梁夢輝 俞金林 張佩華

1. 東華大學(xué) 紡織學(xué)院(中國) 2. 江蘇丹毛紡織股份有限公司(中國)

對(duì)于夏季運(yùn)動(dòng)服裝面料而言，其冷卻和干燥特性至關(guān)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(tài)。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(diǎn)[1]。羊毛針織物進(jìn)行絲光防縮處理后，可用于制作夏季輕薄型服裝面料及運(yùn)動(dòng)休閑服裝[2-3]。

利用相變材料賦予織物調(diào)溫作用是當(dāng)前的一項(xiàng)研究熱點(diǎn)[4-5]。相變材料隨溫度變化而發(fā)生相態(tài)轉(zhuǎn)變，同時(shí)產(chǎn)生能量吸收或釋放的現(xiàn)象。將相變材料添加至纖維或織物中，可緩沖人體與環(huán)境的溫度波動(dòng)，使人體處于一種舒適的環(huán)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(duì)水分的親和力隨著溫度的變化而變化，當(dāng)外界環(huán)境溫度變化時(shí)，聚合物發(fā)生相態(tài)轉(zhuǎn)變。溫度較高時(shí)，聚合物呈固體狀態(tài)，對(duì)水分的親和力弱，使得織物面料的縫隙增大，水分?jǐn)U散速度加快；溫度較低時(shí)，聚合物呈液體狀態(tài)，對(duì)水分的親和力強(qiáng)，織物面料的縫隙減小，水分?jǐn)U散速度降低。通過水分管理可使織物的濕度發(fā)生變化，增強(qiáng)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(fā)生反應(yīng)，在纖維表面形成一層薄膜，賦予織物控溫調(diào)濕的特性。整理后的織物可根據(jù)溫度變化進(jìn)行濕度調(diào)節(jié)，在高溫時(shí)釋放水分，低溫時(shí)捕獲水分。這種織物有助于降低運(yùn)動(dòng)愛好者的體感溫度，增強(qiáng)其運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，提高服裝熱舒適性。本文以羊毛針織物為研究對(duì)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(diào)濕功能，并以羊毛針織物的干燥速率和吸水率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過單因素分析法探討整理劑用量(相對(duì)織物質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，o.w.f)、烘焙溫度、烘焙時(shí)間和浸漬溫度對(duì)整理效果的影響，再通過正交試驗(yàn)法確定羊毛針織物控溫調(diào)濕的優(yōu)化浸軋整理工藝參數(shù)。

1 試驗(yàn)

1.1 試樣與儀器

試驗(yàn)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(jī)上編織1+1羅紋羊毛針織物。該針織物下機(jī)并經(jīng)48 h調(diào)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(yàn)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(fēng)干燥箱，R-3型自動(dòng)定型烘干機(jī)，M201型干燥速率測試儀，KES-F7型織物風(fēng)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(duì)羊毛針織物試樣進(jìn)行控溫調(diào)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(yù)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(zhì)量分?jǐn)?shù))

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(biāo)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(shí)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(shè)置一定的風(fēng)速對(duì)試樣進(jìn)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(shí)間(h)并計(jì)算干燥速率。每種試樣取3塊進(jìn)行測試，結(jié)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(píng)定 第1部分：單項(xiàng)組合試驗(yàn)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(zhì)量，精確至0.001 g，然后將試樣放入盛有三級(jí)水的容器內(nèi)，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(dāng)試樣不再滴水時(shí)，立即用鑷子取出稱其質(zhì)量，精確至0.001 g。每種試樣取3塊進(jìn)行測試，結(jié)果取平均值。試樣吸水率的計(jì)算式如式(1)所示。

(1)

式中：A——吸水率，%；

m0——試樣初始質(zhì)量，g；

m——試樣浸潤并自然滴水后的質(zhì)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(shí)瞬間熱量急劇散失而產(chǎn)生的涼感。參照CNS 15687—2013《織物瞬間涼感性能試驗(yàn)法》，采用KES-F7型織物風(fēng)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(gè)不同的有效位置，結(jié)果取平均值。

2 單因子試驗(yàn)

2.1 整理劑用量確定

設(shè)定烘焙溫度為130 ℃，烘焙時(shí)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(duì)羊毛針織物試樣進(jìn)行控溫調(diào)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(duì)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(duì)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(shí)達(dá)峰值。因此，本文選擇整理劑用量分別為2%、 3%和4%進(jìn)行后續(xù)的工藝優(yōu)化試驗(yàn)。

2.2 烘焙溫度確定

設(shè)定HeiQ Adapative AC-06整理劑用量為3%(o.w.f)，烘焙時(shí)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(duì)羊毛針織物試樣進(jìn)行控溫調(diào)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(duì)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(duì)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(xiàn)先增大后減小的變化趨勢，干燥速率在烘焙溫度為120 ℃時(shí)達(dá)峰值，吸水率在烘焙溫度為125 ℃達(dá)峰值。因此，本文選擇烘焙溫度分別為115、 120和125 ℃進(jìn)行后續(xù)的工藝優(yōu)化試驗(yàn)。

2.3 烘焙時(shí)間確定

設(shè)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(shí)間分別為2、 3、 5、 7和9 min下對(duì)羊毛針織物試樣進(jìn)行控溫調(diào)濕功能整理。測試整理后織物的冷卻和干燥性能。烘焙時(shí)間對(duì)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(shí)間對(duì)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(shí)間的延長，羊毛針織物試樣的干燥速率和吸水率均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，且干燥速率和吸水率均在烘焙時(shí)間為5 min時(shí)達(dá)峰值。因此，本文選擇烘焙時(shí)間分別為3、 5和7 min進(jìn)行后續(xù)的工藝優(yōu)化試驗(yàn)。

2.4 浸漬溫度確定

設(shè)定HeiQ Adapative AC-06整理劑用量為3%(o.w.f)， 烘焙溫度為120 ℃，烘焙時(shí)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(duì)羊毛針織物試樣進(jìn)行控溫調(diào)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(duì)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(xiàn)先增大后減小的趨勢，且干燥速率在浸漬溫度為55 ℃時(shí)達(dá)峰值，吸水率在浸漬溫度為50 ℃時(shí)達(dá)峰值。因此，本文選擇浸漬溫度分別為50、 55和60 ℃進(jìn)行后續(xù)的工藝優(yōu)化試驗(yàn)。

3 正交試驗(yàn)

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

表1 羊毛針織物控溫調(diào)濕功能整理正交試驗(yàn)因素水平表

以干燥速率和吸水率作為試驗(yàn)分析的主要指標(biāo)，獲取羊毛針織物控溫調(diào)濕整理的最佳工藝參數(shù)。正交試驗(yàn)結(jié)果如表2示。

表2 羊毛針織物控溫調(diào)濕功能整理正交試驗(yàn)及結(jié)果分析

表2中，k為各評(píng)價(jià)指標(biāo)在i(i=1、 2、 3)水平下測得數(shù)據(jù)的平均值，其中，kij為干燥速率指標(biāo)在i水平下測得數(shù)據(jù)的平均值，kir為吸水率指標(biāo)在i水平下測得數(shù)據(jù)的平均值；R為極差，表示同一因素3個(gè)水平測得數(shù)據(jù)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(biāo)，4種因素的影響主次關(guān)系為C>A>D>B，優(yōu)化整理工藝為A2B1C1D1；以織物吸水率為指標(biāo)，4種因素的主次關(guān)系為C>B>A>D，優(yōu)化整理工藝為A1B1C1D2。

分別采用上述兩種優(yōu)化方案下的工藝參數(shù)，對(duì)羊毛針織物試樣進(jìn)行控溫調(diào)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(jié)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(jīng)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(diào)濕功能整理的最優(yōu)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(shí)間為3 min，浸漬溫度為50 ℃。

表3 經(jīng)兩種優(yōu)化方案整理前后織物的干燥速率和吸水率測試結(jié)果

采用上述最優(yōu)化整理工藝參數(shù)，對(duì)羊毛針織物試樣進(jìn)行控溫調(diào)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(jié)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(xiàn)出更好的瞬間接觸涼感。

表4 織物瞬間接觸涼感測試結(jié)果

4 結(jié)語

本文采用HeiQ Adapative AC-06整理劑，通過二浸二軋方式對(duì)羊毛針織物進(jìn)行功能整理，探討了整理劑用量、烘焙溫度、烘焙時(shí)間、浸漬溫度等因素對(duì)控溫調(diào)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(yàn)和正交試驗(yàn)，獲得最優(yōu)化整理工藝參數(shù)如下：整理劑用量為3%(o.w.f)，烘焙溫度為115 ℃，烘焙時(shí)間為3 min，浸漬溫度為50 ℃。試驗(yàn)結(jié)果顯示，經(jīng)最優(yōu)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(xiàng)目：國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目資助(2017YFB0309100)