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文章編號(hào) | 1009-265X(2020)02-0065-05

來(lái)源 | 《現(xiàn)代紡織技術(shù)》2020年第2期

作者 |  魏宇暉a，李秋穎a，宋凱利a,b，余志成a,b

(浙江理工大學(xué)，a.生態(tài)染整技術(shù)教育部工程研究中心；b.先進(jìn)紡織材料與制備技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310018)

作者簡(jiǎn)介 | 魏宇暉(1994-)，男，福建三明人，碩士研究生，主要從事紡織化學(xué)與染整工程方面的研究。

摘要

定型機(jī)、涂層機(jī)、靜電植絨機(jī)專業(yè)生產(chǎn)廠家無(wú)錫前洲興華機(jī)械2020年8月1日訊  為進(jìn)一步提高織物的導(dǎo)濕性能，研究了防水/親水異面整理工藝對(duì)錦綸織物防水/親水性能的影響。本文選用無(wú)氟防水劑X與增稠劑PTE，采用涂層整理的方法對(duì)錦綸織物先進(jìn)行單面防水整理，再選用親水劑SA，使用浸軋的方法對(duì)其進(jìn)行親水整理，探討了防水劑用量、增稠劑用量、涂層壓力、親水劑用量等因素對(duì)錦綸織物防水/親水性能的影響。

結(jié)果表明，整理后織物防水面防水等級(jí)可達(dá)到90分，親水面潤(rùn)濕時(shí)間為9.5 s，整理后織物耐洗性和透氣、透濕性良好。適宜的防水涂層整理工藝為：防水整理劑X 40 g/L、交聯(lián)劑F 6 g/L、增稠劑PTE 1.0%，涂層壓力為8 mm，170 ℃焙烘90 s。適宜的親水整理工藝為：親水整理劑SA 30 g/L、170 ℃焙烘90s。

關(guān)鍵詞   錦綸織物；無(wú)氟防水劑；異面整理；涂層整理

近年來(lái)，各類戶外運(yùn)動(dòng)已成為一種時(shí)尚。錦綸纖維具有柔軟、耐磨、彈性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，十分適合制作運(yùn)動(dòng)服飾，如泳衣褲、襪子、戶外運(yùn)動(dòng)服、沖鋒衣、登山服等，幫助人們?cè)诓煌膱?chǎng)合發(fā)揮不同的服用功能。

在進(jìn)行跑步、球類等一系列較為劇烈的運(yùn)動(dòng)時(shí)，人體會(huì)產(chǎn)生大量的汗液，錦綸纖維分子中雖然有親水性酰胺基，但其吸濕率在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下也僅為4.5%左右，運(yùn)動(dòng)服裝若不能迅速將皮膚表面的汗液排出到外表面并快速蒸發(fā)，人體的皮膚會(huì)被汗水覆蓋，人體感覺悶熱不適。

目前，關(guān)于差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)改善織物導(dǎo)濕性能的研究不斷出現(xiàn)，曲方圓、徐偉杰等選用純棉織物或SMS材料進(jìn)行單面防水整理，而郭馨等、李珂等對(duì)滌綸織物進(jìn)行單面親水整理，其目的都是使織物的正反兩面存在親疏水性能的差異，以增強(qiáng)織物的差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)。而關(guān)于異面防水/親水功能錦綸織物的研究存在空缺。

通過差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)使汗液可以從錦綸織物的防水面轉(zhuǎn)移至親水面，改善其作為戶外運(yùn)動(dòng)面料的穿著舒適性，在戶外運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。本文選用無(wú)氟防水劑X與增稠劑PTE，采用涂層整理的方法對(duì)錦綸織物首先進(jìn)行單面防水整理，錦綸織物的一面具有防水性能后可阻止親水劑的滲入，在此基礎(chǔ)上選用親水劑SA，通過浸軋的方法對(duì)另一面進(jìn)行親水整理，研究防水/親水異面整理工藝對(duì)錦綸織物防水/親水性能的影響。

實(shí)驗(yàn)

1.1 材料、藥品和儀器

實(shí)驗(yàn)材料與藥品：錦綸織物(平方米質(zhì)量70 g/m2，浙江臺(tái)華新材料股份有限公司)，無(wú)氟防水劑X、交聯(lián)劑F、AATCC 1993標(biāo)準(zhǔn)洗滌劑(工業(yè)級(jí)，浙江臺(tái)華新材料股份有限公司)，親水整理劑SA(工業(yè)級(jí)，浙江科峰股份有限公司)，增稠劑PTE(工業(yè)級(jí)，富聯(lián)精細(xì)化工有限公司)，洗潔精(工業(yè)級(jí)，上海和黃白貓有限公司)。

實(shí)驗(yàn)儀器：C-6涂層機(jī)、P-A0立式氣動(dòng)軋車、M-6連續(xù)式定型烘干機(jī)(杭州三錦科技有限公司)；DHG-9140A電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海一恒科技有限公司)；ARA520電子天平(奧豪斯儀器(上海)有限公司)；YB813織物沾水性測(cè)試儀(溫州大榮紡織標(biāo)準(zhǔn)儀器廠)；MMT液態(tài)水分管理測(cè)試儀(錫萊亞太拉斯(深圳)有限公司)；YG-461E數(shù)字式透氣量?jī)x(寧波紡織儀器廠)；YG-601-Ⅰ/Ⅱ電腦式織物透濕儀(寧波紡織儀器廠)；PhabrOmeter織物風(fēng)格儀(美國(guó)Nu Cybertek公司)；DataColor60計(jì)算機(jī)測(cè)色配色儀(美國(guó)DataColor公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 防水涂層整理工藝

a)防水涂層整理液配方

無(wú)氟防水整理劑X 20～60 g/L，交聯(lián)劑F 6 g/L，增稠劑PTE 0.5%～2.5%。

b)涂層整理工藝流程

涂層(調(diào)節(jié)涂層壓力2～10 mm，刮刀為斜45°放置，涂層壓力使用刮刀下降的距離表示，刮刀剛與布面接觸時(shí)為0 mm)→烘干(100 ℃，3 min)→焙烘(100～180 ℃、30～150 s)→水洗(洗潔精1 g/L)。

1.2.2 親水整理工藝

一浸一軋(親水整理劑SA 10～50 g/L，帶液率50%～60%)→烘干(100 ℃，3 min)→焙烘(170 ℃，90 s)→水洗(洗潔精1 g/L)。

1.3 織物性能測(cè)試

1.3.1 防水等級(jí)測(cè)試

按照AATCC 22—2010《拒水性：噴淋實(shí)驗(yàn)》測(cè)定。

1.3.2 潤(rùn)濕時(shí)間測(cè)試

按照AATCC TM 195—2009《織物的液態(tài)水分管理特性》測(cè)定。

1.3.3 耐洗性測(cè)試

按照GB/T 8629—2017《紡織品 試驗(yàn)用家庭洗滌和干燥程序》，使用1 g/L的AATCC 1993標(biāo)準(zhǔn)洗滌劑配制成溶液，浴比1∶30，在40 ℃下洗滌8 min后脫水為一次洗滌，洗滌程序完成后在溫度為100 ℃的烘箱內(nèi)烘干。

1.3.4 透氣性測(cè)試

按照GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測(cè)定》測(cè)定，在測(cè)試面積為20 cm2、壓降為100 Pa的條件下，選用合適直徑的噴嘴，固定試樣并測(cè)試。

1.3.5 透濕性測(cè)試

按照GB/T 12704.2—2009《紡織品 織物透濕性試驗(yàn)方法 第2部分：蒸發(fā)法》測(cè)定。

1.3.6 織物風(fēng)格測(cè)試

按照FZ /T 01054.1—1999《織物風(fēng)格試驗(yàn)方法總則》測(cè)定。

結(jié)果與討論

2.1 防水/親水異面整理方法

考慮到整理液的滲透性及防水、親水性之間相互影響的問題，選擇了4種不同的組合方法對(duì)錦綸織物進(jìn)行異面整理，防水整理的一側(cè)為防水面，親水整理的一側(cè)為親水面，整理效果如表1所示。

表1 防水/親水異面整理方法的整理效果

注：防水整理液：無(wú)氟防水劑X 40 g/L，交聯(lián)劑F 6 g/L；親水整理液：親水劑SA 10 g/L；涂層整理液中需加入1.0%增稠劑PTE；浸軋(帶液率40%～50%)/涂層(壓力6 mm)，170℃焙烘90 s。

由表1可知，先進(jìn)行親水涂層、再進(jìn)行防水涂層或浸軋的方法，整理后錦綸織物防水面的防水等級(jí)均為85分，但親水面也分別具有60分和80分的防水等級(jí)，造成親水性能不佳。

這是因?yàn)橛H水涂層之后織物親水面的親水性能增強(qiáng)，再對(duì)另一面進(jìn)行防水整理時(shí)，會(huì)促進(jìn)防水整理液滲透至親水面，影響親水面性能。

而采用先防水涂層，再親水涂層或浸軋的方法，整理后的錦綸織物防水等級(jí)均為85分，親水面不具有防水效果，親水性良好，親水面潤(rùn)濕時(shí)間分別為13.9 s和13.5 s，防水/親水性能基本相同。

這是因?yàn)榭椢锉砻娼?jīng)過防水涂層后形成防水薄膜，可阻止親水整理液對(duì)其產(chǎn)生影響。因此，為了減少增稠劑的使用，后續(xù)采用先進(jìn)行防水涂層，再浸軋親水劑的整理方法。

2.2 防水涂層整理

2.2.1 無(wú)氟防水劑X用量對(duì)防水等級(jí)的影響

使用交聯(lián)劑F 6 g/L，增稠劑PTE 1.5%，涂層壓力8 mm，170 ℃焙烘90 s，無(wú)氟防水劑X用量對(duì)防水等級(jí)的影響如圖1所示。

圖1 無(wú)氟防水劑X用量對(duì)防水等級(jí)的影響

由圖1可知，隨著無(wú)氟防水劑X用量的增加，防水等級(jí)逐漸提高，因?yàn)殡S著防水劑用量的增加，涂敷到織物表面上的整理劑增加，在纖維表面形成的防水膜趨于完整，防水等級(jí)提高。

當(dāng)防水劑X質(zhì)量濃度為40 g/L時(shí)，防水等級(jí)達(dá)到90分，繼續(xù)增加防水劑X的用量，防水等級(jí)不再提高。因此，確定防水劑X質(zhì)量濃度取40 g/L為宜。

2.2.2 增稠劑PTE用量對(duì)防水等級(jí)的影響

使用無(wú)氟防水劑X 40 g/L，交聯(lián)劑F 6 g/L，涂層壓力8 mm，170 ℃焙烘90 s，選用添加量較少，增稠性能較佳的聚丙烯酸酯類增稠劑PTE，增稠劑PTE用量對(duì)防水等級(jí)的影響如圖2所示。

圖2 增稠劑PTE用量對(duì)防水等級(jí)的影響

由圖2可知，當(dāng)增稠劑PTE質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)，防水等級(jí)為95分，但是整理液的黏度過低，會(huì)造成整理液在涂層過程中滲透至反面，使反面也具有85分的防水等級(jí)，這是因?yàn)榫郾┧狨ヮ愒龀韯㏄TE具有親水性，使得防水等級(jí)下降；

增稠劑PTE質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%～1.5%時(shí)，防水等級(jí)下降為90分，反面不具有防水效果，這是因?yàn)樵龀韯┵|(zhì)量濃度增加會(huì)增大整理液的黏度使得整理液滲透深度下降，不易滲透到反面；

增稠劑PTE質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.0%時(shí)，防水面防水等級(jí)僅有80分，此時(shí)整理液黏度較大，整理劑大部分存在于織物表面，并且由于整理液中增稠劑含量提升，使得纖維表面防水膜中含有更多的增稠劑，從而造成防水等級(jí)下降。因此，增稠劑PTE的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.0%左右時(shí)為宜。

2.2.3 涂層壓力對(duì)防水等級(jí)的影響

使用無(wú)氟防水劑X 40 g/L，交聯(lián)劑F 6 g/L，增稠劑PTE 1.0%，170 ℃焙烘90 s，涂層壓力對(duì)防水等級(jí)的影響如圖3所示。

圖3 涂層壓力對(duì)防水等級(jí)的影響

由圖3可知，涂層壓力為2～4 mm時(shí)，防水等級(jí)僅有60～80分，這是因?yàn)檎硪涸谕扛矔r(shí)無(wú)法深入織物內(nèi)部，過多地分布在織物表面導(dǎo)致防水等級(jí)過低。

涂層壓力增加至8 mm時(shí)，防水等級(jí)達(dá)到90分，此時(shí)錦綸織物反面不具有防水效果，這是由于涂層壓力適當(dāng)增大，使整理液的滲透深度增大，防水整理區(qū)域增大，防水劑與更多的纖維進(jìn)行結(jié)合成膜，因此整理深度適當(dāng)增加使得防水等級(jí)提升。

當(dāng)涂層壓力為10 mm時(shí)，防水等級(jí)雖可達(dá)95分但錦綸織物反面也具有80分的防水性能，此時(shí)涂層壓力過大導(dǎo)致整理液滲透至反面。因此涂層壓力調(diào)節(jié)為8 mm時(shí)較為適宜。

2.2.4 焙烘溫度與時(shí)間對(duì)防水等級(jí)的影響

使用無(wú)氟防水劑X 40 g/L，交聯(lián)劑F 6 g/L，增稠劑PTE 1.0%，涂層壓力8 mm，焙烘時(shí)間為90 s，焙烘溫度對(duì)防水等級(jí)的影響如圖4所示。

圖4 焙烘溫度對(duì)防水等級(jí)的影響

由圖4可知，隨著焙烘溫度的增加，錦綸織物的防水等級(jí)隨之升高，這是因?yàn)檫M(jìn)行焙烘處理時(shí)，溫度越高，疏水基團(tuán)在纖維表面排列越規(guī)整，在高溫條件下還會(huì)使交聯(lián)劑釋放出異氰酸酯基團(tuán)，與-CH3基團(tuán)在纖維表面交聯(lián)形成網(wǎng)狀薄膜，使防水等級(jí)提升。

當(dāng)焙烘溫度為170 ℃時(shí)，繼續(xù)提升溫度，防水等級(jí)不再增加，因此確定焙烘溫度為170 ℃。

使用無(wú)氟防水劑X 40 g/L，交聯(lián)劑F 6 g/L，增稠劑PTE 1.0%，涂層壓力8 mm，焙烘溫度為170 ℃，焙烘時(shí)間對(duì)防水等級(jí)的影響如圖5所示。

圖5 焙烘時(shí)間對(duì)防水等級(jí)的影響

由圖5可知，隨著焙烘時(shí)間的增加，防水等級(jí)不斷提升，這是因?yàn)楸汉鏁r(shí)間越長(zhǎng)，疏水基團(tuán)在纖維表面的排列逐漸變得有序，交聯(lián)劑F中的異氰酸酯基團(tuán)與疏水基團(tuán)在纖維表面交聯(lián)愈加充分，形成的薄膜愈加完整。

當(dāng)焙烘時(shí)間為90 s時(shí)，防水等級(jí)達(dá)到100分，繼續(xù)增加時(shí)間，防水等級(jí)不再增加，因此確定焙烘時(shí)間為90 s。

2.3 防水/親水異面整理

使用浸軋的方法對(duì)上述防水涂層整理的錦綸織物進(jìn)行親水整理，選擇適合錦綸纖維用的聚硅氧烷聚醚類親水劑SA，親水劑SA用量對(duì)錦綸織物防水/親水性的影響如表2所示。

表2 親水劑用量對(duì)錦綸織物防水/親水性的影響

注：防水涂層工藝：無(wú)氟防水劑X 40 g/L、交聯(lián)劑F 6 g/L、增稠劑PTE 1.0%，涂層壓力8 mm，170 ℃焙烘90 s；親水整理工藝：170 ℃焙烘90 s。

由表2可知，隨著親水劑用量的增加，錦綸織物親水面的潤(rùn)濕時(shí)間逐漸縮短，說(shuō)明親水面形成的親水膜愈加完整，織物親水面更易被潤(rùn)濕。

當(dāng)親水劑質(zhì)量濃度增加至50 g/L時(shí)，防水面防水等級(jí)出現(xiàn)下降，這是因?yàn)殄\綸織物兩面親/疏水差異的增強(qiáng)，在進(jìn)行噴淋測(cè)試時(shí)，水滴易滲透至親水面，使錦綸織物表面潤(rùn)濕，所以選擇親水劑SA質(zhì)量濃度為30 g/L較為適宜。

2.4 防水/親水異面整理錦綸織物的性能

2.4.1 異面整理錦綸織物防水/親水功能的耐洗性

對(duì)防水/親水異面整理后的錦綸織物進(jìn)行耐洗性測(cè)試，結(jié)果如表3所示。

表3 防水/親水異面整理錦綸織物的耐洗性

由表3可知，經(jīng)過20次家庭洗滌，異面整理織物的防水面防水等級(jí)由90分下降為70分、親水面潤(rùn)濕時(shí)間從9.5 s延長(zhǎng)至11.5 s，這是因?yàn)榉浪娣浪∧ず陀H水面的親水膜都有所破損?？梢姳狙芯恐苽涞漠惷娣浪?親水功能的錦綸織物具有良好的耐洗性。

2.4.2 異面整理錦綸織物的手感、色差和透氣、透濕性

對(duì)防水/親水異面整理后錦綸織物的手感、色差和透氣、透濕量進(jìn)行測(cè)試，進(jìn)行透濕量測(cè)試時(shí)，將錦綸織物的防水面朝下放置，結(jié)果如表4所示。

表4 防水/親水異面整理錦綸織物的手感、色差和透氣、透濕性

由表4可知，整理后錦綸織物的硬挺度略微上升、柔軟度略微下降，這是由于無(wú)氟防水劑X中含有有機(jī)硅物質(zhì)，對(duì)手感影響較小，色差僅為0.7，說(shuō)明焙烘溫度適宜，該異面防水/親水整理工藝幾乎不改變錦綸織物的風(fēng)格和色光。

整理后錦綸織物的透氣性有所下降，這是因?yàn)樵龀韯┐蟛糠直怀サ€有少量殘留；而整理后織物的透濕量得到提升，說(shuō)明異面防水/親水性存在的差異使得織物的透濕性能增加。

結(jié) 論

對(duì)錦綸織物采用先進(jìn)行防水涂層整理，再浸軋親水劑的方法研制了防水/親水異面功能錦綸織物的整理工藝，得到以下結(jié)論：

a)適宜的防水涂層整理工藝：使用防水整理劑X 40 g/L、交聯(lián)劑F 6 g/L和1.0%增稠劑PTE，涂層壓力為8 mm，170 ℃焙烘90 s。適宜的親水整理工藝：使用親水整理劑SA 30 g/L，一浸一軋，170 ℃焙烘90 s。

b)整理后錦綸織物可獲得良好的異面防水/親水性能，其防水面防水等級(jí)可達(dá)到90分，親水面潤(rùn)濕時(shí)間為9.5 s。洗滌20次后烘干，防水面防水等級(jí)為70分，親水面潤(rùn)濕時(shí)間為11.5 s。異面整理對(duì)錦綸織物的手感及色差影響不大，透氣率略有下降，透濕量有所增大。

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