羊毛纖維是紡織工業(yè)中最重要的天然纖維之一,由于其具有彈性好、吸濕性強(qiáng)、保暖性好、光澤柔和等優(yōu)良性能,一直受到消費(fèi)者的青睞,被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)高檔服裝和針織產(chǎn)品[1-2]。在日常的洗滌和穿著過程中,羊毛織物不斷受到外力的作用,由于羊毛纖維具有特殊的鱗片結(jié)構(gòu),摩擦之后纖維會相互抱合,容易出現(xiàn)起毛起球現(xiàn)象,在織物表面形成毛球,這除了會對羊毛織物的外觀造成影響,還會導(dǎo)致織物過早磨損,降低紡織品的使用壽命,從而大大降低羊毛產(chǎn)品的附加值[3-4]。因此對羊毛織物進(jìn)行抗起毛起球整理工藝的研究是非常有必要的。
羊毛織物的起毛起球是一個復(fù)雜的現(xiàn)象,受許多因素相互作用的影響。纖維本身的性質(zhì)、紗線結(jié)構(gòu)、織物結(jié)構(gòu)以及染整加工工藝都會對羊毛織物的起毛起球造成影響[5]。
羊毛纖維主要由鱗片層、皮質(zhì)層和髓質(zhì)層組成。鱗片層覆蓋于羊毛纖維的表面,在受到外力反復(fù)作用時,纖維始終保持根端向前移動,羊毛纖維相互纏結(jié),伸出織物表面,形成毛羽,進(jìn)一步相互糾纏形成毛球[6]。纖維越短,纖維間的抱合力越小,紗線橫截面上的纖維頭端數(shù)遠(yuǎn)大于長纖維,易滑出織物表面,織物起球越嚴(yán)重,抗起毛起球性能也越差;羊毛纖維越細(xì),從織物表面抽出的概率越大,織物較容易起球[7],其抗起毛起球性能也較差。
對于羊毛織物的抗起毛起球性能,紗線的特性也是其重要影響因素之一,如紗線捻度、表面光潔度、紗線的強(qiáng)力、抗彎性及耐磨性等[8]。紗線捻度越大,纖維間的抱合力、摩擦力就會越大,此時纖維不易發(fā)生滑移,羊毛織物的抗起毛起球效果較好[9]。紗線表面光潔,毛羽少,也會降低羊毛織物的起毛起球。紗線的強(qiáng)力與抗彎剛度高,織物不易起球,但抗彎剛度高、耐磨能力強(qiáng),織物表面摩擦形成的毛球不易脫落。與傳統(tǒng)的環(huán)錠紡紗線相比,緊密紡紡出的紗線各項(xiàng)特性都有了很大的改善,以緊密紡紡出的紗線織成的織物具有更好的抗起毛起球性能[10]。
不同的織物組織結(jié)構(gòu)對羊毛織物的起毛起球影響也較大。針織物是一種線圈結(jié)構(gòu),相對于機(jī)織物來說較為疏松,在與外界物體摩擦?xí)r,容易產(chǎn)生毛絨,形成毛球。當(dāng)針織物的線圈結(jié)構(gòu)長度減小,表面密度增大時,織物的抗起毛起球性能提高[11]。單面針織物的抗起毛起球性能低于雙面針織物[12]。對于同一類織物,組織結(jié)構(gòu)愈緊密愈不容易起毛起球;對于不同類的織物,如提花、羅紋等織物因表面凹凸不平,易起毛起球。
紗線或織物在染整及后整理階段工藝處理的不同,對羊毛織物的抗起毛起球性能會產(chǎn)生較大影響。羊毛織物加工過程中工序流程、加工時長、加工工藝、染料、助劑和后整理的不同,都會影響最后羊毛織物的抗起毛起球效果。
目前針對羊毛織物的抗起毛起球整理工藝主要有物理法、化學(xué)法和生物法。物理法主要是通過刻蝕鱗片層,降低定向摩擦系數(shù),提高羊毛織物抗起毛起球能力?;瘜W(xué)法主要是通過在纖維表面形成一層薄膜或者采用化學(xué)試劑破壞鱗片層,從而達(dá)到抗起毛起球效果。生物法主要是通過破壞羊毛纖維鱗片結(jié)構(gòu)或是在纖維表面形成一層蛋白膜來達(dá)到抗起毛起球效果。
2.1.1 等離子體處理法
等離子體處理技術(shù)廣泛用于紡織產(chǎn)品的改性,在紡織工業(yè)中被認(rèn)為是一種環(huán)境友好的工藝。等離子體處理技術(shù)在纖維或織物上的應(yīng)用旨在改善纖維或織物的表面性能,破壞羊毛表面的鱗片,降低纖維間的定向摩擦效應(yīng)。Wan等[13]為了改善針織羊毛織物的抗起毛起球性能,在低壓等離子體中對羊毛織物進(jìn)行了三步等離子體處理,包括氬氣表面活化、氧氣表面功能化和六甲基二硅氧烷脈沖等離子體聚合薄膜沉積。通過三步處理,羊毛織物的抗起球等級達(dá)到4級,而未經(jīng)處理和其他等離子體處理的羊毛織物的抗起球等級分別為2級和3級。Kan等[14]采用氮?dú)夂脱鯕庾鳛榉磻?yīng)氛圍對羊毛針織物進(jìn)行常壓等離子體(APP)處理,抗起毛起球等級達(dá)到5級,相比未處理羊毛織物,等級提升1級以上,且經(jīng)APP處理后,羊毛針織物沒有面積收縮,織物表面無明顯泛黃現(xiàn)象。等離子處理技術(shù)成本低,污染小,但是處理后的羊毛織物表面涂層的耐洗滌能力較差。
2.1.2 紫外線照射法
紫外線照射到物體表面時,容易被吸收轉(zhuǎn)變成物質(zhì)的內(nèi)能[15]。紫外線輻射能夠破壞羊毛角蛋白中的二硫鍵和肽鍵,導(dǎo)致羊毛纖維鱗片斷裂,降低定向摩擦效應(yīng)[16]。Millington[17]采用賽絡(luò)閃光抗起球處理技術(shù),以UVC波段的紫外光照射羊毛針織物表面,隨后使用過氧化氫或過一硫酸鹽進(jìn)行溫和的濕式氧化處理,羊毛織物起毛起球現(xiàn)象得到有效改善。紫外線照射法雖然成本低,環(huán)境友好,但是效果不穩(wěn)定,經(jīng)過多次清洗后效果會變差,因此此方法還需進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)。
2.2.1 氯化法
氯化法是指對羊毛纖維進(jìn)行氯化處理,破壞羊毛纖維表面的鱗片結(jié)構(gòu),降低定向摩擦效應(yīng)[18]。羊毛經(jīng)氯化處理后,羊毛表面上的鱗片會出現(xiàn)脫落現(xiàn)象,織物出現(xiàn)泛黃、手感粗糙、耐磨性降低的問題。此外,在氯化過程中會產(chǎn)生有毒的可吸附有機(jī)鹵素(AOX)副產(chǎn)物,對人體和環(huán)境有害,此方法現(xiàn)在已逐步被淘汰[19]。
2.2.2 氧化法和還原法
氧化法和還原法可以破壞鱗片層中的二硫鍵和氫鍵,降低定向摩擦效應(yīng),提高織物抗起毛起球能力。Wan等[20]采用生態(tài)環(huán)保的臭氧輔助處理(ECO)對羊毛纖維進(jìn)行改性,結(jié)果表明,經(jīng)過處理的羊毛纖維表面出現(xiàn)卷曲現(xiàn)象,部分鱗片斷裂。經(jīng)ECO處理的纖維制成的針織物,在5000次磨損循環(huán)下抗起毛起球等級依然可以達(dá)到3.8級。氧化法和還原法對羊毛纖維損傷較大,整理效果一般,因此一般將氧化法和還原法與其他技術(shù)結(jié)合使用,以求獲得更好的抗起毛起球性能。
2.2.3 樹脂整理法
通過樹脂整理可以在羊毛纖維表面形成一層聚合物薄膜,從而阻止纖維的運(yùn)動和定向摩擦。劉海艷等[21]制備了三元共聚硅油(PBS)改性WPU乳液和薄膜,并對羊絨針織物進(jìn)行抗起毛起球整理,結(jié)果表明,羊絨針織物的抗起毛起球等級可提高1~2級,織物的柔軟性、透氣性和透濕性良好。楊化章等[22]采用抗起毛起球整理劑WPU,對純棉針織物和滌毛混紡針織物進(jìn)行整理,結(jié)果表明,經(jīng)處理后的織物抗起毛起球等級提高了4級,耐洗牢度好,織物手感和白度也較好。樹脂法整理可以使羊毛織物具有較好的抗起毛起球效果,但是交聯(lián)劑的安全性、耐久性差和織物手感差的問題一直是一個行業(yè)難題,亟待解決。
2.2.4 溶膠-凝膠法
溶膠-凝膠法技術(shù)在抗起毛起球整理工藝中還處于發(fā)展階段。溶膠-凝膠水解烘焙后可以形成孔狀的網(wǎng)絡(luò),然后交聯(lián)在織物的表面包覆纖維,可降低羊毛纖維間的定向摩擦效應(yīng)[23]。劉冰等[24]利用硅溶膠對針織羊毛織物進(jìn)行抗起毛起球整理,結(jié)果表明,經(jīng)溶膠-凝膠處理后,織物的抗起毛起球性能提高,纖維直徑增大,摩擦系數(shù)降低。
2.3.1 生物酶整理
特定的蛋白酶能夠分解羊毛纖維皮質(zhì)層和鱗片之間的細(xì)胞間物質(zhì),從而降低定向摩擦效應(yīng),達(dá)到抗起毛起球的效果。Mojsov[25]采用不同濃度的蛋白酶對機(jī)織毛織物進(jìn)行處理,研究表明在中高強(qiáng)度條件下酶處理的羊毛織物表現(xiàn)出優(yōu)異的抗起毛起球性能,并且改善了織物的柔軟性、吸收性和縮絨性。然而蛋白酶法受環(huán)境影響較大,處理結(jié)果不穩(wěn)定,成本較高,目前市場推廣率較低。
2.3.2 生物質(zhì)整理
角蛋白溶液具有無毒和皮膚親和性的特點(diǎn),其大分子具有類似羊絨纖維的結(jié)構(gòu),能在纖維表面形成一層蛋白膜,從而降低纖維表面摩擦特性,增強(qiáng)織物的抗起球性能[26]。Jia等[27]研究制備了一種基于亞硫酸氫鈉、氮酮和LKZ-610(三取代有機(jī)磷,一種羊毛和羊絨的抗收縮整理劑)的新型羊毛溶解體系,對羊毛纖維處理得到高分子量的角蛋白溶液。在1:20浴比、8% owf角蛋白溶液和5% owf LKZ-610的條件下,將羊絨織物在50℃下處理50分鐘,抗起球等級達(dá)到4.5級,織物手感良好。
許磊等[28]采用蛋白酶-殼聚糖法進(jìn)行抗起球整理,研究表明,當(dāng)?shù)鞍酌窩TA-B用量1% owf、殼聚糖用量3% owf、柔軟劑用量0.8% owf時,羊絨衫摩擦2h的抗起球等級達(dá)到4~5級;摩擦5 h的毛球下降率為78%,抗起球等級達(dá)到3.0~3.5級,并且織物手感較好,縮水率降低,白度沒有明顯變化。
二氧化硅具有無毒、高熱穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性和易于結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)等優(yōu)異特性,廣泛應(yīng)用于涂層技術(shù)領(lǐng)域[29]。Altangerel等[30]利用乙酸和酸性水通過浸涂法在羊絨織物表面制備了超疏水性的SiO2納米超薄薄膜,研究表明,SiO2納米粒子在羊絨纖維表面的沉積主要由共價鍵控制,而不是物理吸附,SiO2納米粒子涂層對羊絨織物的質(zhì)量和適用性有顯著改善,耐干濕摩擦色牢度和抗起毛起球等級得到提高。
工程水納米結(jié)構(gòu)(EWNS)是由電噴霧和水的電離兩個平行過程合成[31]。EWNS中所含的ROS主要是羥基和超氧自由基,是強(qiáng)氧化劑,可以通過氧化還原反應(yīng)分解脂類和蛋白質(zhì)等碳基化合物[32]。Zhu等[33]建立了一個優(yōu)化的工程水納米結(jié)構(gòu)(EWNS)試驗(yàn)平臺,以可控方式生產(chǎn)EWNS,羊毛織物經(jīng)過EWNS處理后,EWNS所含的活性氧能夠分解羊毛中的蛋白質(zhì),羊毛纖維表皮的鱗片邊緣被分解,導(dǎo)致纖維摩擦系數(shù)降低,從而提高羊毛織物的抗起毛起球性能。與未處理的樣品相比,所有EWNS處理的樣品顯示出至少0.7級的改善。
本文簡單地介紹了羊毛織物起毛球的成因,深入探討了羊毛織物抗起毛起球的影響因素,發(fā)現(xiàn)羊毛纖維自身的特性,紗線以及織物的結(jié)構(gòu)對羊毛織物的抗起毛起球性能具有較大的影響。詳細(xì)地闡述了改善羊毛織物起毛起球性能的幾種方法,發(fā)現(xiàn)目前羊毛織物的抗起毛起球整理工藝仍存在不完善的地方,主要問題集中在經(jīng)整理工藝處理后的羊毛織物,往往會破壞織物本身的機(jī)械性能,影響羊毛織物的手感和舒適性。因此針對羊毛織物抗起毛起球整理工藝的后續(xù)研究,應(yīng)基于生態(tài)環(huán)保和不影響織物服用性能的前提下進(jìn)行開展。