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  • 针织面料功能性整理的新近展望和应用开发

    发布时间:2015-09-11 点击:

    [摘要]本文主要着重介绍当前针织面料功能性整理的发展趋势,对一些新型功能性整理的方法进行探讨,突出“人体-衣着-环境”系统特点,赋予面料良好的穿着服用性能,使针织面料的后整理加工理念提升到功能性和舒适性相兼顾的层面上。文中还介绍一些目前开发的工艺实例,功能性整理非常符合企业提高产品附加值和迎合消费者需求的理念。
    关键词:针织面料、功能性整理、人体-衣着-环境、吸湿排汗易去污、表里异机能、舒适保湿、测试方法


    1. 前言



    随着新型纤维和纺织品后加工的不断发展,功能性针织面料的涉及的范围将越来越广。随着人民生活水平的提高,功能性针织面料的市场前景也将越来越好,这方面产品的开发同时又是提高针织面料附加值的一个重要环节。


    作为运动休闲服装或贴身内衣为主的针织面料,需要的特殊功能主要体现在三防、导湿、抗辐射以及舒适保湿、保健抗菌、凉爽速干、保暖蓄热、整形美体等方面。近年来,针织面料功能性整理的发展趋势是:从单一的功能性整理转向两种以上功能相结合的整理,例如防水和透湿、抗菌和舒适、保暖和塑身等,使针织面料的后整理加工理念提升到功能性和舒适性相兼顾的层面上。这样给染整行业乃至整个纺织业界带来了开发热潮和技术革命。


    同时服装设计领域提出“人体-衣着-环境”系统理念1,即多数针织面料介于人体与环境之间,作为平衡身体与环境间热交换的一种“媒体”,既要防护外界环境中的风、霜、雨、雪、阳光及冷热等变化,又要使人体产生的热与湿气、汗水适当的转移出去,因此面料本身对于热、湿、空气的传递能力,便是影响穿着舒适性的重要因素;其次皮肤与衣着之间的狭小空间称为“衣服内气候”,其温度、湿度、气流变化却必须维持在很小的范围内,在这样的范围之内,穿着的舒适性就会体现出来2。


    本为着重介绍当前针织面料功能性整理的新理念和新发展,同时对几种新型加工应用开发方面进行一些探讨。


    2.新型功能性整理加工


    2.1吸湿排汗易去污整理


    所谓吸湿排汗易去污整理就是通过一种化学物质处理织物,使纤维织物在穿着时具有良好的吸湿排汗性能,在洗涤时显示出其良好地容易去除油污的性能。目前市面上的吸湿排汗易去污面料选用的大多数是异形断面纤维、中空微多孔纤维、多层织物等。本文介绍的通过亲水剂涂布及纤维表面改质等技术,使不亲水的织物同时具有吸水性、快干性和易去污性,改变涤纶针织面料对水分之吸湿、移动、放湿等性质。因此,对于吸湿性和服用性能较差的聚酯纤维而言,吸湿排汗易去污加工技术赋予它新的生命。


    再言,涤纶的化学成分是聚对苯二甲酸乙二酯,它在无水和无二氧化碳条件下能与聚乙二醇发生接枝共聚反应,使涤纶表面产生吸湿层,从而具有一定吸湿性和抗静电性。根据相似原理,可用对苯二甲酸二甲酯、乙二醇、聚乙二醇嵌段共聚物作为涤纶织物的亲水型去污整理剂。这种共聚物除具有表面活性剂的共性外,还含有能结晶但不能形成纤维的聚对苯二酸乙二酯组分和醚组分。其中酯组分的结晶与涤纶分子组成单元的结晶形态相同,在高温下能发生共结晶反应,因此成为涤纶的一个组分部分。亲水性的醚组分则在纤维外层使涤纶表面具有亲水性质,这样起到抗静电和易去污作用,而且比较耐久。根据实践结果,加工整理剂中醚组分占70%和酯组分占30%时,能兼顾织物易去污性和耐洗性。


    2.2表里异机能整理


    近年来,市场上针对一些运动类针织服装需要有从内层吸湿排汗融合外层拨水防风的要求趋势,国外知名商品如Shoeller公司的3X-DRY等,目前调查表明,多数采用湿度调节机能性织物为基材,通过纤维复合或贴膜等方法来达到表里异机能的效果,这类方法存在加工繁琐、成本昂贵、服用性能受局限等等问题3。


    通过染整加工的方法来完成表里异机能,在国内外业界还在开发研究过程中,主要是通过进行织物表面改质处理,就运动类针织面料服装而言,一面以氟素化合物进行织物表面改质,使其具有可防水、防油、防污等功能,例如还能轻易“弹拨”掉泼洒在衣物表面的果汁饮料等;另一面经过处理后具有良好吸湿性或穿着舒适性,使织物的里层具备一定的湿度调节机能,这里我们把它简称为“单防单吸整理加工”。


    目前国外著名商品公司和国内纺科化工院所,如德国鲁道夫、拓纳化学以及中纺化工等有这方面配套的整理剂,并对该技术的发展现状和技术应用做一说明。


    2.3舒适保湿机能整理


    在各种纤维的针织面料进行新机能工艺的推广,目前主要有天然抗菌、凉感、热感、丝蛋白、甲壳质等产品,所有舒适保湿机能整理剂的原料均源自于天然植物提炼出来的原料,以纺织后整理加工的方法,赋予织物具有保湿、清洁、舒适等功能的特性4。


    对于服装设计较新市场理念而言,我们根据环境和人体肌肤的气候关系,接近或符合“衣服内气候”的要求,设想如下述加工:春季——丝素保湿整理;夏季——凉感抗菌整理;秋季——护肤抗老化整理;冬季——热感保暖整理,其整理后的面料对肌肤温和、滋润与调节湿度、调理肌肤并且兼顾抗菌性能等作用。


    2.3.1丝素保湿整理


    它以丝胶蛋白氨基酸为主,针织内衣面料经蛋白质改性处理后,具有一定的抗皱性、伸缩性、蓬松性;夏天穿着出汗不粘身;由于纤维粘附的动物性蛋白氨基酸与人体皮肤蛋白组成相似,使衣物与皮肤亲和,赋予良好的吸湿和释放水份的功效,其加工后面料还有一定的抗菌性。


    2.3.2凉感抗菌整理


    它源自于木糖醇吸收汗汽发生吸热反应,降低皮肤表面温度,产生凉爽感,使汗汽迅速排出,带走大量的热量,产生凉爽感,其中含有一定量的天然抗菌剂,可以防止汗液中的微生物产生臭味。


    2.3.3护肤抗老化整理


    它以维他命A成份为主体,使针织内衣面料经抗老化处理后,纤维具有促进死去角质细胞的脱落,角质生成正常化,让皮肤更加平滑、富弹性,细胞间脂质较重要且比例较高的成份,是维持肌肤滋润保湿的重要角色,是防止水份散失的天然保湿屏障,能增进皮肤细胞活力,依然具有一定的抗菌性。


    2.3.4热感保暖整理


    它源自于辣椒萃取物和甘菊萃取物为主原料,目的以唐辛子促进血液循环与新陈代谢,蓄热保暖效果。


    2.4纳米记忆机能整理


    目前,涤/棉、涤/粘弹性织物和化纤混纺的针织面料都存在洗可穿性和抗起球性差;穿着洗涤后的弹性拉伸性的衰弱以及容易起皱、多次洗涤以后手感粗糙等现象,这些问题直接影响其穿着舒适性,诸如拓纳化学、科莱恩等公司开发出能够提高面料穿着性能的特殊树脂。例如这里推荐拓纳化学的BAYPRETNANOPU产品5。


    面料通过处理一种可自行交链的水溶性聚醚聚氨酯聚合物(简称水性PU),其树脂的分子粒径小于100nm的纳米分散液,由于这种PU结构上链接一特殊的保护基,封闭了聚氨酯分子上的活性基团,使其处理时树脂进入纤维内部,在纤维内部起到湿态定型的效果;同时和纤维发生亲和反应,在纤维表面和纤维之间形成一层薄膜,赋予面料的拉伸强度高、弹性好、良好的回复角等可改善穿着性能的功效。


    3.应用实例和讨论


    3.1吸湿排汗易去污整理


    我们对目前市场上的部分吸湿排汗易去污整理加工药剂进行筛选和对比试验,具体内容和结果可见表1、2。我们认为HP、HSD、QCX等整理剂的各项综合指标比较优异,是同类产品中的佼佼者。


    表1 各种吸湿排汗易去污整理加工药剂一览表


    产品名


    生产商


    主要结构


    离子性


    HP


    拓纳化学


    特殊酯类高分子醚化聚合物乳液


    阴离子


    FC-226


    3M


    亲水性聚酯混合物乳液


    阴离子


    HSD


    亨斯曼


    亲水性聚合物与聚硅氧烷的复配物乳液


    非离子


    QCX


    伊士曼


    特殊高分子聚酯混合物乳液


    非离子


    SR-1000


    上海泽星


    特殊高分子聚酯混合物乳液


    非离子


    DP-228


    张家港德宝


    亲水性聚酯混合物乳液


    非离子




    表2 各种整理剂的亲水吸湿性能测试对比




    HP


    FC-226


    HSD


    QCX


    SR-1000


    DP-228


    芯吸高度(cm)


    10.2


    8.5


    9.8


    9.2


    9.2


    8.3


    蒸发率 (%)


    96.2


    84.4


    98.5


    93.5


    90.6


    78.4


    吸湿时间(秒)


    <1


    1-2


    <1


    <1


    2


    2-3


    去污能力


    +++


    +


    +++


    ++


    ++


    +


    试验方法


    试样面料:100%涤纶针织面料


    使用整理剂用量:10g/l


    浸轧法(轧余率80-90%)——烘干(100℃)——焙固(160℃×1min)


    3.1.1工艺实例


    (1)加工面料:全涤纶双面珠地网眼布


    (2)工艺流程:染色——烘干——浸轧整理液——定型焙烘。


    (3)浸轧液配方:


    吸湿排汗易去污整理剂HP 10-20克/升


    PH值调节至5-6


    (4)浸轧后焙烘:浸轧后焙烘的温度一般视面料的组织结构或纤维成分而定,通常在130-160℃之间,一般温度升高,时间适当减少,如160℃定型焙烘,时间为45-60秒;若焙烘不足,薄膜固着不好影响耐洗性;若焙烘温度过高或时间过长,导致脱羟反应,降低去污效果。


    (5)测试结果:我们分别对已经处理过的面料进行初始、水洗5次、水洗10次后各项性能测试,具体内容和结果可见表3。


    表3 水洗后亲水吸湿性能测试对比




    未处理


    处理后初始


    处理后水洗5次


    处理后水洗10次


    芯吸高度(cm)


    7.4


    10.2


    10.5


    10.8


    蒸发率 (%)


    78.2


    96.0


    97.5


    97.2


    吸湿时间(秒)


    <1


    <1


    <1


    <1


    去污能力


    +


    +++


    +++


    +++


    注:处理后的水洗方法按照AATCC的标准水洗方法。


    3.1.2关于吸湿排汗易去污整理效果的检测方法


    这里根据实践结果,介绍有关吸湿排汗易去污整理效果的检测方法,这也是检验和控制生产质量和选择整理剂的重要手段。


    (1)芯吸高度测试


    裁切宽度3.5cm已处理的样品布,配制红色染料,将已裁切好的样品布置入染料于液面下2cm处,观察10min后样品布吸收染料的高度,吸收高度越高表示效果越佳。


    (2)吸湿时间测试


    用针筒吸取0.1cc的蒸馏水,在距离布面约5mm处将水射在布上,将针筒内之蒸馏水完全射在布面上后开始计时,直到布面上的水滴无镜面反射为止,计算其时间,布面所吸收水份的时间越短,就表示其吸湿效果越好。


    (3)蒸发率测试


    首先称被测试布的布重W0(精秤至小数点以下四位),用针筒吸取0.3cc的蒸馏水注入布上后秤重W1,将已吸收水份的样布用夹子夹住晾干,每隔5min秤其重量W2并记录,计算样品布的蒸发率(蒸发率=(W1-W2/W1-W0)100%)


    (4)去污能力测试


    配制污物试剂(酱油咖啡柳橙汁)或者废机油,吸取污物试剂0.1cc滴在测试布上,用PE膜覆盖,再放置5kg的重物,在50℃环境下重压1小时,然后移开重物,拿掉PE膜。用家庭洗涤方式水洗后观察污物是否去除,来判断去污能力的好坏。


    3.1.3关于功能性整理生产控制方面的注意事项


    (1)在进行整理之前,必须对加工织物进行充分洗涤,去除残留在织物上的染料、残留助剂和一些可能对整理剂产生影响的物质,尤其要保证布面的PH值为中性或弱酸性,特别在染色过程中尽量不用含硅消泡剂。


    (2)染色后不进行柔软处理,不能沾污;以保证整理之前布面没有柔软剂及污物,否则会影响整理效果。


    (3)在进行整理轧整理液之前,必须完全清洁整理设备,如:将化料桶、轧槽、轧辊槽洗干净,以免设备上的表面活性剂沾附在布面上影响整理效果。


    (4)稀释调配工作液温度应控制在室温至40℃之间,整理液温度也不宜超过40℃。


    (5)已整理过的坯布应尽快烘干,较长放置时间不宜超过4小时,夏季放置时间不宜超过2小时。


    (6)如果有两种以上整理剂在一起同浴的话,预先检测其各自的离子性,在不影响各自性能的前提下,尽量选择离子型相容的整理剂,否则采用一步两段法或者两步法完成,但必须在生产之前先进行试验。




    3.2表里异机能整理(单防单吸整理加工)


    单防单吸整理加工,主要的加工方式以面料涂层法结合浸轧法来完成,由于考虑到针织面料的织物结构具有弹性又疏松不一的特点,目前国内涂层机刮刀要求的局限,采用涂层法的效果不甚理想,目前我们尝试在园网印花机上刮印进行表面改质,再利用浸轧法完成另一面的吸湿排汗加工。


    3.2.1在园网印花完成单面刮涂的几点讨论


    (1)选择涂刮园网的目数:由于根据水性涂层防水浆料的本身特性,其要求覆盖性好、涂刮层粘着力好且均匀,我们在实际中试验不同网目数对其防水层效果的影响,分别选用80目、100目、120目进行试验,得出结果,选用100目的园网其透网性能、覆盖厚薄、均匀程度、防水效果等都比较理想。


    (2)调节涂层浆料的粘度:涂层浆料的粘度程度直接影响到浆料的透网性能和涂膜强力,其次关系到涂膜层的手感好坏,我们以选择增稠剂的不同用量来测定浆料的流变性能和涂膜厚薄以及堵网程度等,得出结果,防水涂层浆料的粘度控制在10000-15000mPa·s比较理想。


    3.2.2工艺实例


    (1)加工面料:全涤纶针织平纹面料


    (2)工艺流程:前处理、染色后半成品——防水涂层——烘干——浸轧吸湿排汗——烘干——定型


    (3)加工配方:


    防水涂层面:(采用100目的园网印花完成单面刮涂)


    防水涂层胶 5954 100g


    增稠剂1# 1g


    增稠剂2 # 1g


    交联剂 1-2g


    (根据耐水洗情况而定是否加入交联剂)


    浆料粘度:12000mPa·s(NDJ旋转型粘度计)


    吸湿排汗面:(在定型机或者树脂整理剂上完成)


    吸湿排汗加工剂HP 30-50g/l(视实际要求而定用量)


    PH值调节至5-6


    轧余率70-80%


    (4)防水涂层面后120℃烘干,较后浸轧吸湿排汗后通过150℃焙烘。


    3.2.3关于防水涂层面的测试方法


    (1)防水性能测试


    按AATCC-22-2001标准和测试方法,淋水性分为50-100分,100分表示织物表面完全不沾水珠和无润湿,测两次。


    (2)防油性能测试


    按AATCC-118-2002标准和测试方法,8级评分,等级越高表示拒油性能越好,依次减弱。


    (3)洗涤方法


    洗后防水防油测试的试样制备:用家用滚筒洗衣机在40℃下洗20次,然后烘干、熨平(135℃),使用的洗涤剂是汰渍洗衣粉。




    3.3舒适保湿机能整理


    这里我们介绍几款在实际开发或已经在生产的舒适保湿机能整理的工艺实例:


    3.3.1凉爽抗菌亲水吸湿整理


    (1)加工面料:40S棉针织珠地网眼布


    (2)工艺流程:前处理、染色及后水洗——特殊功能性整理——烘干、定型


    (3)加工配方:


    改性硅酮亲水柔软剂 2-3%


    凉爽护肤舒适整理剂 3-4%


    醋酸调节PH4-5


    3.3.2舒适保湿和抗紫外线整理


    (1)加工面料:涤/棉氨纶针织汗布


    (2)工艺流程


    前处理——染色(同浴加入紫外线吸收剂)——水洗——特殊功能性整理——烘干、定型


    (3)加工配方:


    染色浴(吸尽):紫外线吸收剂 1-2%


    后整液(浸轧):护肤舒适整理剂 3-4%


    醋酸调节PH4-5


    3.3.3其他护肤保湿整理


    (1)丝素整理采用吸尽法,整理剂用量2-4%,温度40-50℃,时间20分钟


    (2)凉爽整理采用吸尽法,整理剂用量3-6%,温度40-50℃,时间20分钟。


    (3)护肤抗老化整理采用吸尽法,整理剂用量2-4%,温度40-50℃,时间20分钟


    (4)热感整理采用吸尽法,整理剂用量3-6%;温度40-50℃,时间20分钟3.3.4关于3.3.3舒适保湿机能整理工艺中的几点探讨


    (1)整理之前,我们要求检查前道加工后纤维上的PH值、染料和助剂的残留和重金属含量以及整理剂离子的相溶性能,以上这些因素都会直接影响到加工的效果。


    (2)整理液化料时,必须各自单独化料,稀释均匀后再混合使用,调节PH值4.5-5。


    (3)采用吸尽法时,温度控制在40℃左右,时间为20分钟。


    (4)采用浸轧法时,浸轧轧余率70-80%,烘干后的定型温度150-160℃,时间为30-40秒左右。一般面料结构比较稀松的话,建议用两次定型的方法:轧液低温烘干;定型拉幅。


    4.结束语


    当今,针织面料功能性整理还处于开发和发展阶段,目前对于今后功能性针织面料发展影响较大的因素主要来自于功能性纤维和功能性物质中纳米技术的开发,以及面料后整理技术的应用开发。功能性针织面料的发展往往是跨领域的技术应用的结果,今后将需要纺织与相关领域有机地结合起来共同开发功能性针织面料。


    参考文献:


    1、王立主 运动休闲机能纺织品整合性开发与品质验证〔J〕.台湾纺织和高分子技术2007


    2、沈锡 纺织品功能整理应用实践 江苏省纺织工程学会2008年印染学术年会论文集


    3、孙宝才等 防水透湿织物涂层的新进展 第三届纺织涂层、复合、功能纺织品技术交流会论文资料集


    4、李峻 周拥军 纺织品的护肤整理加工及其应用〔J〕.染整技术,2006,28(4)


    5、赖彦男等 多功能的纳米聚氨酯BAYPRETNANOPU〔J〕.纺织导报,2008,2


    6、拓纳化学、德国鲁道夫等公司产品的应用技术资料等



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