日本衣物用后處理劑的技術進展

日本花王公司織物護理和家庭護理研究中心 石川晃

岳霄 編譯自日本《色材工學》2012.2

衣物用后處理劑指的是能賦予衣物更好風格的修飾劑。換言之，衣物用后處理劑可以使衣料的肌膚觸感、穿著心態、形狀、表面紋理、顏色等更加符合消費需求。人們在選購衣物時，通常會選擇能為自己帶來好心情，在穿著過程中又能繼續保持購買時風格的面料。但是，成衣在制造過程中要經過各種各樣的處理，消費者感受到的衣物狀態是多種后處理劑共同作用的結果。本文將介紹家庭洗滌過程中使用量最大、使用頻率高的衣物用后處理劑。其作用是使穿著和洗滌過程中喪失的衣物風格得以維持和恢復，有時甚至可以超過新衣物的良好風格。

日本現有的衣物用后處理劑以柔軟劑和糊劑（一種和服專用的上漿定型劑 ）為代表。從對衣物風格的影響來看，兩者的作用大不相同。在對衣物的保形性方面，隨著衣物、材料、流行趨勢或個人偏好的不同，兩種產品表現出截然不同的特性。從衣物風格的角度討論柔軟劑和糊劑的用途時，常常存在以著裝的社會背景（公服和私服、貴族與平民等）為前提的二元論觀點。

柔軟劑和糊劑的興衰史反映了衣物用后處理劑的用途和流行趨勢的變遷。糊劑最早由古埃及人在處理麻質衣服的前擺和腰布時使用，而最早的柔軟劑描述則見于羅馬人用皂洗羊毛織物后的記載。當時的人們就發現，肥皂在硬水中會生成皂渣，因而會對織物產生一定的柔軟效果。因此，肥皂的歷史起源就相當于柔軟劑應用的起源?？梢哉J為，合成洗滌劑的使用比柔軟劑概念的確立要晚得多。

但是，使用肥皂洗衣存在因皂渣引起的泛黃、脂肪酸臭等問題，兼之近代衣料纖維種類激增，新型柔軟劑應運而生。實際上，柔軟劑在家庭洗滌的真正普及源于二十世紀50年代，當時美國公司推出了以陽離子表面活性劑（c-SAA）為原料生產的柔軟劑。

在日本，糊劑產品幾乎與和服同時出現，而柔軟劑的歷史則要比糊劑晚約50年?，F在，柔軟劑在日本市場上已幾乎成為衣物用后處理劑的代名詞，糊劑市場卻呈現逐年萎縮的趨勢。目前，糊劑主要用作和服的后處理劑。近年來消費者外出著裝休閑化、定型襯衫日益普及是造成糊劑市場下滑的主要原因。本文將介紹日本衣物用后處理劑的作用機理與功能，同時，以體現消費者追求的真正價值為視點，對衣物用后處理劑的技術動向進行分析，概述各種新的衣物用后處理劑技術。

1. 衣物后處理的機理

1.1 糊劑

在重視制服和襯衫、和服等衣服形狀的場合，糊劑的應用較多。為了達到對衣物進行整形的目的，糊劑會在面料的紗線間及構成紗線的纖維間起到固定作用，這是糊劑的基本作用機理（圖1）。但是，由于衣物材料的作用互不相同，單獨使用一種黏附成分做糊劑會對其作用產生較大影響。

但是，紗線的狀態和布料的織造工藝決定了纖維素的羥基與水中氫的結合牢度，當濕氣不理想時，衣物的硬度難以保證。后來，人們又通過糊劑強化“強裝束”的形狀，這種突出直線的衣物造型在平安時代的貴族中相當流行，所使用的糊劑是以米等原料制作的淀粉糊。淀粉糊分子構造中的羥基、纖維上的羥基與氫的結合力是發揮糊劑作用的主要因素。由于糊劑在衣物纖維的空隙形成了粘著點，再加上粘著點原有的羥基與氫結合，因而使布料的硬度大大提高，這也是糊劑一直沿用至今的重要原因。

衣物用疏水性化學纖維普及后，糊劑的種類呈現出多樣化的局面。自1964年日本發售洗滌用合成糊劑以來，PVA（聚乙二醇）系、CMC（羧甲基纖維素）系、HBS（羥丙基淀粉）系、PVAc（醋酸乙烯乳液）系、耐熱性聚合物系等糊劑產品相繼問世，使糊劑的形狀、用途更加廣泛。圖2是日本特性迥異的糊劑品種。家庭用洗滌糊劑比專業上漿處理用的糊劑濃度要低，因而制造廠商在產品中添加了陽離子聚合物，以提高衣物的吸附效率。

1.2 柔軟劑

在重視改善肌膚觸感的場合，為了提高貼身內衣和T恤衫、毛巾等織物的柔軟度，柔軟劑的使用比較多。柔軟劑的作用與糊劑不同，其作用機理不是使紗線間、構成紗線的纖維間固定，而是減少紗線間、構成紗線的纖維間的靜摩擦、動摩擦（圖3）。同糊劑一樣，柔軟劑也是在水浴中對親水性纖維和疏水性纖維產生吸附，但二者在干燥后的作用效果卻完全不同。

對于親水性纖維，纖維表面間相互的引力作用與之對水和氫的結合程度有很大關系，與其說親水性化合物間這種相互作用強，還不如說柔軟成分沒有效果。對于疏水性化合物，其凝縮相的表面能很低，在水浴中對親水性纖維的相互作用也低，會影響它的吸附性。這時，具有親水基和疏水基的表面活性劑即能解決上述問題，例如家用柔軟劑的代表性成分就是長鏈二烷基型陽離子表面活性劑。棉、麻等纖維素纖維的表面存在因氧化形成的羧基，它在水中帶負電，會與c-SAA的親水基通過靜電相互作用結合。另一方面，柔軟劑分子中的二烷基（疏水基）疏水性很強，在干燥過程中面向大氣的一側會形成液體或固體的脂膜（圖4）。這種與親水性纖維結合的脂質膜可有效降低親水性纖維表面間的相互引力。長鏈二烷基型c-SAA與硅油誘導物拼用是又一個典型的應用實例。由于硅油誘導體的疏水性非常高，在水浴中對棉纖維的吸附率非常低，如果與長鏈二烷基型c-SAA拼用，可提高硅油誘導體對棉纖維的吸附率。這是因為，在水中帶負電荷的棉纖維與c-SAA的親水基結合后，c-SAA的疏水基面向水一側，而疏水性的硅油誘導體與c-SAA的疏水基發生相互作用，因而能提高硅油誘導體對棉纖維的吸附性。硅油誘導體在親水性表面形成一層油膜，進一步降低了親水性纖維間在大氣環境中的相互作用力。

對于疏水性纖維，由于它的氫結合力很小，因而與水的相互作用較小，疏水性引力使洗后的衣物容易干燥。疏水性纖維間引力的作用應該考慮范德華引力和纖維表面的粗糙度形成的機械性結合。這種結合在纖維間和紗線間是埃（Angstrom）為數量級的接觸，摩擦等機械力往往會造成疏水性表面變得粗糙，從而改變了纖維表面固有的物理化學性質。在織物制造過程（紡紗、織造）和穿著、洗滌過程中，往往會造成紗線間的引力作用增加?；谝陨侠碛?，應選擇疏水性、可減小纖維分子間引力的化合物，這些能使纖維表面平滑性增加的柔軟成分包括脂肪酸誘導體、硅油誘導體、聚乙烯、液體石蠟等。不論是哪種疏水性化合物，在凝縮相形成時都具有降低表面能的特征。在水浴中的吸附性會由于疏水性相互作用而使其對疏水性纖維的吸附變得容易，而大多數疏水性纖維在水浴中都會帶有負電，故長鏈二烷基型c-SAA具有較好的吸附、柔軟效果。

2. 柔軟劑的技術進展

2.1 柔軟成分

長鏈二烷基型c-SAA對大多數親水性、疏水性纖維都具有良好的柔軟效果，從家庭洗滌用柔軟劑開始工業化生產至今一直是柔軟劑的主要成分。在纖維工業中還使用陰離子、非離子型的柔軟劑，這是在浸染和壓染等工業處理條件下應用的柔軟劑。但在家庭洗滌條件下，它們由于對纖維的吸附效率太低而無法作為家用柔軟劑的成分。二硬化牛脂基氯化銨（DHTDMAC）的柔軟性也很好，在二十世紀50年代至80年代曾一直是家用柔軟劑的主要成分，但由于DHTDMAC在自然環境中的生物降解性很差，因而受到多方的指責。

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從環境影響的角度考慮，日本于1992年實現了高生物降解性酯酰銨鹽酸鹽（HEMPDA-EA）的實用化。二甲基二酯基季銨鹽（MDEA-EQ）于1994年、三甲基二酯基季胺鹽（DMAPD-EQ）和單甲基酯基季銨鹽（TEA-EQ）于1996年相繼進入實用化（圖5）?，F在，歐洲是世界上將TEA-EQ用作柔軟劑成分最多的地區，日本生產的很多柔軟劑也在使用TEA-EQ。

以上介紹的是柔軟劑用生物降解性良好原料的變遷?，F在，日本仍然以性能更好的HEMPDA-EA作為制造柔軟劑的主要原料，以TEA-EQ替代DHTDMAC會降低柔軟性能。由于目前還沒有關于柔軟劑的通用標準，最初在歐洲獲得廣泛使用的TEA-EQ多半是為了迎合歐洲嚴苛的環境法規。實際上，與DHTDMAC相比，TEA-EQ無論是價格還是柔軟性能并無優勢。

2.2 制品形態趨于濃縮化

花王公司于1962年在日本率先推出液體型的柔軟/抗靜電劑，成為日本家用柔軟劑生產的開端。最初推出的柔軟劑分為漂洗時投入的液體型和干燥時使用的片狀兩種劑型。由于家用洗衣機的普及，現在日本銷售的家用柔軟劑幾乎全部是液體產品。圖6是日本經濟產業省對日本歷年柔軟劑銷售額的統計。

圖6顯示，在日本早期銷售的柔軟劑主要是1次用量較大的普通型柔軟劑（柔軟成分3%～7%，衣物1.5kg/30L水，柔軟劑用量為～20mL）。1988年，出現了省資源、省能源的濃縮型產品（柔軟成分10%～25%，衣物1.5kg/30L水，柔軟劑用量為7～10ml），90年代又出現了更加節省資源、性價比更高的替換用袋裝濃縮產品。近年來，日本柔軟劑銷售額的近90%來自于濃縮型柔軟劑。2010年，日本又推出了使用量更少的超濃縮型柔軟劑，繼續推進柔軟劑的濃縮化進程。

2.3 提高吸水性

經過柔軟劑處理后，毛巾等織物的表面會發生疏水化，引起吸水性下降。1989年，日本開發出了能改善織物吸水性的柔軟劑。這種柔軟劑所用原料二油酸基二甲基氯化銨（DODMAC）分子的疏水基被油酸基所替代。由于柔軟劑分子的疏水基是含不飽和鍵的油酸基，因而分子的運動性提高，促進了水分子的運動（圖7）。

2002年，日本又開發出了以陰離子-陽離子表面活性劑的離子復合體為主要原料的柔軟劑成分，向市場推出了吸水性更高的柔軟劑產品。因為c-SAA的陽離子具有親水性，對陰離子型纖維表面的吸附性并不算高。而在陰離子-陽離子表面活性劑的離子復合體中，陰離子的親水性幾乎不會影響到其對纖維表面的吸附，因而能夠使織物保持較高的親水性（圖8）。

2.4 外觀透明化技術

透明型柔軟劑是凝膠狀的分散體，除了外觀不同外，它還具有在洗衣機的投入口沒有殘留的優點。初期推出的透明型濃縮柔軟劑主要成分是具有一個長鏈烷基和一個短鏈烷基的非對稱性二烷基季銨鹽，通過使用溶劑使其實現透明化。盡管這在當時是具有劃時代意義的技術，但其柔軟性能卻比通常的柔軟劑差。這之后，歐洲和美國推出了透明型的濃縮柔軟劑，采用的原料是烷基部分被油酸基代替的TEA-EQ。其透明化技術是通過添加溶劑和無機鹽配制成微乳液的形式。這種透明型柔軟劑于2005年在日本開始發售，并受到消費者的熱捧。

日本最早的透明型柔軟劑是2002年由花王公司率先開發出來的，它是以c-SAA和有支鏈烷基的陰離子表面活性劑（a-SAA）組成的復合物制成的。隨著c-SAA和a-SAA混合比率的變化，可以對體系的HLB值進行調整，從而生成由溶劑-水-SAA組成的二連續相微乳液，在冰點以下直至高溫下都能保持穩定的透明狀態。

使用透明型柔軟劑后，織物還具有以往的柔軟劑所不具備的高吸水性和光滑性。2007年，以硅油為主成分的透明型柔軟劑登場，柔軟劑的透明化技術進入到繁盛期。

3. 開發柔軟劑的附加功能

柔軟劑的基本功能是賦予衣料、織物柔軟性和抗靜電性，糊劑的作用是使衣物的形狀得到整理?，F在，能夠提供這些普通功能的產品充斥著市場，但卻很難更進一步地滿足消費者的需求。因此，增加若干附加功能（plus a）以適應環境、流行趨勢、偏好性、社會的變化，成為衣物后處理劑產品開發的必然趨勢。根據市場形勢和消費偏好變化提出各種附加值方案，近年在日本的柔軟劑開發中頗為盛行。

3.1 抑制衣物的不愉快氣味

在日本，衣物產生的臭味并不是現在才受到重視，10年前就已經成為衣物護理的一個重要課題。與體臭相關的除臭劑產品很早就已存在，但與消除衣物臭氣有關的產品卻在最近幾年才出現。衣物、布制品用消臭劑市場的增長，與消費者對衣物臭氣的關心程度有直接關系。因而，與此對應的后處理劑開發也在實時進行。

衣物發生臭氣的場合多見于衣物穿著過程，洗滌后的衣物在室內晾干時也容易出現。衣物產生臭氣的原因不同，處理方法也不相同。衣物臭氣可分為由身體或外部的臭氣轉移至衣物和細菌等微生物分解衣物上的殘存污垢而產生兩種情況。針對前一種情況，P&G與2005年在日本推出了具有除臭功能的柔軟劑，這是一款利用香料實現感覺消臭并具有柔軟作用的產品。

針對細菌代謝引起的臭氣，藤井志子等人對衣物洗滌后在室內晾干時發生的臭氣原因進行了探索。隨后于2002年推出了配合抗菌成分的柔軟劑，滿足了消費者防止衣物“生干臭”的柔軟劑功能訴求。2008年，花王公司實施了一項關于衣物洗滌后處理方式的網絡調查，被調查者把在室內晾干衣服的理由歸結為“要外出”和“要在夜間洗滌衣物”。除天氣原因外，這些在室內晾干衣物的理由也應作為今后衣物除臭產品開發的價值要點。

3.2 提高衣物上的留香性

同一品牌的柔軟劑和洗滌劑推出若干留香性、香調相異的制品，已經成為時下制造商搶占市場份額的重要手段。但在過去，洗滌劑和柔軟劑用后在衣物上留香只是為了增強洗滌劑和柔軟劑的效果，或以增加消費者使用產品的放心感為目的，因而選擇消費者喜愛的香氣是當時香調設計的主要著眼點。因此，在很長一段時間內，柔軟劑只會使用同一種香調。

實際上，在商店狹小的空間內，對于香料的基本組成僅僅略作改變的同類產品，消費者往往只能根據品牌印象選購。這是造成銷售額很難提高的重要原因。這種情況直到1999年才發生改變：一款以在衣物上留香為主要訴求的高留香柔軟劑登場，并獲得了巨大成功。這種新產品問世后，帶動該品牌產品的銷售額上升，通過追加香調能夠提高該品牌的市場占有率為業界所共知?，F在，各柔軟劑制造商除了采取上述方法增加制品的品種外，還采用可持續釋放香氣的香料和配合香料膠囊的技術。同時，在過去以增加衣物柔軟度的基礎上，又增加了具有愉悅香氣的柔軟劑品種，使用此類柔軟劑的人數在不斷增加。直至2005年，日本使用柔軟劑的人數比例一直穩定在70%（圖9）。據花王公司最近的調查，日本人使用柔軟劑的比例已接近80%。留香型柔軟劑對于日本家庭柔軟劑使用率的提高功不可沒。

3.3 防止洗滌產生的皺褶

在二十世紀90年代后半期洗衣機從雙缸置換為全自動型后，消費者已無需再把衣物從洗滌桶轉移至脫水桶。但是，全自動洗衣機的大型化降低了洗滌浴比，使衣物更容易纏繞，經過洗滌、脫水后的衣物極易產生褶皺。夫妻同時上班情況的增加，也使得洗滌衣物的時間逐年縮短。為此，烘干衣物、使用電熨斗消除洗滌產生的褶皺成為消費者的日常操作。形態穩定襯衫（免熨燙）在90年代才得以普及，盡管消費者對這種襯衫的需求非常高，但能夠用作這種襯衫的衣料非常有限。

2000年以后，以減少洗滌褶皺和減少衣物變形為訴求的衣物用柔軟劑登場。這種柔軟劑配合了硅油成分，使纖維間的滑動性大大提高。它不僅能夠防止洗滌中衣類的纏繞，在吊掛晾干過程中還能使褶皺伸開。宮坂廣夫認為，聚酯變性硅油具有安全性、柔軟性高等多項優良功能，并且高分子量化的變性硅油效果更好。

3.4 休閑衣物用柔軟劑

能夠降低洗滌褶皺的柔軟劑市場在二十世紀90年代后半期發生了令人矚目的變化，起因是衣料的流行趨勢發生了很大變化。職業裝、高級品牌服裝在經濟泡沫時期所確立的地位受到動搖，外出穿著休閑衣料的人越來越多。為了保持休閑衣物的現狀，通過電熨斗減少衣物皺褶的需求卻在下降，能夠減少衣物洗滌皺褶的柔軟劑仍然成為滿足衣物簡便整形的有效手段。使用這種新型柔軟劑處理后，衣物在干燥過程中就能被整形，從而減少了休閑衣物洗滌后的褶皺。

以下三個基本功能是休閑衣物用柔軟劑（衣物用定型劑）的基本特征：通過吊掛晾干使衣物整形，具有消除衣物褶皺的新功能；適度的張力和滑爽性是從前糊劑和柔軟劑所沒有的新觸感；不像過去的糊劑使用時易形成皮膜，從洗衣機的柔軟劑投入口使用更加簡便。

衣服因洗滌產生的皺褶大致分兩類：一種是由機械力產生的褶皺，另一種是由于纖維收縮產生的凹凸褶皺（圖10）。在機械力的作用下，衣物在洗滌中纖維會發生彎曲，纖維間相互牽扯使紗線發生變形，形成褶皺。同時，為了緩和紗線間的內部應力，洗滌過程中纖維會在水中發生膨潤，干燥時單纖維間會有不同程度的收縮，紗線發生應變，形成比較淺的凹凸褶皺。

為了消除衣物洗滌過程產生的褶皺，必須消除纖維間的滑動、彎曲；而要消除衣物的凹凸褶皺，則必須抑制纖維發生的強化變形（圖11）。針對發生褶皺的不同原因，纖維間的潤滑成分（柔軟成分）和纖維強化成分（張力成分）成為衣物定型劑的關鍵成分。

糊劑的主要成分對纖維有強化作用，干燥時在纖維間的交點發生黏著，通過皮膜使衣物上的皺褶固定化。衣物用定型劑中的“纖維強化成分”不會形成皮膜，而是采用聚乙二醇系的聚合物使衣物柔軟，而“纖維潤滑成分”則采用了能與聚乙二醇系聚合物分子混合、效果又互不抵觸的氨基變性硅油。

圖12是實際使用衣物定型劑后抗皺褶效果的評價結果（掛干）。在掛干衣物時，重力會使濕衣服向下方拉伸，纖維潤滑成分會使紗線與紗線間變得滑爽，從而緩和了纖維間的滑動、彎曲，進而使褶皺在干燥時變得不明顯。纖維束或紗線的張力上升也會抑制干燥時紗線的收縮，從而防止衣物上凹凸褶皺的出現。衣物定型劑抑制衣物上凹凸褶皺的效果是一般的柔軟劑所不具備的。A. Ishikawa等人還對衣物定型劑的作用機理、吸附狀態進行了研究。

3.5 與生活方式的變化相對應

隨著《男女雇傭機會均等法》和《育兒休業法》等法律的出臺，結婚、生育后外出參加工作的日本女性逐漸增多。1980年日本夫妻雙方都外出工作的比率為36%，到2010年這個比例已經上升到56%。職業女性與家庭主婦做家務的時間有所不同，前者大多采用“夜晚洗滌、干燥，次日取出”的夜間洗滌方式（圖13），其中全職工作的女性有40%的人在夜間完成洗滌。這種傾向在20～30歲的年輕人中間尤為顯著。年輕的上班族感覺負擔最大的是“取出晾干衣物”的操作，疊起衣服盡管很麻煩，但可以在空閑時完成，而洗滌終了后干燥衣服需要較長的時間，這種在夜晚完成“取出、晾干衣服”的操作極易使工作了一天的年輕女性產生疲勞感。這部分女性做家務的經驗少，從事洗滌、干燥勞動時缺乏技巧，因而很容易對洗滌后衣物的狀態產生不滿情緒。

為了減輕年輕女性“取出衣服晾干”過程的負擔，減少干燥衣服技術的影響，需要從以下幾方面加以討論：1）抑制洗滌、漂洗工程中的纏繞情況，提高“取出的便利性”；2）抑制脫水后的衣物纏繞，使衣服易于干燥；3）抑制洗滌后褶皺的產生。

在洗滌過程中，洗滌時產生的機械力最大。為了研究如何抑制衣物過程中發生的纏繞現象，需要對洗滌劑和柔軟劑兩方面的效果進行討論。研究發現：為了實現上述目的，在洗滌劑和柔軟劑商品的設計中配入纖維潤滑成分就可達到預期效果。通過這些措施，可以抑制洗滌中衣物發生纏繞的幾率，改善衣物取出時的便利性。同時，衣物間附著力的下降會提高衣物的易干性，實現抑制洗滌皺褶的目的，并獲得滿意的后處理效果（圖14）。

3.6 衣物經柔軟劑處理后的膚感

柔軟劑的作用是使衣物變得柔軟。吸附在纖維表面的柔軟劑可以降低纖維間的引力，提高纖維的易動性，從而降低肌膚-纖維間的摩擦系數。例如，運動時，如果衣物很硬就會對局部肌膚產生較強的壓力，使用柔軟劑處理后會降低衣服對肌膚的壓力。此外，在衣服較硬時，肌膚與布的相對位置不會隨人的肢體運動而改變，如果變得柔軟，衣服就會隨著人體的運動而變化。

穿著經柔軟劑處理過的衣物，可顯著降低肌膚所受的物理刺激，有助于保持肌膚的健康。這個觀點已經在學術上得到驗證（K. Isoda等人和T. Fujimura等人）。

4. 總結

本文從社會環境、服裝流行、生活方式變化的角度，考察了日本衣物用后處理劑的技術動向?，F在的衣物用后處理劑市場競爭十分激烈，要想僅通過單項功能就實現差別化非常困難，開發二次功能或在原來的后處理劑基礎上強化其附加功能，是當下洗滌劑制造商積極追求的目標。將香氣應用在家居護理用品領域，使衣物用后處理劑市場呈現功能、香氣種類多樣化的市場格局。今后，這種傾向還將繼續。在將制品根據使用效果和消費者偏好進行細分化方面可以繼續深入開展工作很有限。市場的全球化將會帶來社會構造、價值觀的均質化，在環境、資源、健康等人類共有的課題中，衣物用后處理劑提供普遍的價值是研究者必須考慮的事情。