泡沫整理技術在單面防水單面親水針織面料的應用研究

袁 潔，賀江平

(西安工程大學紡織科學與工程學院，陜西西安 710048)

0 前言

泡沫整理是一種將化學品漿料(一般為水溶性)與表面活性劑共混，通過充入大量空氣后，采用機械發(fā)泡的方式生成大量泡沫，并將泡沫施加于紡織品表面，提高紡織品的附加值的一種紡織后整理方式。由于泡沫是采用空氣代替大部分的水，在節(jié)能減排上起到了很大推動作用，并且在很大程度上可以提高產品的品質，因此，泡沫整理工藝在紡織上有很大應用[1－2]。

本文采用泡沫整理的加工方式，通過對織物表面的親疏水整理，實現單面防水單面親水的效果，篩選親水和防水助劑，優(yōu)化泡沫整理工藝，獲得差異性面料。

1 試驗部分

1.1 織物、試劑及儀器

織物:40S/1精棉＋150D/144F滌綸絲(輕網)＋40S/1滌綸/普棉 40/60雙面布(58%棉 42%POLY)，240g/m2。

試劑:親水整理劑TK－612(主要成分是親水性聚酯)、親水整理劑TPQ(主要成分是乙氧基化羧酸化合物)、親水整理劑TS－01(主要成分是親水性嵌段硅油)、防水整理劑TK－PFCO(主要成分為有機氟樹脂)、防水整理劑TK－420(主要成分為有機硅類物質)、拒水整理劑Repellan SMS(主要成分為有機硅類物質)，發(fā)泡劑TD－01，穩(wěn)泡劑海藻酸鈉，軟油T－98和T－011(非硅柔軟劑)。

儀器:ICPFOAM發(fā)泡機，R－M6/400針板式連續(xù)小定型機，SFTT5－5027型液態(tài)水分管理測試儀(SDL公司)。

1.2 試驗方法

泡沫整理工藝:制備單面防水整理液→泡沫整理機發(fā)泡(泡比8，施泡速度8m/min，帶液量40%)→將泡沫施加到織物上→焙烘(170℃X120s)→制備單面親水整理液→泡沫整理機發(fā)泡(泡比8，施泡速度8 m/min，帶液量40%)→將泡沫施加到織物上→烘干(140℃X120s)。

表1 單面親水單面防水整理液配方

1.3 性能測試

1.3.1 滴水擴散時間

參照GB/T 21655.1—2008《紡織品吸濕速干性的評定第1部分:單項組合試驗法》，用滴管吸入蒸餾水，將約0.2mL水輕輕滴在試樣上，滴液管口離織物表面1cm，記錄水滴從接觸織物表面至完全滲透所經歷的時間，從不同位置滴5次，取平均值。

1.3.2 單向傳遞指數

參照GB/T 21655.2－2009《紡織品吸濕速干性的評定第2部分:動態(tài)水分傳遞法》，采用SFT T5－5027型液態(tài)水分管理測試儀測定單向傳遞指數(R)。[3]

1.3.3 防水測試方法

GB/T 4745－2012紡織品防水性能的檢測和評價－沾水法，以Spray Tester在一定條件下將水噴向織物表面，對比標準圖樣評判織物浸濕情況，并給出防水性能的評價。

1.3.4 織物黃變和色變測試方法

黃變 采用WSD—Ⅲ型白度儀測試。通過測試白度反映織物黃變情況。

色變 采用Datacolur 600測色配色儀測試織物色差，反映織物色變。

1.3.5 織物手感測試方法

手感以5～10人組成一個小組，對整理織物進行觸摸并評級。將手感分為5級，以未整理的空白樣定為1級，經有機硅油整理后的織物(同等濃度條件下)手感定為5級。[4]

2 實驗設計

2.1 泡沫整理工藝研究

2.1.1 不同泡比對防水效果的影響

采用單面防水整理液配方，設定施泡速度8 m/min，帶液量40%，研究不同的泡比對織物潤濕性和防水效果的影響，見下表2。

表2 不同泡比對布面潤濕性和防水效果的影響

由表2可以看出，隨著泡比的增加，布面潤濕性變好，逐漸出現滲透到另一面；同時泡比增加防水效果提高。當泡比為8時，布面均勻潤濕，防水效果達4級，考慮到另一面做親水整理，避免滲透，選擇泡比為8進行實驗。

2.1.2 不同施泡速度對親水效果的影響

控制器顯示的施泡機速度由兩對小軋輥的速度差決定，施泡機速度越快，布樣運動越快，受張力時間越短，單面針織布越不易卷邊。

表3 不同施泡速度對親水效果的影響

由上表3可以看出，隨著施泡機速度增加，布面潤濕均勻，布面不易卷邊，吸水性均＜5s，能瞬間吸水。施泡機速度越快，布經過施泡機時間越短，受張力時間也越短，越不易卷邊，綜合考慮，施泡機速度選擇8 m/min～10 m/min。

2.2 單面親水單面防水配方優(yōu)化

2.2.1 防水劑篩選及用量優(yōu)化

(1)不同防水劑對防水效果的影響

選擇3種防水劑進行試驗，按照1.3測試方法測試防水效果，優(yōu)選防水劑種類和用量，結果見下表4。

表4 不同防水劑對防水效果的影響

由表4可知，隨著防水劑用量增加，防水效果顯著提高，當防水劑用量大于80g/L，防水效果大于4級；相同用量3種防水劑防水效果最好的為TK－PFCO，TK－420效果次之，這主要是因為 TKPFCO為含氟防水劑，其它2種為有機硅類防水劑，防水劑用量建議80g/L以上。

(2)不同防水劑對黃變和色變的影響

選擇3種防水劑分別整理在T/C混紡針織半漂布和色布上，按照1.3測試方法測試防水劑的黃變和色變，優(yōu)選防水劑種類和用量，結果見下表5。

表5 不同防水劑黃變和色變情況

由表5可知，同種防水劑用量越高，半漂布白度略有下降，織物色變越大，當用量達100g/L以上，白度出現明現下降，色變增加。經篩選白度和色變均較小的防水劑為TK－420，用量為80g/L～120 g/L。

(3)不同防水劑用量對T/C混紡針織物單向導濕能力的影響

為檢測不同防水劑對T/C混紡雙面織物泡沫整理后的單向導濕效果，選擇了3種防水劑，配制成不同濃度的整理液，用相同工藝對T/C混紡雙面織物進行整理，結果見圖1。

圖1 防水劑用量對單向導濕能力的影響

由圖1可以看出，防水劑用量增加，單向導濕能力增強。同時可以看出TK－PFCO和TK－420單向導濕能力較好。綜合防水劑對織物防水效果、黃變和色變，以及單向導濕能力指標的影響，最終選擇防水劑為TK－420，用量100g/L。

2.2.2 親水劑篩選及用量優(yōu)化

(1)不同親水劑吸水效果

選擇3種親水整理劑TK－612、TPQ、TS－01在不同用量下進行泡沫整理，親水效果見下表6。

表6 不同親水劑對吸水效果的影響

由表6可知，隨著親水劑用量增加，吸水時間縮短，吸水性變好，當用量增加到30g/L以上，吸水時間小于5s，達到瞬間吸水；同時可以看出相同用量TS－01親水性較其它兩種助劑好，最終選擇親水劑 TS－01，用量為 30g/L。

2.3 單面親水單面防水定型溫度和定型時間的

優(yōu)化

按照上述實驗確定的泡沫整理工藝:防水劑TK－420用量為100g/L，親水性助劑TS－01用量為30g/L，泡比為8，施泡機速8 m/min，起泡劑20g/L，單面噴液量均為40%，分別在不同定型溫度和時間下焙烘，評判織物單向導濕能力，優(yōu)化定型溫度和時間，結果見下圖。

圖2 單面防水處理后定型溫度和時間對其單向導濕能力的影響

由圖2可知，相同定型溫度，定型時間延長，單向導濕能力提升；同時定型溫度越高，單向導濕能力越好，定型溫度為170℃時，定型120s后單向導濕能力基本不再提升。定型溫度越低，所需定型時間越長，故選擇單面防水定型溫度為170℃，定型時間選擇120s。

圖3 單面親水處理后定型溫度和時間對其單向導濕能力的影響

由圖3可知，單面親水處理定型溫度越高，單向導濕能力提高，當定型時間達到120s后，單向導濕能力提升不太明顯；考慮到較長時間高溫定成品對織物顏色會有變化，故選擇單面親水定型溫度為140℃，定型時間選擇120s。

2.4 單面親水單面防水面料耐洗性測試

將泡沫整理后的單面親水單面防水織物分別洗滌5次、10次、20次、30次，按照1.3測試方法測試織物防水效果和手感，結果見下表7。

表7 單面親水單面防水面料耐洗性測試

由表7可知，隨著洗滌次數的增加，防水面防水效果有所下降，手感略有提高，親水面親水效果略有下降，基本可以耐洗20次以上。

3 結論

(1)經過試驗得出單面親水單面防水泡沫工藝如下:防水劑TK－420用量100g/L，親水劑TS－01用量30g/L，起泡劑20g/L；泡比為8，施泡機速8 m/min，單面噴液量均為20%。

(2)單面防水定型溫度為170℃，定型時間120s；單面親水定型溫度為140℃，定型時間120s。

(3)經測試單面親水單面面料性能可知，親水面吸水＜1s，防水面防水達5級；洗20次后，防水面防水達4級，親水面吸水＜5s。