棉織物折皺形成原理及抗皺機理

1.折皺形成原理

棉纖維是由β-2D葡萄糖剩基通過1,4甙鍵聯接起來的纖維素大分子組成的。在纖維素分子中每個葡萄糖環上都保留有3個可以形成氫鍵的自由羥基。當纖維受到外力時,在規整度高的結晶區,分子鏈排列整齊,形成的氫鍵較多,而且能共同承受外力的作用。所以,在不超過彈性極限的外力作用下,一般只發生較小的可逆形變,即普彈形變。在規整度較低的無定形區,羥基大多處于游離狀態,形成的氫鍵較少,在洗滌或穿著過程中經受外力作用時,纖維素分子沿著外力的方向發生一定的形變,基本結構單元相對滑移,羥基在新的位置又會產生新的氫鍵重新排列。當外力去除后,系統發生蠕變回復,若新形成的氫鍵產生的阻力大于回復力,使系統形變不能恢復,便出現了永久形變。由于氫鍵排列的多樣性而產生多種形態變化,這種不均一而且不可逆形變的宏觀表現就是織物的折皺。

另外,棉纖維在水中溶脹時橫截面的面積增大40%以上,而長度變化不大,由于經緯紗交織而表現為不均勻收縮和干燥時不均勻恢復,也是褶皺形成的原因之一。

2.抗皺機理

織物的抗皺整理主要有共價交聯和樹脂固定兩種機理。

共價交聯是采用含有兩個或兩個以上官能團的多官能化合物作為交聯劑,與纖維中相鄰分子鏈上的羥基發生反應形成橋聯共價結合,交聯反應往往需要催化劑。而樹脂固定則是將高分子材料包覆在纖維素分子周圍或沉積在纖維分子之間,從而限制分子鏈的變形或分子鏈間的相對滑移。這樣,當體系受到外力作用時,由于共價交聯或樹脂的固定,不僅可減少纖維素大分子的形變,更主要的是穩定了原有的氫鍵結構,降低了形成新氫鍵的可能性,提高了形變的恢復能力,從而達到抗皺的目的。

由抗皺整理的機理可以看出,如果在抗皺整理操作時紡織品已形成某種形狀,則在抗皺整理后亦傾向于保持該形狀,如褲線、裙褶。因此,耐久壓燙整理的方法和機理與抗皺整理相仿。

如果纖維素在溶脹狀態下被固定,干燥后交聯的纖維則處于松弛狀態,所以仍可出現折皺,但遇水后纖維溶脹只能達到原固定狀態而使折皺消失。這種性能即為“濕抗皺性”皺性。

值得注意的是,纖維素的交聯不僅會使手感變差,還會導致抗張力強度降低。這是由于交聯限制了纖維素分子的移動和內旋轉,外力作用下易造成應力集中而產生斷裂。當然,抗皺整理特別是酸催化體系也會造成紡織品強度下降。

另外,降低纖維分子間的作用力,增加纖維的平滑柔軟性也可起到抗皺作用。有機硅和液氨處理抗皺的機理主要是這種作用。