基于泡沫整理技術(shù)的棉織物三防整理工藝與性能

摘 要：為提升棉織物的三防功能性且滿足綠色染整節(jié)能減排的需求，采用泡沫整理技術(shù)對(duì)棉織物進(jìn)行三防整理。從三防整理劑質(zhì)量濃度、帶液率、烘焙溫度、烘焙時(shí)間4個(gè)因素分別測(cè)試其對(duì)泡沫性能和整理效果的影響，并從功能性、物理機(jī)械性、服用性、耐洗性能以及整理均勻性5個(gè)方面與常規(guī)浸軋法進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明：棉織物最佳整理工藝為三防整理劑質(zhì)量濃度60 g/L、帶液率50%、焙烘溫度130 ℃以及焙烘時(shí)間2.5 min；經(jīng)過(guò)三防泡沫整理的棉織物水相接觸角155.3°，油相接觸角130.3°，沾污等級(jí)達(dá)5級(jí)；對(duì)比泡沫整理與傳統(tǒng)浸軋，泡沫整理的棉織物擁有更好的水相、油相接觸角，更強(qiáng)的力學(xué)性能，更加豐滿柔軟的手感；泡沫整理與傳統(tǒng)浸軋的耐水洗性能相差較?。蝗琅菽砻蘅椢锏乃嘟佑|角均方差為1.7，油相接觸角均方差為2.7，沾污等級(jí)均方差0.04，均小于傳統(tǒng)浸軋的水相均方差（1.9）、油相均方差（3.6）和沾污等級(jí)均方差（0.16），因此三防泡沫整理棉織物的均勻性更好。所研究的泡沫整理法為實(shí)現(xiàn)棉織物三防綠色生產(chǎn)提供了有效途徑。

關(guān)鍵詞：棉織物；三防；泡沫整理；后整理；織物性能

中圖分類號(hào)：TS186

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-265X（2025）02-0067-08

純棉機(jī)織物由天然棉纖維制成，具有生態(tài)、環(huán)保的特性，同時(shí)擁有柔軟的質(zhì)地，良好的透氣透濕性，深受消費(fèi)者喜愛^［1-2］。然而，棉纖維表面富含羥基，一旦遭受污漬沾染，此類纖維很難通過(guò)常規(guī)清洗方式達(dá)到完全潔凈的效果。經(jīng)過(guò)三防（防水、防油、防沾污）處理的棉織物制成的服裝，具備抵抗日常生活中污漬侵害的能力^［3］。因此，深入研究純棉織物三防整理工藝具有重要的實(shí)用價(jià)值。

21世紀(jì)以來(lái)，隨著人們消費(fèi)水平的提高，單一防水整理的產(chǎn)品已無(wú)法滿足高端市場(chǎng)的需求，而復(fù)合功能整理成為產(chǎn)品開發(fā)的新亮點(diǎn)，三防整理占據(jù)市場(chǎng)的比例逐漸提高^［4-5］。傳統(tǒng)三防整理劑一般采用C8三防整理劑，由于其中的全氟辛酸銨（PFOA）和全氟辛烷磺酰基化合物（PFOS）會(huì)對(duì)生物體產(chǎn)生毒性并且不易降解，已經(jīng)逐漸被市場(chǎng)淘汰^［6-8］。含短氟碳鏈的三防整理劑（CnF2n+1， n≤6）與傳統(tǒng)C8整理劑相比，具有相對(duì)較低的生物累積性和對(duì)環(huán)境的破壞性，已經(jīng)成為新型三防整理劑的研究方向之一^［9］。泡沫整理作為一種綠色有效的染整加工技術(shù)，具有低耗能、低給液、低焙烘^［10］的優(yōu)點(diǎn)。由于泡沫含水量較少，可以通過(guò)改變泡沫施加力度調(diào)整帶液率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)棉機(jī)織物的三防處理^［11］，更能滿足染整加工生態(tài)發(fā)展的需要。

本文采用綠色泡沫整理技術(shù)對(duì)純棉織物進(jìn)行三防整理工藝探究，選用C6三防劑進(jìn)行三防泡沫整理，并通過(guò)測(cè)試整理織物的表觀形貌、防水、防油和防污性能，對(duì)整理劑濃度、帶液率、焙烘溫度和焙烘時(shí)間的影響進(jìn)行探究，確定棉織物的最佳三防泡沫整理工藝，同時(shí)從功能性、物理機(jī)械性、服用性、耐洗性能以及整理均勻性5個(gè)方面與常規(guī)浸軋法進(jìn)行對(duì)比，為高效綠色染整技術(shù)的發(fā)展提供一定參考意義，以期促進(jìn)其在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)化與發(fā)展。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料與儀器

實(shí)驗(yàn)材料：純棉織物（蘇州真質(zhì)優(yōu)品紡織新材料有限公司）；三防整理劑TEXNOLOGYFCB058（廣州聯(lián)莊科技有限公司）；十二烷基硫酸鈉（CP，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；羥乙基纖維素（AR，南京正宏生物科技有限公司）。

實(shí)驗(yàn)儀器：接觸角測(cè)量?jī)x（DSA25，德國(guó)克呂士公司）；電熱風(fēng)干燥箱（GZX-9070MBE，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠），掃描電子顯微鏡（SU1510，日本日立公司）；預(yù)置式攪拌器（EUROSTAR 20，德國(guó)IKA公司）；電子織物強(qiáng)力機(jī)（YG（B）026H-250，溫州市大榮紡織儀器有限公司），白度儀（WSD-3，北京康光儀器有限公司）；織物懸垂性能測(cè)試儀（YG811E，寧波紡織儀器廠）。

1.2 純棉織物的整理工藝

采用泡沫整理法對(duì)純棉織物進(jìn)行三防整理，其整理工藝流程示意如圖1所示。

1.2.1 泡沫整理液的制備

采用自制發(fā)泡裝置進(jìn)行發(fā)泡。發(fā)泡劑十二烷基硫酸鈉的質(zhì)量濃度為4 g/L，穩(wěn)泡劑羥乙基纖維素的質(zhì)量濃度為2 g/L，三防整理劑的質(zhì)量濃度為40～80 g/L，利用0.1 mol/L的醋酸調(diào)節(jié)整理液pH至3～5，在室溫下設(shè)置預(yù)置式攪拌器的剪切速率為500 r/min，并對(duì)整理液進(jìn)行攪拌發(fā)泡，攪拌時(shí)間為3 min。

1.2.2 泡沫整理工藝

將發(fā)泡完三防整理液中的泡沫輕輕傾倒于織物表面，用刮刀快速在表層均勻涂抹，并拂去溢出的多余泡沫，通過(guò)改變施加的力度來(lái)控制拂去泡沫的多少和泡沫滲入織物的深度，直至達(dá)到所需的帶液率。隨后迅速放入80 ℃的烘箱中預(yù)烘1 min，最后再將預(yù)烘后的棉織物置于不同溫度的烘箱內(nèi)焙烘。

2 測(cè)試與表征

2.1 掃描電鏡（SEM）表征

分別將原樣、經(jīng)泡沫整理的試樣、經(jīng)浸軋整理的試樣以及水洗后的泡沫整理試樣置于導(dǎo)電膠帶上，并對(duì)表面進(jìn)行噴金處理，用掃描電子顯微鏡觀察織物表面形貌。放大倍數(shù)均為2000倍，工作電壓為5 kV。

2.2 泡沫性能測(cè)試

2.2.1 泡沫半衰期

在測(cè)定泡沫高度的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)液體被完全排出時(shí)，立即啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，記錄泡沫體積減小至一半所需的時(shí)間，將此時(shí)間定義為泡沫半衰期。該過(guò)程完成時(shí)間盡量縮短，以減少溶液溫度變化對(duì)半衰期的影響。

2.2.2 發(fā)泡倍率

測(cè)量溶液完全發(fā)泡后泡沫體積（V2，mL），與原溶液體積（V1，mL）作比較，計(jì)算公式發(fā)泡倍率P如式（1）所示：

P/%=V2V1×100（1）

2.3 接觸角測(cè)試

參考DB44/T 1872—2016《紡織品 表面潤(rùn)濕性能的測(cè)定 接觸角法》，采用接觸角測(cè)量?jī)x，對(duì)織物的水相和油相接觸角進(jìn)行測(cè)定。使液滴直徑約為2 mm（體積為5 μL），測(cè)量5次取平均值。

2.4 防沾污測(cè)試

參考GB/T 30159.1—2013《紡織品 防污性能的檢測(cè)和評(píng)價(jià) 第1部分：耐沾污性》，采用液態(tài)污染物方法，選用醬油作為污染物。將試樣平整放置，并在其3個(gè)不同部位滴0.05 mL醬油，30 s后，以45°的角度觀察液滴在試樣表面的潤(rùn)濕情況，并對(duì)于試樣耐醬油的沾污程度進(jìn)行評(píng)級(jí)，沾污等級(jí)如表1所示。

2.5 白度測(cè)試

參考AATCC 110—2005《紡織品白度測(cè)試》，采用白度儀測(cè)試棉織物的白度，測(cè)量口徑為8 mm，采用Hunter白度值對(duì)織物的白度進(jìn)行評(píng)估。對(duì)于每種試樣，在將其折疊至4層后，選擇4個(gè)不同部位進(jìn)行測(cè)量，最終結(jié)果為這4個(gè)測(cè)量值的平均值。

2.6 懸垂性測(cè)試

參考GB/T 23329—2009《紡織品 織物懸垂性的測(cè)定》分別將原樣、泡沫整理法織物及常規(guī)浸軋法整理的織物裁剪成直徑24 cm的圓形樣本，置于操作臺(tái)上，采用壓蓋固定，使樣本以恒定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，記錄懸垂系數(shù)。每種試樣取2個(gè)位置進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果取平均值。

2.7 手感測(cè)試

參考FZ/T 01166—2022《紡織品 織物觸感檢測(cè)與評(píng)價(jià)方法 多指標(biāo)集成法》，通過(guò)多位觀察者對(duì)棉織物擠壓、壓縮、彎曲、摩擦，對(duì)棉織物手感進(jìn)行主觀判斷后取平均值。

2.8 物理機(jī)械性能測(cè)試

參考GB/T 3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能 第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定（條樣法）》，采用電子織物強(qiáng)力機(jī)對(duì)織物的斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長(zhǎng)率與斷裂時(shí)間分別進(jìn)行測(cè)定。將棉布裁剪成寬度為5 cm的長(zhǎng)條狀，利用夾鉗固定試樣的兩端，確保儀器兩個(gè)夾鉗的中心點(diǎn)位于拉力軸線上，同時(shí)使夾鉗的鉗口線與拉力線保持垂直。在規(guī)定條件下進(jìn)行的經(jīng)向拉伸試驗(yàn)，試樣被拉斷記錄的最大力即為斷裂強(qiáng)力；在最大力的作用下產(chǎn)生的試樣伸長(zhǎng)率為斷裂伸長(zhǎng)率；試樣開始受力至斷裂所需之時(shí)間為斷裂時(shí)間。

2.9 耐水洗性能測(cè)試

依據(jù)AATCC61—2007《耐洗色牢度：加速》的1A測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，選取尺寸為50 mm×100 mm的試樣，將其浸入質(zhì)量濃度為2 g/L皂洗液內(nèi)，加入10顆鋼珠，40 ℃環(huán)境下進(jìn)行45 min洗滌，視為完成1次洗滌。隨后，將試樣沖洗并于室溫下自然晾干^［12］。

3 結(jié)果與分析

3.1 掃描電鏡分析

對(duì)原樣、經(jīng)過(guò)泡沫整理和浸軋整理后的棉織物以及水洗后泡沫整理的棉織物進(jìn)行表觀形貌分析，結(jié)果如圖2所示。從圖2中可知，未經(jīng)過(guò)三防整理的棉織物表面有明顯溝壑，且較為粗糙；經(jīng)泡沫整理和浸軋整理后的棉織物表面溝壑減少，變得光滑，這說(shuō)明三防整理劑在棉織物表面形成了一層平滑的含氟薄膜，棉織物得到了良好的三防整理；泡沫整理的棉織物經(jīng)過(guò)水洗后，發(fā)現(xiàn)其表層的薄膜被破壞，出現(xiàn)凹坑和碎屑，因此三防整理效果產(chǎn)生一定下降。

3.2 三防整理劑質(zhì)量濃度對(duì)泡沫性能及棉織物整理效果的影響

配置三防整理液，使發(fā)泡劑質(zhì)量濃度為4 g/L，穩(wěn)泡劑質(zhì)量濃度為2 g/L，并控制帶液率50%，采用40～80 g/L的三防整理劑溶液在室溫下進(jìn)行發(fā)泡，發(fā)泡機(jī)轉(zhuǎn)速為500 r/min，在130 ℃下焙烘3 min，三防整理劑濃度對(duì)整理液發(fā)泡性能的影響如圖3（a）所示，三防整理劑濃度對(duì)整理效果的影響如圖3（b）所示。

如圖3（a）所示，由于本文用的含氟三防整理劑屬于特種表面活性劑，當(dāng)將其加入至溶液中，溶液的表面張力降低，發(fā)泡倍率增加，發(fā)泡性能變好。同時(shí)，隨著三防整理劑質(zhì)量濃度的提升，破泡速率加快，泡沫半衰期降低，這是因?yàn)榉雍藢?duì)其核外電子以及成鍵電子云的束縛作用強(qiáng)，極化率低，分布比較勻稱，因此含氟的三防整理劑極性低，其氟碳鏈間相互作用力弱^［10］，使溶液黏度降低。黏度的降低，削弱了泡沫液膜的強(qiáng)度，膜內(nèi)液體容易排出，泡沫穩(wěn)定性下降，因此，三防整理劑質(zhì)量應(yīng)控制在60～70 g/L左右。

如圖3（b）所示，隨著三防整理劑質(zhì)量濃度的提高，水相接觸角和油相接觸角逐漸增大，沾污等級(jí)也逐漸提高，棉織物的防水、防油、防污性能在三防整理劑質(zhì)量濃度均為60 g/L時(shí)基本達(dá)到最佳，水相接觸角超過(guò)150°，油相接觸角達(dá)128.0°，沾污等級(jí)達(dá)到最高5級(jí)，繼續(xù)增加三防整理劑濃度，織物水相、油相接觸角以及沾污等級(jí)變化不大。這是由于初始階段整理劑用量不足，致使形成的氟碳薄膜無(wú)法全面覆蓋纖維，從而使得纖維表面分布的氟碳疏水鏈側(cè)基呈現(xiàn)出不均勻狀態(tài)，其三防性能相對(duì)較差；當(dāng)整理劑的濃度達(dá)到一定值時(shí)，疏水薄膜能夠全面覆蓋纖維表面，繼續(xù)增加整理劑濃度，其三防性能不再變化^［11］。綜上可知，三防整理劑的最佳濃度為60 g/L。

3.3 帶液率對(duì)棉織物整理效果的影響

配置三防整理液，使發(fā)泡劑質(zhì)量濃度為4 g/L，穩(wěn)泡劑質(zhì)量濃度為2 g/L，三防整理劑質(zhì)量濃度為60 g/L，在130 ℃下焙烘3 min，轉(zhuǎn)速500 r/min，探究帶液率對(duì)泡沫三防整理效果的影響，結(jié)果如圖4所示。

圖4中織物的水相接觸角與油相接觸角隨著帶液率的提高而逐漸增加，在帶液率50%左右獲得比較良好的三防整理效果，繼續(xù)增大帶液率，水相接觸角反而略微下降，油相接觸角沒有明顯提升，這是因?yàn)榭椢镎硇?yīng)達(dá)到最大值；帶液率的升高對(duì)于防污性能有一定提升作用，并在帶液率50%時(shí)達(dá)到5級(jí)，繼續(xù)提升帶液率，沾污等級(jí)維持最高等級(jí)不再變化。由上述可知，在發(fā)泡劑質(zhì)量濃度為4 g/L，穩(wěn)泡劑質(zhì)量濃度為2 g/L，三防整理劑質(zhì)量濃度為60 g/L，焙烘溫度為130 ℃，時(shí)間3 min，轉(zhuǎn)速500 r/min條件下，棉織物最佳帶液率為50%。

3.4 焙烘溫度對(duì)棉織物整理效果的影響

設(shè)置發(fā)泡劑質(zhì)量濃度為4 g/L，穩(wěn)泡劑質(zhì)量濃度2 g/L，三防整理劑質(zhì)量濃度為60 g/L，帶液率50%，轉(zhuǎn)速500 r/min條件下，對(duì)織物進(jìn)行整理，在120～160 ℃的溫度條件下進(jìn)行焙烘3 min，探究焙烘溫度對(duì)織物三防整理效果的影響，如圖5所示。

圖5中顯示在溫度為120 ℃時(shí)，溫度較低，織物和三防劑未完全交聯(lián)，防水防油效果較差；隨著焙烘溫度的提高，織物的水相接觸角與油相接觸角能均有所提高，當(dāng)焙烘溫度到達(dá)130 ℃時(shí)，三防整理效果達(dá)到最好。若繼續(xù)升溫，織物整理效果提升并不顯著。這主要是由于隨著溫度的提高，纖維大分子鏈劇烈運(yùn)動(dòng)，更多三防整理劑分子擴(kuò)散進(jìn)入棉纖維非晶區(qū)^［10］，隨著整理劑與織物之間的交聯(lián)反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，二者之間成鍵結(jié)合更為緊密，從而使整理后的織物在防水、防油和防污方面的性能得以持續(xù)提升^［13］。如果焙烘溫度過(guò)高，棉纖維泛黃，手感明顯變粗糙，棉纖維損傷較大。由圖5可知，烘焙溫度為130 ℃時(shí)，棉織物三防整理效果最好。

3.5 焙烘時(shí)間對(duì)棉織物整理效果的影響

設(shè)置發(fā)泡劑質(zhì)量濃度為4 g/L，穩(wěn)泡劑質(zhì)量濃度2 g/L，三防整理劑質(zhì)量濃度為60 g/L，帶液率50%，轉(zhuǎn)速500 r/min條件下，對(duì)織物進(jìn)行整理，在130 ℃的溫度條件下進(jìn)行焙烘，探究焙烘時(shí)間對(duì)織物三防整理效果的影響，如圖6所示。

如圖6所示，隨著烘焙時(shí)間的增長(zhǎng)，三防整理效果迅速上升，當(dāng)焙烘時(shí)間到達(dá)2.5 min以后，整理效果基本到達(dá)最佳水平，再延長(zhǎng)焙烘時(shí)間，三防整理效果無(wú)明顯增幅，這是因?yàn)楸汉鏁r(shí)間過(guò)短，吸附在棉織物表面的整理液無(wú)法完全成膜，整理容易脫落，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，整理劑與棉織物成膜更加充分。此時(shí)織物的水相接觸角為155.3°，油相接觸角為130.3°，防污等級(jí)為5級(jí)。

綜合考慮，單因素實(shí)驗(yàn)后優(yōu)化工藝條件為：發(fā)泡劑質(zhì)量濃度4 g/L，穩(wěn)泡劑質(zhì)量濃度2 g/L，三防整理劑質(zhì)量濃度60 g/L，帶液率50%，焙烘溫度130 ℃，焙烘時(shí)間2.5 min。

3.6 泡沫整理與常規(guī)浸軋織物性能比較

分別用泡沫整理和常規(guī)浸軋對(duì)棉織物進(jìn)行整理。在常規(guī)浸軋整理的帶液率為70%的情況下，計(jì)算常規(guī)浸軋的織物所需整理劑的質(zhì)量濃度約為43 g/L，以此保證兩種整理工藝下的織物單位面積上對(duì)三防整理劑擁有相同的吸附量，接著在130 ℃下焙烘5 min，對(duì)比分析兩種整理織物的功能性、物理機(jī)械性能、服用性能，結(jié)果如表2所示。

由表2可知，經(jīng)過(guò)三防泡沫整理的棉織物水相接觸角達(dá)155.3°，油相接觸角為130.3°，沾污等級(jí)達(dá)5級(jí)，常規(guī)浸軋法整理的棉織物水相接觸角達(dá)154.1°，油相接觸角達(dá)129.0°，沾污等級(jí)達(dá)5級(jí)，與常規(guī)浸軋法整理的棉織物相比，三防整理效果相差不大，泡沫整理的三防性能略優(yōu)于常規(guī)浸軋；兩種方法進(jìn)行三防整理的棉織物，斷裂強(qiáng)度均有一定程度的降低，而泡沫整理的棉織物斷裂強(qiáng)力為514.5 N，高于傳統(tǒng)浸軋的斷裂強(qiáng)力477.7 N，而其斷裂伸長(zhǎng)率為4.240%，斷裂時(shí)間為5.08 s，均小于傳統(tǒng)浸軋，實(shí)驗(yàn)表明泡沫整理織物的物理機(jī)械性能要優(yōu)于傳統(tǒng)浸軋織物。這是因?yàn)榕菽淼目椢飵б郝实?，相比于常?guī)浸軋法整理的棉織物，可以一定程度上減少焙烘時(shí)間，從而減少力學(xué)性能的損失^［14］，由此可知，相比于常規(guī)浸軋，經(jīng)過(guò)泡沫整理的棉織物具有更好的物理機(jī)械性能。與原布樣相比，經(jīng)過(guò)泡沫整理、常規(guī)浸軋整理的棉織物白度均輕微下降，但仍有較高的白度值，兩種整理的棉織物布面光潔如初；經(jīng)過(guò)兩種方式進(jìn)行三防整理的棉織物懸垂因數(shù)都有一定程度的提高，面料變得更加挺括，這是因?yàn)槿勒韯┡c棉織物進(jìn)行一定程度的交聯(lián)，使得棉纖維之間結(jié)合更加緊密，外力條件下，更難發(fā)生滑移，而泡沫整理的棉織物靜態(tài)、動(dòng)態(tài)懸垂因數(shù)分別為53.56與62.14，均低于常規(guī)浸軋工藝整理的棉織物，這是因?yàn)榕菽砉に噹б郝实停诿蘅椢锉砻嫘纬梢粚尤勒韯┍∧ぃ⑽赐耆珴B透入棉纖維內(nèi)部，而常規(guī)浸軋法導(dǎo)致三防整理劑過(guò)度滲透，因此泡沫整理使棉織物具有更柔軟的效果。綜上可知，在功能性、物理機(jī)械性能與服用性能三方面，泡沫整理工藝的整理效果均優(yōu)于常規(guī)浸軋工藝。

分別對(duì)經(jīng)過(guò)最佳泡沫整理工藝后的棉織物和常規(guī)浸軋法整理的棉織物進(jìn)行耐水洗性能測(cè)試，分別洗滌0、5、10、15次，測(cè)量其水相、油相接觸角以及沾污等級(jí)，結(jié)果如圖7所示。

由圖7可知，未經(jīng)過(guò)水洗的泡沫整理織物水相接觸角為155.3°，油相接觸角為130.3°，沾污等級(jí)為5級(jí)，常規(guī)浸軋整理的織物水相接觸角為154.1°，油相接觸角為129.0°，沾污等級(jí)為5級(jí)，隨著水洗次數(shù)的增加，經(jīng)過(guò)泡沫整理以及常規(guī)浸軋整理的棉織物的水相、油相接觸角以及沾污等級(jí)均有一定程度的降低；經(jīng)過(guò)15次水洗后，經(jīng)過(guò)泡沫整理的織物水相接觸角為119.4°，油相接觸角為105.2°，沾污等級(jí)為3級(jí)，15次水洗后的常規(guī)浸軋整理織物水相接觸角為112.3°，油相接觸角為107.9°，沾污等級(jí)為3.5級(jí)。實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)過(guò)整理的織物可以經(jīng)受水洗10-15次，經(jīng)過(guò)泡沫整理的棉織物與常規(guī)浸軋法整理的棉織物相比，耐水洗性能相差不大。

通過(guò)泡沫整理法與常規(guī)浸軋法整理的兩種棉織物進(jìn)行水相、油相接觸角以及沾污等級(jí)均勻性對(duì)比，用均方差表征整理效果的均勻性，結(jié)果如圖8所示。

從圖8可以看出，泡沫整理織物水相、油相接觸角以及沾污等級(jí)方差分別為1.7、2.7、0.04，均小于常規(guī)浸軋法，泡沫整理法制備的三防性能棉織物均勻性更加優(yōu)良，這是由于傳統(tǒng)工藝整理織物的帶液率大，烘干時(shí)間長(zhǎng)，在烘干過(guò)程中更易泳移，造成織物吸附的整理劑均勻性有所降低^［14］，然而泡沫整理工藝在環(huán)保、節(jié)水以及能耗控制方面更具優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)論

通過(guò)泡沫整理技術(shù)對(duì)棉織物進(jìn)行三防整理，分別從三防整理劑質(zhì)量濃度、帶液率、烘焙溫度、烘焙時(shí)間4個(gè)因素測(cè)試其對(duì)泡沫性能和整理效果的影響，并從功能性、物理機(jī)械性、服用性、耐洗性能以及整理均勻性5個(gè)方面與常規(guī)浸軋法進(jìn)行對(duì)比，得出以下結(jié)論：

a）純棉織物的最佳整理工藝為發(fā)泡劑質(zhì)量濃度4 g/L、穩(wěn)泡劑質(zhì)量濃度2 g/L、三防整理劑質(zhì)量濃度60 g/L、帶液率50%、焙烘溫度130 ℃、焙烘時(shí)間2.5 min。

b）在最佳整理工藝條件下，整理的織物水相接觸角達(dá)155.3°，油相接觸角達(dá)130.3°，沾污等級(jí)達(dá)5級(jí)，具有良好的三防整理效果；對(duì)比傳統(tǒng)浸軋法與泡沫整理法，泡沫整理織物擁有更好的功能性、物理機(jī)械性能、服用性能，并且耐水洗性能相差較小。

c）經(jīng)過(guò)泡沫整理的棉織物水相均方差、油相均方差與沾污等級(jí)均方差（1.7、2.7、0.04）均小于傳統(tǒng)浸軋（1.9、3.6、0.16），均勻性更好。

通過(guò)高節(jié)能、低給液的泡沫整理方式對(duì)純棉機(jī)織物進(jìn)行三防整理，可以大幅減少化學(xué)品的使用量，降低對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)也能降低生產(chǎn)成本。本文通過(guò)優(yōu)化設(shè)備設(shè)計(jì)和工藝參數(shù)，為功能性純棉織物的綠色可持續(xù)發(fā)展提供了有效途徑。

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Three-proof finishing process and performance of cotton fabrics based on

foam finishing technology

ZHAO" Yanan，" GE" Tiantian，" ZHANG" Yan，" ZHU" Bo，" ZHANG" Ning，" PAN" Ruru

（College of Textile Science and Engineering， Jiangnan University， Wuxi 214122， China）

Abstract：

In recent years， with the advancement of science and technology and the rise of environmental awareness， three-proof functional finishing， green dyeing and finishing， energy conservation and emission reduction of cotton fabrics have become the focus of the textile industry. Traditional finishing methods of cotton fabrics are difficult to meet the demand for fabric multifunctionality in modern society， while three-proof finishing can effectively solve this problem. Therefore， three-proof foam finishing of cotton fabrics has become one of the important methods of functional finishing of textile materials. This technology can not only prevent moisture penetration， but also resist oil and stains， meeting the modern demand for fabric composite multifunctional finishing. In the actual production process， foam finishing technology achieves green production with water conservation and energy consumption reduction by adjusting the force of foam application and changing the solution carrying rate of fabrics. However， traditional three-proof finishing agents such as C8-type contain toxic substances like perfluorooctanoic acid ammonium （PFOA） and perfluorooctane sulfonyl compounds （PFOS）， which pose a potential threat to the environment and human health. C6 three-proof finishing agents become a greener option because of their lower bioaccumulation and environmental damage. Experiments have shown that C6 three-proof finishing agents can improve the waterproof， oil-proof and stain-proof performance of cotton fabrics while reducing energy consumption and realizing green production.

In this paper， the foam finishing technology was used and the C6 three-proof finishing agent was selected to conduct three-proof finishing on pure cotton fabrics， and the optimal finishing process was determined by testing the apparent morphology， waterproof， oil-proof and stain-proof properties of the finished fabrics. The experimental results showed that the optimal process parameters were as follows： the mass concentration of the finishing agent was 60 g/L， the liquid carrying rate was 50%， the baking temperature was 130 ℃， and the baking time was 2.5 minutes; the cotton fabric after the three-proof foam finishing had a water contact angle of 155.3°， an oil contact angle of 130.3°， and achieved a staining grade of 5. It was found by comparing the traditional padding method and the foam finishing method that the foam-finished cotton fabric had better water-phase and oil-phase contact angles， higher breaking strength and breaking elongation， longer breaking time， fuller and softer handfeel and good drape， as well as smaller difference in washing resistance; in terms of the uniformity of finishing， the average variance of the water-phase contact angle of the three-proof foam-finished cotton fabrics was 1.7， that of the oil-phase contact angle was 2.7， and that of the staining grade was 0.04， all of which were smaller than those of the traditional padding method， which were 1.9 for the water contact angle， 3.6 for the oil contact angle， and 0.16 for the stain grade. This is because the higher liquid carrying rate of the conventional padding method is more prone to migrating， resulting in uneven finishing on the fabric surface. Therefore， the cotton fabric finished with the three-proof foam has better finishing uniformity.

This kind of high energy-saving， low liquid-supply finishing greatly reduces the use of chemicals， decreases environmental pollution and production costs， provides an effective way for the green and sustainable development of functional pure cotton fabrics， and has a broad application prospect. It is hoped that this finishing process can be more widely promoted and applied， and make greater contributions to the sustainable development of the textile industry.

Keywords：

cotton fabric; three-proof finishing; foam finishing; after-finishing; fabric properties