外拒水防污、内吸湿排汗针织面料的研发yd16221
林云苍 上海凯升科技实业有限公司.上海200065
收稿日期：2013年2月27日
作者简介：林云苍(1955-)，男，总经理，高级工程师，硕士。主要从事针织面料、针织机械、针织工程等方面的研究工作。
原载: 针织工业 20l3/5;1-4
【摘要】介绍了织物拒水防污和吸湿排汗的原理，以及目前外拒水防污、内吸湿排汗针织面料的两种制备方法及各自的优缺点 在此基础上.提出改进设计方法，即采用纬编双罗纹双层复合组织，呈3层结构，其中外层线圈采用经拒水防污整理的纱线，中间连接层线圈采用吸水性好的天然纤维纱线，里层线圈采用经亲水整理、有微孔结构、呈异形横截面的导湿纤维纱线。举例说明该织物的生产工艺流程。包括原料的选择，纱线的染整工艺，织造工艺，预定形、除油净洗、柔软、定形等整理工艺。并测试了织物拒水、拒油、吸湿等性能，结果表明：面料的外表面具有良好的拒水防污功能，内层有良好的吸湿排汗功能。能保持针织物手感柔软、透气性好、弹性好的特性，且功能稳定、生产技术易控制，可用于开发运动服、饭店和油田工作服等
【关键词】拒水防污；吸湿排汗；功能整理；针织面料；生产工艺；性能测试
【中图分类号】TS 184.4 文献标志码：B 文章编号：1000-4033(2013)05-0001-04
户外活动时，人体会散发大量汗液，而在户外又难免遭遇风雨，这就要求人们穿着的户外服既能防雨雪浸湿和污物沾污，又能及时把身体散发的汗液排放出去[1]。外拒水防污、内吸湿排汗面料是将两种截然不同且对立的功能予以结合，以满足运动类服装外层防水防污、内层吸湿排汗的表里异机能要求。
1 产品研究与设计思路
1.1 原理
1.1.1 拒水防污
织物的拒水性是指织物将水滴从其表面容易拨落下的性能。拒水整理是为了改变纤维表面的性能.使纤维表面的亲水性转变为疏水性，在织物表面形成犹如荷叶表面的疏水结构，增强织物的表面张力，利用织物毛细管的附加压力，使水珠尽量收紧而不能散开，遏止液态水透过织物组织上的孔隙，因而水和液状油污不能润湿纤维，达到拒水防污的目的 而织物的纤维间和纱线间仍保存着大量孔隙，这样织物既透气，又不易被水润湿，只有在一定水压的情况下，才会发生透水现象。
现行耐久性拒水纺织品的整理剂有脂肪酸的金属络合物、脂肪酰胺的季铵化合物、脂肪酰胺的N-羟甲基氨基树脂衍生物、脂肪烃基环次乙基脲、有机硅以及全氟有机物等.它们有的只是效果很好，有的则是工艺简单、价格低廉.而全氟有机物的拒水、拒油、防污性能均较好。
1.1.2 吸湿排汗
织物的吸湿排汗性能是指织物同时具有吸水性和快干性，人们在大量活动而出现汗流浃背的情况时，吸湿排汗性能良好的服装不会贴附在皮肤上而使人产生湿冷感以往制造舒适性面料多以棉等亲水性纤维原料为主，主要是利用此类纤维的吸水性吸去皮肤上的汗水但吸足汗水而湿透的衣物由于不能及时向空气中传递散发水分，就会贴附在皮肤上.使人不舒服 而用导湿性纤维做成的织物，能把皮肤上的汗水迅速从织物内层引导到织物外表，并且散发到空气中，从而保持贴身层处于干爽状态，使人体感觉舒适[2]。
目前的吸湿排汗织物一般采用吸湿排汗功能纤维或使用亲水整理剂对纤维进行表面改性等技术来得到吸湿排汗功能纤维表面有众多的微孔或沟槽.截面一般设计为特殊的异形，利用毛细管原理，使纤维能够迅速吸收皮肤表面的湿气和汗水，并排放到外层被蒸发掉 亲水整理剂是以水分散性聚酯为主组分的复配物，使之均匀而牢靠地固着在纤维表面形成亲水性.该方法是近年来合成纤维织物亲水整理的发展方向。
1.2 现有技术
现有的外拒水防污、内吸湿排汗面料有两种制备方法：一是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、服用性能受局限等问题：二是采用涂层或者印花技术将拒水性助剂施加到织物上，再利用浸轧法完成另一面的吸湿排汗加工，这类方法覆盖厚薄和均匀程度难以控制，存在拒水和吸湿效果不够理想、拒水能承受的水压低、防水和吸湿两种性能易相互干扰、不耐洗涤、手感不佳等问题。
1.3 改进设计
本产品的开发是为了提供一种外表面能拒水防污、内表层能吸湿排汗.拒水防污和吸湿排汗性能均较好，且透气性好、手感好、耐洗涤、功能稳定、生产技术易控制的功能性针织面料
1.3.1 组织结构及原料
为实现上述目的，采用3层结构的复合组织 图1为面料的结构及其与人体接触示意图 正反两面及中间层分别采用3种原材料。外层线圈1采用经纳米级拒水防污处理过的纱线(锦纶、涤纶、涤棉、棉等)。中间连接层线圈2采用吸水吸湿性好的天然纤维(棉、麻、毛、丝等均可)，内层线圈3采用经亲水处理过的具有微孔结构和异形截面的导湿纤维(涤纶、锦纶、丙纶等)
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1.外层线圈：2.中间连接层线圈 3.内层线圈：4.汗滴：5.人体。 |
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图1 面料的结构及其与人体接触示意图 |
1-3.2 作用机理
当人体5出汗时.汗滴4依靠内层线圈3的导湿纤维沟槽的毛细管芯吸效应.瞬间从皮肤上转移到内层线圈3的纤维上：由于中间连接层线圈2是天然纤维.其与水分子的结合力强于内层线圈3.汗滴4又从内层线圈3的纤维上迅速转移到中间连接层线圈2的纤维上：外层线圈1虽然拒水.但它是透气性良好的线圈结构.中间连接层线圈2纤维上的汗液在内压差及外环境的作用下穿过外层线圈1的纤维和通过线圈的孔隙蒸发扩散到大气中 所以在大量活动而出汗的情况下衣服不会贴附皮肤而产生湿冷感，从而保持皮肤干爽、透气。当外出下小雨时.经拒水防污处理过的外层线圈1将雨水阻断在纤维外.雨滴就像在荷叶上滑落.水不会进入内层.同时内外各层仍保持线圈及纤维原有的透气性能。
当雨水压力较大时.部分雨水可能会突破外层线圈1进人中间连接层线圈2.因为中间连接层线圈2是与水分子结合力很强的天然纤维.所以不易转移到内层线圈3上.这时仍能保持皮肤干爽。
当衣服不小心沾到酱油、番茄酱等油污时.由于外层线圈1有拒水、拒油、防污的作用，很容易用水冲去而不留痕迹.另外还能轻易弹拨掉泼洒在衣物表面的果汁、饮料等。
1.3.3 面料特点
中间连接层线圈2采用吸水吸湿性好的天然纤维.汗液在内层线圈3的导湿纤维沟槽的毛细管芯吸作用下.迅速地转移到中间连接层线圈2上，即使中间层吸水已饱和，水液在重力的作用下会沿着中间层的纤维向下扩散直至滴水，所以内层织物不会黏贴在皮肤上，保持了皮肤的干爽。
拒水层(外层线圈1)和导湿层(内层线圈3)线圈密度之比为2:1，即拒水层的线圈密度大于导湿层，这样降低了水的穿透性。
该面料采用先对纱线进行功能处理.然后再上机编织的方法，所以面料手感柔软且具有良好的弹性和透气性，不存在由于涂层等工艺影响手感及透气性的问题。
用中间层(中间连接层线圈2)来隔开导湿层和拒水层，使两种不同特性的材料不易相互干扰，从而达到功能稳定、耐久、耐用的效果。
面料的3层结构在针织圆纬机上一次编织而成.生产技术易控制，可靠性好。
不足之处：一是采用3层结构的复合组织面料.要制作轻薄面料有一定的困难：二是原料需经功能性处理较繁琐：三是织物颜色只能靠色织工艺来获得。
2 开发实例
生产工艺流程：原料选择→坯纱→松式络筒→染色(或漂白)→功能整理→脱水→烘干→络色筒→织造→镜检→备布→开幅→预定形→除油净洗→柔软→脱水→扩幅烘干→定形→检验→包装→入库。
2.1 原料选择
外层线圈1采用14.5 tex(40s)棉纱：中间连接层线圈2采用18.0tex(32 )棉纱：内层线圈3采用微孔结构且横截面呈四管状的8.3tex(75 D)涤纶长丝
2.2 纱线染整工艺
2.2.1 染14.5 tex棉纱
坯纱→松式络筒→活性染料染色(或漂白)→充分皂洗、水洗→拒水拒油整理(浸渍)→脱水→烘干→焙烘→络色筒。
拒水拒油整理采用全氟整理剂及FBA交联剂浸渍(pH值为5~7)，脱水后110℃烘干.焙烘要求温度170℃、时间1 min 其他工序采用常规工艺。
2.2.2 染18.0 tex棉纱
坯纱→松式络筒→活性染料染色(或漂白)→亲水性整理(浸渍1→脱水→烘干→络色筒。
亲水性整理采用吸湿排汗整理剂浸渍，脱水后110℃烘干。其他工序采用常规工艺。
2.2.3 染8.3 tex涤纶
涤纶丝→松式络筒→分散染料染色→亲水性整理(浸渍)→脱水→烘干→络色筒。
亲水性整理采用吸湿排汗整理剂浸渍，脱水后110℃烘干。其他工序采用常规工艺。
2.3 织造工艺
2.3.1 组织结构
采用双罗纹双层复合组织
2.3.2 设备参数
机器 佰龙2+4针道双面大圆机
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机号 28针／25.4 mm 筒径863.6 mm 路数 72 F |
2.3.3 编织图
编织图如图2所示。
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图2 编织图 |
高、低踵针呈一隔一交替排列，上、下织针呈双罗纹对位方式
排列
2.3.4 穿纱方式
1、3、5、7 F穿14.5 tex棉纱：2、6 F穿18.0 tex棉纱；4、8 F穿8.3 tex涤纶。
2.3.5 毛坯线圈长度
14.5 tex棉纱线圈长度260mm／lO0个线圈：18.0 tex棉纱线圈长度160 mrrdl00个线圈：8.3 tex涤纶线圈长度320 mm／100个线圈。
2.4 整理工艺
色织坯布→开幅→预定形→除油净洗→柔软→脱水→扩幅烘干→定形。两次定形是为了提高和保证拒水拒油性能。
2.4.1 预定形
拒水拒油面朝下.以免拒水拒油剂向中间层扩散。工艺条件为：
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温度 165～170℃ 速度 25～30 m／min 超喂量 25％～30％ |
2.4.2 除油净洗
除油净洗是为了去除织造过
程中产生的油污。工艺条件为：
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净洗剂820 l g／L 去油灵TF101A 2 g／L 浴比 1:15 温度40～50℃ 时间 15～20min |
2.4.3 柔软处理工艺处方与条件
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吸水性柔软剂JLSUN-SCG 1`g／L 浴比 1:15 温度 30～45 ℃ 时间 15～2O min |
2，4.4 定形工艺处方与条件
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温度 120～140℃ 速度 15～20 m／min 超喂量 30％～40％ 拒水拒油面朝下.其他工序为常规工艺 |
3 面料性能测试分析
3.1 拒水性能
拒水性能测试采用AATCC 22的喷淋实验方法 将本试样的拒水防污面放置于喷淋漏斗下进行实验，喷淋30 s后，表面没有湿润，水珠站立于织物表面并能滑落.拒水性能达4～5级。说明织物的拒水防污面具有拒水性能。水洗对织物拒水性能的影响如表1所示。
表1 水洗对织物拒水性能的影响
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水洗次数／次 |
拒水等级／级 |
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O |
4~5 |
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5 |
4 |
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10 |
3 |
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注：经焙烘后能恢复到4级以上。 |
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3.2 拒油性能
拒油性能测试采用AATCC 118的耐碳氢化合物实验方法在本试样的拒水防污面滴入油，油滴可在织物表面形成完整的圆珠.织物保持长时间(10 min以上)不吸油液.说明织物的拒水防污面具有一定的拒油防污性能。
3.3 吸湿性能
吸湿性能测试采用AATCC 79的滴水实验方法 将本试样的吸湿面滴入水珠.水珠反光面在1 2 s内完全消失.说明织物具有良好的吸湿性能。水洗对织物吸湿性能的影响如表2所示。
表2 水洗对织物吸湿性能的影响
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水洗次数／次 |
布面吸水时间／s |
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0 |
1.5 |
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5 |
2.0 |
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10 |
3.0 |
4 结束语
该面料的外表面有良好的拒水防污功能，而内层又有良好的吸湿排汗功能，且能保持针织物手感柔软、透气性好、弹性好的特性。除可用于制作运动服装外.还可用于开发夏季服、饭店和油田工作服等。
参考文献
[1]孟石.你不可不知的户外装功能[J].中国制衣，2008(2)：40-41.
[2]翟涵，徐小丽，王其，等.吸湿排汗纤维及其作用原理研究[J].上海纺织科技.2004(2)：6-7.