1.折皱形成原理

棉纤维是由β-2D葡萄糖剩基通过1,4甙键联接起来的纤维素大分子组成的。在纤维素分子中每个葡萄糖环上都保留有3个可以形成氢键的自由羟基。当纤维受到外力时,在规整度高的结晶区,分子链排列整齐,形成的氢键较多,而且能共同承受外力的作用。所以,在不超过弹性极限的外力作用下,一般只发生较小的可逆形变,即普弹形变。在规整度较低的无定形区,羟基大多处于游离状态,形成的氢键较少,在洗涤或穿着过程中经受外力作用时,纤维素分子沿着外力的方向发生一定的形变,基本结构单元相对滑移,羟基在新的位置又会产生新的氢键重新排列。当外力去除后,系统发生蠕变回复,若新形成的氢键产生的阻力大于回复力,使系统形变不能恢复,便出现了永久形变。由于氢键排列的多样性而产生多种形态变化,这种不均一而且不可逆形变的宏观表现就是织物的折皱。

另外,棉纤维在水中溶胀时横截面的面积增大40%以上,而长度变化不大,由于经纬纱交织而表现为不均匀收缩和干燥时不均匀恢复,也是褶皱形成的原因之一。

2.抗皱机理

织物的抗皱整理主要有共价交联和树脂固定两种机理。

共价交联是采用含有两个或两个以上官能团的多官能化合物作为交联剂,与纤维中相邻分子链上的羟基发生反应形成桥联共价结合,交联反应往往需要催化剂。而树脂固定则是将高分子材料包覆在纤维素分子周围或沉积在纤维分子之间,从而限制分子链的变形或分子链间的相对滑移。这样,当体系受到外力作用时,由于共价交联或树脂的固定,不仅可减少纤维素大分子的形变,更主要的是稳定了原有的氢键结构,降低了形成新氢键的可能性,提高了形变的恢复能力,从而达到抗皱的目的。

由抗皱整理的机理可以看出,如果在抗皱整理操作时纺织品已形成某种形状,则在抗皱整理后亦倾向于保持该形状,如裤线、裙褶。因此,耐久压烫整理的方法和机理与抗皱整理相仿。

如果纤维素在溶胀状态下被固定,干燥后交联的纤维则处于松弛状态,所以仍可出现折皱,但遇水后纤维溶胀只能达到原固定状态而使折皱消失。这种性能即为“湿抗皱性”皱性。

值得注意的是,纤维素的交联不仅会使手感变差,还会导致抗张力强度降低。这是由于交联限制了纤维素分子的移动和内旋转,外力作用下易造成应力集中而产生断裂。当然,抗皱整理特别是酸催化体系也会造成纺织品强度下降。

另外,降低纤维分子间的作用力,增加纤维的平滑柔软性也可起到抗皱作用。有机硅和液氨处理抗皱的机理主要是这种作用。