基于圓網(wǎng)印花涂層的單向?qū)衩樋椢锏拈_(kāi)發(fā)

楊德明，詹永娟，俞金林，沈彧超

(江蘇丹毛紡織股份有限公司，江蘇丹陽(yáng) 212351)

人體在劇烈運(yùn)動(dòng)或高溫環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生大量汗液及熱氣，由于汗氣的傳輸存在無(wú)序性，短時(shí)間內(nèi)很難蒸干，容易黏附在皮膚表面，阻礙毛孔呼吸，一旦受溫度驟降或冷風(fēng)環(huán)境影響，會(huì)對(duì)人體舒適及健康產(chǎn)生影響[1－2]。因此，單向?qū)窦徔椘烦蔀槭袌?chǎng)研究熱點(diǎn)。

單向?qū)窦徔椘肥抢脧?fù)合或印花工藝，使面料正反面形成疏水—親水潤(rùn)濕梯度，又稱差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)，從而保證水分或汗液?jiǎn)蜗騻鬏敗獜目椢飪?nèi)層(貼身層)流動(dòng)到織物外層(非貼身層、擴(kuò)散層)，并在外層蒸發(fā)擴(kuò)散，同時(shí)外層的水分或汗液難以反滲到內(nèi)層[3]。單向?qū)窦徔椘芳染哂袃?yōu)異的吸濕速干效果，同時(shí)還能保證人體微環(huán)境的干燥清潔。近年來(lái)，毛針織物因舒適合身、親膚柔和、抗皺易護(hù)理等優(yōu)良性能，廣泛應(yīng)用于春夏高檔內(nèi)衣、襯衫以及高檔戶外用品領(lǐng)域，尤為需要其織物具有單向?qū)裥阅躘4－5]。

目前實(shí)現(xiàn)織物單向?qū)竦姆绞街饕?種[6]:①增加織物表面的擴(kuò)散速度，增大汗液或水分的蒸發(fā)面積；②增大織物的毛細(xì)效應(yīng)，即通過(guò)毛細(xì)管通道的增加，使毛細(xì)效應(yīng)增強(qiáng)。具體來(lái)說(shuō)，可采用復(fù)合工藝[7－8]、泡沫整理[9]及印花工藝[10]得以實(shí)現(xiàn)。但是，由于羊毛纖維表面具有天然疏水鱗片層，汗液或水分?jǐn)U散能力有限，毛織物單向?qū)窦徔椘烽_(kāi)發(fā)尚屬市場(chǎng)空白。

本文綜合研究幾種不同原料的毛針織物吸濕排汗性能，設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)組，比較不同疏水整理工藝的疏水效果，重點(diǎn)研究圓網(wǎng)印花疏水整理工藝與毛針織物單向?qū)裥阅艿年P(guān)系。

1 產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

1.1 原料選擇

材料:選用 70 支(19.5 μm)、90 支(17.5 μm)、110支(15.5 μm)澳洲普通羊毛或防縮羊毛，“十”字型吸濕速干滌綸DTY長(zhǎng)絲(50旦/36F)。

助劑:親水樹(shù)脂選用歐特飛HSD吸濕速干助劑(亨斯邁染化公司)；拒水氟碳樹(shù)脂選用XF-5005無(wú)氟防水劑(大金氟化工中國(guó)有限公司)。

1.2 編織結(jié)構(gòu)

毛蓋滌長(zhǎng)絲恒溫單面汗布，正面呈不同纖維細(xì)度的羊毛纖維及對(duì)應(yīng)的防縮羊毛纖維，反面呈50旦/36F滌綸長(zhǎng)絲，成分比例為羊毛/滌綸69/31。幅寬:152 cm，面密度135 g/m2。

1.3 染整工藝

親水性是單向?qū)衩樋椢锏囊豁?xiàng)核心指標(biāo)。織物的染整后整理工藝步驟如下:

毛針織坯布→濕整理→烘干→定形→染色→烘干→親水整理→烘干→連蒸、成品。

1.3.1 濕整理

毛針織物在親水整理前，需要去除纖維及面料上殘留的油劑、助劑等疏水物質(zhì)，盡可能使面料疏水等級(jí)＜2級(jí)。具體處理按以下步驟進(jìn)行:

將毛針織物加入溢流缸，依次加入除油劑、純堿，以70℃溫水處理30 min；再加入稀醋酸中和5～10 min，沖洗1次出缸。

1.3.2 染色工藝

毛蓋滌長(zhǎng)絲恒溫單面汗布染色工藝按圖1升溫曲線進(jìn)行。

1.3.3 親水整理

毛針織物吸濕速干整理是采用二浸二軋的浸軋法將稀釋的吸濕排汗助劑SR-100T、SR-200Y擠壓，擴(kuò)散到面料甚至紗線、纖維內(nèi)部，從而降低羊毛纖維對(duì)水的表面張力，提高毛針織物的親水潤(rùn)濕性能。具體的操作步驟為:配置吸濕速干整理液→二浸二軋→烘干→烘焙交聯(lián)。

1.3.4 烘焙定形

毛針織物烘焙定形溫度170℃，超喂40%。

1.4 圓網(wǎng)印花工藝

毛針織物圓網(wǎng)印花整理工藝采用圓網(wǎng)印花技術(shù)，以氟碳防水劑或無(wú)氟防水劑替代傳統(tǒng)印花染料，并配合一定的增稠劑，均勻印制在毛針織面料反面。印花圖案見(jiàn)圖2。

1.5 性能測(cè)試

吸濕速干性能參照GB/T 21655.2—2009《紡織品吸濕速干性的評(píng)定第2部分:動(dòng)態(tài)水分傳遞法》測(cè)試面料洗滌(10次)前后的吸濕速干性?？椢锏南礈旒案稍镄阅馨凑誈B∕T 8629—2017《紡織品 試驗(yàn)用家庭洗滌和干燥程序》，選用4 N洗滌程序，洗滌溫度(40±2)℃，洗滌10次后懸掛晾干。單向?qū)癜碅ATCC 195—2011《紡織品液態(tài)水分管理性能》，用液態(tài)水分管理儀對(duì)織物的單向?qū)裥阅苓M(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 常規(guī)性能

常規(guī)性能測(cè)試項(xiàng)目及測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 常規(guī)性能測(cè)試項(xiàng)目及測(cè)試結(jié)果

2.2 吸濕速干性能

毛針織物的吸濕速干性能的關(guān)鍵在于提高羊毛纖維或者織物上的親水物質(zhì)或者基團(tuán)的含量。由于羊毛纖維天然鱗片疏水特性，吸濕速干效果主要取決于毛針織物本身性質(zhì)及吸濕速干工藝。

2.2.1 不同原料的吸濕速干性能

不同原料規(guī)格對(duì)吸濕速干性能影響如圖3所示。纖維原料規(guī)格對(duì)吸濕速干性能影響較為明顯。同等規(guī)格的毛針織物，防縮羊毛織物的吸濕排汗效果明顯高于普通羊毛織物。究其原因:一方面防縮羊毛表面鱗片層被生物酶或化學(xué)物質(zhì)溶蝕部分，使得羊毛失去防護(hù)作用，吸濕速干整理劑更易進(jìn)入纖維內(nèi)部并沉積；另一方面，由于鱗片層溶蝕過(guò)程增加了纖維比表面積，可以有效增加親水物質(zhì)的附著點(diǎn)。防縮羊毛纖維表面形態(tài)如圖3所示。

圖3 防縮羊毛纖維表面形態(tài)(×1 000)

此外，原料的細(xì)度規(guī)格對(duì)吸濕速干性能也有一定的影響。如圖4所示，羊毛纖維細(xì)度越小，毛針織物的吸濕速干效果越好。單位紗線截面羊毛纖維根數(shù)越多，毛纖維與十字型吸濕速干滌長(zhǎng)絲的比表面積越大，親水物質(zhì)的附著點(diǎn)越多，吸濕速干性能越好。

2.2.2 吸濕速干工藝探究

吸濕速干的工藝控制對(duì)吸濕速干效果有直接影響，尤其是吸濕速干整理液的用量、浸軋壓力以及烘焙時(shí)間等關(guān)鍵工藝參數(shù)對(duì)吸濕速干效果影響較大。

圖4 不同原料規(guī)格對(duì)吸濕速干性能的影響

不同整理液用量的毛針織物吸濕速干性能如圖5所示。SR-100T、SR-200Y吸濕速干整理液的用量增加，毛針織物的吸濕速干效果提高，當(dāng)用量達(dá)到80 g/L，繼續(xù)增加用量，無(wú)法再增加吸濕速干效果。這是由于單位體積的水溶液對(duì)吸濕速干整理液的溶解是有限的，達(dá)到80 g/L后，無(wú)法增加吸濕速干液的活性親水物質(zhì)濃度。

吸濕速干整理效果的賦予有2個(gè)階段:一是通過(guò)浸軋或者浸漬方法將吸濕速干整理劑吸附、擴(kuò)散到織物內(nèi)部；二是以高溫烘焙方法使整理液中的親水物質(zhì)與纖維產(chǎn)生交聯(lián)，增加洗滌牢度。

圖5 整理液質(zhì)量濃度對(duì)毛針織物吸濕速干性能的影響

不同浸軋壓強(qiáng)對(duì)毛針織物吸濕速干性能的影響如圖6所示。提高浸軋壓強(qiáng)，毛針織物的吸濕速干性能先增大后減小，當(dāng)壓強(qiáng)達(dá)到0.5 MPa，毛織物對(duì)吸濕速干整理液的吸附達(dá)到飽和。一種合理的解釋是在壓強(qiáng)小的情況下，吸濕速干整理液無(wú)法在限定時(shí)間內(nèi)擴(kuò)散到毛纖維內(nèi)部，僅停留在表面；當(dāng)壓強(qiáng)過(guò)大時(shí)，沉積的整理液由于尚未交聯(lián)，很快便會(huì)被壓輥擠壓出毛織物，有效親水物質(zhì)殘留變少。

圖6 不同浸軋壓強(qiáng)的毛針織物吸濕速干性能

烘焙交聯(lián)是提高毛針織物耐久吸濕速干性能的關(guān)鍵。圖7為不同烘焙時(shí)間下的毛針織物的吸濕速干性能。在175℃條件下，烘焙時(shí)間越長(zhǎng)，洗滌后的吸濕速干性能保持越好；但超過(guò)一定時(shí)間，毛針織物會(huì)發(fā)生變黃現(xiàn)象。這是由于整理液中親水物質(zhì)需要充足時(shí)間才能與纖維發(fā)生結(jié)合，而當(dāng)反應(yīng)結(jié)束，高溫會(huì)使得羊毛蛋白纖維發(fā)生變性，從而變黃。

圖7 不同烘焙時(shí)間下的毛針織吸濕速干性能

2.3 單向?qū)裥阅?/h3>

毛針織物的單向?qū)裥阅苁墙⒃诹己玫奈鼭衽藕拐砼c合適的疏水整理工藝基礎(chǔ)上的。疏水整理的效果直接影響單向?qū)裥阅?，尤其織物的反向滲透。

2.3.1 不同整理工藝的單向?qū)裥阅?/p>

不同的疏水整理對(duì)單向?qū)竦男阅?、耐洗性均表現(xiàn)不同。圖8為泡沫整理、平網(wǎng)印花、圓網(wǎng)印花及丙綸復(fù)合4種整理方式下毛針織物的單向傳輸指數(shù)。

圖8 不同整理方式下的毛針織單向?qū)裰笖?shù)

如圖8所示，圓網(wǎng)印花相較于平網(wǎng)印花、泡沫整理具有更優(yōu)異的單向?qū)裥阅?，且印花整理耐洗牢度明顯高于泡沫整理與丙綸復(fù)合技術(shù)。

2.3.2 單向?qū)窆に?/p>

針對(duì)圓網(wǎng)印花技術(shù)的工藝特點(diǎn)，印花疏水整理液用量、整理車(chē)速以及烘干定形溫度對(duì)單向?qū)裥阅苡绊戄^為明顯。疏水整理劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)毛針織物的單向?qū)衲芰Φ挠绊懸?jiàn)圖9。

圖9 不同疏水整理劑用量的單向?qū)衲芰?/p>

如圖9所示，當(dāng)印花疏水整理劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)從2%提升到4%，單向傳輸指數(shù)提升顯著，質(zhì)量分?jǐn)?shù)從4%到6%時(shí)，單向指數(shù)提升率明顯放緩，與吸濕速干整理相似。

而整理車(chē)速對(duì)單向?qū)裥阅艿慕Y(jié)果在于，車(chē)速變慢，毛針織物受到印花附著的密度增加，可以有效增加毛針織物疏水面的單向芯吸效應(yīng)；但是，為了提高生產(chǎn)效率，避免疏水整理劑沉積造成的質(zhì)量不均，車(chē)速最低控制在20 m/min。

圓網(wǎng)印花的烘干定形主要為了提高疏水印花耐洗牢度，并避免印花邊緣模糊等質(zhì)量問(wèn)題。不同烘干定形溫度下毛針織物的單向?qū)裥阅芤?jiàn)圖10。可見(jiàn)，圓網(wǎng)印花的烘干定形溫度達(dá)到150℃，毛針織物單向?qū)裥阅茏詈谩?/p>

2.3.3 人體穿著實(shí)驗(yàn)

圖10 不同烘干定形溫度下的單向?qū)衲芰?/p>

為驗(yàn)證單向?qū)衩樋椢锏墓δ?，進(jìn)行人體穿著實(shí)驗(yàn)。測(cè)試方法為5名志愿者穿著單向?qū)衩媪现谱鞒傻腡恤，在恒溫恒濕環(huán)境下快速跑步30 min，觀測(cè)毛針織物內(nèi)層外層的汗液分布。圖11為人體穿著實(shí)驗(yàn)毛針織面料的表面狀態(tài)?？梢钥闯?，單向?qū)衩樋椢锝佑|面點(diǎn)狀潤(rùn)濕，整體干燥，親水面大量排汗并迅速擴(kuò)散蒸發(fā)。

圖11 人體穿著實(shí)驗(yàn)面料表面狀態(tài)

3 結(jié) 論

毛針織物的單向?qū)裥阅苁墙⒃诹己玫奈鼭袼俑烧砼c合適的疏水整理工藝基礎(chǔ)上的。

①采用防縮羊毛纖維，提高吸濕速干整理劑用量，適當(dāng)增加浸軋壓力并延長(zhǎng)烘焙時(shí)間，可明顯提高毛針織物親水性。

②圓網(wǎng)印花疏水整理相較于其他整理工藝疏水效果更佳，且具有良好的耐洗牢度。

③提高圓網(wǎng)印花疏水整理劑用量，降低車(chē)速并控制烘干定形溫度，可提高單向?qū)裥阅堋?/p>

④人體穿著過(guò)程中，毛織物的單向?qū)裥?yīng)明顯，市場(chǎng)前景廣闊。