软工艺不足，又能明显改善织物的柔软效果的新型柔 软工艺方法和工艺显得十分必要。 随着生物酶技术、等离子技术及超声技术在纺织领域上的广泛应用，以上技术已成功应 用于织物的后整理工艺。因此本文将选择生物酶技术、等离子技术及超声技术作为柔软整理 的预处理工艺，探讨预处理的机理、预处理的工艺方法和工艺条件；研究工艺方法和工艺条 件对织物柔软性能的影响；在提高棉织物的手感，改善织物的柔软性的同时，保证了纯棉色 织物自身的物理机械性能不会受到太大影响。 课题研究成果不仅对于提高棉织物的后整理技术水平，增加面料的附加值，具有重大的 经济效益和学术价值，而且由于缓解后整理加工中的有害物质与环境及人类健康之间的矛盾， 又具有重要的社会和环境效益。 1 2 柔软整理剂 1 2 1 柔软剂的发展及种类 柔软剂的使用已有近半个世纪的历史了，在欧美发达国家应用十分普遍，并且已经从纺 织工业进入了家庭领域。柔软剂不仅能够起到柔软织物的作用，而且也可以作为纤维的润滑 剂，减少纤维与纤维之间的摩擦力，使织物的弯曲性、悬垂性及其他的服用性能得到提高。 由于目前柔软剂的种类繁多，按其化学结构，柔软剂可以分为三大类：非表面活性型、表面 活性型、反应型和高分子聚合物型四种喵1 。 江南人学硕士论文 早期非表面活性类柔软剂以矿物油、石蜡、天然油脂为主，目前应用较少，而目前大部 分柔软剂属于表面活性剂，包括阴离子型、阳离子型、非离子和两性型。阴离子型柔软剂具 有良好的润湿性和热稳定性，对织物无变色现象，但是织物在染色时用的阳离子染色剂或阴 离子染色剂，应用该类型柔软剂又局限性。阳离子型柔软剂和各类纤维结合能力强，可使织 物获得优良的柔软效果且耐久性强，耐洗涤，改善织物的强度和撕裂强度，但是缺点是有泛 黄现象，对荧光增白剂有抑制作用且对人体有一定的刺激性。非离子型柔软剂无泛黄的缺点， 但是它对纤维的吸附性不好，耐久性低。两性型柔软剂对合成纤维的亲和力强，没有泛黄和 染料色变以及抑制荧光增白剂等缺点，但由于价格较贵，目前品种不多。反应型柔软剂，在 分子中含有能与纤维素纤维的羟基直接发生反应形成酯键或醚键的柔软剂。具有耐磨耐洗的 持久性。高分子聚合物柔软剂主要是由聚乙烯、有机硅树脂等高分子聚合物制成的乳液。经 此类柔软剂整理后的织物平滑效果好，获得温暖丰满的手感，能提高织物的撕破强力和耐磨 强度，且耐高温、不泛黄，不影响印花织物的色光等优点，被国际纺织界作为树脂整理的首 选配套柔软剂，但也寻在透气性差、易吸附灰尘等问题哺1 。 但在目前国际纺织界比较推崇的柔软剂是高分子聚合型柔软剂中的氨基改性有机硅产 品，尤其是在西欧和美国。氨基改性有机硅油的品种很多。对纤维品种的适应性也不相同， 一般氨基硅油单体的分子结构式为。丌： j一口tr s ios i o i c h 3c h 3 “l | 斗 ij l 3 o 2 ) n i l ( c h 2 ) n h 2 一 r 端基c h 3o c h ，o h 1 2 2 影响柔软剂品质的因素 柔软剂的品质通常用四个参数表达，即氨值、粘度、反应性和粒度。这四个参数会大大 的影响被处理织物的风格。如手感、白度、色光以及硅油乳化的的难易程度。一般来说，硅 油分子量越大、粘度大、氨值越高、氮基官能团在硅油中分布越均匀则织物手感越柔软。此 外，硅油分子链端基的反应性对硅油的眭能也有很大影响。处理棉麻等纤维素纤维时，一般 以非活性的烷基封端的氨基硅乳为宜。氨基改性有机硅油具有超级柔软的作用，表现在弹性、 手感柔软、蓬松及耐洗方面。但是这种硅油存在的主要问题是：无亲水基团；在高温下易氧 化分解并产生泛黄现象：稳定性差造成分层及粘辊等，影响使用。目前国外己开发出了改善 这种现象的氨基硅油，如德美柔软剂w s l 能够赋予织物滑爽和丰满的手感；德美柔软剂 w s 呻是一种高档有机硅柔软剂可提高织物的悬垂性、抗皱性和回弹性。 1 2 3 柔软剂整理的机理 1 2 3 1 降低纤维表面张力，使织物具有蓬松感 2 第一章绪论 柔软整理能降低纤维的表面张力，使织物产生蓬松、丰满的手感。纺织纤维是由线性高 分子构成的比表面很大的物质，形状十分细长，分子链的柔顺性也较好。吸附表面活性剂( 柔 软剂) 之后，表面张力降低，使纤维变得容易扩张表面，伸展其长度，从而织物变得蓬松、 丰满，产生了柔软手感n 1 而根据热力学的理论，最能降低纤维表面张力的物质在纤维表面的 吸附作用最强，形成的吸附膜强度也越大。同时降低纤维的摩擦系数，纤维更容易在织物中 伸展。 1 2 3 2 降低纤维与纤维之间的摩擦系数，使织物具有滑爽感 织物经柔软处理后纤维与纤维之间、纤维与人体之间的摩擦阻力都有一定程度的降低， 也就是在柔软整理中降低动静摩擦系数，特别是降低静摩擦系数才能使织物获得良好的柔软 手感，因为摩擦系数在很大程度上影响着织物的弯曲和压缩等性质，而弯曲模量和压缩力的 的大小又直接影响织物的手感，而且摩擦系数的降低使织物在受到外力时，纱线便于滑动， 从而使应力分散，撕破强度得到提高，加工过程中受到强力的纤维也容易回复到松弛状态， 织物变得柔软哺1 。 1 2 3 3 柔软与原纤化之间的关系 由于织物在穿着、洗涤或者受到其他机械应力作用时，彼此相互摩擦，原纤维沿着纤维 表面裂开，引起纤维之间氢键连接，使织物产生摩擦痕在服用过程中起毛起球，且颜色发生 变化，从而导致织物手感粗糙，这种现象就是纱线原纤化。当织物经柔软剂整理后，纤维表 面形成柔软剂吸附层，吸附层间的润滑作用，减少了纤维之间的摩擦，防止纱线原纤维化， 从而也改善了织物的柔软性。 1 2 3 4m c t 柔软机理 本文所采用的的柔软剂也是氨基改性有机硅油的一种：氨基聚硅铜柔软剂。它的柔软机 理是：聚硅酮的主链十分柔顺，围绕s i o 键旋转所需的能量几乎是零，这表明聚硅酮的旋 转是自由的，可以3 6 0 0 旋转，这个特性决定了聚硅酮成为最优良纺织物柔软整理剂。优异的 柔顺性起因于基本的几何分子构型，聚硅氧烷是一种易扰曲的螺旋形直链结构，由硅原子和 氧原子交替组成。硅原子的每个甲基可以绕s i o 键轴旋转、振动，而每个甲基的三个氢原 子就像向外撑开的雨伞。这些氢原子由于甲基的旋转要占据较大的空间，从而增加了相邻分 子间的距离，所以聚硅氧烷分子间的作用力比碳氢化合物弱得多。因聚硅酮比同分子量的碳 氢化合物粘度低，表面张力小，成膜性强。氨基聚硅酮由于氨基的极性强，与纤维表面的羟 基、羧基等相互作用，与纤维形成非常牢固的取向和吸附。而s i - _ o 键主链柔顺性和硅原子 上的甲基与聚二甲基硅酮一样，使纤维之间的静摩擦系数下降，用很小的力就能使纤维之间 开始滑动，以致感到柔软。氨基聚硅酮与纤维之间的交联不是主要的，主要的是自身缩合。 氨基聚硅酮在纤维上吸附后，与空气中的二氧化碳及水份形成碳酸，它与氨基产生交链的高 度聚合，在纤维表面和内部生成高聚合度的弹性网状结构，赋予织物超柔软效果和很高的耐 沈涤性引。 但是单独采用柔软剂处理，织物未经任何预处理，虽然能改善织物的撕破强力但其柔软 剂仅以很弱电力沉积在纤维上，没有任何化学键合，与织物的吸附力不强，因而耐久性不佳， 3 江南大学硕：l ：论文 所以柔软效果不能长久保持。 1 3 国内外柔软整理方法 1 3 1 化学柔软剂整理法 运用化学柔软剂进行柔软整理是目前国内外工厂后整理加工中应用最为广泛的整理方 法，而且也作为纤维润滑剂，减少纤维一纤维间的摩擦力，使织物的悬垂性和服用性能得到 提高，同时还会使织物兼有拒水或亲水、抗静电、弹性、光泽和可缝性等功能。柔软剂整理 工艺包括浸渍法和浸轧两种方法。下面简单介绍下柔软剂常采用的整理工艺n 引。 ( 1 ) 浸渍法 浸渍法对于所有柔软剂都适合，可用于大批量连续性生产。该方法能均匀给液，保证一定 量的柔软剂施加到织物上，经烘干或高温热处理即可。若烘干过程中能在低张力又不直接接触 灼热的金属表面，或在能自然回缩的状态下进行，则柔软整理的效果更好。棉和涤棉混纺府绸 柔软整理的工艺和条件。工艺流程：浸轧柔软剂溶液一预烘( 热风拉幅烘干1 0 5 - 1 2 0 ) 一 机械防缩( 或平轧光) 。漂白织物在柔软整理时，浸轧非离子、阴离子和两性类柔软剂都不会 出现任何麻烦，甚至可与阴离子荧光增白剂同浴进行。如采用次氯酸钠漂白，浸轧液中应加少 量大苏打。大多数阳离子类柔软剂会使白色织物发黄及影响一些染料的色泽和同晒牢度，应注 意选择使用。 ( 2 ) 浸轧法 浸轧法是适用于各种类型纺织品( 纱线、成衣、针织品等 柔软整理的方法，也可用于散 纤维加工，属批量性间歇性的生产方式，只有对纤维有亲和力的柔软剂才适用于浸渍法，通 常只用阳离子类和两性类柔软剂。纺织制品在常温或5 0 - 6 0 条件下，经规定浓度( o w f ) 的柔软剂溶液处理，然后脱液烘干。纤维吸附速率与柔软剂分子结构、纤维的种类、搅动和 添加物等因素有关。纤维素纤维必须在阳离子型和两性型柔软剂的酸性( p h = 4 5 ) 溶液，柔 软剂可完全被吸尽且与温度无关，但上述柔软剂在酸性浴中对合成纤维完全没有亲和力，必须 在中性或弱碱性浴中，并且要在较高温度( 5 0 - - 6 0 ) ，才能达到充分吸尽。可是，经阳离子固 色的纤维素纤维在酸性浴中柔软整理时，纤维上的阳离子固色剂和阳离子型柔软剂会同时被 活化，相互排斥。因此，只有在中性或弱碱性浴中才能获得满意的柔软效果。有些固色剂会封 闭各种柔软剂，以致在中性也很难吸尽，为此，事前应做好配伍性试验，或者先进行柔软整理， 然后施加固色剂。浸渍法一般在绳状水洗机、液流染色机或转鼓式水洗机内进行，浴比1 ：1 0 2 0 ，柔软剂用量0 5 4 ( o w f ) ，温度为常温6 0 ，处理时间1 0 - - 2 0 m i n ，脱液后用松式 热风烘干即可。水洗和砂洗( 包括酶洗) 产品都经浸渍法柔软整理n t 。 1 3 2 液氨整理法 液氨丝光和液氨整理早在6 0 年代就由挪威开发出来。它作为一种高档的后整理技术，在发 达国家已有较多的应用。液氨的化学性质与水相似，其粘度和表面张力比水低，所以能在极短 的时间内渗透入纤维中，几乎也可同时去除。它的渗透可达到纤维的结晶结构中，加快了纤维 4 第一章绪论 的膨化速度，使纤维内部结构和外观发生变化。液氨整理后的织物不仅手感柔软滑爽、光泽柔 和，而且耐磨性、防皱性、强度、弹性等物理机械性能都得到较明显的提高n 小1 2 1 。 9 0 年代初国内厂家的实践也证明，液氨处理能使粗厚低支织物具有仿毛感，高密高支织 物具有仿绸感。液氨整理还可使麻类织物获得良好的改性效果，使它在保持其独特凉爽性能的 同时，刺扎感轻、手感丰满、柔滑、尺寸稳定，并具有良好的光泽。但由于液氨本身的特性， 在应用中涉及到安全、环保、回收、成本等一系列问题，使得该技术的发展和应用受到一定限 制。近年来，考虑到液氨加工产品的优良性能，我国各地又相继引进美国液氨处理机加工织物， 通过综合处理，使织物更具有高贵的超级柔软的风格，以及高光泽和防皱的特性n 引。 1 3 3 生物酶整理法 目前利用纤维素酶对棉织物进行减量加工的研究很多，取得的成就也最大。利用纤维素 酶对纤维素进行催化水解使织物减量，可以获得风格独特的改性效果。纤维素纤维经过纤维 素酶处理后，纤维表面变得光洁，纹路清晰，切削纤维表面，使燃料脱落，达到石磨、水洗 褪色的效果，而且使纤维表面局部产生沟槽和减量变细，形成多孔性纤维，使织物组织疏松， 减少纤维间的粘搭，使纤维滑爽，蓬松，消除绒毛，使纤维尖端分解软化最终使得织物变得 柔软，细腻，光滑n 4 1 。国内天津工业大学吴赞敏教授等人在纤维素酶柔软整理方面已做了较 详细的研究5 l 。 1 3 4 机械柔软机整理法 机械柔软整理主要使用机械的方法，对棉织物等通过拉绒、磨绒、剪毛、膨化柔软、砂 洗等处理，使纤维表面绒毛整齐细密，色泽柔和，手感丰满，穿着舒适，透气性良好，布面 有特殊的优异风格。 1 3 3 1 国内常用机械柔软整理机型 ( 1 ) h g p 10 0 型转笼式热风烘燥机 原理：含潮织物在转笼内自由跌打翻滚、使织物间产生摩擦，从而改善烘燥时织物在湿热状 态下由于棉纤维的热塑性而造成的板硬感。由于进入蒸汽缓和，使织物在松弛状态下均匀缓慢 地收缩和干燥，从而使灯芯绒绒毛挺立、手感柔软、悬垂性好n 引。 ( 2 ) s m 9 5 1 p 型高速柔软整理机 原理：本设备采用机械和物理方法整理织物。整理过程中输送织物的动力是被加热的空气 流。织物以含潮4 0 - - 6 0 喂入喷嘴后被经过喷嘴狭缝的高压高速气流吹到导布管里，并迅速通 过导布管由其末端喷出，撞击到后面呈栅栏状缩绒板上，然后松弛地堆置底部的储布槽里，织物 沿倾斜储布槽滑动到前部，被导布辊提起又被送到喷嘴罩，织物这样周而复始地运动、引风机吹 出的高速气流与织物强烈的撞击，几乎呈平幅的松弛堆置。 1 3 3 2 国外常用机械柔软整理机型 ( 1 ) a 瓜o 一10 0 0 型气流式柔软整理机 它是由意大利b i a n c a l a n i 公司开发的产品。意大利白卡拉尼纺织机械有限公司生产的爱 乐超级柔软整理机处于世界领先地位，爱乐柔软机所处理的产品手感独特，被国际后整理界 通称为“爱乐”手感。 5 江南大学硕：l ：论文 ( 2 ) 意大利p e t r a 织物滑爽整理机， 采用具有尖端科技的往复回转罗拉系统，能在不使用化学助剂的条件下对织物进行消光 和滑爽处理。 ( 3 ) v hs o f ts e t 翻滚式柔软定形烘燥机 由丹麦汉力克逊( h e n r i k s e n ) 公司生产。它是利用热风喷射原理对织物进行翻滚式烘燥、 柔软处理，在工作时由喷嘴喷出高压热空气流，驱动织物高速在贮布室内循环运作，对织物 施加翻滚、松弛、揉搓等作用，并在贮布室内充分松弛。 1 3 5 超柔软整理法 随着人们不断追求高质量，高品位的生活水平，对纺织品的品质要求也越来越高，人们 已经不仅仅局限于柔软这个角度，而是在满足柔软的前提下，更要求织物具有滑腻、蓬松、 吸水、透气、抗皱等多种优良的品质，但这些要求是单纯化学整理所无法达到的，因而我们 必须在以前传统的柔软加工工艺的基础上，利用协同效应，扬长避短，开发多种整理方法相 结合的整理工艺，使得整理后的产品具有多种风格，以满足当前消费者的需求。加上近年来， 随着环保意识的不断增强，从国际和国内的纺织业发展来看，节能环保的机械处理、生物技 术是目前最受欢迎的织物后整理方法，如果这两种处理方法联合整理作为织物的预处理方式， 相信不仅可以解决传统工艺难度大、操作危险、成本高、污染严重等问题，而且经联合预处 理后再经柔软整理，不仅能够弥补彼此的不足之处，而且能够使得整理效果又一个很大的飞 跃，以期达到超柔软的效果。 目前国内外棉纺织产品的主要预处理方法有以下几种： 1 3 5 1 丝光预处理 棉织物在浓烧碱溶液中剧烈溶胀，使棉纤维的横截面增加，纵向收缩，纤维的截面由扁 平的腰圆形或耳形转变为圆形，胞腔也几乎缩为一点，纵向的天然扭转消失。浓碱液渗透到 纤维的无定形区，而且可以渗透到晶区，使晶格发生一定程度的改变，将部分晶区转变为无 定形区。由于无定形区的含量增大，棉纤维的吸附性能和化学活泼性提高。目前工厂通常运 用丝光处理来达到棉织物的柔软处理，因为这种方法成本低，操作简单，产量较大。 1 3 5 2 生物酶预处理 目前酶在染整加工中的应用主要体现在两个方面：( 1 ) 天然纤维织物的前处理加工。生物 酶被用来去除纤维或织物上的杂质，为后续加工创造条件。( 2 ) 织物的后整理加工。用生物酶 去除纤维表面的茸毛或使纤维减量，以改善织物的外观和手感。纤维素酶作为生物酶大家庭 中份子，其应用范围正在逐步扩大，除了广泛用于牛仔裤仿旧产品的洗涤加工中，它还主 要用于棉和麻等纤维素系纤维的抛光整理中。除此之外，纤维素酶还可以用于纤维素纤维的 柔软加工当中，这方面正是我们要研究的课题。 1 3 5 3 等离子预处理 等离子体预处理对纤维素酶整理的影响：运用等离子体表面刻蚀的作用对纯棉色织物进 行预处理，来达到减量效果。引入无机气体( 一般用0 2 ) 的等离子体照射高分子物质，由于 激发分子的氧化分解作用加速电子离子等的溅射，使其纤维表面层成为气体而去除，纤维有 6 第一章绪论 机高分子化合物生成h 2 、h 2 0 、c o 、c 0 2 等气体逸出，导致表面被剥离，重量减少，表面粗 化。但并未损伤纤维本身。同时等离子体可以在大分子间产生交联，及发生氧化反应，引入 含氧、含氮的极性基团，使得分子间力增加。并且由于低温等离子体处理是气固相反应， 刻蚀均匀，使减量加工均匀性好，取代棉织物常规工艺，实现棉纺产品的柔软整理加工高新 技术n 引。国家染整工程技术研究中心的金郡潮对等离子体与酶结合处理羊毛防毡缩性能进行 了研究。结果证明，经等离子体和酶共同作用后可适度地剥除羊毛表面鳞片，使羊毛织物防 毡缩性能改善n 引。但等离子协同纤维素酶预处理对棉织物柔软整理的研究还不曾有涉及。 1 3 5 4 超声波预处理 超声波预处理对纤维素酶整理的影响：超声波作用于纤维，一方面使纤维内部的比表面 积加大，从而增大了纤维吸附化学药剂的比表面积，提高反应速率，这是因为超声波增加酶 分子通过液体界面层向纤维表面的扩散速度，从而使酶处理更加均匀：在界面层酶的浓度是 关键因素，它制约整个反应的速率；另一方面降低粘附在纤维上污物的表面张力，使污物和油 垢得以乳化，在各个表面上和低凹处起着清洁作用，协助清除油垢和污物，降低能耗以及生 产的总体成本。目前国内在这方面的研究主要集中于棉织物的退浆、漂白工艺的改善，沙洲 职业学院的殷佳敏曾做过超声波在牛仔布的酶处理工艺这方面的研究，阐述了超声波对酶整 理的促进作用，同时确定了超声波条件下进行牛仔布酶洗工艺的适宜条件。但是对超声波的 工艺没有涉及过，对于纯棉色织物的柔软整理也没有这方面的研究。 1 4 本课题研究的主要内容 本文将讨论和分析利用克莱恩m c t 柔软剂对纯棉织物进行柔软整理的为基础，并利用 m c t 柔软剂单独处理纯棉织物，以验证其可行性。为了考察其作用和效果，主要通过柔软剂 浓度，添加渗透剂浓度，烘干温度和烘干时间四因素正交试验，在较大的实验范围内进行， 经极差分析初步确定四个因素的最优条件。在此基础上缩小范围对柔软剂浓度，渗透剂浓度， 烘干温度，烘干时间，轧液率及浸轧次数进行平行实验。主要通过利用k e s f 风格仪测试仪 测得的弯曲性能来评价柔软性的改善。 单独使用柔软剂处理的柔软效果往往十分有限，因此考虑采用预处理结合柔软整理以期 改善整理效果。兼顾纤维素酶处理的环保要求，主要结合等离子体的刻蚀作用和超声波的振 荡侵蚀作用等预处理方法，通过在纤维表面产生一定的损伤，对织物进行减量处理，以增加 纤维与柔软剂的接触和吸附，使织物柔软性提高。为了全面考察和比较各自的作用效果，测 试弯曲刚度，弯曲滞后矩，折皱回复角，断裂强力，断裂伸长率，芯吸高度等性能指标，综 合比较分析，选出最佳的处理方案。对纤维素酶进行了正交和平行实验相结合对工艺条件进 行优选，对等离子体和超声波主要依据分别于纤维素酶协同处理的优化条件，进行单因素实 验。同时，利用扫描电镜观察处理前后纤维表面状态变化，从微观上进行分析和讨论。 7 江南大学硕上论文 1 5 创新点 本文主要有以下创新点： ( 1 ) 探讨纤维素酶、等离子体、超声波作为柔软整理工艺预处理的机理及可行性； ( 2 ) 运用等离子体、超声波及纤维素酶等预处理结合柔软整理，探讨对纯棉织物进行超柔 软处理的方法和工艺： ( 3 ) 比较各种预处理方式对超柔软效果的影响； ( 4 ) 探讨机械柔软整理机理、机械柔软整理与传统整理方式的整理效果比较。 8 第二章实验 2 1 实验材料与试剂 2 1 1 实验材料 第二章实验 表2 - 1 实验材料及规格 t a b 2 1e x p e r i m e n t a lm a t e r i a l sa n ds p e c i f i c a t i o n 2 1 2 试剂 表2 - 2 实验所用试剂参数 t a b 2 - 2p a r a m e t e r so fe x p e r i m e n tr e a g e n t 2 2 仪器和设备 表2 - 3 实验用仪器及设备 t a b 2 3e x p e r i m e n ta p p a r a t u s e sa n de q u i p m e n t s 名称生产r 蒙 k e s 川端风格仪 q u a n t a 2 0 0s e m 扫描电镜 s k 3 2 0 0 l h 超声波清洗器 h d - 1 a 型冷等离子体改性设备 y g ( b ) 5 4 1 d 型全自动数字式织物折皱弹性仪 y g 8 1 1 型织物悬垂性测定仪 y g 0 2 6 a 型电子织物强力机 电子天平 y 8 0 2 a 型烘箱 电热恒温水浴锅删- s 1 4 s p - a o 小轧车 钢尺、缝衣针、涤纶线等 日本k a t o - r e c h 公司 荷兰f e i 公司 上海科导超声仪器有限公司 常州世泰等离子体技术开发有限公司 温州方圆纺织