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-115C                 5

四合一精练剂TF-170            5

带液率/％                     30

温度/℃                       24

时间/h                        36

 

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-127K             5

螯合分散剂TF-188A             2

除油剂TF-126                  2

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时效果最好。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-03                 60

渗透剂CN-A-02                     2

交联剂CN-A-01                     6

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。

参考文献：

[1] 季萍，刘丽，孙俊河等.结构参数对尼丝纺织物性能的影响[J]．化纤与纺织技术，2010，39 (4)：4-7．

[2] 何秀玲．纺织品抗紫外线保持性测试方法[J]．印染，2010，36 (13)：36-41.

[3] 巫若子，王树根，武晋.锦纶织物前处理工艺[J]．印染，2006，32 (2)：20-22.

[4] 万众，王玉环，王建庆．棉型针织物的冷堆连续前处理技术[C]．第十届全国印染行业新材料、新工艺、新产品技术交流会论文集.上海，2011，04

[5] 周光勇，张晓春，刘金华．DM系列抗黄变剂在锦纶织物上的应用[J]．印染，2009，35 ( 14)：41-43．

[6] 杨栋棵．紫外线屏蔽整理近况[J]．印染，2002，28 (3)：38-43.