羊毛织物的环保防缩整理

羊毛织物的环保防缩整理

作者：常亭亭，赵澍

来源：《轻纺工业与技术》 2011年第1期

常亭亭，赵澍

（西安工程大学，陕西西安 710048）

【摘要】介绍了毛织物的毡缩机理，概述了现行的环保防缩方法，包括蛋白酶法、低温等离子体法、壳聚糖法、臭氧法和超声波法。

【关键词】羊毛织物；防缩；环保

中图分类号： TS195.5+6 文献标识码： B 文章编号： 2095-0101（2011）01-0011-03

0引言

羊毛作为一种天然的蛋白质纤维具有诸多的优点，比如保暖性良好、弹性好、质地坚牢且

具有一定阻燃性及防污性，使其深受广大消费者的青睐。另外羊毛纤维是一种被人们使用最多

的动物纤维，具有良好的吸湿功能，被誉为“会呼吸的动物纤维”，冬暖夏凉，四季皆可被使用。羊毛也具有一个显著的特点：毡缩性。虽然其缩绒性能够使得毛纺织品具有独特风格，比

如经适度缩绒整理后可达到富有弹性，丰满厚实的效果[1]，但是缩绒性不利于纺织品的服用性能，在洗涤时会使得纤维产生毡缩粘化现象，织物变厚，手感粗硬，服装的尺寸不稳定。如一

件未经防缩整理的羊毛衫经水洗后面积收缩率可高达35%~55%，这与国际羊毛局（IWS）制定的

毡缩面积不大于10%相差甚远[2]。近年来，羊毛面料正向着轻薄型方向发展，春夏季产品日益

增加，服装的洗涤次数增加，所以，对羊毛的机可洗要求更加迫切。

目前，国内对羊毛的防缩方法也做了大量的研究，现在使用最多的是传统的氯化防缩法。

该法虽然工艺简单、处理效果好，但是在其整理过程中会有可吸收的有机卤化物AOX （Absorbable organic halogen compounds）产生，且有研究表明：被使用最成功的传统防缩

方法氯化—赫科塞特法在整理过程中会产生质量浓度高达39mg/L的AOX[3]。现行的传统防缩

方法对环境造成了很大的污染，在提倡低碳经济、保护环境的今天，环境友好型的防缩方法应

该被广泛使用。

1毡缩机理

羊毛通常是在一定的温度下，在水中受到外力的作用而产生毡缩。根据收缩的性质可分为

两种：松弛收缩和毡化收缩。松弛收缩是当纤维或纱线在纺纱或织造过程中受到的机械拉伸力

不同，在恢复到原来尺寸之前就被加捻或编织固定下来，而产生内聚定型，使其在正常大气压

下失去收缩趋势。但当他们在水中时，内聚定型效应迅速消失而恢复收缩趋势并产生收缩，这

种收缩可通过烘干织物重新定型使其达到原来尺寸，属于可逆松弛收缩[4]。毡化收缩则是由于羊毛本身的结构引起的。羊毛是细而长的圆柱体，它有三层结构，即包覆于最外部的鳞片层、

羊毛的主干—皮质层和处于纤维中心的髓质层（只存在于较粗的羊毛中）。鳞片层是由角质化

的细胞通过细胞间质粘连而成，其结构也不均匀，由外向内依次是鳞片表层、鳞片外层和鳞片

内层，各层差异很大，湿态时呈现不同的膨胀系数，鳞片内层质地较软，易于膨化[3]。鳞片的一端与皮质层相连，另一端向外撑开，统一由毛根指向毛尖方向，顺鳞片和逆鳞片的摩擦系数

存在差异，逆鳞片的摩擦系数U2大于顺鳞片的摩擦系数U1。洗涤时，在外力的作用下纤维只

能向单方向运动，即沿根部方向运动，使纤维产生缠结，在一定的温度下，当有缩剂存在时，

羊毛纤维被润湿而膨胀，鳞片张开，促使U2-U1的值增加，定向摩擦效应值（U2-U1）/（U2+U1）

随之增加，使纤维维拉向或推向它的根部比向它的梢部更容易，这样反复多次地揉搓挤压使纤

维相互缠结，产生毡化现象[4]。

2 环保防缩方法

2.1 蛋白酶法

蛋白酶法是利用蛋白酶对羊毛的肽键进行水解，使羊毛鳞片及细胞膜复合物等产物产生部

分溶解，去除鳞片或削去鳞片棱角，从而达到一定的防缩效果。蛋白酶具有活性，它是一种专

一性强、反应条件温和的催化剂，使用蛋白酶会提高反应效率。但是单独使用蛋白酶处理羊毛

存在一些问题：单独使用蛋白酶对于防缩的作用很小，达不到机可洗的要求，是因为羊毛纤维

的鳞片结构使蛋白酶难以进入纤维内部，而且蛋白酶不易消化分解鳞片表层及高硫蛋白，所以

仍需要进行预处理以改善羊毛鳞片的结构。可以采用氧化的方法对羊毛进行预处理，目前使用

较多的氧化剂有双氧水，它可以去除羊毛表面长碳链类脂，使得鳞片膨胀、疏松、柔软，这样

蛋白酶分子容易进入纤维内部，水解羊毛鳞片，增加整理效果[3]。

用蛋白酶处理羊毛会提高羊毛的某些性能，有研究[5]表明：对羊毛进行适宜的蛋白酶处

理后，除可提高羊毛的防缩性外，还可使织物获得良好的悬垂性，使织物比较柔软而且又稍挺爽；可使羊毛变细，提高羊毛品质，羊毛的卷曲度有所增加，白度明显提高；酶处理可增加羊

毛光泽，有丝光的效果；可消除刺痒感。

2.2低温等离子体法

等离子体是对气态物质施加电场，产生等量的正负离子状态的称谓。等离子体可按产生需

要温度的高低，分为高温等离子体和低温等离子体。因为羊毛不耐高温，所以对羊毛纤维使用

的主要是低温等离子体。将织物密封于电场中，电场中产生的大量的等离子体和高能电子能使

纤维表层产生腐蚀、交联、接枝及共聚反应，通过改变鳞片表面结构，使其边缘趋于平滑，减

少了定向摩擦效应，达到了防缩目的。

有实验[6]证明，经低温等离子体处理的羊毛纤维与未经处理的羊毛纤维一样保留着鳞片层，不会影响羊毛的手感。在输出功率300W、气体的压力133.3Pa的条件下，经过等离子处理

30min后，羊毛纤维的表面几乎没有损伤，而且有很好的防缩性。这是因为虽然处理后的纤维

表面与未经处理的纤维表面相比无差异，但摩擦系数确有非常大的变化，减少了摩擦效应，起

到了防缩效果，而且经低温等离子体处理过的织物吸湿性提高。另有研究[7]表明，在压强

25Pa和时间3min的处理条件下织物的收缩率仅为3.4%~7.5%，达到了机可洗要求，比起通常工艺处理的羊毛织物洗涤后14.5%的收缩率，防缩效果大大提高，且低温等离子体结合柔软剂能

进一步增加防缩作用。

由于等离子体法具有放电性，所以可节约资源，处理过程中无污水及AOX的排放，符合环

保要求。但等离子体处理法也存在几点不足：只能对羊毛织物进行防缩处理，不能处理毛条及

散纤维；被处理过的织物重现性差；等离子体在碱性条件下处理效果好，但对羊毛容易造成损伤；设备投资高[3]。

2.3壳聚糖法

壳聚糖是甲壳素的一种很重要的衍生物，甲壳素经脱乙酰化程度达到55%以上即可成为壳

聚糖。壳聚糖之所以具有防缩性，是因为它具有一定的成膜性，可在羊毛鳞片表层形成薄膜，

从而阻止相邻纤维运动时产生咬合，进而减弱了纤维的定向摩擦效应；更重要的是，壳聚糖还

可以填充在鳞片夹角内或某些损伤处，使鳞片相互隔离，使顺逆摩擦系数同时降低，则降低了

定向摩擦效应值，起到了防缩的作用。早在20世纪70年代时，就出现了壳聚糖作为羊毛防缩