羊毛防毡缩处理工艺的探讨

次氯酸钠用量 ( %) : 有效氯 % (对纤维重) 高锰酸钾用量 ( %) : % (对纤维重)
从 KMnO4 的 用 量 上 看 , KMnO4 用 量 为 1 % 时 ,
防缩效果较差 , 而用量为 2 %和 4 %时的防缩效果没有明显的区别 。这说明 KMnO4 用量为 1 % 时 , 纤维氧化不足 , 而用量为 2 %时就能达到预氧化的要求 。比较表 1 和表 2 可以看出 ,
1999 年 6 月 第 13 卷第 2 期总 36 期
北京联合大学学报 Journal of Beijing Union University
J un. 1999 Vol. 13 No. 2 Sum No. 36
羊毛防毡缩处理工艺的探讨
黄玉丽
(北京联合大学商务学院 , 北京 100025)
[摘 要 ] 采用氧化 - 树脂法对羊毛进行防缩处理 , 以天然生物材料壳聚糖作为防 缩树脂 , 对比了不同预氧化条件下的防缩效果 , 选择了最佳的防缩处理条件 , 对处理 后羊毛的毡缩性和强度等指标进行了测定 。结果表明 : 用壳聚糖作为羊毛防缩树脂 , 必须先进行预氧化才能达到满意的防缩效果 ; 氧化处理采用次氯酸钠和高锰酸钾混合 液处理的效果较好 , 并可降低次氯酸钠的用量 。 [ 关键词 ] 防毡缩 ; 羊毛 ; 壳聚糖 [ 分类号 ] TS 134
表 2 NaClO/ KMnO4 混合溶液的氧化处理
NaClO 用量/ % 110 110 115 115 115 210 210 315 315
KMnO4 用量 2 4 1 2 4 2 4 2 4
毡缩性 毡合成较紧密的扁圆形 毡合成较松散的扁圆形 毡合成松散的扁圆形 稍有毡合 , 呈松散状 稍有毡合 , 呈松散状 无毡合 , 呈松散状 无毡合 , 呈松散状 无毡合 , 呈松散状 无毡合 , 呈松散状
试样 C1 C2 C3 C4 C5
表 3 氧化剂中硫酸用量的影响
硫酸用量/ (mL/ L) 4 6 8 10 12
纤维外观 鳞片基本无损伤 鳞片尖角稍微变圆 鳞片尖角变圆 鳞片损伤严重 , 部分纤维鳞片被剥落 鳞片全部被剥落 , 纤维表面光滑
毡缩性 毡合成很紧密的扁圆形 毡合成较紧密的扁圆形 稍有毡合 , 成松散状 无毡合现象 , 成松散状 无毡合现象 , 成松散状
的衣物一起进行洗涤 。
纤维外观 : 用生物显微镜直接观察 。
2 结果与讨论
211 预氧化处理
1) 氧化剂的选择 : 我们采用次氯酸钠溶液和次氯酸钠/ 高锰酸钾混合液作为氧化剂 , 比较
两种氧化剂的处理效果 , 氧化处理后都用 2 g/ L 的壳聚糖溶液进行处理 , 结果见表 1 和表 2 。
表 1 用 NaClO 进行氧化处理的结果
NaClO用量的增加对羊毛表面鳞片损伤的程度要大于 KMnO4 用量的增加 。
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2) 氧化剂中硫酸用量的影响 : 氧化剂采用 NaClO/ KMnO4 混合溶液 , 通过加入不同量的硫 酸来调节溶液的 p H 值 , 氧化后用 2 g/ L 的壳聚糖溶液进行处理 , 结果见表 3 。
呈松 散 状 ; 当 NaClO 用 量为 6 %时 , 鳞片全部被 剥落 , 纤维发黄 , 洗涤后 无 毡 合 现 象 。这 说 明 , NaClO 用量越大 , 羊毛鳞 片损伤越严重 。
从表 2 中可以看出 , 在达到相同的防缩效果的 情况下 , 加入 了 KMnO4 可以降低 NaClO 的用量 ,
从表 5 中可以看出 , 只经过氧化处理的羊毛纤维防缩效果不理想 , 经壳聚糖溶液处理后 ,
可进一步改善羊毛纤维的 防缩性能 , 但壳聚糖的用 量必须控制适当 , 当壳聚
表 5 壳聚糖用量的影响
试样 壳聚糖用量/ (g/ L) 纤维手感
A0
010
粗糙 , 较硬
毡缩性 毡合成较松的扁圆形
糖用量为 2 g/ L 左右时 , A5 羊毛纤维具有很好的防 A2 毡缩性能 , 且手感柔软 , A6 蓬松性也好 ; 当壳聚糖用 A7 量为 4 g/ L 时 , 处理后纤
1 实验
111 材料 66s 羊毛 , 壳聚糖 (脱乙酰度 75 %) , 次氯酸钠 , 高锰酸钾 , 亚硫酸氢钠 , 碳酸钠 , 柔软
剂 , 渗透剂等 。 112 工艺流程与条件
工艺流程 : 氧化 →中和 →水洗 →浸轧树脂 →烘燥 →水洗 →干燥 。 工艺条件 : 1) 氧化 : 浴比 : 1∶30 ; 温度 : 室温 ; 润湿剂 : 2 g/ L 。2) 中和 : 浴比 : 1∶30 ; 温度 : 30 ℃; 亚硫酸氢钠 : 根据氧化剂用量而定 ; 时间 : 10 min ; p H 值 : 8～9 。3) 水洗 : 温 度 : 30 ℃; 水洗数次 。4) 浸轧树脂 : 浴比 : 1∶20 ; 时间 : 5 min 。 113 测试方法 强度和伸长 : 采用 YG - 003A 型单纤维电子强力机 。
015
蓬松性差
毡合成较松的扁圆形
210
蓬松 , 柔软
无毡合 , 呈松散状
310
蓬松 , 较柔软 无毡合 , 呈松散状
410
手感较硬
毡合成较松散的扁圆形
次氯酸钠用量为 : 有效氯 3 % (对纤维重)
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北京联合大学学报
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维手感发硬 , 蓬松性也较差 , 洗涤后毡合反而严重 。我们分析认为 , 这是由于壳聚糖用量大
A7
4
0163
0168
0105
0170
0176
0106
A0 、A2 、A6 、A7 试样先用有效氯 3 % (对纤维重) 的 NaClO 预氧化
从表 8 中可以看出 , 氧化处理后 , 纤维的强度和伸长率明显下降 , 这说明纤维损伤较大 。
从表 9 中我们看到 , 随着 NaClO 用量的增加 , 纤维强度明显下降 ; 随着 KMnO4 用量的增加 ,
时 , 溶液粘度随之增大 , 致使溶液的铺展性变差 , 因而在纤维表面分布不均匀 , 从而影响防缩
效果 。
2) 烘燥温度的影响 : 烘燥的目的主要是为了使壳聚糖牢固地结合在毛纤维的表面 , 为此 ,
我们探讨了不同烘燥温度对防缩性能的影响 , 结果见表 6 。
表 6 烘燥温度的影响
表 6 中可以看出 , 4
试样 D1 D2 D3 D4
处理时间/ min 5 10 20 30
表 4 氧化时间的影响
纤维外观 鳞片尖角无损伤 鳞片尖角变圆 鳞片损伤严重 , 部分被剥落 鳞片损伤严重 , 部分被剥落
颜色 白 白 黄 黄
毡缩性 毡合成紧密扁圆形 无毡合现象 无毡合现象 先毡合现象
从表 4 中可以看出 , 随氧化时间的延长 , 鳞片损伤逐渐加大 , 当时间延长到 20 min 时 ,
加 , 这种修补作用到达一定程度后有所下降 , 这是由于壳聚糖浓度高使其溶液铺展性变差所
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致 。从表 9 中可以看到 , 壳聚糖用量为 2 g/ L 时 , 强度 、伸长率都增加 , 当壳聚糖用量为 3 和 4 g/ L 时 , 纤维的强度基本上与未经壳聚糖处理的值相同 。
试样 烘燥温度/ ℃
E1
80
E2
100
E3
110
E4
120
手感 蓬松好 蓬松较好 蓬松较差 蓬松差
毡缩性 不成球 , 轻度毡合 , 纤维能拉开 不成球 , 轻度毡合 , 纤维能拉开 不成球 , 稍有毡合 , 纤维易拉开 基本无毡合
个试 样 中 A4 效 果 最 好 , 洗涤后的纤维基本无毡合 现象 , 而其它 3 个试样都 还存在不同程度的毡合 。 说明烘燥温度较高防缩效 果较好 。但烘燥温度高对
壳聚糖用
动摩擦系数
静摩擦系数
试样来自百度文库
量/ (g/ L)
顺
逆
摩擦效应/ %
顺
逆
摩擦效应/ %
未处理
0130
0155
0125
0165
0176
0111
A0
0
0175
0182
0107
0179
0187
0108
A2
2
0171
0175
0104
0186
0192
0106
A6
3
0166
0171
0105
0175
0180
0105
采用 B4 试样处理的条件 , 烘燥时间为 10 min
试样的手感 、蓬松性有影
响 。为此我们又做了不同烘燥时间的影响 , 结果发现 , 烘燥温度为 120 ℃时 , 时间在 3～5 min
即可 , 处理后试样手感得到明显改善 。
213 防缩处理对纤维性能的影响
1) 羊毛纤维的摩擦系数 : 我们测试了经防缩处理后羊毛纤维的顺鳞片摩擦系数和逆鳞片
收稿日期 : 1998 - 09 - 17
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北京联合大学学报
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摩擦系数 : 采用 Y151 型纤维摩擦系数测试仪 , 测试羊毛纤维的顺鳞片摩擦系数和逆鳞片
摩擦系数 , 根据以下公式计算摩擦效应
摩擦效应
=
逆鳞片摩擦系数 逆鳞片摩擦系数
+
顺鳞片摩擦系数 顺鳞片摩擦系数
×100
%
毡缩性测试 : 采用家用洗衣机 , 测试时先将一定量的纤维放入试样袋中 , 然后再和一定量
实验表明 , 随硫酸用量的增加 , 羊毛鳞片的损伤程度逐渐增加 , 当硫酸用量达到 10 mL/ L 时 , 试样中有部分纤维出现鳞片全部被剥落的现象 , 纤维外表呈光滑状 。以防缩为目的的氧 化处理 , 希望鳞片受损伤越小越好 , 因此 , 硫酸的用量选则在 8 mL/ L 左右为宜 。
3) 氧化时间的影响 : 我们采用 NaClO/ KMnO4 混合溶液作为氧化剂 , 用量与试样 B4 相 同 , 硫酸加入量为 8 mL/ L , 氧化时间分别为 5 、10 、20 、30 min , 结果见表 4 。
羊毛的防缩处理一直是人们重点研究的课题 。羊毛织物洗涤后产生毡缩的原因是多方面 的 , 但最主要的原因之一 , 是由于羊毛鳞片层的排列具有方向性 , 造成羊毛纤维顺鳞片方向的 摩擦系数小于逆鳞片方向的摩擦系数 , 这种差异越大 , 羊毛毡缩性越强 。羊毛防缩的基本原理 就是建立在降低羊毛纤维顺 、逆鳞片摩擦系数差异的基础上 。目前羊毛防缩的方法主要采用氯 化 - 树脂法 (也有用氧化 - 树脂法) , 氯化剂多采用氯气或释氯剂 , 树脂则采用人工合成的高 聚物 。本文采用天然生物材料 - 壳聚糖作为防缩树脂 , 探讨防缩处理的工艺条件 , 特别是预氧 化 (或氯化) 处理条件 , 以期开发一种新的天然防缩树脂 。
从表 1 中可以看出 ,
试样
未处理 A1 A2 A3 A4
NaClO 纤维外观 用量/ %
毡缩性
— 鳞片完整
毡合成很紧密的圆球形状
2
鳞片尖角变圆
毡合成较蓬松的扁圆形
3
鳞片尖角部分变平 稍有毡合 , 但不成圆形
4
鳞片尖角变平
稍有毡合 , 但不成圆形
6
无鳞片 , 全部剥落 无毡合 , 呈松散状
次氯酸钠用量 : 有效氯 ( %) (对纤维重)
随 NaClO 用 量 的 增 加 , 羊毛鳞片尖角逐渐变平 , 当 NaClO 用量为 3 %时 , 鳞片尖角变圆 , 洗涤后纤 维毡合面扁圆形 , 当 Na2 ClO 用量为 4 %～5 %时 , 鳞片部分尖角变平 , 洗涤 后无毡合现象 , 纤维仍然
试样 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9
纤维颜色变黄 , 说明纤维损伤较严重 , 因此时间为 10 min 左右为宜 。
212 壳聚糖溶液处理
1) 壳聚糖用量的影响 : 羊毛经预氧化处理后 , 再用一定量的壳聚糖溶液进行浸轧处理 ,
其目的是使壳聚糖在纤维表面形成一层薄膜 , 从而进一步降低羊毛纤维表面的摩擦效应 , 提高
防缩效果 。我们选用 4 种壳聚糖用量 , 处理结果见表 5 。
摩擦系数 , 结果见表 7 。表 7 表明 , 经氧化/ 壳聚糖处理后 , 试样的静 、动鳞片摩擦系数都有
所增加 , 但摩擦效应明显减小 , 壳聚糖的用量对摩擦效应影响不大 。
2) 羊毛纤维的强度和伸长率 : 经不同防缩工艺处理后羊毛纤维的强度与伸长率见表 8 和
表 9。
表 7 防缩处理后纤维的摩擦系数
纤维强度下降很小 , 这说明在我们取量的范围内 , KMnO4 对羊毛损伤不大 。我们发现 , 壳聚
糖溶液处理后 , 羊毛纤维的强度有所提高 , 从试样 10 、11 我们看到 , 纤维的强度比未处理的
强度要高 。纤维的伸长率在氧化后有所下降 , 而经壳聚糖处理后 , 伸长率又有所上升 。这说明
壳聚糖不但在纤维表面成膜 , 而且对纤维的损伤处起到修补的作用 , 但随着壳聚糖用量的增