基于圓網印花涂層的單向導濕毛針織物的開發

楊德明，詹永娟，俞金林，沈彧超

(江蘇丹毛紡織股份有限公司，江蘇丹陽 212351)

人體在劇烈運動或高溫環境下會產生大量汗液及熱氣，由于汗氣的傳輸存在無序性，短時間內很難蒸干，容易黏附在皮膚表面，阻礙毛孔呼吸，一旦受溫度驟降或冷風環境影響，會對人體舒適及健康產生影響[1－2]。因此，單向導濕紡織品成為市場研究熱點。

單向導濕紡織品是利用復合或印花工藝，使面料正反面形成疏水—親水潤濕梯度，又稱差動毛細效應，從而保證水分或汗液單向傳輸——從織物內層(貼身層)流動到織物外層(非貼身層、擴散層)，并在外層蒸發擴散，同時外層的水分或汗液難以反滲到內層[3]。單向導濕紡織品既具有優異的吸濕速干效果，同時還能保證人體微環境的干燥清潔。近年來，毛針織物因舒適合身、親膚柔和、抗皺易護理等優良性能，廣泛應用于春夏高檔內衣、襯衫以及高檔戶外用品領域，尤為需要其織物具有單向導濕性能[4－5]。

目前實現織物單向導濕的方式主要有2種[6]:①增加織物表面的擴散速度，增大汗液或水分的蒸發面積；②增大織物的毛細效應，即通過毛細管通道的增加，使毛細效應增強。具體來說，可采用復合工藝[7－8]、泡沫整理[9]及印花工藝[10]得以實現。但是，由于羊毛纖維表面具有天然疏水鱗片層，汗液或水分擴散能力有限，毛織物單向導濕紡織品開發尚屬市場空白。

本文綜合研究幾種不同原料的毛針織物吸濕排汗性能，設置對照實驗組，比較不同疏水整理工藝的疏水效果，重點研究圓網印花疏水整理工藝與毛針織物單向導濕性能的關系。

1 產品開發

1.1 原料選擇

材料:選用 70 支(19.5 μm)、90 支(17.5 μm)、110支(15.5 μm)澳洲普通羊毛或防縮羊毛，“十”字型吸濕速干滌綸DTY長絲(50旦/36F)。

助劑:親水樹脂選用歐特飛HSD吸濕速干助劑(亨斯邁染化公司)；拒水氟碳樹脂選用XF-5005無氟防水劑(大金氟化工中國有限公司)。

1.2 編織結構

毛蓋滌長絲恒溫單面汗布，正面呈不同纖維細度的羊毛纖維及對應的防縮羊毛纖維，反面呈50旦/36F滌綸長絲，成分比例為羊毛/滌綸69/31。幅寬:152 cm，面密度135 g/m2。

1.3 染整工藝

親水性是單向導濕毛針織物的一項核心指標。織物的染整后整理工藝步驟如下:

毛針織坯布→濕整理→烘干→定形→染色→烘干→親水整理→烘干→連蒸、成品。

1.3.1 濕整理

毛針織物在親水整理前，需要去除纖維及面料上殘留的油劑、助劑等疏水物質，盡可能使面料疏水等級＜2級。具體處理按以下步驟進行:

將毛針織物加入溢流缸，依次加入除油劑、純堿，以70℃溫水處理30 min；再加入稀醋酸中和5～10 min，沖洗1次出缸。

1.3.2 染色工藝

毛蓋滌長絲恒溫單面汗布染色工藝按圖1升溫曲線進行。

1.3.3 親水整理

毛針織物吸濕速干整理是采用二浸二軋的浸軋法將稀釋的吸濕排汗助劑SR-100T、SR-200Y擠壓，擴散到面料甚至紗線、纖維內部，從而降低羊毛纖維對水的表面張力，提高毛針織物的親水潤濕性能。具體的操作步驟為:配置吸濕速干整理液→二浸二軋→烘干→烘焙交聯。

1.3.4 烘焙定形

毛針織物烘焙定形溫度170℃，超喂40%。

1.4 圓網印花工藝

毛針織物圓網印花整理工藝采用圓網印花技術，以氟碳防水劑或無氟防水劑替代傳統印花染料，并配合一定的增稠劑，均勻印制在毛針織面料反面。印花圖案見圖2。

1.5 性能測試

吸濕速干性能參照GB/T 21655.2—2009《紡織品吸濕速干性的評定第2部分:動態水分傳遞法》測試面料洗滌(10次)前后的吸濕速干性。織物的洗滌及干燥性能按照GB∕T 8629—2017《紡織品 試驗用家庭洗滌和干燥程序》，選用4 N洗滌程序，洗滌溫度(40±2)℃，洗滌10次后懸掛晾干。單向導濕按AATCC 195—2011《紡織品液態水分管理性能》，用液態水分管理儀對織物的單向導濕性能進行測試。

2 結果與討論

2.1 常規性能

常規性能測試項目及測試結果見表1。

表1 常規性能測試項目及測試結果

2.2 吸濕速干性能

毛針織物的吸濕速干性能的關鍵在于提高羊毛纖維或者織物上的親水物質或者基團的含量。由于羊毛纖維天然鱗片疏水特性，吸濕速干效果主要取決于毛針織物本身性質及吸濕速干工藝。

2.2.1 不同原料的吸濕速干性能

不同原料規格對吸濕速干性能影響如圖3所示。纖維原料規格對吸濕速干性能影響較為明顯。同等規格的毛針織物，防縮羊毛織物的吸濕排汗效果明顯高于普通羊毛織物。究其原因:一方面防縮羊毛表面鱗片層被生物酶或化學物質溶蝕部分，使得羊毛失去防護作用，吸濕速干整理劑更易進入纖維內部并沉積；另一方面，由于鱗片層溶蝕過程增加了纖維比表面積，可以有效增加親水物質的附著點。防縮羊毛纖維表面形態如圖3所示。

圖3 防縮羊毛纖維表面形態(×1 000)

此外，原料的細度規格對吸濕速干性能也有一定的影響。如圖4所示，羊毛纖維細度越小，毛針織物的吸濕速干效果越好。單位紗線截面羊毛纖維根數越多，毛纖維與十字型吸濕速干滌長絲的比表面積越大，親水物質的附著點越多，吸濕速干性能越好。

2.2.2 吸濕速干工藝探究

吸濕速干的工藝控制對吸濕速干效果有直接影響，尤其是吸濕速干整理液的用量、浸軋壓力以及烘焙時間等關鍵工藝參數對吸濕速干效果影響較大。

圖4 不同原料規格對吸濕速干性能的影響

不同整理液用量的毛針織物吸濕速干性能如圖5所示。SR-100T、SR-200Y吸濕速干整理液的用量增加，毛針織物的吸濕速干效果提高，當用量達到80 g/L，繼續增加用量，無法再增加吸濕速干效果。這是由于單位體積的水溶液對吸濕速干整理液的溶解是有限的，達到80 g/L后，無法增加吸濕速干液的活性親水物質濃度。

吸濕速干整理效果的賦予有2個階段:一是通過浸軋或者浸漬方法將吸濕速干整理劑吸附、擴散到織物內部；二是以高溫烘焙方法使整理液中的親水物質與纖維產生交聯，增加洗滌牢度。

圖5 整理液質量濃度對毛針織物吸濕速干性能的影響

不同浸軋壓強對毛針織物吸濕速干性能的影響如圖6所示。提高浸軋壓強，毛針織物的吸濕速干性能先增大后減小，當壓強達到0.5 MPa，毛織物對吸濕速干整理液的吸附達到飽和。一種合理的解釋是在壓強小的情況下，吸濕速干整理液無法在限定時間內擴散到毛纖維內部，僅停留在表面；當壓強過大時，沉積的整理液由于尚未交聯，很快便會被壓輥擠壓出毛織物，有效親水物質殘留變少。

圖6 不同浸軋壓強的毛針織物吸濕速干性能

烘焙交聯是提高毛針織物耐久吸濕速干性能的關鍵。圖7為不同烘焙時間下的毛針織物的吸濕速干性能。在175℃條件下，烘焙時間越長，洗滌后的吸濕速干性能保持越好；但超過一定時間，毛針織物會發生變黃現象。這是由于整理液中親水物質需要充足時間才能與纖維發生結合，而當反應結束，高溫會使得羊毛蛋白纖維發生變性，從而變黃。

圖7 不同烘焙時間下的毛針織吸濕速干性能

2.3 單向導濕性能

毛針織物的單向導濕性能是建立在良好的吸濕排汗整理與合適的疏水整理工藝基礎上的。疏水整理的效果直接影響單向導濕性能，尤其織物的反向滲透。

2.3.1 不同整理工藝的單向導濕性能

不同的疏水整理對單向導濕的性能、耐洗性均表現不同。圖8為泡沫整理、平網印花、圓網印花及丙綸復合4種整理方式下毛針織物的單向傳輸指數。

圖8 不同整理方式下的毛針織單向導濕指數

如圖8所示，圓網印花相較于平網印花、泡沫整理具有更優異的單向導濕性能，且印花整理耐洗牢度明顯高于泡沫整理與丙綸復合技術。

2.3.2 單向導濕工藝

針對圓網印花技術的工藝特點，印花疏水整理液用量、整理車速以及烘干定形溫度對單向導濕性能影響較為明顯。疏水整理劑質量分數毛針織物的單向導濕能力的影響見圖9。

圖9 不同疏水整理劑用量的單向導濕能力

如圖9所示，當印花疏水整理劑質量分數從2%提升到4%，單向傳輸指數提升顯著，質量分數從4%到6%時，單向指數提升率明顯放緩，與吸濕速干整理相似。

而整理車速對單向導濕性能的結果在于，車速變慢，毛針織物受到印花附著的密度增加，可以有效增加毛針織物疏水面的單向芯吸效應；但是，為了提高生產效率，避免疏水整理劑沉積造成的質量不均，車速最低控制在20 m/min。

圓網印花的烘干定形主要為了提高疏水印花耐洗牢度，并避免印花邊緣模糊等質量問題。不同烘干定形溫度下毛針織物的單向導濕性能見圖10。可見，圓網印花的烘干定形溫度達到150℃，毛針織物單向導濕性能最好。

2.3.3 人體穿著實驗

圖10 不同烘干定形溫度下的單向導濕能力

為驗證單向導濕毛針織物的功能，進行人體穿著實驗。測試方法為5名志愿者穿著單向導濕面料制作成的T恤，在恒溫恒濕環境下快速跑步30 min，觀測毛針織物內層外層的汗液分布。圖11為人體穿著實驗毛針織面料的表面狀態。可以看出，單向導濕毛針織物接觸面點狀潤濕，整體干燥，親水面大量排汗并迅速擴散蒸發。

圖11 人體穿著實驗面料表面狀態

3 結 論

毛針織物的單向導濕性能是建立在良好的吸濕速干整理與合適的疏水整理工藝基礎上的。

①采用防縮羊毛纖維，提高吸濕速干整理劑用量，適當增加浸軋壓力并延長烘焙時間，可明顯提高毛針織物親水性。

②圓網印花疏水整理相較于其他整理工藝疏水效果更佳，且具有良好的耐洗牢度。

③提高圓網印花疏水整理劑用量，降低車速并控制烘干定形溫度，可提高單向導濕性能。

④人體穿著過程中，毛織物的單向導濕效應明顯，市場前景廣闊。