芳綸/阻燃黏膠混紡織物單向?qū)裾砉に噧?yōu)化*

蔡瑩瑩 孫啟龍 紀(jì) 月 王 茹 劉雪強(qiáng) 李永貴

1. 南通大學(xué)紡織服裝學(xué)院，江蘇 南通 226019；2. 閩江學(xué)院福建省高校紡織服裝工程研究中心，福建 福州 350108

芳綸/阻燃黏膠混紡織物具有柔軟的手感，良好的蓬松性、懸垂性和吸濕透氣性，較高的強(qiáng)力和耐磨性，以及遇火碳化不融滴等優(yōu)良的特性[1-2]。有研究表明[3-4]，當(dāng)芳綸與阻燃黏膠纖維的混紡質(zhì)量配比為65∶35時(shí)，所得芳綸/阻燃黏膠混紡織物具有最佳的阻燃性能，已被廣泛用于制作煉鋼及消防等領(lǐng)域的特種防護(hù)服。但是，芳綸/阻燃黏膠混紡織物的導(dǎo)濕性較差，其不能及時(shí)將汗液導(dǎo)向織物外表面，這會(huì)令出汗較多的穿著者產(chǎn)生黏濕或悶熱感，產(chǎn)品服用舒適性嚴(yán)重受影響，更有甚者可能會(huì)滋生細(xì)菌，威脅人體健康[5]。

單向?qū)窆δ芤罂椢锢飳泳芩⒈韺佑H水，表里層存在潤(rùn)濕梯度，這樣汗液就能從織物的里層向表層轉(zhuǎn)移，且外部水分無(wú)法滲入織物里層，從而使皮膚側(cè)干爽舒適。開(kāi)發(fā)單向?qū)竦姆季]/阻燃黏膠混紡織物對(duì)改善織物的舒適性具有重要意義。目前，實(shí)現(xiàn)單向?qū)竦闹饕椒ㄓ校簩?duì)纖維進(jìn)行改性以形成異形截面纖維，從而增強(qiáng)織物的毛細(xì)效應(yīng)，達(dá)到快速易干的目的[6]；利用織物結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使織物表里層紗線的緊密程度、織物密度不同，織物表里層之間形成潤(rùn)濕梯度[7-8]；對(duì)織物的一側(cè)進(jìn)行親/疏水后整理，使織物表里層形成潤(rùn)濕性差異[9-10]；等等。市面上異形截面芳綸較少，且成本較高，其不適于目前單向?qū)窨椢锏纳a(chǎn)。通過(guò)織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獲得的單向?qū)窨椢锵鄬?duì)較厚，也不利于服裝加工[11]。因此，親/疏水后整理所得單向?qū)衩媪夏壳拜^為常見(jiàn)。親/疏水后整理工藝主要有噴霧法、滿地印制法和留空印制法等。其中，噴霧法效果較不均勻，滿地印制法無(wú)法滿足面料快速導(dǎo)濕的功能要求[12]。本研究將采用留空印制法對(duì)芳綸/阻燃黏膠混紡織物進(jìn)行單向?qū)裾?，通過(guò)改變整理漿料中拒水劑與增稠劑的濃度、印花整理面積比及涂覆次數(shù)，得到優(yōu)化的單向?qū)裾砉に嚒?/p>

1 單向?qū)穹季]/阻燃黏膠混紡織物的制備

1.1 材料

芳綸/阻燃黏膠混紡織物，斜紋，面密度175.6 g/m2，經(jīng)紗密度238根/(10 cm)、緯紗密度270根/(10 cm)，常熟寶灃特種纖維股份有限公司生產(chǎn)。

1.2 整理漿料的配置

在電子天平上稱取一定量的增稠劑，先加入少量的蒸餾水，用玻璃棒緩慢攪拌至形成增稠液；然后，利用膠頭滴管移取規(guī)定量的拒水劑加入增稠液中, 再加入蒸餾水至混合物整體體積為20 mL，繼續(xù)攪拌直至形成均勻的糊狀整理漿料。

表1 整理漿料中拒水劑和增稠劑的濃度配置

1.3 留空印制法工藝設(shè)計(jì)

按圖1所示圖案制備3種印花整理面積比的網(wǎng)版(網(wǎng)版A、網(wǎng)版B、網(wǎng)版C)，其中黑色為整理漿料透過(guò)區(qū)域，白色為非整理區(qū)域。圖中，r為非整理區(qū)域圓半徑，l為兩圓間的最短距離，k為印花整理面積比，即整理區(qū)域面積與整個(gè)網(wǎng)版面積之比。

圖1 網(wǎng)版用圖案

應(yīng)用時(shí)，織物整理面即織物里層作為衣物貼身層，未整理面即織物表層作為衣物表層。出汗時(shí)，汗液通過(guò)織物里層的疏水通道向織物表層擴(kuò)散并蒸發(fā)，使衣物貼身層保持相對(duì)干爽、舒適(圖2)。

圖2 單向?qū)窨椢锏暮挂簜鲗?dǎo)示意

2 性能測(cè)試

本文將對(duì)制備的單向?qū)穹季]/阻燃黏膠混紡織物進(jìn)行性能測(cè)試，以優(yōu)化印花整理面積比和涂覆次數(shù)。

2.1 浸潤(rùn)性能

采用OCA 15EC光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x(DatePhysics Instruments 公司)，按照DB44/T 1872—2016《紡織品 表面潤(rùn)濕性能的測(cè)定 接觸角法》，測(cè)試織物里層的水接觸角，以表征織物里層的浸潤(rùn)性能。

三是開(kāi)拓創(chuàng)新，求真務(wù)實(shí)，積極做好老年服務(wù)工作。創(chuàng)新是一個(gè)民族的靈魂，是社會(huì)發(fā)展的不竭動(dòng)力，開(kāi)創(chuàng)老年工作的新局面同樣需要?jiǎng)?chuàng)新。我們要結(jié)合企業(yè)的實(shí)際，認(rèn)真研究本企業(yè)老年工作的規(guī)律和特點(diǎn)，積極探索適合企業(yè)自身特點(diǎn)的老年工作方法、制度等，在具體的處理方式上要求新、求變，以不斷適應(yīng)改革開(kāi)放新形勢(shì)的發(fā)展要求。一改以往企業(yè)老年工作只要每年組織開(kāi)展幾次活動(dòng)，僅僅停留在滿足于完成上級(jí)布置的任務(wù)的心理狀態(tài)，要徹底糾正這種無(wú)所作為的思想，要更新觀念，重新認(rèn)識(shí)該項(xiàng)工作的重要性，要實(shí)現(xiàn)企業(yè)老年服務(wù)工作的理論和實(shí)踐“雙創(chuàng)新”。

2.2 透濕性測(cè)試

采用YM-11透濕杯(萊州元茂儀器有限公司)，按照GB/T 12704.1—2009《紡織品 織物透濕性試驗(yàn)方法 第1部分：吸濕法》，測(cè)試織物的透濕率。測(cè)試時(shí)，試樣直徑為70 mm。其中，測(cè)得未處理織物的透濕率為580.57 g/(m2·h)。

2.3 透氣性測(cè)試

采用YG(B)461E型數(shù)字式透氣性能測(cè)定儀(溫州際高檢測(cè)儀器有限公司)，按照GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測(cè)定》，測(cè)試織物的透氣率。測(cè)試時(shí)，試樣面積為20 cm2，壓強(qiáng)為100 Pa。其中，測(cè)得未處理織物的透氣率為249.04 L/(m2·s)。

2.4 單向?qū)裥阅?/h3>

織物平鋪后，利用注射器在垂直距離織物2 cm處向織物滴加1 mL的去離子水液滴，按照GB/T 21655.1—2008《紡織品 吸濕速干性的評(píng)定》，記錄液滴從珠狀到平鋪時(shí)所需的時(shí)間即液滴平鋪時(shí)間，以此表征織物對(duì)汗液的導(dǎo)濕擴(kuò)散性能[12]16。測(cè)試時(shí)，每塊試樣測(cè)試5次，結(jié)果取平均值。比較織物表里層的液滴平鋪時(shí)間，分析其單向?qū)裥阅堋?/p>

2.5 芯吸性能測(cè)試

采用YG871L型毛細(xì)管效應(yīng)儀(萊州市電子儀器有限公司)，按照FZ/T 01071—2008《紡織品 毛細(xì)效應(yīng)試驗(yàn)方法》，測(cè)試織物的芯吸高度。測(cè)試時(shí)，試樣尺寸取250 mm×30 mm，每塊試樣測(cè)試3次，結(jié)果取平均值。其中，測(cè)得未處理織物的芯吸高度為8.5 cm。

3 測(cè)試結(jié)果與討論

3.1 整理漿料配置的優(yōu)化

整理漿料中拒水劑與增稠劑的濃度對(duì)1#～16#織物的水接觸角、透濕率及透氣率影響如圖3～圖5所示。

圖3 整理漿料中拒水劑與增稠劑濃度對(duì)織物里層水接觸角的影響

圖4 整理漿料中拒水劑與增稠劑濃度對(duì)織物透濕率的影響

圖5 整理漿料中拒水劑與增稠劑濃度對(duì)織物透氣率的影響

從圖3可以看出：整理漿料中增稠劑的濃度對(duì)織物里層水接觸角影響不明顯；而拒水劑濃度增加，水接觸角增大趨勢(shì)明顯，其中經(jīng)40 g/L拒水劑整理后的織物的最小水接觸角達(dá)138.13°。因此，為滿足后續(xù)單向?qū)穹季]/阻燃黏膠混紡織物的拒水要求，優(yōu)先選擇拒水劑濃度不小于40 g/L。再結(jié)合圖4可以看出：織物透濕率隨著拒水劑濃度的增加整體呈下降趨勢(shì)，其中經(jīng)60 g/L和80 g/L拒水劑處理后的織物透濕率較未處理織物的透濕率[580.57 g/(m2·h)]下降明顯，這將嚴(yán)重影響汗液的導(dǎo)出。因此，本文確定整理漿料中拒水劑濃度以40 g/L為最優(yōu)。

從圖5可以看出：整理漿料中增稠劑濃度為80 g/L時(shí)，織物透氣率下降明顯，其最小的透氣率較未處理織物的透氣率[249.04 L/(m2·s)]下降了27.70%，這將嚴(yán)重影響織物的穿著舒適性。再結(jié)合圖4，織物透濕率隨著增稠劑濃度的增加也表現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。故確定整理漿料中，增稠劑濃度優(yōu)先選擇60 g/L及以下。

由于本文單向?qū)竦男阅芤罂椢锢飳泳芩?、表層親水，這便希望拒水的整理漿料不滲透到織物的表層。根據(jù)前面的優(yōu)選，分別對(duì)含60 g/L和含40 g/L增稠劑的整理漿料進(jìn)行滲透性測(cè)試，其拒水劑濃度均為40 g/L(圖6)。發(fā)現(xiàn)，含增稠劑40 g/L的整理漿料已滲透至織物的表層，而含增稠劑60 g/L的整理漿料未滲透至織物的表層。增稠劑濃度越大，整理漿料越難滲透。因此，本文確定整理漿料中增稠劑濃度以60 g/L為最優(yōu)。

a) 增稠劑濃度40 g/L

3.2 印花整理面積比和涂覆次數(shù)的優(yōu)化

對(duì)利用最優(yōu)配置的整理漿料(即拒水劑濃度為40 g/L、增稠劑濃度為60 g/L)得到的12種單向?qū)穹季]/阻燃黏膠混紡織物進(jìn)行性能分析，以期得到優(yōu)化的印花整理面積比和涂覆次數(shù)。

3.2.1 單向?qū)裥阅?/p>

12種織物表里層的液滴平鋪時(shí)間如表2所示。

表2 液滴平鋪時(shí)間 (s)

由表2可知：A2、A4、A6、A8、B2、B4、C2因印花整理面積比小與/或涂覆次數(shù)少而織物表里層幾乎不存在潤(rùn)濕性差異，織物里層未達(dá)到有效的拒水效果；B8、C4、C6、C8因涂覆次數(shù)多與/或印花整理面積比大而導(dǎo)致織物表里層存在顯著的潤(rùn)濕性差異，但這些織物表層的潤(rùn)濕性也偏低，此種情況下汗液被織物吸收后不能向表層擴(kuò)散然后蒸發(fā)出去，故無(wú)法實(shí)現(xiàn)理想的單向?qū)裥Ч籅6表里層液滴平鋪時(shí)間存在明顯差異，且表層液滴平鋪時(shí)間較短，其能將里層吸收的汗液快速地向表層擴(kuò)散并蒸發(fā)出去。

圖7以A6、B6、C6為例，直觀地展示了它們表里層的液滴試驗(yàn)效果。

圖7 織物表里層的液滴試驗(yàn)

從圖7可以看出，B6里層疏水、表層親水，織物表里層具有明顯的潤(rùn)濕梯度，故織物單向?qū)裥Ч?，其能在滿足外部水分無(wú)法滲入織物里層的同時(shí)，將汗液快速地從織物里層向外層轉(zhuǎn)移、擴(kuò)散，達(dá)到令皮膚側(cè)干爽舒適的目標(biāo)。

3.2.2 芯吸性能

印花整理面積比和涂覆次數(shù)對(duì)織物芯吸性能的影響如圖8所示，其中涂覆次數(shù)為0的織物即為未處理織物。

圖8 印花整理面積比和涂覆次數(shù)對(duì)織物芯吸性能的影響

從圖8可知：芯吸高度隨著印花整理面積比和涂覆次數(shù)的增加而均有所降低，這與整理漿料使織物芯吸通道不連續(xù)，阻絕了織物芯吸效應(yīng)有關(guān)，且印花整理面積比越大、涂覆次數(shù)越多，芯吸高度越低。B6的芯吸高度為6.6 cm，其雖較未處理織物的芯吸高度 (8.5 cm)有所下降，但該芯吸效應(yīng)滿足單向?qū)竦墓δ芤?，其能將汗液從織物里層向表層快速地轉(zhuǎn)移、擴(kuò)散。

3.2.3 透氣性能

印花整理面積比和涂覆次數(shù)對(duì)織物透氣性的影響如圖9所示，其中涂覆次數(shù)為0的織物即為未處理織物。

圖9 印花整理面積比和涂覆次數(shù)對(duì)織物透氣性的影響

由圖9可知，織物透氣率隨著整理面積比和涂覆次數(shù)的增加逐漸降低，但降幅都較小，說(shuō)明印花整理面積比和涂覆次數(shù)對(duì)織物透氣率影響較小。其中，B6的透氣率在233.50 L/(m2·s)，較未處理織物的透氣率[249.04 L/(m2·s)]也僅降低了6.2%。

3.2.4 小結(jié)

由上述分析可知，B6的單向?qū)裥阅堋⑿疚阅芗巴笟庑阅茏罴?，故?yōu)化的留空印制法工藝為印花整理面積比65.09%、涂覆次數(shù)6。

4 結(jié)論

(1) 采用留空印制法對(duì)芳綸/阻燃黏膠混紡織物的單向?qū)裾砉に囘M(jìn)行優(yōu)化，得到優(yōu)化的整理工藝為拒水劑40 g/L、增稠劑60 g/L、印花整理面積比65.09%、涂覆次數(shù)6。

(2) 利用優(yōu)化整理工藝制備的織物，里層拒水、表層親水，具有明顯的表里層潤(rùn)濕性差異，汗液能從織物里層向表層轉(zhuǎn)移但外部水分無(wú)法滲入織物里層。同時(shí)，整理的織物芯吸高度較未處理織物下降較小，汗液仍能快速地?cái)U(kuò)散至表層；透氣率影響也較小，僅較未處理織物降低了6.2%。穿著此種織物制成的服裝，不會(huì)有黏濕或悶熱感，服用舒適性好。