無氟防水整理在化纖高密織物上的應(yīng)用

張建國，沈 俊，陳 翔，呂思晨

（1.盛虹集團(tuán)有限公司，江蘇蘇州 215228；2.中國長絲織造協(xié)會，北京 100020）

隨著日益增長的物質(zhì)文化需求，人們對服飾的關(guān)注角度逐漸轉(zhuǎn)向了功能性和環(huán)保性。防水透氣織物就是功能性面料中應(yīng)用最普遍的一種，當(dāng)前市場上的防水劑仍然以氟系防水劑為主，大多為八碳或者六碳結(jié)構(gòu)，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和防水防油性[1]。但近年來，歐美市場對紡織品中的全氟辛烷磺酰基化合物（PFOS）和烷基酚聚氧乙烯醚類化合物（APEO）進(jìn)行了嚴(yán)格限制，國內(nèi)紡織品出口遭遇“綠色壁壘”。[2]因此，不含PFOS 和APEO 的無氟防水產(chǎn)品和無氟防水整理技術(shù)應(yīng)運而生[3-4]。德國魯?shù)婪蚧す镜臒o氟系列產(chǎn)品就是基于仿生和納米技術(shù)開發(fā)的，以納米級結(jié)構(gòu)涂覆在織物表面，從而達(dá)到防水效果[5]。

因無氟防水劑為非氟碳結(jié)構(gòu)，整理后織物的表面張力比氟碳結(jié)構(gòu)防水劑大，所以防水性能有異于普通氟碳防水劑，且無氟防水劑對布面的前處理或染色殘余物質(zhì)較為敏感，防水效果受殘余物質(zhì)影響較大，這對無氟防水整理技術(shù)提出了更高的要求。本研究采用無氟防水劑ECO ADV對化纖高密織物進(jìn)行防水整理，并探討其對整理效果的影響。

1 實驗

1.1 面料規(guī)格

300T滌塔夫（50D/72F，110 g/m2，經(jīng)緯密度分別為50 根/cm×60 根/cm），400T 尼絲紡（20D/24F，58 g/m2，經(jīng)緯密度分別為65根/cm×90根/cm）。

1.2 試劑與設(shè)備

試劑：無氟防水劑RUCO-DRY ECO PLUS、無氟防水劑RUCO-DRY ECO ADV、三防整理滲透劑RUCOWET FN、防水增效劑RUCO-LINK XCR（德國魯?shù)婪蚧す荆?/p>

設(shè)備：MEGATE 定型機(jī)（韓國美光機(jī)械株式會社），YB813型織物噴淋測試儀，SF600X計算機(jī)測色配色儀（美國Datacolor 公司），SW-12A 型耐洗色牢度試驗機(jī)（無錫紡織儀器廠）。

1.3 防水整理工藝

整理液配方：無氟防水劑20～60 g/L，防水增效劑10 g/L，三防整理滲透劑5 g/L。

工藝流程：配液→浸軋（一浸一軋，軋余率20%）→熱定型（溫度150～190 ℃，車速20～60 m/min）。

1.4 測試

色差（ΔE）：采用計算機(jī)測色配色儀進(jìn)行測定?？偵畋硎救旧椢镌诜浪砬昂箢伾淖兓?。ΔE越大，表示防水整理前后織物的色光變化越大。

防水性能：根據(jù)AATCC 22—2010《拒水法：噴淋試驗》在織物噴淋測試儀上進(jìn)行測試，并采用標(biāo)準(zhǔn)比樣卡評分。

耐水洗性能：根據(jù)GB/T 8629—2001《紡織品試驗用家庭洗滌和干燥程序》對織物進(jìn)行水洗，參照AATCC 22—2010測試。

接縫強(qiáng)力：根據(jù)GB/T 13772.2—2018《紡織品機(jī)織物接縫處紗線抗滑移的測定第2部分：定負(fù)荷法》進(jìn)行測試。

剝離強(qiáng)度：根據(jù)GB/T 2792—2014《膠粘帶剝離強(qiáng)度的試驗方法》對復(fù)合織物進(jìn)行測試；參照AATCC 136—2003《粘合和層壓織物的粘合強(qiáng)度測定》對復(fù)合織物進(jìn)行測試。

手抓痕：將兩塊對比的織物重疊平鋪在一起并對折兩次，用力抓握對折好的織物2 s，然后將織物展開平鋪，觀察織物表面的折痕變化情況。

2 結(jié)果與討論

2.1 防水整理工藝優(yōu)化

防水劑整理工藝參數(shù)選取的原則是用量最小、時間最短、溫度最低，以使成本、色變和效率、拒水性達(dá)到最佳效果。

2.1.1 防水劑用量

防水劑用量對防水效果的影響相當(dāng)明顯，用量過低時，無法達(dá)到防水效果；用量過高，處理成本增加，同時也使生產(chǎn)加工負(fù)擔(dān)加重。生產(chǎn)中不同用量ECO ADV在相同焙烘溫度和焙烘時間下對織物色變、防水性能、耐水洗性能的影響如表1所示。

表1 防水劑ECO ADV用量對織物性能的影響

由表1可知，隨著防水劑用量的增大，織物的防水性能逐漸提高，當(dāng)防水劑用量為50～60 g/L 時，防水效果達(dá)到最高?？紤]色差和成本因素，防水劑用量選擇50 g/L。

2.1.2 焙烘時間

由表2可知，隨著焙烘時間的延長，織物的防水性能提高。焙烘時間過短，防水劑無法穩(wěn)定地固著在織物表面，不能取得良好的防水效果；延長焙烘時間可使防水劑與纖維充分交聯(lián)；但焙烘時間過長，又會造成織物色變較大，且降低了加工效率。綜上所述，防水整理的焙烘時間選擇40 s。

表2 焙烘時間對織物性能的影響

2.1.3 焙烘溫度

在焙烘過程中，防水劑分子間形成防水膜，防水基團(tuán)排列在織物表面；隨著焙烘溫度的升高，分子排列更加緊密，防水效果也隨之提升；但焙烘溫度過高，會造成織物泛黃及顏色變化大，從而降低產(chǎn)品質(zhì)量。由表3 可知，隨著焙烘溫度的升高，織物的防水性能提高，色差增大。因為焙烘溫度越高，織物上整理劑的成膜性能越強(qiáng)，織物防水性能越高，光的反射也增強(qiáng)，色差增大。因此，防水整理的焙烘溫度選擇170 ℃。

表3 焙烘溫度對織物性能的影響

2.2 無氟防水劑性能對比

選用市面上已經(jīng)比較成熟且使用較多的無氟防水劑RUCO-DRYECO PLUS 作對比。熱定型工藝為：焙烘溫度170 ℃，車速40 m/min，無氟防水劑用量50 g/L，XCR用量10 g/L，F(xiàn)N用量5 g/L。

2.2.1 防水性能

拒水性能是評價防水劑性能優(yōu)劣的最基本條件，直接影響到在實際生產(chǎn)中產(chǎn)品的拒水效果和成本，因此是評價防水劑性能的重中之重。選用300T滌塔夫、400T尼絲紡進(jìn)行防水整理，測試織物初始防水性能和水洗5次后的防水性能，結(jié)果如表5所示。

表5 無氟防水劑對織物防水性能的影響

從表5可以看出，與市售ECO PLUS相比，防水劑ECO ADV的初始防水性能有5～10分的提升。

2.2.2 色光變化

選用300T滌塔夫、400T尼絲紡，測試織物防水整理前后的色差值（以未防水整理樣布為標(biāo)樣），結(jié)果如表6所示。

表6 無氟防水劑對織物色差的影響

由表6 可以看出，經(jīng)ECO ADV 整理后，織物色光的變化情況與市售產(chǎn)品ECO PLUS相似。

2.2.3 接縫強(qiáng)力

目前市售無氟防水劑多以樹狀大分子C—H長鏈為基礎(chǔ)，其鏈段結(jié)構(gòu)與硅油的功能近似，經(jīng)無氟防水劑整理后，織物纖維間平移性能增強(qiáng)，導(dǎo)致接縫強(qiáng)力有一定程度的下降。根據(jù)無氟防水劑性能的不同，接縫強(qiáng)力下降也各有不同。分別對經(jīng)無氟防水劑整理前后的樣布進(jìn)行接縫強(qiáng)力測試（定負(fù)荷為100 N），結(jié)果如表7所示。

表7 無氟防水劑對織物接縫強(qiáng)力的影響

由表7可以看出，ECO ADV 和 ECO PLUS 均會對織物接縫強(qiáng)力造成一定的影響，但ECO ADV 的影響程度要小于ECO PLUS。

2.2.4 手抓痕

由于無氟防水劑交聯(lián)性較差，在用量較大的情況下，防水劑只是堆積在纖維表面，形成致密的重復(fù)膜層，并沒有和纖維發(fā)生真正的交聯(lián)，從而導(dǎo)致產(chǎn)生手抓痕，該現(xiàn)象在高密織物上尤為明顯。分別對經(jīng)無氟防水劑整理樣布進(jìn)行手抓痕實驗，結(jié)果如表8所示。

表8 無氟防水劑整理織物的手抓痕

由表8可以看出，ECO ADV 和 ECO PLUS 均會使織物產(chǎn)生手抓痕，但ECO ADV 的手抓痕程度要輕于ECO PLUS。

2.2.5 涂層加工

無氟防水劑交聯(lián)性較差的問題也會給涂層加工帶來不利影響，對經(jīng)無氟防水劑整理的織物進(jìn)行貼膜、涂層相關(guān)實驗，結(jié)果如表9、10所示。從表9、表10可以看出，無氟防水劑ECO ADV 在進(jìn)行涂層、貼合、復(fù)合等工藝后，貼條強(qiáng)力比ECO PLUS好。無氟PA涂層加工中，ECO ADV 的防水性能受涂層影響比ECO PLUS小。

表9 無氟防水劑整理對貼條強(qiáng)力的影響

表10 無氟PA涂層加工對防水性能的影響

3 結(jié)論

（1）無氟防水劑對化纖高密長絲薄型織物拒水整理的優(yōu)化方案為：ECO ADV 60 g/L，防水增效劑XCR 10 g/L，三防整理滲透劑FN 5 g/L，一浸一軋（帶液率30%），焙烘溫度170 ℃，車速40 m/min。

（2）無氟防水劑ECO ADV 對織物防水性能以及接縫強(qiáng)力、手抓痕、貼條強(qiáng)力的影響程度均要小于ECO PLUS；而對色光的影響程度和耐水洗性能與ECO PLUS相似。

（3）在無氟PA 涂層加工中進(jìn)行涂層、貼合、復(fù)合等工藝后，ECO ADV的貼條強(qiáng)力優(yōu)于ECO PLUS。