纯棉织物的醚化2D树脂成衣免烫整理

王英强，纪 峰，刘政钦，张建祥，倪爱红

(1.东华大学纺织面料技术教育部重点实验室，上海 201620；2.鲁泰纺织股份有限公司，山东淄博 255100)

纯棉织物以其优异的吸湿性、抗静电性、可生物降解、亲肤性等优点一直倍受人们的青睐，但存在着抗皱性差的缺点[1－2]。后整理是提高织物抗皱性最重要的手段之一，作为抗皱整理中的核心，整理剂的选择最为关键，各类抗皱整理剂不断推陈出新，其中醚化2D树脂因超低的甲醛释放量、兼具传统2D树脂高免烫性的优势成为当前纯棉免烫整理的热点[3－4]。

此外，根据整理对象的不同，纯棉面料抗皱整理工艺可分为面料免烫和成衣免烫。与面料免烫相比，成衣免烫可有效克服经整理后的面料缝制难度大、接缝平整度差的问题，并且成衣免烫工艺流程相对简单[5]，因此选用成衣免烫技术作为本文实验的整理工艺路线。本文主要重点对成衣免烫中布面的整理效果进行研究，故以织物作为研究对象，在此予以说明。

本文在传统成衣免烫整理工艺参数的基础上，探索醚化2D树脂、催化剂、保护剂、柔软剂等后整理助剂在成衣免烫技术中的配置工艺。以织物折皱回复角和力学性能作为衡量整理效果的性能指标，以确定最佳的工艺参数[6]。在此基础上，重点研究醚化2D树脂质量浓度对织物折皱回复角、断裂强力、撕破强力的影响，并对它们发生变化的原因作具体分析，为纯棉成衣免烫整理技术的深入发展提供初步的理论指导。

1 实 验

1.1 材料与仪器

织物:纯棉府绸，以下简称府绸(1/1平纹组织，线密度为 14.6 tex×14.6 tex，经纬密为406根/(10 cm)×183根/(10 cm)，经煮练、丝光、漂白、液氨处理)；全棉平纹织物，以下简称平纹(2/2重平组织，线密度为9.4 tex×29.2 tex/2，经纬密为406根/(10 cm)×183根/(10 cm)，经煮练、丝光、漂白、液氨处理)；全棉斜纹织物，以下简称斜纹(3/1斜纹，线密度为9.4 tex×29.2 tex/2，经纬密为330根/(10 cm)×203根/(10 cm)，经煮练、丝光、漂白、液氨处理)。

化学品:醚化2D树脂F-AP、催化剂FM、保护剂HDP、渗透剂MRZ(工业品，巴斯夫(中国)有限公司)，柔软剂NUP(工业品，昂高化工(中国)有限公司)。

设备和仪器:NS-2421喷药机、NS-2800烘干机、NS-9259平压机、NFS-4000烘箱(艺诚机械有限公司)，Shirley折皱回复测试仪、H5KL型万能强力仪(美国Tinius Olsen Ltd公司)，Elmendorf撕破强力仪(James H.Heal公司)。

1.2 正交试验设计

为研究醚化2D树脂F-AP、催化剂FM、保护剂HDP、柔软剂NUP等后整理助剂在成衣免烫技术中应用工艺，选取 F-AP、FM、HDP、NUP 4个因素，在预实验的工艺参数的基础上，每种助剂选取3个质量浓度，设计正交试验，因素水平表见表1。

表1 正交试验因素水平表 g/L

根据因素水平表，并考虑到醚化2D树脂F-AP与催化剂FM可能存在交互作用，设计出18组不同配比的试验方案对纯棉府绸织物做免烫整理，正交试验方案设计如表2所示。

表2 正交试验设计方案

1.3 成衣免烫整理工艺

成衣免烫整理工艺按照施加整理液的方式不同又分为浸药法、喷药法。其中喷药法实施方便、高效、带液率控制相对精确，故本文选用喷药法，具体工艺流程如下:织物(30 cm×40 cm)→喷药(15 min、带液率80%)→预烘(45℃×5 min)→压烫(120℃ ×10 s×5 kg)→焙烘(125℃×6 min)。

1.4 整理后试样性能测试

回复角按照GB/T 3819—1997《纺织品 织物折痕回复性的测定回复角法》测定。织物平整度按照GB/T 13769—2009《纺织品评定织物经洗涤后外观平整度的试验方法》测定，确定试样的外观平挺度级数，也称平整度等级。织物断裂强力参照GB/T 3923.1—2013《纺织品织物拉伸性能第1部分:断裂强力和断裂伸长率的测定:条样法》测定。织物撕破强力按照GB/T 3917.1—2009《纺织品织物撕破性能第1部分:冲击摆锤法撕破强力的测定》测定。

2 结果与讨论

2.1 整理液中助剂对棉织物性能的影响

根据1.2中给出的18个抗皱整理试验方案测试整理后织物的各项性能，整理后织物的性能测试结果如表3所示。

表3 整理后织物性能测试结果

按照企业要求，织物拉伸断裂强力≥200 N。由表3还可以发现，18个试样方案的拉伸断裂强力都达到合格要求以上；对照1.2中的实验方案可以清晰看出，随着醚化2D树脂FAP质量浓度的增大，织物断裂强力明显减小，而FM、HDP、NUP对棉织物断裂强力的影响相对要小。

在企业批量生产中发现，产品不合格有很大的原因是撕破强力不达标，GB∕T 2660—2017《衬衫》中也对撕破强力做出≥7 N的规定，且实际中，往往纬向撕破强力要低于经向撕破强力，因此，为了更加贴近大批量生产，在经纬向拉伸断裂强力、经向撕破强力都达到要求的情况下，重点选择纬向撕破强力来分析强力问题。由表3可以看出，随醚化2D树脂F-AP质量浓度的增大，织物撕破强力减小趋势最为显著。

由表3可以看出，树脂F-AP的质量浓度是影响织物折皱回复角大小的最主要因素。

为研究F-AP、FM、HDP、NUP质量浓度对棉织物的抗皱整理效果是否有显著性影响，选取纬向撕破强力和折皱回复角2个指标，利用SPSS软件进行显著性检验，结果如表4、5所示。无论是对纬向撕破强力还是折皱回复角的主体间效应检验中，仅F-AP的sig值均小于0.05，说明F-AP对棉织物的抗皱整理效果影响最为显著，且随着F-AP质量浓度的增大，纬向撕破强力减小，折皱回复角增大。

由表3知撕破强力都已达标，为确定最佳工艺参数，仅以折皱回复角作为衡量整理效果的性能指标，又对四者做了极差分析，了解F-AP、FM、HDP、NUP对折皱回复角的影响，回复角的极差分析如表6所示。

表4 纬向撕破强力的主体间效应检验

表5 折皱回复角的主体间效应检验

表6 折皱回复角的极差分析

由表 6可知，最佳工艺为 F-AP质量浓度150 g/L、FM 质量浓度 40 g/L、HDP质量浓度35 g/L、NUP质量浓度25 g/L。

2.2 F-AP对棉织物性能的影响

根据2.1中结论可知树脂质量浓度对棉织物的抗皱性影响最为显著，为深入分析F-AP质量浓度对整理后纯棉织物力学性能和免烫性能的影响，确定FM质量浓度40 g/L、HDP质量浓度35 g/L、NUP质量浓度15 g/L，对F-AP质量浓度作单因素分析，选用2/2平纹和3/1斜纹为织物试样。

2.2.1 对棉织物拉伸断裂强力的影响

根据1.4中织物拉伸断裂强力的实验方法，对不同质量浓度整理后的织物进行拉伸断裂强力测试，F-AP质量浓度与织物拉伸断裂强力的关系结果如图1所示。

图1 F-AP质量浓度与织物拉伸断裂强力的关系

从图1可知，拉伸断裂强力随F-AP质量浓度的增大而减小，且减小的趋势慢慢变缓，是由于织物整理过程中交联剂分子要经历分子由高浓度扩散至低浓度的过程，醚化2D树脂分子较小能够迅速进入纤维内部发生交联，纤维上的反应点位减少，且先进入纤维无定形区的2D树脂分子能够形成多聚体结构，快速与纤维素发生反应，使交联程度趋于饱和，阻碍后面树脂分子进入形成有效交联，拉伸断裂强力也趋于稳定[7－9]。

2.2.2 对棉织物撕破强力的影响

根据1.4中织物撕破强力的实验方法，对不同质量浓度整理后的织物进行撕破强力测试，F-AP质量浓度与织物撕破强力的关系结果如图2所示。

图2表明，斜纹织物的撕破强力普遍高于平纹织物，且随树脂的质量浓度增大织物的撕破强力减小，这是由于撕裂强力本身较小，且随树脂质量浓度增大，多余的醚化2D树脂分子难以继续进入纤维内部而附着在纤维表面，撕裂过程中是经纱与纬纱间的摩擦阻力逐步增大，2个系统间的纱线受醚化2D树脂固结不易滑动，受力三角区变小，承受外力的纱根数减少，导致撕破强力减小明显[10－11]。

图2 F-AP质量浓度与织物撕破强力的关系

2.2.3 对棉织物免烫性的影响

根据1.4中织物平整度的实验方法，对不同质量浓度整理后的织物进行折皱回复角和平整度等级测试，F-AP质量浓度与织物免烫性的关系结果如图3所示。

图3 F-AP质量浓度与织物免烫性的关系

从图3可以看出，与F-AP对断裂强力的影响相似，折皱回复角随F-AP质量浓度增大慢慢趋于定值，这是由于当F-AP达到一定浓度时，与纤维大分子链中的羟基充分反应，交联程度达到饱和，故折皱回复角不再增大。此外，对同一块织物而言，折皱回复角与平整度等级基本成正相关，进一步验证了以折皱回复角大小来表征织物平整度的可行性。

3 结 论

①在棉织物的后整理助剂中，醚化2D树脂F-AP作为交联剂对抗皱整理效果有显著性影响，催化剂FM、柔软剂NUP、保护剂HDP，对抗皱整理效果的影响较小；4种助剂在成衣免烫工艺中的最佳工艺配比为:F-AP质量浓度150 g/L、FM质量浓度40 g/L、HDP质量浓度35 g/L、NUP质量浓度15 g/L。

②当醚化2D树脂质量浓度超过160 g/L时，醚化2D树脂与棉纤维的反应接近饱和，继续增加树脂质量浓度折皱回复角不再明显增加，且令纱线间的摩擦力增加，从而使撕破强力损失明显，可见织物折皱回复角与强力的大小有着最佳平衡点。

③平纹织物相比斜纹和缎纹织物浮长线较短，纱线间的相互移动更加困难，故在撕破实验中更容易断裂，在整理斜纹和缎纹织物时可相较平纹织物适当增加树脂质量浓度。