涤纶长丝织物吸湿排汗整理工艺的研究yd12906

王雪梅1 杨茂2    1、兰州理工大学机电工程学院 甘肃兰州7300O0  2、雅戈尔日中纺织印染有限公司 浙江宁波321000

收稿日期：2010-04-02

作者简介：王雪梅,女,兰州理工大学机电学院纺织工程系,讲师；东华大学纺织工程系本科毕业,西北师范大学化学化工学院有机化学专业硕士在读,主要从事纺织品印染和后整理技术的教学和研究

  原载：染整技术2010/10；1-5

 

【摘要】本文应用整理剂HF-2通过后整理方式赋予涤纶长丝织物吸湿排汗性能,提高涤纶织物的穿着舒适性,改善织物手感和服用性能；同时对涤纶织物吸湿排汗性能的整理工艺进行探讨, 确定了涤纶织物应用整理剂HF-2进行吸湿排汗整理的最佳工艺条件；并对整理后织物的毛细效应综合值、导湿综合值、干燥速率及耐洗性进行了测试。结果表明,经整理剂HF-1整理后的涤纶长丝织物的吸湿排汗性能得到显著提高,并能获得良好持久性的整理效果。

【关键词】涤纶长丝织物;吸湿排汗整理剂;吸湿排汗整理;性能测试;综合评价

【中图分类号】TS195   文献标识码:A  文章编号:1005-9350(2010)10-0001-O5

 

1  引言

涤纶纤维具有断裂强度大、耐磨性好、耐虫蛀、耐霉菌等优良性能,且纤维可染性较好,故其产品受到人们喜爱,但涤纶织物在湿热环境下穿着时,因导湿性能很差导致织物易粘贴皮肤,使皮肤表面感到潮湿,人体感觉不舒适,需进行改善。从人体接触舒适的角度出发,人们希望汗液能被服装很快吸收、转移,且让汗液在服装表面快速蒸发,以保持皮肤表面和服装内侧的微气候区的干燥,这种吸湿快干的干爽功能在运动服、夏季服装中尤其重要。近几年随着消费者选购衣服愈来愈重视其舒适性,同时亦配合休闲时代之来临,吸湿排汗织物之需求正快速增长。

1.1  提高涤纶织物吸湿排汗性能的方法[1]

改善涤纶织物吸湿性的方法有很多, 比如混纺、大分子结构的亲水化、与亲水性物质接枝共聚以及纤维表面处理等等。利用亲水剂, 使之均匀而牢靠地固着在纤维表面形成亲水性的方法, 是近年来合成纤维织物吸湿排汗整理的发展方向。

(1)化学改性：提高涤纶织物亲水性的化学方法主要有三种途径:大分子结构的亲水化、与亲水性单体的接枝改性、纤维表面亲水化处理。

(2)物理改性：通过物理方法提高涤纶织物亲水性的主要途径也有三种:与亲水性物质共混或复合纺丝、纤维结构的异型处理、纤维表面粗糙化。

(3)工艺技术改性：如对纤维进行变形加工,不同种类、纤度的纤维混合以及采用新型加工方法等手段,对聚酯纤维进行改性。

当然对于以上技术联合应用则可以更好地改善纤维的吸排湿性能,开发出高品质面料。

1.2  吸湿排汗性能综述[2]

(1)织物吸湿排汗的定义：是指织物同时具有吸水性和快干性。一般来说,无论是天然纤维或是合成纤维都很难兼具这两种性能。对于几乎完全不吸水的涤纶纤维而言,吸湿排汗加工技术又赋予了它新的生命。

(2)影响织物吸湿排汗性能的因素主要包括：纤维中亲水基团性质和数量的影响、纤维中结晶区和无定型区的作用、纤维结构的影响、环境温湿度的影响等。

(3)织物吸湿排汗原理：织物对汗液的传递,大体上可分为四个阶段:织物和汗液的接触、润湿与吸收;汗液的传递;汗液的贮存或保持;汗液从织物表面蒸发。因此,在人体出汗后,汗水不在织物内表面扩散,而是被直接吸向织物外层,在织物外层蒸发,以保持织物内层的相对干燥,减小了人体与织物之间产生粘着效应,提高了人体舒适性和人体运动机能。

2   吸湿排汗整理工艺试验

涤纶织物亲水整理的方法很多,主要是在纺丝和整理两个方面。纺丝改性是在合成纤维制造过程中,使涤纶纤维具有亲水性能;整理改性在涤纶纤维或织物表面进行亲水整理,其实质是要在涤纶纤维或织物的表面加上一层亲水性化合物,达到改变纤维表面亲水性能的目的[3]。可应用的方法主要是亲水性整理剂的吸附固着、亲水性单体的表面接枝以及纤维表面的一些其它处理。本文采用自制的非离子水溶性聚酯树脂亲水整理剂HF-1,对涤纶织物吸湿排汗整理工艺进行了研究。

2.1  试样与试剂

试样为纯涤纶长丝织物(平纹织物),具体规格见表1,整理剂为自制的亲水整理剂HF-1。

表1 涤纶长丝织物试样基本规格参数

经密×纬密

(根/10cm)

平均幅宽（m）

平均厚度(mm)

平均重量(g)

每米克重(g/m)

平方米克重(g/m2)

210×210

1.466

0.67

140.23

70.01

47.76

2.2  工艺参数设计

表2 吸湿排汗整理工艺参数配置

工艺

整理剂浓度g/L

温度/℃

时间/min

浴比

1号工艺

5

50

5

1: 20

2号工艺

2

50

5

1: 20

3号工艺

5

室温

5

1: 20

4号工艺

5

50

2

1: 20

2.3  吸湿排汗整理

这里采用浸渍法,对照表2配置好4个工艺的整理液,然后将对应的试样放入整理液中,再按表2中设计的工艺参数进行整理,整理后的试样用手挤去水分,自然晾干。

3   吸湿排汗性能测试与分析四

服装在吸湿排汗方面的舒适性主要是与皮肤和织物构成的微环境中热和水汽的传输有关,这一问题不但在炎热的夏季很明显,而且在寒冷的环境中,也显得很重要。据报道,在剧烈运动之后,湿气在衣服上的聚集量有时多达10%(水汽造成的重量增加)。而通常情况下,湿气增加3%-5%就足以使穿着者产生不舒适的感觉。由于舒适感是人体的一种感觉,为了能够确切地描述它,许多学者都按照个人的理解设计出许多测定方法,试图寻求可测试的量化指标,而且试图尽量模仿现实中的条件,建立一系列相应的标准。与此同时,人们对织物的吸湿、排汗、传热等过程进行了广泛的理论研究,以使制定的标准更合理,并希望在理论指导下制造出更舒适的织物。

由于从人体出汗到织物将汗液完全排走要经历三个过程：首先织物吸汗使汗液在皮肤和织物间有一定量的分配,接着汗液在织物中扩散,最后汗液从织物上蒸发,这三步中哪一步的指标不好都会影响穿着舒适性。因此,至少要选用三项测试,每项测试表现排汗过程中的一步,来综合评价织物的吸湿排汗性能。

本文选择了测试织物的毛细效应综合值、导湿综合值、干燥速率这三项指标来综合评定整理后涤纶长丝织物的吸湿排汗性能,同时测试了整理后涤纶长丝织物吸湿排汗性能的耐洗性。

3.1  毛细效应综合值测试与分析

采用垂直芯吸法[5],将织物的一端吊起,另一端浸入蒸馏水中,测定30min时间内毛细效应高度。试样要有代表性,应避开折皱、疵点,试样距布边至少50mm,保证试样均匀分布于样品上,仪器采用LFY215织物毛细效应仪。在LFY215织物毛细效应仪中倒入3000mL的蒸馏水,将试样的一端夹持在试样架上,并在试样的另一端(下垂端)夹上张力夹(3g),使条带伸直,并保证试样的纵向中心线通过夹钳的中心线;调整夹钳的高度,使试样的一端刚好浸在液面上。从试样被润湿的瞬间开始记时,测试30min末液体在试样中的传导距离(毛细效应值),并求出试样经、纬向的毛细效应值的平均值,试样的毛细效应综合值=试样经向毛细效应高度值×试样纬向毛细效应高度值。

3.1.1  测试结果

测试并计算得到四种整理工艺试样(试样1-4)及未整理试样(试样5)的毛细效应综合值如表3所示:

表3  毛细效应综合值

试样

1号试样

2号试样

3号试样

4号试样

5号试样

毛细效应综合值/mm2

2232.5

954.8

546.0

1726.4

6.0

3.1.2  分析

根据表3绘制出五个试样的毛细效应综合值直方图,如图1所示:

图1毛细效应综合值直方图

由表3及图1可以看出涤纶长丝织物吸湿排汗整理时,整理剂浓度、温度和时间都对织物的吸湿性能都有一定的影响,1号工艺整理后织物得到的吸湿性能最好,即当浴比为1:20,整理剂浓度在5g/L,温度保持在50℃,整理时间5min时,织物的毛细效应综合值最大,也就使织物获得了最大的吸湿能力,而且整理剂浓度对织物毛细效应综合值的影响最为明显。

3.2  导湿综合值测试与分析

采用滴液法[6],试样应具有代表性,应避开折皱、疵点,试样距布边至少50mm。将试样都平铺在样品架上,使样品保持平展,测试部位悬空。在试样上方10cm处用微量注射器一次性垂直滴入40µL的蒸馏水,3min后测定液体在织物滴水面横向的最大扩散长度a和纵向的最大扩散宽度b。由水滴在试样上横向最大扩散长度a和纵向最大扩散宽度b,按照椭圆的面积公式计算出试样的导湿面积S:

S=π×ab/4          (1)

再由导湿面积S和织物厚度H,按照以下公式计算出试样的导湿体积Ⅴ:

    Ⅴ=SH               (2)

接着,由试样的导湿面积S和平方米克重g计算出试样的导湿重量G:

G=Sg×10-4                       (3)

最后,由试样的导湿面积S、导湿体积Ⅴ和导湿重量G计算得到试样的导湿综合值Z

Z=0.5(SⅤ×10-1+VG×10-3)   (4)

3.2.1  测试结果

测试并计算得到四种整理工艺(试样1-4)及未整理试样(试样5)的导湿综合值如表4所示:

表4 导湿综合值

试样

1号试样

2号试样

3号试样

4号试样

5号试样

导湿综合值

2675.58

372.92

89.35

1069.48

0.55

3.2.2  分析

根据表4绘制出导湿综合值直方图,如图2所示:

图2导湿综合值直方图

织物的导湿面积S(cm2)、体积Ⅴ(mm3)、重量G(mg)三项指标综合值Z越大,织物传导液态水的能力越强。由图可看出,1号试样的液态水传导能力最强,4号试样其次,然后是2号试样,3号试样,5号试样在规定时间内未观察到水滴扩散的现象,认为其导湿综合值为零。可见1号工艺整理的效果最好,其它的依次是4号工艺,2号工艺,3号工艺,这与毛细效应综合值测定的结果完全吻合。

3.3  干燥速率测试与分析

采用浸渍法[7],试样应具有代表性,应避开折皱、疵点,试样距布边至少50mm,保证试样均匀分布于样品上,每块试样的面积为100mm2。先测得试样浸渍前的重量G1,然后将织物浸渍在蒸馏水深50mm下,30min后将织物提出水面在室内悬挂至织物含水量为0.3-0.5g,称重,得到织物此时的重量G2,然后再继续将织物悬挂在室内晾干,30min末测得织物的重量G3。按照下式计算试样的干燥速率,以百分率表示:

K=(G2-G3) /(G2-G1))×100%        (5)

式中：K-试样的干燥速率;

Gl-浸渍前试样的重量（g）;

G2-试样脱水后的重量(g);

G3-30min末试样的重量(g)。

3.3.1  测试结果

测试并计算得到四种整理工艺(试样1-4)及未整理试样(试样5)的干燥速率如表5所示:

表5  干燥速率(%)

 

1号试样

2号试样

3号试样

4号试样

5号试样

干燥速率K/%

96.41

86.01

81.6O

95.63

75.40

3.3.2分析

根据表5绘制出干燥速率直方图,如图3所示:

图3干燥速率直方图

因此涤纶长丝织物为轻薄产品,故其整理前后干燥速率相差不大,但仍表现为1号工艺整理的试样干燥速率最大,其它依次是4号工艺整理的试样,2号工艺整理的试样,3号工艺整理的试样和5号试样。结合毛细效应综合值和导湿综合值的测试结果可以看出经1号工艺整理后的织物不但获得良好的吸湿导湿性能,而且还获得了最大的干燥速率,那么必然使织物获得了良好的吸湿排汗效果。

3.4  耐洗性测试与分析

整理效果的耐久性是指织物整理后获得的整理效果抵抗自身和自然环境双重因素长期破坏作用的能力,即保持其整理效果经久耐用的能力。耐久性越好,织物整理效果的使用寿命越长,因此整理效果的耐久性可以从一个侧面反映一种整理剂的整理效果。在织物服用过程中,整理效果耐久性包括诸多因素的影响,比如洗涤、气候、摩擦等,作为服用产品来说,最主要的影响因素就是耐洗性,这里主要通过整理后的涤纶长丝织物经不同次数洗涤后,其毛细效应综合值的保持程度来体现,其毛细效应综合值保持的越好,表示此整理剂和整理工艺的耐久性越好。

这里我们采用浓度为0.5%的家用洗衣粉于40℃度下洗涤50次,每次洗涤5min,洗涤后用清水漂洗两遍,每洗涤10次测试一次毛细效应综合值。

3.4.1  测试结果

测试得到四种整理工艺(试样1-4)及未整理试样(试样5)洗涤过程中的的导湿综合值如表6所示:

表6 毛细效应综合值耐洗性测试

样品

洗涤前

洗涤10次

洗涤20次

洗涤30次

洗涤40次

洗涤50次

1#

2232.5

2224.33

2131.23

198O.63

l804.36

1691.85

2#

954.8

669.54

508.84

445.85

351.11

289.26

3#

546.0

250.01

167.14

139.17

121.38

106.85

4#

1726.4

1539.18

1290.4

1106.01

981.4

909.84

5#

6.0

6.0

6.03

5.96

6.0

5.92

3.4.2分析

根据表6绘制出毛细效应综合值变化曲线图,如图4所示:

图4洗涤过程中织物毛细效应综合值变化曲线图

由上图可知,1号工艺整理后的试样(1#试样)经洗涤后毛细效应综合值的下降的幅度最小,而且毛细效应综合值一直都保持在较高的水平上,在洗涤50次后其毛细效应综合值仍然远远高于其它试样,可见经1号工艺整理后织物的吸湿排汗性能的耐洗涤性能最好,织物的吸湿排汗性能保持得最好。其次是用4号工艺整理后的试样(4号试样)、用2号工艺整理后的试样(2号试样)、用3号工艺整理后的试样(3号试样)。5号试样未做整理,洗涤过程中毛细效应综合值很小,且几乎没有变化,可近似认为是一条直线。

4   结论

(1)整理剂HF-1对涤纶织物具有良好的亲水整理效果,能显著改善织物的吸湿排汗性能,而且整理效果的耐洗涤性能较好。值得一提的是,经HF-1整理后的涤纶长丝织物散发着淡淡的清香,并且手感比未整理前柔软舒适。

(2)整理剂HF-1对涤纶织物吸湿排汗整理的工艺条件为:浴比1:20,整理剂浓度5g/L,温度50℃,整理时间5min,采用浸渍法即可。

(3)整理剂HF-1极易溶于温水中,在水溶液中不聚集、不沉淀,而且耐硬水,使用非常方便;而且需要的整理温度较低,无需加热到高温,大大节约了能源;通过试验我们还发现,与查阅到的许多类似整理剂相比,其使用浓度较低,用量较省,节约了成本;加上整理所需时间较短,而效果却较为理想;不失为一种经济实用的吸湿排汗整理剂。

(4)织物的毛细效应综合值、导湿综合值、干燥速率可以较好地反应出织物的吸湿、导湿能力,从而较为全面地全评价织物的吸湿排汗性能。

5  参考文献

[1]刘越,徐润香，聚酯纤维的舒适性研究[J].纤纺织导报,2004(1)；38

[2]吴义根，涤纶长丝及织物吸湿排汗的性能研究[D]东华大学硕士学位论文,2005；27-28

[3]张惠芳,沈勇,赵阿金,孙楠,孙启佳.聚酯织物吸湿排汗亲水整理工艺的研究[J]上海纺织科技,2004，32（2）；6

[4]李燕立,林朔，织物的吸湿排汗性及其评价方法[J]北京服装学院学报,1996,16(1)；79

[5]ZB/T W04 019-9O纺织品毛细管效应试验方法[S]。

[6]JIS L1907-2004 Testing methods for water absorbency of texti1e.

[7]AATCC 79-2000,Absorbency of B1eached Texti1e.AATCC,2000.