户外运动锦纶面料的超泼水防风抗紫外整理
盛虹集团张建国钱琴芳吴中华陈婷
锦纶纤维具有优异的强力、耐磨性能，回潮率为4.5%～7%，织物手感柔软，质感轻盈，穿着舒适，具有良好的服用性能，在合成纤维中占有重要的地位。近年来，随着超细纤维的发展，大大提高了锦纶以及锦纶混纺面料的轻便、舒适等附加值，尤其适宜于制作户外运动面料，如登山服、泳衣等。
高密锦纶纤维织物采用冷轧堆前处理；185℃预定形时，添加20g/L抗黄变剂RUCOGEN NOX;采用酸性染料染色，加入抗紫外整理剂CEL;防水防油后整理时，添加适量交联剂CA-A-01，以提高其耐久性；并进行一定压力的轧光处理，以提高其抗钻绒性。通过分析工艺的各因素，提出了相关的注意事项。经该工艺生产的高密锦纶纤维织物，手感柔软，光泽柔和，具有超强泼水耐洗性、抗紫外和抗钻绒等功能，提升了产品的附加值。
前言
锦纶纤维具有优异的强力、耐磨性能，回潮率为4.5%～7%，织物手感柔软，质感轻盈，穿着舒适，具有良好的服用性能，在合成纤维中占有重要的地位。近年来，随着超细纤维的发展，大大提高了锦纶以及锦纶混纺面料的轻便、舒适等附加值，尤其适宜于制作户外运动面料，如登山服、泳衣等。
在锦纶织物上施加防水、防油和防污整理剂，改变织物的表面性质（降低织物表面张力），从而获得抗沾污和易去污等效果；通过轧光后处理，进一步提高面料的抗钻绒性，以更好地应用于羽绒服面料。
本文就户外运动面料的功能整理，如超强泼水、抗紫外和防风等产品的开发，作简单介绍。
1.工艺流程和测试方法
1.1织物
织物：全消光FDY 22.2 dtex/24 f锦纶长丝（上浆）×全消光FDY 22.2 dtex/24 f锦纶长丝770根/lOcm×740根/10cm，162cm，55g/m2（采用平纹组织在津田驹系列喷水织机上织造）。
1.2工艺流程
退卷、缝头→退浆前处理（冷堆，平幅退浆水洗）→预定形→染色（抗紫外整理，超防水纳米材料预处理）→固色→脱水→开幅→后整理（烘干，防水拉幅定形）→轧光一检验、码布、包装。
1.3测试方法
(1)拒水性根据AATCC 22-2005《纺织品拒水性测试喷淋法》，采用YH286型织物沾水度仪测定；
(2)拒油性根据AATCC 11.8-1997《拒油性：耐烃类化合物试验》，测定织物的拒油性；
(3)断裂强力按GB/T 3923.1-1997《纺织品织物拉伸性能第1部分断裂强力和断裂伸长率的测定》方法测定；
(4)撕破强力按GB/T3917.2-2009《纺织品织物撕破性能第2部分：裤型试样（单缝撕破强力的测定》方法测定；
(5)接缝滑移按GB/T13772.2-2008《纺织品机织物接缝处纱线抗滑移的测定第2部分定负荷法》测定；
(6)耐洗性按AATCC 135-2010《织物家庭洗涤尺寸变化》测定；
(7)透气性按GB/T5453-1997《纺织品织物透气性的测试》，在每块试样不同部位测10次，取平均值；
(8)摩擦牢度按照GB/T3920-1997纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》，用Y507L型摩擦牢度仪测定固色前后的摩擦牢度；
(9)防紫外线性能按GB/T18830《纺织品防紫外线性能的评定》测定；
(10)耐水洗色牢度按IS0105/C06: 2010《纺织品色牢度试验第C06部分：耐家庭和商业洗涤色牢度．A2S》测定；
(11)耐汗渍色牢度按IS0105/E04: 2008《纺织品色牢度试验第E04部分：耐汗渍色牢度》测定：
(12)防钻绒按GB/T12705.1-2009《纺织品织物防钻绒性试验方法第1部分：摩擦法》测定。
2 .染整工艺探讨
2.1退浆前处理
2.1.1冷堆
我厂采用冷堆工艺+高效平幅退浆水洗进行前处理。
工艺处方/(g.L-1)：
液碱100
去油剂TF-115C5
四合一精练剂TF-1705
带液率/％30
温度/℃24
时间/h36
2.1.2高效水洗
一般锦纶织物织造浆料中含有硅油润滑剂，需进行去油前处理。如果坯布不除油，高温定形时硅油会发生交联，吸附在锦纶丝上，染色时会严重阻碍酸性染料上染，从而导致染花。
在平幅退浆机的前处理槽中加入退浆、乳化、防止浆料（油、蜡剂）反沾等功能的助剂，并借助水洗槽的高频率超声波振荡功能，对完成冷堆的坯布进行水洗处理，洗除冷堆过程中织物上已降解、皂化、乳化和碱水解的浆料、油剂和杂质，加速氧化产物的化学降解及碱的水解，为后续染色做准备。
处理工艺/（g.L-1）：
氧化退浆剂TF-127K5
螯合分散剂TF-188A2
除油剂TF-1262
液碱20
温度/℃98
车速/(m．mm-1)80
2.2预定形
锦纶纤维具有较高的结晶度，通过预定形，可以使结晶区和非结晶区的排列变得有序，降低或消除锦纶纤维在纺丝牵伸，以及织造加工中产生的应力不匀，有效提高染色均匀度。预定形还可以提高织物表面的平整度和抗皱能力，减少织物在染色中因运行产生的皱印及织物回缩皱，同时增加织物在后续加工中的尺寸稳定性。然而，锦纶织物在高温条件下，会损伤弹力，末端氨基极容易被氧化（酸性染料发色基团），破坏锦纶的染色性能。因此，在预定形时，采用20g/L抗黄变剂RUCOGEN NOX，对白色锦纶织物进行浸轧整理。
表l RUCOGENNOX抗高温黄变效果
|
结果
|
未定形
|
使用抗黄变剂
190℃定形60s |
未使用抗黄变剂
190℃定形60s |
|
白度 |
82.03 |
79.3 |
40.23 |
在预定形时，采用20g/L抗黄变剂RUCOGEN NOX对锦纶织物进行浸轧整理，不同的预定形温度对上色率和撕破强力有影响。
抗黄变整理剂RUCOGEN NOX是一种高分子化合物，分子链上含有各种不同类型的抗氧化活性基团，其在高温条件下分解生成的活性基，能够捕捉锦纶织物在高温条件下降解生成的自由基，切断自由基链反应，从而防止共轭有色化合物的生成，减少锦纶织物在高温条件下的黄变。
从表1可以看出，未经过抗黄变整理直接高温定形，布面白度大幅降低；而使用高温抗黄变剂RUCOGEN NOX，布面泛黄现象明显减轻，这说明抗黄变剂对纤维有较好的保护作用。
确定预定形处理工艺如下：
抗黄变剂RUCOGEN NOX/（g.L-1）20
pH值调节剂RUCO-ACID ABS/（g.L-1）2
轧液率/%30
温度/℃180
车速/(m.min-1)60
2.3染色和抗紫外线整理
2.3.1染色
锦纶产品通常在弱酸性染浴中进行染色，通过控制匀染剂、染色温度、升温速率和染液pH值等工艺参数，以达到匀染目的。为了提高织物拒水、拒油和防污的耐洗性能，在染色过程中加入阴离子助剂ECO-EVER（含分散剂）。该助剂是高分子纳米材料，在染色中借助分散剂的作用，纳米粒子能高度分散在纱线之间、纤维之间和纤维表面。在后整理防水加工中，阴离子助剂ECO-EVER与有机氟树脂在纤维表面形成一层很薄而致密的膜，阻止油污的进一步渗透，大大提高了拒水、拒油、防污性能以及耐洗性。
锦纶织物的抗紫外线的能力一般都较差，在染色时可加入紫外线吸收剂CEL。该助剂对紫外线有强烈的选择性吸收，并能进行能量转换而减少它的透过量，提高面料品质。
以深咖啡色为例
工艺处方：
A)
冰醋酸/(g.L-1)1.5
抗紫外吸收剂CEL/% (omf)4
ECO-EVER/% (omf)5
酸性匀染剂TF-217F/(g/L-1)2
B)
酸性藏青M-R（雅运）/%(omf)1.35
酸性黄M-2R（雅运）/%(omf)3.35
酸性酱红M-B（雅运）/%(omf)1.15
C)
阴离子固色剂NBS（拓纳）/(g.L-1)2
冰醋酸/(g.L-1)2
pH值4～4.5
2.3.2固色
为提高酸性染料染色后锦纶织物的湿处理牢度，采用阴离子固色剂NBS对锦纶染色织物（咖啡色）进行固色处理。阴离子固色剂NBS用量对色牢度性能的影响见表2～5。
表2阴离子固色剂NBS用量对摩擦牢度的影响
|
固色剂NBS用量／(g．L-1)
|
摩擦牢度／级 |
|
|
干 |
湿 |
|
|
0.0 |
4 |
3～4 |
|
1．0 |
4～5 |
4 |
|
2．0 |
4～5 |
4 |
表3阴离子固色剂NBS用量对水洗牢度的影响
|
固色剂NBS用量／(g．L-1) |
原变／级 |
沾色／级 |
|||||
|
羊毛 |
腈 |
涤纶 |
锦 |
棉 |
醋酯 |
||
|
0.0 |
4～5 |
4 |
4～5 |
4～5 |
4 |
4～5 |
4～5 |
|
1.0 |
4～5 |
4 |
4～5 |
4～5 |
4～5 |
4～5 |
4～5 |
|
2.0 |
4～5 |
4～5 |
4～5 |
4～5 |
4～5 |
4～5 |
4～5 |
表4阴离子固色剂NBS用量对碱性汗渍牢度的影响
|
固色剂NBS用量／(g．L-1) |
原变／级 |
沾色／级 |
|||||
|
羊毛 |
腈 |
涤 |
锦 |
棉 |
醋酯 |
||
|
0.0 |
4～5 |
3～4 |
4～5 |
4～5 |
3 |
4 |
4 |
|
1.0 |
4～5 |
4 |
4～5 |
4～5 |
3～4 |
4～5 |
4～5 |
|
2.0 |
4～5 |
4～5 |
4～5 |
4～5 |
4～5 |
4～5 |
4～5 |
表5阴离子固色剂NBS用量对酸性汗渍牢度的影响
|
固色剂量／(g．L-1) |
原变／级 |
沾色／级 |
|||||
|
羊 |
腈 |
涤 |
锦 |
棉 |
醋酯 |
||
|
0.0 |
4～5 |
4 |
4～5 |
4～5 |
3～4 |
4～5 |
4～5 |
|
1.0 |
4～5 |
4～5 |
4～5 |
4～5 |
4 |
4～5 |
4～5 |
|
2.0 |
4～5 |
4～5 |
4～5 |
4～5 |
4～5 |
4～5 |
4～5 |
由表2～5知，NBS固色剂能提高各项色牢度，用量在2.Og/L时效果好。NBS固色剂为高分子化合物，内含磺酸根基团，可与锦纶纤维之末端氨基键合，生成微溶或不溶于水的盐类，在织物上形成网状结构，封闭染料的水溶性基团，包覆染料，防止染料在水中电离和溶解而脱落，提高色牢度。该固色剂是分子质量较大的阴离子助剂（带负电荷），由于氢键、范德华力使固色剂附着于纤维表面，且酸性染料本身带负电荷，由于两者相斥的缘故，减少纤维内部染料迁移出来，达到增进牢度之目的。
2.3.3抗紫外线整理
在染色加工400T尼丝纺织物咖啡色时，分别加入2%(omf)和4%(omf)抗紫外整理剂，测试抗紫外性能，结果见表6。
表6抗紫外整理剂及轧光效果
|
效果
|
未使用抗紫外
整理剂 |
1%抗紫外
整理剂 |
4%抗紫外
整理剂 |
4%抗紫外整
理剂+轧光 |
|
UPF值 |
9 |
22 |
34 |
44 |
|
UVA透过率／% |
19.9 |
9.3 |
5.1 |
3.5 |
|
UVB透过率／% |
4.5 |
2.5 |
1.8 |
0.9 |
|
UPF等级 |
<15 |
20 |
30 |
40 |
从表6可以看出，在未使用抗紫外助剂时，锦纶织物的抗紫外能力较差；使用抗紫外整理剂4%时，织物的抗紫外能力有明显提升，轧光后织物更紧密，抗紫外效果更佳。
2.4后整理
2.4.1防水防油和轧光整理
使用防水防油整理剂CN-A-03进行处理，提高防水防油的耐洗性。如2.3.1节所述，染色时添加的纳米材料ECOEVER与交联剂与拒水整理剂协合作用，交联剂用量为拒水整理剂用量的10%，结果见表7。
工艺处方/（g.L_1）：
防水防油剂CN-A-0360
渗透剂CN-A-022
交联剂CN-A-016
硅酮体柔软剂米加索特JET-LF2
轧余率/％30
预烘温度/℃100
预烘车速/(m.min_1)50
焙烘温度/℃170
焙烘车速/(m.min_1)60
表7交联剂对织物防水防油耐洗性能的影响
|
工艺
|
防水防油剂
／(g．L-1) |
初始 |
水洗10次 |
水洗30次 |
|||
|
拒油／级 |
拒水/分 |
拒油／级 |
拒水/分 |
拒油／级 |
拒水/分 |
||
|
常规
工艺
|
40 |
90 |
3 |
80 |
1 |
0 |
0 |
|
60 |
100 |
5 |
90 |
2 |
50 |
O |
|
|
轧光后 |
90 |
4 |
80 |
1 |
0 |
0 |
|
|
改进
工艺
|
40 |
90 |
4 |
90 |
3 |
80 |
2 |
|
60 |
100 |
5 |
100 |
4 |
100 |
4- |
|
|
轧光后 |
95 |
5- |
90 |
4- |
80 |
3 |
|
由表7知，在常规工艺中，随着水洗次数增加，整理织物的拒水拒油效果下降。这是因为水洗后，部分交联程度较低的拒水整理剂被洗除，织物表面含氟量下降，表面膜变得不连续且凹凸不平，因而织物拒水拒油效果下降。而在改进工艺中，添加交联剂及纳米材料对织物的初始拒水拒油效果基本无影响，但耐洗性得到明显改善。这是因为交联剂两端反应性基团可分别与纤维和拒水整理剂反应，在纤维上形成三维网状结构，增加了纤维分子间滑移的摩擦阻力；而阴离子纳米材料的添加更增强了这一性能，减少了水洗过程中纤维表面整理剂的洗除。
2.4.2轧光整理
轧光整理是织物通过弹性软辊与金属热辊组成的轧点时，在施压区中因软辊变形，辊径变化使织物角速度产生微小差异造成微滑动，通过表面剪切和压搓作用，使纤维在压区中受热而达到玻璃化温度从而产生塑化并“流动”，受到缓和搓动，从而使织物表面的紧度趋于一致，并使与金属辊接触的织物表面平滑，减小交织点间的空隙，达到理想的织物气密性和织物表面光洁度。
影响织物轧光效果的主要技术参数有压区数（两辊或三辊）、生产车速、织物张力控制、线压力、热辊温度等。采用适宜的工艺参数，即线压力60kN/m，车速50m/min，热辊温度165℃，可达到对产品的质量要求。
2.4.3拒水拒油+轧光对织物机械性能的影响
按优化工艺，以不同用量整理剂整理锦纶，整理织物的各项性能见表8。
表8整理后锦纶织物的机械物理性能
|
防水防油剂
／(g.L-l) |
断裂强力/cN |
接缝滑移／mm |
撕破强力/cN |
|||
|
纬向 |
经向 |
纬向 |
经向 |
纬向 |
经向 |
|
|
0 |
435 |
420 |
2 |
2 |
3.9 |
4.3 |
|
40 |
415 |
402 |
2.6 |
3.1 |
7.6 |
7.9 |
|
60 |
395 |
375 |
3.1 |
3.6 |
9.3 |
9.1 |
|
轧光后 |
367 |
345 |
2.5 |
2.8 |
8.9 |
8.7 |
由表8可知，锦纶织物经拒水整理剂整理后，断裂强力有所下降，撕破强力提高。这是因为整理剂可在纤维表面形成一层光滑的膜，使纱线间的摩擦阻力降低，纱线间容易滑移，受力三角区变大而使织物撕破强力有所提高。
2.4.4轧光整理对织物透气性、防钻绒性的影响物的透气性能虽有较大程度减少，但对织物的透湿量影响不大，抗钻绒性有明显的提高，且减少了化学涂层助剂的使用（见表9）。
表9轧光整理后锦纶织物防钻绒效果和透气性
|
防水防油剂／(g．L-1) |
透气性能Mm/S |
透湿量/[g.(m2.24h)-1] |
钻绒性／根 |
|
0 |
5.1 |
11203 |
35 |
|
60 |
4.2 |
10 198 |
26 |
|
轧光后 |
2.1 |
9 805 |
11 |
|
涂层产品 |
1.1 |
6 209 |
5 |
3 .结论
(1)选用冷堆前处理对高支高密锦纶纤维织物进行前处理，织物全过程低张力运行，减少折皱的产生。
(2)预定形时使用抗黄变剂以对锦纶纤维易氧化基团起保护作用，降低高温黄变现象，但织物的上染率会有所降低。
(3)染色加工时，添加紫外线吸收剂可提高锦纶织物的抗紫外能力，改善面料品质。
(4)对于耐洗性和织物手感要求较高的拒水拒油产品，整理工作液中可添加适量的交联剂及撕裂牢度提升剂JET-LF。结果是织物断裂强力有所下降，撕破强力有所提升，对防水耐久性无影响。
(5)轧光整理会对织物的物理性能（断裂强力、接缝滑移、撕破强力）、初始防水性及耐洗性产生一定影响，但不影响织物产品性能。采用轧光整理后，高密锦纶面料无需再进行涂层处理，即可达到优良的防钻绒性。
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