羊毛針織物的控溫調濕整理工藝

梁夢輝 俞金林 張佩華

1. 東華大學 紡織學院(中國) 2. 江蘇丹毛紡織股份有限公司(中國)

對于夏季運動服裝面料而言，其冷卻和干燥特性至關重要。具有良好冷卻和干燥特性的服裝，可使人體始終保持一種舒適的狀態。羊毛針織物具有彈性好、柔軟、貼身、吸濕性好、穿著舒適等特點[1]。羊毛針織物進行絲光防縮處理后，可用于制作夏季輕薄型服裝面料及運動休閑服裝[2-3]。

利用相變材料賦予織物調溫作用是當前的一項研究熱點[4-5]。相變材料隨溫度變化而發生相態轉變，同時產生能量吸收或釋放的現象。將相變材料添加至纖維或織物中，可緩沖人體與環境的溫度波動，使人體處于一種舒適的環境中。

HeiQ Adapative AC-06是瑞士HeiQ公司推出的一種新型水性功能聚合物材料型整理劑，這種聚合物對水分的親和力隨著溫度的變化而變化，當外界環境溫度變化時，聚合物發生相態轉變。溫度較高時，聚合物呈固體狀態，對水分的親和力弱，使得織物面料的縫隙增大，水分擴散速度加快；溫度較低時，聚合物呈液體狀態，對水分的親和力強，織物面料的縫隙減小，水分擴散速度降低。通過水分管理可使織物的濕度發生變化，增強紡織品的熱舒適性。可通過浸染整理的方式，使HeiQ Adapative AC-06整理劑與纖維發生反應，在纖維表面形成一層薄膜，賦予織物控溫調濕的特性。整理后的織物可根據溫度變化進行濕度調節，在高溫時釋放水分，低溫時捕獲水分。這種織物有助于降低運動愛好者的體感溫度，增強其運動表現，提高服裝熱舒適性。本文以羊毛針織物為研究對象，采用HeiQ Adapative AC-06整理劑，通過二浸二軋的整理方式[6]賦予羊毛針織物控溫調濕功能，并以羊毛針織物的干燥速率和吸水率作為評價指標，通過單因素分析法探討整理劑用量(相對織物質量的百分數，o.w.f)、烘焙溫度、烘焙時間和浸漬溫度對整理效果的影響，再通過正交試驗法確定羊毛針織物控溫調濕的優化浸軋整理工藝參數。

1 試驗

1.1 試樣與儀器

試驗原料為18.52 tex防縮羊毛紗線，由江蘇丹毛紡織股份有限公司提供。采用這種紗線，在WD/1.8F-G4R 型多功能雙面針織圓機上編織1+1羅紋羊毛針織物。該針織物下機并經48 h調濕后，橫密為51縱行/(5 cm)，縱密為77橫列/(5 cm)，面密度為186.6 g/m2，為一種夏季輕薄型針織面料。

試驗儀器：恒溫水浴鍋，YA30P-B01型軋車，DY15K型電子天平，DHG-9145型電熱恒溫鼓風干燥箱，R-3型自動定型烘干機，M201型干燥速率測試儀，KES-F7型織物風格測試儀。

1.2 整理劑與整理工藝

選用HeiQ Adapative AC-06整理劑，采用二浸二軋方式對羊毛針織物試樣進行控溫調濕功能整理。整理工藝包括前處理工藝和功能整理工藝兩部分。

1.2.1 前處理工藝

前處理工藝包括坯布的凈洗、水洗和烘干。其中凈洗工藝配方如下所述。

EC-1730精煉除油劑用量：1.0 g/L

純堿用量： 0.5 g/L

浴比： 1∶15

凈洗工藝曲線如圖1所示。

圖1 凈洗工藝曲線

1.2.2 功能整理工藝

功能整理工藝包括坯布的二浸二軋整理及整理后織物的預烘和烘焙。其中二浸二軋整理工藝配方如下所述。

HeiQ Adapative AC-06整理劑用量：2%～6%

MINEX SO滲透劑用量： 0.3%(質量分數)

浴比： 1∶10

二浸二軋整理工藝曲線如圖2所示。

圖2 二浸二軋整理工藝曲線

1.3 測試指標與方法

1.3.1 干燥速率

參照AATCC 201—2014《織物干燥速率：加熱板法》，采用M201型干燥速率測試儀，測試織物的干燥速率和干燥時間，試樣尺寸為10 cm×10 cm。將試樣放置在恒溫加熱板上，在加熱板中央滴入水滴，設置一定的風速對試樣進行干燥，通過紅外溫度傳感器測試試樣溫度的變化，測試干燥時間(h)并計算干燥速率。每種試樣取3塊進行測試，結果取平均值。

1.3.2 吸水率

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》，吸水率的測試采用電子天平稱重法，試樣尺寸為10 cm×10 cm。稱取試樣的初始質量，精確至0.001 g，然后將試樣放入盛有三級水的容器內，試樣吸水后自然下沉，將試樣在水中完全浸潤5 min后取出，自然平整地垂直懸掛，織物上的水分自然滴落，當試樣不再滴水時，立即用鑷子取出稱其質量，精確至0.001 g。每種試樣取3塊進行測試，結果取平均值。試樣吸水率的計算式如式(1)所示。

(1)

式中：A——吸水率，%；

m0——試樣初始質量，g；

m——試樣浸潤并自然滴水后的質量，g。

1.3.3 瞬間接觸涼感

瞬間接觸涼感指人體在與織物接觸時瞬間熱量急劇散失而產生的涼感。參照CNS 15687—2013《織物瞬間涼感性能試驗法》，采用KES-F7型織物風格測試儀測試織物的瞬間接觸涼感Qmax值，試樣尺寸為20 cm×20 cm，測試同一試樣3個不同的有效位置，結果取平均值。

2 單因子試驗

2.1 整理劑用量確定

設定烘焙溫度為130 ℃，烘焙時間為3 min，浸漬溫度為60 ℃，浴比為1∶10，在HeiQ Adapative AC-06用量分別為2%、 3%、 4%、 5%和6%(o.w.f)下對羊毛針織物試樣進行控溫調濕功能整理。測試整理后織物的冷卻和干燥性能。整理劑用量對羊毛針織物干燥速率和吸水率的影響如圖3所示。

圖3 整理劑用量對羊毛針織物干燥速率和吸水率的影響

從圖3可以看出，隨著整理劑用量的增加，羊毛針織物試樣的干燥速率和吸水率均先增大后減小，且在整理劑用量為3%時達峰值。因此，本文選擇整理劑用量分別為2%、 3%和4%進行后續的工藝優化試驗。

2.2 烘焙溫度確定

設定HeiQ Adapative AC-06整理劑用量為3%(o.w.f)，烘焙時間為3 min，浸漬溫度為60 ℃，浴比為1∶10，在烘焙溫度分別為115、 120、 125、 130和135 ℃下對羊毛針織物試樣進行控溫調濕功能整理。測試整理后織物的冷卻和干燥性能。烘焙溫度對羊毛針織物干燥速率和吸水率的影響如圖4所示 。

圖4 烘焙溫度對羊毛針織物干燥速率和吸水率的影響

從圖4可以看出，隨著烘焙溫度的升高，羊毛針織物試樣的干燥速率和吸水率均呈現先增大后減小的變化趨勢，干燥速率在烘焙溫度為120 ℃時達峰值，吸水率在烘焙溫度為125 ℃達峰值。因此，本文選擇烘焙溫度分別為115、 120和125 ℃進行后續的工藝優化試驗。

2.3 烘焙時間確定

設定HeiQ Adapative AC-06整理劑用量為3%(o.w.f)，烘焙溫度為120 ℃，浸漬溫度為60 ℃，浴比為1∶10，在烘焙時間分別為2、 3、 5、 7和9 min下對羊毛針織物試樣進行控溫調濕功能整理。測試整理后織物的冷卻和干燥性能。烘焙時間對羊毛針織物干燥速率和吸水率的影響如圖5所示。

圖5 烘焙時間對羊毛針織物干燥速率和吸水率的影響

從圖5可以看出，隨著烘焙時間的延長，羊毛針織物試樣的干燥速率和吸水率均呈現先增大后減小的趨勢，且干燥速率和吸水率均在烘焙時間為5 min時達峰值。因此，本文選擇烘焙時間分別為3、 5和7 min進行后續的工藝優化試驗。

2.4 浸漬溫度確定

設定HeiQ Adapative AC-06整理劑用量為3%(o.w.f)， 烘焙溫度為120 ℃，烘焙時間為5 min，浴比為1∶10，在浸漬溫度分別為35、 40、 45、 50、 55和60 ℃下對羊毛針織物試樣進行控溫調濕功能整理。測試整理后織物的冷卻和干燥性能。浸漬溫度對羊毛針織物干燥速率和吸水率的影響如圖6所示。

從圖6可以看出，隨著浸漬溫度的升高，羊毛針織物試樣的干燥速率和吸水率均呈現先增大后減小的趨勢，且干燥速率在浸漬溫度為55 ℃時達峰值，吸水率在浸漬溫度為50 ℃時達峰值。因此，本文選擇浸漬溫度分別為50、 55和60 ℃進行后續的工藝優化試驗。

3 正交試驗

采用L9(34)正交表進行正交分析，羊毛針織物控溫調濕功能整理正交試驗因素水平表如表1所示。

表1 羊毛針織物控溫調濕功能整理正交試驗因素水平表

以干燥速率和吸水率作為試驗分析的主要指標，獲取羊毛針織物控溫調濕整理的最佳工藝參數。正交試驗結果如表2示。

表2 羊毛針織物控溫調濕功能整理正交試驗及結果分析

表2中，k為各評價指標在i(i=1、 2、 3)水平下測得數據的平均值，其中，kij為干燥速率指標在i水平下測得數據的平均值，kir為吸水率指標在i水平下測得數據的平均值；R為極差，表示同一因素3個水平測得數據平均值中最大值與最小值之差，其中，R1為干燥速率極差，R2為吸水率極差。由表2可知，以織物干燥速率為指標，4種因素的影響主次關系為C>A>D>B，優化整理工藝為A2B1C1D1；以織物吸水率為指標，4種因素的主次關系為C>B>A>D，優化整理工藝為A1B1C1D2。

分別采用上述兩種優化方案下的工藝參數，對羊毛針織物試樣進行控溫調濕功能整理后，測試整理前后羊毛針織物試樣的干燥速率和吸水率。測試結果如表3所示。由表3可知，與未整理羊毛針織物相比，采用A2B1C1D1方案整理的羊毛針針織物的干燥速率增大45.9%，吸水率增大25.6%；采用A1B1C1D2方案整理的羊毛針織物的干燥速率增大38.2%，吸水率增大26.9%。經A2B1C1D1方案整理的羊毛針織物的干燥速率增加幅度更大，因此，羊毛針織物控溫調濕功能整理的最優化浸軋整理工藝為A2B1C1D1，即整理劑用量為3%(o.w.f)，烘焙溫度為115 ℃，烘焙時間為3 min，浸漬溫度為50 ℃。

表3 經兩種優化方案整理前后織物的干燥速率和吸水率測試結果

采用上述最優化整理工藝參數，對羊毛針織物試樣進行控溫調濕功能整理后，測試整理前后羊毛針織物試樣的瞬間接觸涼感Qmax值。測試測試結果如表4 所示。由表4可知，整理后織物的瞬間接觸涼感相比未整理織物提高了3.6%，即整理后織物表現出更好的瞬間接觸涼感。

表4 織物瞬間接觸涼感測試結果

4 結語

本文采用HeiQ Adapative AC-06整理劑，通過二浸二軋方式對羊毛針織物進行功能整理，探討了整理劑用量、烘焙溫度、烘焙時間、浸漬溫度等因素對控溫調濕功能整理后羊毛針織物干燥性能和吸濕性能的影響。通過單因子試驗和正交試驗，獲得最優化整理工藝參數如下：整理劑用量為3%(o.w.f)，烘焙溫度為115 ℃，烘焙時間為3 min，浸漬溫度為50 ℃。試驗結果顯示，經最優化浸軋整理工藝整理后，羊毛針織物的干燥速率增大45.9%，吸水率增大25.6%，瞬間接觸涼感Qmax值提高3.6%。

基金項目：國家重點研發計劃項目資助(2017YFB0309100)