文章編號 | 1009-265X(2020)02-0065-05
來源 | 《現代紡織技術》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，a.生態染整技術教育部工程研究中心；b.先進紡織材料與制備技術教育部重點實驗室，杭州 310018)
作者簡介 | 魏宇暉(1994-)，男，福建三明人，碩士研究生，主要從事紡織化學與染整工程方面的研究。
關鍵詞 錦綸織物；無氟防水劑；異面整理；涂層整理
近年來，各類戶外運動已成為一種時尚。錦綸纖維具有柔軟、耐磨、彈性好等諸多優點，十分適合制作運動服飾，如泳衣褲、襪子、戶外運動服、沖鋒衣、登山服等，幫助人們在不同的場合發揮不同的服用功能。
在進行跑步、球類等一系列較為劇烈的運動時，人體會產生大量的汗液，錦綸纖維分子中雖然有親水性酰胺基，但其吸濕率在標準狀態下也僅為4.5%左右，運動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，人體的皮膚會被汗水覆蓋，人體感覺悶熱不適。
目前，關于差動毛細效應改善織物導濕性能的研究不斷出現，曲方圓、徐偉杰等選用純棉織物或SMS材料進行單面防水整理，而郭馨等、李珂等對滌綸織物進行單面親水整理，其目的都是使織物的正反兩面存在親疏水性能的差異，以增強織物的差動毛細效應。而關于異面防水/親水功能錦綸織物的研究存在空缺。
通過差動毛細效應使汗液可以從錦綸織物的防水面轉移至親水面，改善其作為戶外運動面料的穿著舒適性，在戶外運動領域具有十分廣闊的應用前景。本文選用無氟防水劑X與增稠劑PTE，采用涂層整理的方法對錦綸織物首先進行單面防水整理，錦綸織物的一面具有防水性能后可阻止親水劑的滲入，在此基礎上選用親水劑SA，通過浸軋的方法對另一面進行親水整理，研究防水/親水異面整理工藝對錦綸織物防水/親水性能的影響。
實驗材料與藥品：錦綸織物(平方米質量70 g/m2，浙江臺華新材料股份有限公司)，無氟防水劑X、交聯劑F、AATCC 1993標準洗滌劑(工業級，浙江臺華新材料股份有限公司)，親水整理劑SA(工業級，浙江科峰股份有限公司)，增稠劑PTE(工業級，富聯精細化工有限公司)，洗潔精(工業級，上海和黃白貓有限公司)。
實驗儀器：C-6涂層機、P-A0立式氣動軋車、M-6連續式定型烘干機(杭州三錦科技有限公司)；DHG-9140A電熱鼓風干燥箱(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織物沾水性測試儀(溫州大榮紡織標準儀器廠)；MMT液態水分管理測試儀(錫萊亞太拉斯(深圳)有限公司)；YG-461E數字式透氣量儀(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織物風格儀(美國Nu Cybertek公司)；DataColor60計算機測色配色儀(美國DataColor公司)。
1.2 實驗方法
1.2.1 防水涂層整理工藝
a)防水涂層整理液配方
無氟防水整理劑X 20～60 g/L，交聯劑F 6 g/L，增稠劑PTE 0.5%～2.5%。
b)涂層整理工藝流程
涂層(調節涂層壓力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 織物性能測試
1.3.1 防水等級測試
按照AATCC 22—2010《拒水性：噴淋實驗》測定。
1.3.2 潤濕時間測試
按照AATCC TM 195—2009《織物的液態水分管理特性》測定。
1.3.3 耐洗性測試
按照GB/T 8629—2017《紡織品 試驗用家庭洗滌和干燥程序》，使用1 g/L的AATCC 1993標準洗滌劑配制成溶液，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 ℃的烘箱內烘干。
1.3.4 透氣性測試
按照GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》測定，在測試面積為20 cm2、壓降為100 Pa的條件下，選用合適直徑的噴嘴，固定試樣并測試。
1.3.5 透濕性測試
按照GB/T 12704.2—2009《紡織品 織物透濕性試驗方法 第2部分：蒸發法》測定。
1.3.6 織物風格測試
按照FZ /T 01054.1—1999《織物風格試驗方法總則》測定。
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錦綸織物進行異面整理，防水整理的一側為防水面，親水整理的一側為親水面，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：無氟防水劑X 40 g/L，交聯劑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，先進行親水涂層、再進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均為85分，但親水面也分別具有60分和80分的防水等級，造成親水性能不佳。
這是因為親水涂層之后織物親水面的親水性能增強，再對另一面進行防水整理時，會促進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均為85分，親水面不具有防水效果，親水性良好，親水面潤濕時間分別為13.9 s和13.5 s，防水/親水性能基本相同。
這是因為織物表面經過防水涂層后形成防水薄膜，可阻止親水整理液對其產生影響。因此，為了減少增稠劑的使用，后續采用先進行防水涂層，再浸軋親水劑的整理方法。
2.2 防水涂層整理
2.2.1 無氟防水劑X用量對防水等級的影響
使用交聯劑F 6 g/L，增稠劑PTE 1.5%，涂層壓力8 mm，170 ℃焙烘90 s，無氟防水劑X用量對防水等級的影響如圖1所示。
圖1 無氟防水劑X用量對防水等級的影響
由圖1可知，隨著無氟防水劑X用量的增加，防水等級逐漸提高，因為隨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，防水等級提高。
當防水劑X質量濃度為40 g/L時，防水等級達到90分，繼續增加防水劑X的用量，防水等級不再提高。因此，確定防水劑X質量濃度取40 g/L為宜。
2.2.2 增稠劑PTE用量對防水等級的影響
使用無氟防水劑X 40 g/L，交聯劑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用量對防水等級的影響如圖2所示。
圖2 增稠劑PTE用量對防水等級的影響
由圖2可知，當增稠劑PTE質量分數為0.5%時，防水等級為95分，但是整理液的黏度過低，會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，這是因為聚丙烯酸酯類增稠劑PTE具有親水性，使得防水等級下降；
增稠劑PTE質量分數為1.0%～1.5%時，防水等級下降為90分，反面不具有防水效果，這是因為增稠劑質量濃度增加會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質量分數大于2.0%時，防水面防水等級僅有80分，此時整理液黏度較大，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，從而造成防水等級下降。因此，增稠劑PTE的質量分數在1.0%左右時為宜。
2.2.3 涂層壓力對防水等級的影響
使用無氟防水劑X 40 g/L，交聯劑F 6 g/L，增稠劑PTE 1.0%，170 ℃焙烘90 s，涂層壓力對防水等級的影響如圖3所示。
圖3 涂層壓力對防水等級的影響
由圖3可知，涂層壓力為2～4 mm時，防水等級僅有60～80分，這是因為整理液在涂覆時無法深入織物內部，過多地分布在織物表面導致防水等級過低。
涂層壓力增加至8 mm時，防水等級達到90分，此時錦綸織物反面不具有防水效果，這是由于涂層壓力適當增大，使整理液的滲透深度增大，防水整理區域增大，防水劑與更多的纖維進行結合成膜，因此整理深度適當增加使得防水等級提升。
當涂層壓力為10 mm時，防水等級雖可達95分但錦綸織物反面也具有80分的防水性能，此時涂層壓力過大導致整理液滲透至反面。因此涂層壓力調節為8 mm時較為適宜。
2.2.4 焙烘溫度與時間對防水等級的影響
使用無氟防水劑X 40 g/L，交聯劑F 6 g/L，增稠劑PTE 1.0%，涂層壓力8 mm，焙烘時間為90 s，焙烘溫度對防水等級的影響如圖4所示。
圖4 焙烘溫度對防水等級的影響
由圖4可知，隨著焙烘溫度的增加，錦綸織物的防水等級隨之升高，這是因為進行焙烘處理時，溫度越高，疏水基團在纖維表面排列越規整，在高溫條件下還會使交聯劑釋放出異氰酸酯基團，與-CH3基團在纖維表面交聯形成網狀薄膜，使防水等級提升。
當焙烘溫度為170 ℃時，繼續提升溫度，防水等級不再增加，因此確定焙烘溫度為170 ℃。
使用無氟防水劑X 40 g/L，交聯劑F 6 g/L，增稠劑PTE 1.0%，涂層壓力8 mm，焙烘溫度為170 ℃，焙烘時間對防水等級的影響如圖5所示。
圖5 焙烘時間對防水等級的影響
由圖5可知，隨著焙烘時間的增加，防水等級不斷提升，這是因為焙烘時間越長，疏水基團在纖維表面的排列逐漸變得有序，交聯劑F中的異氰酸酯基團與疏水基團在纖維表面交聯愈加充分，形成的薄膜愈加完整。
當焙烘時間為90 s時，防水等級達到100分，繼續增加時間，防水等級不再增加，因此確定焙烘時間為90 s。
2.3 防水/親水異面整理
使用浸軋的方法對上述防水涂層整理的錦綸織物進行親水整理，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 親水劑用量對錦綸織物防水/親水性的影響
注：防水涂層工藝：無氟防水劑X 40 g/L、交聯劑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濕時間逐漸縮短，說明親水面形成的親水膜愈加完整，織物親水面更易被潤濕。
當親水劑質量濃度增加至50 g/L時，防水面防水等級出現下降，這是因為錦綸織物兩面親/疏水差異的增強，在進行噴淋測試時，水滴易滲透至親水面，使錦綸織物表面潤濕，所以選擇親水劑SA質量濃度為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
對防水/親水異面整理后的錦綸織物進行耐洗性測試，結果如表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，經過20次家庭洗滌，異面整理織物的防水面防水等級由90分下降為70分、親水面潤濕時間從9.5 s延長至11.5 s，這是因為防水面防水薄膜和親水面的親水膜都有所破損。可見本研究制備的異面防水/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、透濕量進行測試，進行透濕量測試時，將錦綸織物的防水面朝下放置，結果如表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，這是由于無氟防水劑X中含有有機硅物質，對手感影響較小，色差僅為0.7，說明焙烘溫度適宜，該異面防水/親水整理工藝幾乎不改變錦綸織物的風格和色光。
整理后錦綸織物的透氣性有所下降，這是因為增稠劑大部分被除去但還有少量殘留；而整理后織物的透濕量得到提升，說明異面防水/親水性存在的差異使得織物的透濕性能增加。
對錦綸織物采用先進行防水涂層整理，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，其防水面防水等級可達到90分，親水面潤濕時間為9.5 s。洗滌20次后烘干，防水面防水等級為70分，親水面潤濕時間為11.5 s。異面整理對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。
發布 | 浙江理工大學雜志社 新媒體中心
來源│紡織視界
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