防缩处理

防缩整理
第一节引言
经过染整加工后已干燥的织物，如果在松弛状态下再被水润湿时，往往会发生比较明显的收缩，这种现象称为缩水。

通常以织物按规定方法洗涤前后的经向或纬向的长度差，占洗涤前长度的百分率，来表示该织物的经向或纬向缩水率。

若用尺寸尚未稳定(也称为具有潜在收缩)的织物做成服装，经过洗涤，由于发生一定程度的收缩，会导致服装变形和走样，给使用者带来不少的困难和损失。

因此，织物的缩水现象早已受到人们的注意。

有些织物，除了有一般的缩水现象外，在一定的条件下洗涤时，由于机械作用，纤维会产生特殊的蠕动而相互纠缠，并使织物缩成紧密状态，这种收缩称为毡缩，通常可以面积变化的百分率来表示。

不同纤维制成的织物，它们的收缩情况不完全相同。

例如，某些毛织物不但在初次洗涤中，具有较大的收缩(称为初次收缩)，而且，经过多次洗涤后，还会继续发生很大的收缩(称为后续收缩)。

棉和麻纤维织物的初次收缩虽然有时较大，但它们的后续收缩都不很高。

这些现象反映了不同纤维织物的收缩机理是不完全相同的。

有的可能是由于缩水和毡缩这两方面的因素所造成，也有的可能是其中之一。

羊毛织物除了具有一般的缩水现象外，还容易生毡缩，粘胶纤维织物也发现有类似的现象，纤维素纤维与合成纤维的混纺织物，经过热定型后，其缩水问题远不如纯纤维素纤维织物严重，这是由于大部分合成纤维的吸湿性较低的缘故。

此外，即使是由相同的纤维制成的织物，它们的收缩情况还与纱和织物的结构以及织物经过的加工过程有关。

本章主要讨论纤维素纤维织物缩水的机理和防缩整理方法以及毛织物的防毡缩整理。

第二节织物缩水机理
织物的缩水问题，通常是经向缩水较为严重。

这主要与它们在染整加工过程中，经向经常处于紧张状态有关。

棉织物在加工过程中，由于纤维和纱(线)受到拉伸，特别在潮湿条件下，更易发生伸长，如果维持这种拉伸状态进行干燥，该状态就会被暂时定型，导致“干燥定型”形变，而存在着内应力。

当这种织物再度润湿时，由于内应力松弛，使纤维和纱(线)的长度缩短，而构成织物缩水。

但是根据对棉织物的伸长率和缩水率的测定，发现它们之间并无一一对应的关系，同时发现织物中具有正常捻度纱的缩水率很少超过2％，而棉布的缩水率有时却可高达10％。

显然，仅从纤维和纱的内应力松弛并不能说明棉布的缩水现象。

为了进一步弄清楚棉布的缩水机理，就有必要分析纤维、纱和织物在水中尺寸变化的情况。

棉纤维吸湿以后的溶胀异向性，已为大家所熟知，如果纤维中无内应力，即不具有“干燥定型”形变时，长度非但不会缩短，相反还要增长一些。

那么，如果纤维中存在着“干燥定型"形变，润湿后，长度将发生怎样的变化？表2—2列举了具有不同“干燥定型”形变的棉纤维，在再度润湿和干燥后的长度收缩情况。

可以看出“干燥定型”形变大的纤维，在再度润湿后的长度收缩也较多，但形变并不能全部消失。

因此，可以认为，纤维长度的收缩可能是引起织物和纱(线)收缩的部分原因。

同时必须指出，当棉纤维被拉伸7～8％时，实际上已接近其断裂延伸度，所以，只有当织物被拉伸到近乎断裂时，纤维才能产生如表2-2所示的收缩。

通常认为织物被拉伸时，首先是织物受到拉伸，其次是纱，最后在近乎断裂负荷的情况下，才会出现纤维被拉伸的现象。

因此，棉织物缩水率中，由于这种纤维内应力松弛而引起的收缩部分，通常不超过l～2％。

纱(线)是由纤维通过加捻绕纱轴排列而成，它在水中的尺寸变化，除了与纤维的本性有
关外，还与其结构如捻度、紧密程度等有关。

当织物润湿时棉纤维发生溶胀，直径增大很多，而长度变化不大，因而可以认为，由于棉纤维长度变化引起的棉纱长度变化也是小的，但棉纱的直径，如果纱的结构不是太松的话，必然会因纤维横向溶胀而发生相应的增大。

当纱的直径因溶胀而增大时，则纱中纤维绕纱轴行程和沿纱轴行程将发生改变。

当纱的直径增大时，如果纤维还要保持原来的沿纱轴行程的话，绕纱轴行程必然要增大，也就是说，纤维必须受拉伸而伸长后才能满足这一要求。

但是，实际上，溶胀时并不存在对纤维的拉力，因此，为了适应纱直径增大的要求，只能通过退捻以维持纤维原来的绕纱轴行程，或者纱长度缩短以减少纤维沿纱轴行程。

对自由存在的纱来说，润湿以后，会发生退捻现象，但是，织物中的纱，由于交织的关系，通常不可能自由退捻，因此，将导致纱的长度缩短。

至于纱缩短的程度，则与纱的捻度有关，捻度越高，纱的长度缩短得也越多；同时，纱的捻度越高，其紧密程度也必然增高，润湿后，纱的直径增大也越显著。

因此，捻度对纱在水中溶胀而发生长度收缩的影响，具有双重的作用。

捻系数为3．7的棉纱溶胀后直径将增大14％，而长度的缩短一般不超过2％。

总之，中等捻系数的棉纱在水中的收缩，多半是比较小的，很少超过2％，最大为3％，一般在l～2％左右。

因此，缩水率比较大的织物的收缩，不可能仅由其中纤维和纱的较小收缩所构成，而必然与织物的结构有关。

织物是由经、纬纱交织而成，经、纬纱起伏越大，表明它们的织缩越大。

当织物润湿时，其结构将会发生变化导致织物收缩，如图2一l所示。

图2一l(1)所示为织物未经缩水前的纬向截面。

当织物在水中润湿后，纱的直径变大，如果纬纱仍要保持润湿前的间距，那么，经纱势必要发生一定的伸长才能满足要求。

这与前面讨论的纱润湿后纤维需伸长才能保持原状的道理相似。

由于经纱在染整加工中不断受到张力，润湿后本来就有缩短的倾向，因此实际上经纱不可能在润湿后发生自然的伸长来满足要求的，并且由于织物中的纱是互相挤压着的，经纱也不可能通过退捻而增加其长度，唯一可能的是纬纱间的距离减小(即密度增大)，如图2—l(2)所示，只有这样才能保持经纱绕纬纱所经过的路程基本不变，结果经纱的织缩增加，从而导致宏观上织物经向长度的缩短。

图2-1织物润湿时织缩变化示意
反过来从织物的经向截面来看也是一样。

如果织物织缩的改变确实是织物缩水的原因，那么织物的缩水率与纱的缩水率和织缩之间应该有下列的关系：
设：布样缩水前的长度为L1，其中纱的长度为l1；布样缩水后的长度为L2，其中纱的长度为l2。

则：纱的缩水率（y n）=l1—l2/l1，l2=l1（1—y n）（1）缩水前纱的织缩（n1）=l1—L1/L1，L1=l1/1+n1 （2）缩水后纱的织缩（n2）=l2—L2，L2=l2/1+n2 （3）
布的缩水率（y m）=L1—L2/L1=[y n（1+n1）+（n2—n1）]/1+n2 （4）
从试验中可测得yn、n1和n2，然后根据（4)式计算出的ym与实测布的缩水率极为接近，因此足以说明上述见解是可信的。

根据以上的讨论，可以知道，对棉织物的缩水影响最大的是织物织缩的改变，其次是纱
(线)长度的收缩，至于纤维长度收缩影响更小，一般认为可以忽略不计。

对一般棉织物来说，由于在染整加工中，经向常受张力面拉伸、织缩减小，、因此，经向缩水率较大是容易理解的。

当经纱由于拉仲而处于比较挺直的状态时，迫使纬纱增加弯曲程度来围绕经纱，造成纬纱织缩增大，假定纬纱长度不变，则门幅就要变狭，如果仅靠定幅时将其拉至成品宽度，这种幅度也是不稳定的，将会造成严重的纬向缩水现象。

为了降低织物的纬向缩水率，必须适当控制织物的丝光加工过程，使丝光后织物的门幅能与成品门幅相适应，当然尽可能降低织物在加工过程中所受的经向张力，也是很重要的。

以上的讨论虽然仅是棉织物的缩水机理，其实其他各类纤维如毛、丝等的织物也具有类似的缩水现象，因此在毛、丝织物加工时，多采用松式设备。

但某些纤维织物的缩水机理，又有它特殊之处，例如粘胶纤维，由于分子链较短，无定形部分含量又多，因此湿模量较小，在潮湿时很易被拉长，如果保持伸长状态干燥，则纤维中便存在着较高的“干燥定型，，形变，重新润湿时，由于内应力松弛便会发生较大的收缩。

因此，在粘胶织物中，由于纤维内应力松弛而引起的收缩却是织物缩水的一个重要因素。

例如，某种被拉伸的粘胶纱在润湿后可能产生高达9～10％的收缩。

第三节防缩整理方法
为了解决织物的缩水问题，出现了许多整理方法，实际上，按整理原理来说，主要是两大类。

一、松弛织物结构的整理
属于这一类的整理方法，有机械防(预)缩法，主要是解决经向缩水问题。

其基本原理是在于使织物的纬密和经向织缩增加到一定程度。

使织物具有松弛的结构。

经过整理的织物，不但“干燥定型”形变很小，而且在润湿后，纤维发生溶胀时，由于经、纬纱间还留有足够的余地(即空隙)，这样便不会再引起织物经向长度的缩短。

实际上，也就是使织物中原来存在着的潜在收缩，在成为成品之前让它预先缩回，这样便能显著降低成品的缩水率，这种方法也称做机械预缩整理。

在预缩方法中，最简单的是使织物在无张力或松弛状态下进行最后一次的干燥或定幅，例如采用超速喂布针铁定幅机进行加工。

此法能减少织物中的“干燥定型”形变，但织缩还不够大，因而防缩效果尚不理想。

压缩式防缩机效果良好并获得广泛应用，其中以毛毯压缩式和橡皮毯压缩式防缩机在棉布上的应用较多。

当具有一定厚度的毛毯绕过直径较小的导布辊时，外层扩张，如果织物紧贴在表面扩张的毛毯上，当毛毯离开导布辊或曲率反向时，必将发生收缩，这时织物也就随之发生同步收缩，使纬密和经向织缩增大，织物长度缩短，经向缩水率便相应地降低。

橡皮毯压缩式防缩机如图2—2所示。

当织物进入该机时，橡皮毯在导辊和承压辊间通过时，被压薄伸长，离开后则收缩回复原状，并迫使织物发生同步收缩。

图2—2毛毯压缩式防缩机缩布部分示意
通常织物在入机前应先经过适当的(如10～15％)给湿，使纤维变得比较柔软和具有较大的可塑性(图2—2所示设备中的电热靴的作用在于加热含湿的织物，增加其可塑性)，然后经过加热的承压辊(图2—3)或烘筒(图2一2)烘去部分水分，使已收缩织物的结构得到基本稳定。

出机后若再经一无张力的烘干设备将织物进一步烘干，便可获得更加稳定的效果。

一般织物经上述设备加工后，缩水率可降低到l％以下，手感丰满、柔软，具有良好的服用性能。

除了上述两种常用的防缩机外，还有多种形式，其中有一种称为“限制通道”压缩式防缩机(见图2—3)。

图2—3 “限制通道”压缩式防缩机缩布部分示意
l，2，3一轧辊4一金属板
这种设备的工作原理与上述两种相似，使织物在进布线速度略大干出布线速度的条件下通过一“限制通道”，而达到经向长度缩短的目的。

辊l的下面与一固定的极其光滑的金属板4(可加热至250～350~0)的上表面间形成一“限制通道’’，它的过程是织物从l，3辊间的轧点开始至l，2辊间的轧点为止，由于辊3的线速度略大于辊2的，当适当含湿的织物进入l，3轧点，便被阻滞在“限制通道”里向前移动，从而使织物长度缩短。

辊外面都包以橡胶，辊2较辊l软，带住织物脱离辊1。

这种设备可以使织物长度发生较大收缩，比较适合于棉针织物的预整理。

针织物经预缩整理后，有容易自动伸长的缺点。

关于针织物的机械预缩方法，尚在发展之中。

经过预缩整理以后的织物结构变得松弛，织缩很大，因此，可以不再存在缩水问题然而却有比较容易被拉长的缺点，特别是对粘胶纤维织物来说是相当显著的。

因此，采用一般的机械预缩整理，往往不能使粘胶纤维织物达到尺寸稳定的目的，而需要采用另外的整理方法。

二、化学方法
这类整理方法的基本原理是采用化学方法降低纤维的亲水性，使它在水中不能发生很大的溶胀，从而使织物不会产生严重的缩水现象。

在化学防缩整理中，主要就是采用树脂初缩体或交联剂进行处理，实际上，也就是众所周知的纤维素纤维织物，经过防皱整理(参阅第十章)后，同时兼有防缩效果。

表2—3所示为棉和粘胶纤维织物经防皱整理后缩水率的降低情况。

由于粘胶纤维织物采用化学防缩整理后，不仅具有良好的防缩性，而且还不易被拉长，具有尺寸稳定的效果，这是采用机械预缩整理所不能做到的。

棉织物与粘胶织物不同，采用机械防缩整理后，基本上可以满足使用时的要求，如单纯为了取得防缩效果，很少采用化学整理法，而是经防皱整理的织物，必然会随之而获得防缩的效果。

对混纺纤维素／聚酯或聚酰胺)针织物来说，如纤维素含量较多时，也有考虑化学一机械法结合应用的，即织物先浸轧树脂初缩体或交联剂，烘干后，经机械预缩，再进行焙烘，，处理后织物经向缩水率可以控制在1％以下。

第四节毛织物的防缩整理
毛织物在洗涤过程中，除了会发生一般的缩水现象外，还会发生毡缩。

一般毛织物的染整加工，虽然多采用松式或张力较小的设备，但织物仍然会受到或多或少的张力，从而具有某种程度的尺寸不稳定性，经润湿后，便发生缩水现象。

为了降低毛织物的缩水率，一般应认真控制湿整理后的干燥和其后的干整理过程。

干燥时，应在具有超喂装置的针铗定幅机上进行，经向应有适当超喂，门幅拉宽不宜太大。

干整理过程应尽量降低经向张力，特别是湿、热条件下的加工，例如在进行汽蒸刷毛和回转式压烫加工时，更应
加以注意。

上述两方面如能配合适当，就能使织物的经、纬向缩水率都维持在较小的范围内。

毛针织物的情况与棉针织物相似，由于共组织结构上的特点,仅采用低张力和松式设备加工,尚不能使织物获得满意的尺寸稳定性，特别是结构比较复杂的针织物更是如此。

若要使毛针织物具有较高的尺寸稳定性，还需要进行定型处理。

常采用的定型方法有高压釜定型和交联剂处理等。

毛织物的毡缩问题，对织物的尺寸稳定性具有很重要的影响，因此，如要使毛织物获得真正的尺寸稳定性，除采取措施以消除其潜在收缩外，还要防止毡缩的发生。

毛织物毡缩的原因，根据传统的观点，认为主要是由于羊毛、．鳞片层结构所引起的定向摩擦效应(D．F．E．)和羊毛的弹性特点所造成。

因此，防止毛织物毡缩方法的基本原理便是建立在如何减小D．F．E．和改变羊毛固有弹性的基础上，归纳起来有破坏羊毛的鳞片层和使聚合物一(或称树脂)沉积于纤维表面这两个方面，前者称为"减法"防毡缩处理，而后者称为“加法”防毡缩处理。

另外，还有采用交联剂在角质分子间建立新的稳定的交链，处理后的羊毛变得不易被拉伸，。

从而具有防毡缩的性能，但至今尚未获得工业上的广泛应用。

在防毡缩整理的早期研究工作，多侧重于“减法”，近来研究和发展的重点已转向、“加法”，可是，从目前生产来看，仍然是以“减法”加工为主。

一、“减法”防毡缩处理
对羊毛进行氧化处理的方法中，最早采用的是用氯处理，例如以酸性次氯酸钠的冷稀溶液处理，是一个较为简便的方法，可是该法的处理过程较难控制，往往会发生处理不匀或过剧的情况，给染色带来困难，并且对服用性能也有不良影响。

因此，进一步研究了许多改良方法，例如控制溶液的pH值，将氯溶解在有机溶剂中应用，或在处理溶液中加入一种能与氯反应，然后逐步释氯的物质等，但因效果不太显著或成本较高，而很少被采用。

近来获得广泛应用的释氯剂，是=氯异三聚氰酸或其钠盐，在有水存在时，发生水解平衡反应。

水解生成的HOCI释出浓度较低的有效氯与羊毛缓慢反应，具有处理均匀和羊毛不泛黄的优点。

氯与羊毛反应的速率，可通过pH(一般4～6)或温度(一般室温～30*(2)进行控制，反应速率随pH的下降或温度的升高而加快。

要使毛织物获得良好的防毡缩效果，有效氯的耗用量约需2—3％(对羊毛重)。

另外，次氯酸钠与高锰酸钾混合溶液的处理，效果也比较好。

次氯酸钠在单一独应用时，如果pH值高于7，虽然氧化作用缓慢，处理比较均匀，但是羊毛泛黄当与高锰酸钾混合应用后，就能在pH=8.5—10的范围内处理，羊毛非但不泛黄，而且还比未处理的白度略有一提高，并且手感很好。

除了用上述含有效氯的溶液进行处理外，还有采用千法氯处理的j也就是用氯气处理。

氯气处理需要在密闭的容器中进行，通常先将毛织物的回潮率调节至8～12％(羊毛在标准条件下的回潮率约为18％)，然后进入容器，通入一定量的干燥氯气，室温下处理0·5～l小时，处理完毕后，先用泵除去容器中的残存氯气，再将已经氯化的毛织物取出，水洗、脱氯。

如果条件控制适当，可以获得既均匀，而且纤维损伤又少的良好防毡缩效果。

可以用来作毛织物防毡缩处理的不含氯的氧化剂的种类也很多，如过氧化氢、高锰酸钾和其他过氧化物等。

其中以过硫酸或其盐的应用较广，处理液的pH一般在2以下，处理时间随温度和试剂的浓度而异，温度以不超过50℃为宜。

另外采用高锰酸钾的饱和食盐溶液处理，应用也较多。

使羊毛经过电晕放电区或低温等离子区而被氧化的方法，近年来进行了较多的研究，但尚未达到工业生产的水平。

羊毛的氯防毡缩处理，有采用织物或制品加工的，也有采用毛条加工的，加工方式有连续的，也有间歇的。

如以毛条的形式进行加工时，一般在轧车一毛条复洗机组上连续进行，而机织物、针织服装和织物，则以分批间歇加工为多。

为了了解毛织物经上述氯法处理后，所以会具有防毡缩效果的原因，有人对比较剧烈的湿法氯处理后的羊毛进行显微镜观察，发现羊毛表面的鳞片层，遭到一定程度的损伤，而
且定向摩擦效应降低很多，因此一度认为D．F．E．的降低是毡缩的必要条件但是，后来对温和氧化处理如高锰酸钾／食盐溶液等进行研究时，用显微镜观察发现具有防毡缩性能的羊毛鳞片层，并未遭到显著的损伤，并且从表9—4可以看出，D．F．E．也没有什么变化，而是顺、逆摩擦系数都获得提高，因此降低羊毛纤维的D．F．E．，
并非使毛织物获得防毡缩性能的唯一途径，而提高羊毛纤维的摩擦系数，降低纤维在制品中充分移动的可能性，也能获得防毡缩效果。

关于温和氧化处理后羊毛的摩擦性能发生变化的原因，近年来，有人认为经受各种不同氧化处理后的羊毛，都具有一种共同的物理性能，就是鳞片在润湿的状态下比未处理的柔软，象充满了冻胶(温和氧化处理)或粘稠液体(比较剧烈的氧化处理)的口袋一样。

变软的鳞片层比较容易变形，因此，这样的纤维作顺、逆鳞片方向摩擦时，由于鳞片层容易变形，纤维之间的接触面积比未处理的纤维要大得多，这样就导致u。

和U．都增大较多，以致D·F·E·变化不大。

由于U。

和都增大，因此羊毛在制品中进行充分的单向移动受到阻碍，以致毡缩减小。

经过比较剧烈处理后的羊毛的的增大较小或不增大，甚至减小(当鳞片层破坏显著时)，“因此这种情况下除了有p，增大外，还有D．F·E·的减小，更不利于毡缩。

总之，改变羊毛纤维摩擦性能，从而达到防毡缩效果有两个途径。

增大摩擦系数或降低D·F·E·。

处理后的纤维，虽然二硫键已部分断裂，但在干燥状态下，由于一分子间氢键的作用，以致鳞片层的变软不易被察觉出来。

除了上述机理外，近来有人提出了另一种新的防毡缩理论。

该理论基于这样的观点：认为未处理的羊毛具有一个不带电荷的，疏水表面，因此，纤维置于水或水溶液中后，为了减少与水接触的面积，有集聚到一起去的趋势(意味着毡缩)。

而经过氧化法防毡缩处理后的纤维，具有亲水性的表面，并带有密度相当高的带电荷基团(二硫键氧化生成的一SO。

H)，当将这种纤维放在水中后，由于纤维之间的静电斥力和纤维的亲水性表面，因此，这些纤维在水中是分散的(意味着防毡缩)。

这一理论并未完善，还在继续深入研究之中。

二、“加法"防毡缩处理
“加法"防毡缩处理，主要是利用聚合物沉积于羊毛纤维表面，以达到防毡缩的效果。

曾被研究过的聚合物种类很多，例如，三聚氰胺一甲醛的酸性胶体、有机硅等。

近来获得应用的聚合物都具有一共同特点，即至少部分聚合反应需要在羊毛表面进行。

根据这些树脂在使用时所处的状态，大致可分成两大类：，(1)界面聚合：以单体进行处理在羊毛表面通过界面聚合生成线型聚合物，沉积于纤维上，一般是与纤维发生接枝反应；(2)预聚体处理：所采用的预聚体通常多带有三个活性官能团，它们在羊毛表面通过自身或与其他交联剂发生作用，可进一步聚合或交联而形成网状结构的聚合物沉积于纤维上。

用单体或预聚体处理羊毛的加工方法变化很多，不过从本质上看是根据被处理对象所处的状态(如毛条、毛纱、机织物、针织物或服装等)和采用的单体或预聚体的性能来选用适当加工工艺的。

这里仅将几类主要的化合物及其加工方法作一简单的介绍。

(一)界面聚合
这种方法通常先将羊毛用溶于水的二胺类处理，然后再经溶于有机溶剂(它与水不混溶)的二酰氯或二异腈酸酯处理，结果在纤维表面的水与非水界面发生聚合反应，生成聚酰胺，反应如下：
NH2RNH2+CICOR’COCI－→----CONHR NH COR’CO ---
蛋白质大分子侧链上的伯胺基也能与酰氯反应，因此在界面聚合的同时也可能发生接。