運動服面料表面滑爽整理與功能優(yōu)化*

張 露 倪 曉 李曉陽 陳 瑩

北京服裝學院 材料設計與工程學院，北京 100029

橄欖球運動是一項集籃球、足球、田徑于一體的綜合性體育項目。比賽時，運動員通過相互之間的跑動，以及傳、切、沖、撞等劇烈動作的配合，突破對方的防守，達到得分的目的。因此，比賽過程中因被對方拉扯衣服而無法突破得分的情況較多，若運動員穿著的運動服其背部面料的表面摩擦力與阻力能做到盡量低，則能為運動員發(fā)揮最佳成績創(chuàng)造條件。利用柔軟劑和滑爽劑等對面料進行整理，可以在纖維表面形成一層涂層，既能降低纖維表面的摩擦因數(shù)，又能改善紗線之間的摩擦阻力，還能使織物獲得較持久的滑爽感與柔軟的手感[1-2]。目前，使用有機硅柔軟劑對織物進行柔軟整理的較多，如周燕等[3]利用改性聚硅氧烷柔軟劑對滌綸織物進行了整理，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量濃度為40.0 g/L的柔軟劑對滌綸織物的柔軟效果最好，且還發(fā)現(xiàn)柔軟劑可以改善滌綸織物的折皺性；郭曉曉[4]對包覆型滑爽硅微粉與氨基硅油進行復配乳化，制得了織物整理劑乳液，并發(fā)現(xiàn)在固化溫度為150 ℃時，質(zhì)量濃度為15.0 g/L的乳液成膜均勻，被整理織物的柔軟性較好且滑爽感最佳。除此之外，周航[5]還合成了一種新型結構的親水性有機硅柔軟劑——梳狀聚醚氨基改性聚硅氧烷，它能使親水性和柔軟性達到更高水平的平衡，能有效抵抗黃變，具有較高的應用價值。

目前，柔軟劑的整理主要集中在改善織物的柔軟性方面，對織物表面滑爽性的關注較少。本文將研究滑爽劑、柔軟劑等對面料摩擦因數(shù)(MIU)和表面粗糙度(SMD)的影響，以表征面料的滑爽性能，同時關注面料透氣性和透濕性的變化。

1 試驗部分

1.1 整理配方優(yōu)化設計

首先，設計不同的柔軟劑與滑爽劑配方，對市售的面密度在220 g/m2的運動服面料(簡記為面料A，成分滌綸)表面進行滑爽整理，以得到優(yōu)化的整理配方。所用試劑有水性滑爽劑MT-418、水性柔軟劑MT-409和高蓬松柔軟整理劑MT-6635等共3種，具體試驗用試劑方案如表1所示。還根據(jù)復配的推薦量配制了兩種整理液——MT-418+ MT-409(MT-418質(zhì)量濃度為20.0 g/L，MT-409質(zhì)量濃度為12.5 g/L)和MT-418+ MT-6635(MT-418質(zhì)量濃度為20.0 g/L，MT-6635質(zhì)量濃度為30.0 g/L)。試驗不僅采用了單一試劑進行整理，還采用了復配的整理液進行整理。試驗采用浸軋法，具體工藝流程為配制整理液→浸軋(一浸一軋，軋余率80%，pH值為5～6)→定型(180 ℃)。

表1 滑爽整理試驗用試劑方案

然后，利用優(yōu)化的整理液對5種市售的運動服面料進行整理。5種市售運動服面料的基本性能如表2所示。

表2 5種市售運動服面料的基本性能

1.2 性能測試

1.2.1 滑爽性能

參照FZ/T 01054—2012《織物表面摩擦性能的試驗方法》標準，選用儀器KES-FB4-A對織物表面的滑爽性能進行測試。測試指標有摩擦因數(shù)及表面粗糙度[6]。

1.2.2 透氣性能

參照GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》標準，選用YG461E型織物透氣性能測試儀(寧波紡織儀器廠)，測試織物的透氣性能。

1.2.3 透濕性能

參照GB/T 12704.1—2009《紡織品 織物透濕性試驗方法 第1部分：吸濕法》標準，選用YG601H織物透濕測試儀(寧波紡織儀器廠)，測試規(guī)定時間內(nèi)垂直通過單位面積試樣的水蒸氣質(zhì)量，并根據(jù)式(1)計算得到織物的透濕率：

(1)

式中：RWVT——織物透濕率，g/(m2·h)；

Δm——同一試驗組合體兩次稱取的質(zhì)量之差，g；

A——有效試驗面積，m2；

t——試驗時間，h。

2 結果與分析

2.1 摩擦因數(shù)

試驗測得未整理面料A的摩擦因數(shù)為0.176。圖1示出了不同質(zhì)量濃度的單一試劑整理的面料A的摩擦因數(shù)。

圖1 經(jīng)不同質(zhì)量濃度的單一試劑整理的面料A的摩擦因數(shù)

從圖1可以看出，整理后的面料A的摩擦因數(shù)都較整理前的有所降低。其中：使用水性滑爽劑MT-418整理時，質(zhì)量濃度為20.0 g/L的MT-418整理的面料A的摩擦因數(shù)最小，為0.120，較未整理面料A的摩擦因數(shù)降低了31.8%；使用水性柔軟劑MT-409整理時，質(zhì)量濃度為25.0 g/L的MT-409整理的面料A的摩擦因數(shù)最小，為0.118，較未整理面料A的摩擦因數(shù)降低了33.0%；使用高蓬松柔軟整理劑MT-6635整理時，質(zhì)量濃度為50.0 g/L與70.0 g/L的MT-6635整理的面料A的摩擦因數(shù)相對較小，為0.103與0.099(兩者相差很小)，較未整理面料A的摩擦因數(shù)分別降低了41.5%和43.8%。復配試劑方面，MT-418+ MT-409整理的面料A的摩擦因數(shù)為0.163，較未整理面料A的摩擦因數(shù)降低了7.4%；MT-418+ MT-6635 整理的面料A的摩擦因數(shù)為0.167，較未整理面料A的摩擦因數(shù)降低了5.3%。

綜上可知，分別使用質(zhì)量濃度為50.0 g/L和70.0 g/L的MT-6635整理面料，所得摩擦因數(shù)相對較小，故選擇這兩種質(zhì)量濃度的MT-6635對5種市售運動服面料進行整理。

圖2示出了5種市售運動服面料分別使用質(zhì)量濃度為50.0 g/L和70.0 g/L的MT-6635整理前后的摩擦因數(shù)。

圖2 5種運動服面料經(jīng)MT-6635整理前后的摩擦因數(shù)

由圖2可知，5種運動服面料經(jīng)過整理后摩擦因數(shù)較整理前均有所降低，且兩種質(zhì)量濃度的MT-6635整理的5種運動服面料各自的摩擦因數(shù)差異并不大。其中，1#面料經(jīng)質(zhì)量濃度為70.0 g/L的MT-6635整理后摩擦因數(shù)更小，為0.083，與未整理的1#面料的摩擦因數(shù)(0.147)相比降低了43.5%；2#面料也是經(jīng)質(zhì)量濃度為70.0 g/L的MT-6635整理后摩擦因數(shù)更小，為0.100，與未整理的2#面料摩擦因數(shù)(0.184)相比降低了45.7%；3#、4#、5#面料則是經(jīng)質(zhì)量濃度為50.0 g/L的MT-6635整理后摩擦因數(shù)更小，分別為0.095、0.076和0.107，與未整理的3#、4#、5#面料的摩擦因數(shù)(0.168、0.138和0.169)相比降低了43.5%、44.9%和36.7%?？梢姡煌拿媪蠎捎貌煌恼砉に囈垣@得更小的摩擦因數(shù)。

2.2 表面粗糙度

試驗測得未整理面料A的表面粗糙度為2.672 μm。圖3示出了不同質(zhì)量濃度的單一試劑整理的面料A的表面粗糙度。

圖3 經(jīng)不同質(zhì)量濃度的單一試劑整理的面料A的表面粗糙度

從圖3可以看出，除30.0 g/L水性柔軟劑MT-409整理的面料A外，其他不同質(zhì)量濃度的單一試劑整理的面料A的表面粗糙度都較整理前的有所降低。其中，使用水性滑爽劑MT-418整理時，質(zhì)量濃度為60.0 g/L的MT-418整理的面料A的表面粗糙度最小，為2.094 μm，較未整理面料A的表面粗糙度降低了21.6%；使用水性柔軟劑MT-409整理時，質(zhì)量濃度為20.0 g/L的MT-418整理的面料A的表面粗糙度最小，為2.138 μm，較未整理面料A的表面粗糙度降低了20.0%；使用高蓬松柔軟整理劑MT-6635整理時，質(zhì)量濃度為40.0 g/L的MT-6635整理的面料A的表面粗糙度最小，為2.034 μm，較未整理面料A的表面粗糙度降低了23.9%。復配試劑方面，MT-418+MT-409整理的面料A的表面粗糙度為2.495 μm，較未整理面料A的表面粗糙度降低了6.6%；MT-418+ MT-6635整理的面料A的表面粗糙度為2.166 μm，較未整理面料A的表面粗糙度降低了18.9%。

可見，使用質(zhì)量濃度為40.0 g/L的MT-6635整理面料，所得面料的表面粗糙度最小，但結合本文2.1節(jié)的摩擦因數(shù)數(shù)據(jù)，確定仍使用質(zhì)量濃度為50.0 g/L和70.0 g/L的MT-6635對5種運動服面料表面進行滑爽整理。

圖4示出了5種市售運動服面料分別使用質(zhì)量濃度為50.0 g/L和70.0 g/L的MT-6635整理前后的表面粗糙度。

圖4 5種市售運動服面料經(jīng)MT-6635整理前后的表面粗糙度

由圖4可知，兩種質(zhì)量濃度的MT-6635整理后，1#、3#和5#面料都是經(jīng)質(zhì)量濃度為70.0 g/L的MT-6635整理后表面粗糙度更小，分別為1.140、1.887和2.059 μm，與未整理的1#、3#和5#面料的表面粗糙度(4.173、2.535和3.117 μm)相比分別降低了72.7%、25.6%和33.9%；2#和4#面料都是經(jīng)質(zhì)量濃度為50.0 g/L的MT-6635整理后表面粗糙度更小，分別為5.863 μm和2.319 μm，與未整理的2#和4#面料的表面粗糙度(6.249 μm和2.980 μm)相比分別降低了6.2%和22.2%。

綜上數(shù)據(jù)可以看出，不同質(zhì)量濃度的MT-6635對面料的摩擦因數(shù)和表面粗糙度的影響是不同的，且織物表面粗糙度對摩擦因數(shù)也沒有直接的影響，這也符合摩擦的分子-機械理論。因此，運動服面料表面的滑爽整理工藝宜根據(jù)摩擦因數(shù)來優(yōu)化。由于質(zhì)量濃度為50.0 g/L和70.0 g/L的MT-6635整理的5種運動服面料各自的摩擦因數(shù)差異并不大，再考慮到成本因素，下文選擇質(zhì)量濃度為50.0 g/L的MT-6635進行后續(xù)的透氣性和透濕性試驗。

2.3 透氣率

圖5示出了5種市售運動服面料使用質(zhì)量濃度為50.0 g/L的MT-6635整理前后的透氣率。

圖5 5種運動服面料經(jīng)質(zhì)量濃度為50.0 g/L的MT-6635整理前后的透氣率

由圖5可知，5種運動服面料經(jīng)MT-6635整理后透氣率都有所變化。其中，1#面料處理后透氣率達到243.3 mm/s，與未整理的1#面料的透氣率(185.7 mm/s)相比有所上升，原因可能與整理不勻有關；面密度最小的2#面料整理后透氣率達到1 796.6 mm/s，與未處理的2#面料透氣率(1 914.3 mm/s)相比降低了6.2%；3#、4#及5#面料整理后透氣率分別達到119.7、165.1和73.8 mm/s，與未整理的3#、4#及5#面料的透氣率(分別為133.8、213.6及85.4 mm/s)相比分別降低了10.5%、22.7%和13.6%。透氣性的降低與高蓬松柔軟整理劑整理后面料的孔隙率下降有關。

2.4 透濕率

圖6示出了5種運動服面料使用質(zhì)量濃度為50.0 g/L的MT-6635整理前后的透濕率。

圖6 5種運動服面料經(jīng)質(zhì)量濃度為50.0 g/L的MT-6635整理前后的透濕率

由圖6可知，5種運動服面料經(jīng)MT-6635整理后透濕率均有所降低。其中，1#面料整理后透濕率為98.51 g/(m2·h)，與未整理的1#面料的透濕率[203.03 g/(m2·h)]相比降低了51.5%；2#面料處理后透濕率降至118.33 g/(m2·h)，與未整理的2#面料的透濕率[216.56 g/(m2·h)]相比降低了45.4%；3#、4#、5#面料整理后的透濕率分別降至114.63、104.45和85.60 g/(m2·h)，與未整理的3#、4#、5#面料的透濕率[204.73、208.30和165.64 g/(m2·h)]相比分別降低了44.0%、49.9%和48.3%。從這些數(shù)據(jù)可以看出，整理后面料的透濕性下降到原來的一半左右，說明高蓬松柔軟整理劑的涂層整理對透濕性影響很大，這一方面與涂層減小了面料的孔隙率有關，另一方面與涂層增加了面料的厚度，使得面料對水蒸氣擴散的阻抗增加有關，這必將在一定程度上影響運動員的穿著舒適性。

3 結論

(1)水性滑爽劑、水性柔軟劑和高蓬松柔軟整理劑單獨使用或復配使用，都能使面料A的摩擦因數(shù)、表面粗糙度有所降低，特別是當高蓬松柔軟整理劑質(zhì)量濃度為50.0 g/L和70.0 g/L 時，面料A的滑爽性能相對達到最優(yōu)。且4#面料使用50.0 g/L高蓬松柔軟整理劑整理后，面料的摩擦因數(shù)最小，為0.076，與未整理的4#面料的摩擦因數(shù)相比降低了44.9%。這說明面料表面滑爽整理對于降低面料摩擦因數(shù)是有效的，其可在一定程度上提高運動員的競技水平。

(2)面料表面滑爽整理后，面料的透氣性和透濕性有所下降，其中4#面料透氣性下降達22.7%，1#面料透濕率下降達51.5%，這與高蓬松柔軟整理劑降低了面料的孔隙率、增加了面料的厚度有關，這會對運動員的穿著舒適性產(chǎn)生影響。因此后續(xù)整理過程中，可利用大量的細針刺破面料表面的涂層，以形成細小的孔眼利于水蒸氣的透過，達到改善透氣性和透濕性的目的。