作者：中村孝一，日本花王公司

翻譯：老羅

摘要：

關(guān)于柔軟機(jī)制的傳統(tǒng)理論指出柔軟效應(yīng)是由于纖維和紗線。我們的新理論解釋了通過氫鍵抑制纖維間的交聯(lián)，包括非冷結(jié)束縛水。柔軟劑有兩個(gè)重要作用：（1）干燥過程中纖維間彎月面力的降低防止纖維間距離減小。（2）柔軟劑抑制在纖維之間束縛水交叉連接的形成。此外，柔軟劑導(dǎo)致不均勻吸附，因此柔軟劑吸附的層次發(fā)生了：更多的是在外部，內(nèi)部更少。因此，更柔軟的外部和更堅(jiān)硬的內(nèi)部兩種不同的物理性質(zhì)是面料的柔軟和彈性關(guān)鍵因素。

作者

大多數(shù)消費(fèi)者都會(huì)聯(lián)想到濕棉布被自然晾干后會(huì)發(fā)生什么（或者是被手?jǐn)D壓）：它們變得如此堅(jiān)硬，就像織物被粘住了?？椢锶彳泟┰跍p少這種硬度。在20世紀(jì)30年代初，研究表明陽離子表面活性劑，最初是為了改善對纖維素的直接染料耐水性柔軟劑。陽離子織物柔軟劑大約在1955年首次引入美國市場。雖然最初的增長沒有那么高，但全球市場此后顯著增長。現(xiàn)在，織物柔軟劑在許多家庭中被視為必需品。現(xiàn)在市場上的織物柔軟劑進(jìn)一步融合了其他功能，比如香味、除皺、除臭，以及抗菌作用。盡管如此，織物柔軟劑沒有改變基本目的。柔軟的水洗面料舒適、有彈性的感覺使我們的日常生活更加令人滿意。

織物柔軟劑能輕松有效地改善洗過的衣服和棉毛巾的手感。傳統(tǒng)理論將其柔軟效應(yīng)歸因于增加纖維和紗線之間的“滑動(dòng)”。柔軟劑是一種陽離子表面活性劑，但有兩個(gè)長烷基分子結(jié)構(gòu)中的鏈。在這個(gè)理論中，由柔軟劑形成的陽離子囊泡吸附在在水中帶負(fù)靜電的棉纖維纖維素表面上。結(jié)果被認(rèn)為是表面覆蓋一層高度結(jié)合的烷基鏈。疏水的這些鏈的性質(zhì)意味著在與空氣的接口處這一層具有較低的表面能。因此，干的纖維減少，導(dǎo)致布料中的紗線變軟。

自20世紀(jì)30年代以來，有很多關(guān)于織物承受外力作用下的應(yīng)力變化的報(bào)道。

他們中的許多人似乎受到了上述相關(guān)紡織品性能與柔軟效應(yīng)以減摩擦理論為基礎(chǔ)情況的影響。例如，larrat報(bào)告說柔軟度儀測量的摩擦力與柔軟度之間沒有相關(guān)性；當(dāng)用摩擦儀代替時(shí)摩擦力減小了是。另一方面，羅德和Olofsson報(bào)告了它們之間的摩擦和柔軟一個(gè)重要的關(guān)系。這個(gè)靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)之間的平衡被認(rèn)為是至關(guān)重要的，低的“靜摩擦系數(shù)”是被認(rèn)為對柔軟效果至關(guān)重要。然而，柔軟度的水平及其趨勢取決于關(guān)于測量方法。因此，一種柔軟劑減少纖維之間的摩擦并不總是減少纖維與人體皮膚之間的摩擦。相反的方向，crutzen的結(jié)果表明強(qiáng)烈的柔軟效果并不總是有效地減少摩擦系數(shù)。最后，Sebastian等人。試圖評估連接破裂力（JRF），即從織物上抽出一根線所需的力。對我們來說，jrf值是被認(rèn)為是代表靜摩擦力的表面柔軟指數(shù)。同時(shí)，這些研究人員還注意到測量值并不完全取決于連接處的摩擦力，因?yàn)檫@種現(xiàn)象包括粘著力和摩擦力。

盡管有這些有趣的結(jié)果，但是直接研究柔軟過程的基本原理，這就是我們目前研究的動(dòng)機(jī)。棉有高保水能力（25°C時(shí)重量的8%和60%相對濕度），因?yàn)槠浣M成纖維素單元是一種高度親水的聚合物。因此，我們將重點(diǎn)放在表面眾多羥基（–oh）的作用棉纖維/紗線。這些羥基可以形成氫彼此結(jié)合。交聯(lián)氫中的水單個(gè)纖之間的連接網(wǎng)絡(luò)可以是虛構(gòu)的，被認(rèn)為是棉織物變硬的原因。

在研究過程中，我們發(fā)現(xiàn)了以下兩種現(xiàn)象。其一是當(dāng)它們通過施加機(jī)械力進(jìn)行測試時(shí)（通過川端康成評估系統(tǒng)KES FB2進(jìn)行彎曲試驗(yàn)），有柔軟劑與沒有柔軟劑對棉紗硬度的影響不同。另一種是棉紗非常柔軟，而且它們在真空（110°C，3小時(shí)，2-35Torr）下完全干燥看起來很柔軟。據(jù)了解，在這種情況下，棉不會(huì)退化然后釋放到使用CaCl2管完全防潮控制的正常壓力下。這些干棉紗感覺好像他們用織物柔軟劑處理。這些兩項(xiàng)發(fā)現(xiàn)表明紗線的硬化和軟化通過以下方式進(jìn)行機(jī)制。主要原因棉的硬化是氫的多重交聯(lián)（主要是非凍結(jié)水）之間菲布雷斯。這些水分子是可想象的，被束縛或強(qiáng)烈的被無數(shù)以纖維素為基礎(chǔ)的棉纖維羥基的表面羥基。這水的結(jié)合力很強(qiáng)以致不能在差示掃描量熱法（dsc）測量。然而，在KES彎曲試驗(yàn)中觀察到。這些鍵可以被機(jī)械力破壞。因此，有理由假設(shè)織物柔軟劑是通過抑制這些氫鍵的交聯(lián)而產(chǎn)生的作用。

當(dāng)我們用顏色指示劑用于染色吸附在織物上柔軟劑的區(qū)域檢查其吸附狀態(tài)（溴酚藍(lán)，BPB）。柔軟劑分子有利于吸附在布和紗線的外部或外露部分，吸附在內(nèi)部的較少。這個(gè)我們使用外切分餾法時(shí)也發(fā)現(xiàn)了同樣的紗線“漸變”現(xiàn)象。最后，這種柔軟劑的吸附分級確認(rèn)了紗線的內(nèi)外部二次離子質(zhì)譜（tofsims）是一種用于表面測量的標(biāo)準(zhǔn)工具。柔軟劑在紗線之間以及紗線內(nèi)部交叉點(diǎn)的吸附概率很低。這些結(jié)果與Sakai等人研究了在云母板的表面柔軟劑的報(bào)道一致。他們發(fā)現(xiàn)吸附是通過柔軟劑囊泡被驅(qū)動(dòng)的與吸附柔軟劑的碰撞分子保持在同一位置，沒有任何遷移。根據(jù)仔細(xì)的實(shí)驗(yàn)，這些作者說吸附的主要驅(qū)動(dòng)力不是靜電吸引。

我們還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非常有趣比較的柔軟度交叉點(diǎn)的現(xiàn)象。在前一種情況下，紗線首先用柔軟劑處理，然后織成布樣品以確保交叉點(diǎn)。與基于摩擦的邏輯預(yù)期相反理論上，交叉點(diǎn)柔軟劑較少的布料是與體積更大多用軟化劑覆蓋的十字點(diǎn)相比，它更柔軟。這個(gè)結(jié)果表明吸附在紗線或織物外部的柔軟劑是比纖維與紗線之間的“摩擦”更重要的。

被吸附在上面柔軟劑賦予纖維高度疏水性。是因?yàn)樗缪葜鴥蓚€(gè)重要的角色。首先，它減小干燥過程中的纖維彎月面力，從而防止纖維彼此靠近。第二，柔軟劑抑制纖維非凍結(jié)束縛水之間交聯(lián)氫鍵的形成。另一方面手，柔軟劑不太可能出現(xiàn)在紗線內(nèi)部，根據(jù)不均勻的吸附現(xiàn)象必然會(huì)有氫鍵的連接在那里形成，導(dǎo)致硬化酷似杜拉門的形象。因此，除非我們用適當(dāng)?shù)牧咳彳泟?、硬化結(jié)構(gòu)層包括非凍結(jié)十字連桿纖維之間的束縛水三維空間是降低。因此，兩者形成對比物理性質(zhì)，用柔軟劑清洗后體積較大的織物創(chuàng)造所需的柔軟和彈性感覺的因素是：即柔軟的紗線外層泡沫結(jié)構(gòu)和像杜拉門一樣的堅(jiān)硬的內(nèi)部是關(guān)鍵。我們認(rèn)為我們可以注意到過多的柔軟劑可以縮小內(nèi)硬膜的假想直徑，這會(huì)給面料帶來“枯萎”的感覺。

我們研究的最終目標(biāo)是改進(jìn)和豐富消費(fèi)者體驗(yàn)。我們希望這些柔軟機(jī)制進(jìn)展將激發(fā)新的發(fā)展思路更好的柔軟體系，以及新的滿足市場需求的紡織制造業(yè)技術(shù)。

小編附：

作者畢業(yè)于日本金澤大學(xué)工程碩士，自1991年以來，她一直在高聚物公司材料研發(fā)部開發(fā)實(shí)驗(yàn)室和R&Dhousehold產(chǎn)品研究實(shí)驗(yàn)室。她目前是后者的高級研究科學(xué)家。