涤纶纱线的拒水整理工艺
2020-10-13何满堂
何满堂
江西服装学院 纺织教研室(中国)
纺织品的功能化已成为纺织行业发展的重要趋势之一。纺织品拒水整理将织物的高能表面转变为水分难以润湿的低能表面，从而赋予织物干爽和清洁的功能[1]。拒水性因能使织物具有优异的抗污渍能力而成为功能纺织品性能的重要组成部分[2-3]。美国杜邦公司早在20世纪50年代就尝试采用氟聚合物对织物进行拒水、拒油整理[4]。很多研究报道指出，织物功能整理的耐久性与整理剂用量、焙烘温度和焙烘时间等因素有关，但对于氟聚合物而言，整理后织物的表面性能实质上取决于表面聚合物防护膜的结构[5-6]。目前，拒水剂主要用于对织物表面的处理，对纱线表面进行拒水整理的研究较少。
本文通过在Y606S型单纱浆纱机的浆槽中加入C6拒水整理剂对涤纶纱线进行整理，探究了这一拒水整理工艺中拒水剂质量浓度、烘箱温度和浆槽温度工艺参数的变化对织物拒水性能的影响，以寻求优化的工艺参数设置方案。
1 试验部分
1.1 材料与仪器
选用线密度为18 tex的涤纶纱线(福建宇邦纺织科技有限公司)和C6拒水剂(广州诚纳化工有限公司)。试验仪器主要包括Y606S型单纱浆纱机(南通三思机电科技有限公司)、DHG-9075A型电热鼓风干燥箱(上海一恒科学仪器有限公司)、SL200B型接触角测试仪(深圳瓦力仪器设备有限公司)、Senco S-212型磁力搅拌器(上海申顺生物科技有限公司)和HZT-A500型电子天平(福州华志科学仪器有限公司)。
1.2 拒水整理工艺
采用Y606S型单纱浆纱机对涤纶纱线进行拒水整理的工艺流程如图1所示。首先，将涤纶纱线浸入装有C6拒水剂的浆槽，经压辊挤压后输送到烘箱中初步烘干。初次干燥的涤纶纱线表面含有防水层，经110 ℃预烘1 min后，在160 ℃的烘焙环境中再次静置1 min。最后通过测试静态接触角评定涤纶试样的拒水性能。
图1 涤纶纱线拒水功能整理工艺流程图
本试验对拒水剂的质量浓度、浆槽温度和烘箱温度这3个变量进行了设置和组合，如表1所示，然后依次对各组涤纶纱线进行拒水整理。
表1 试验参数设置和拒水性能测试结果
1.3 测试方法
1.3.1 接触角测试
根据GB/T 30447—2013《纳米薄膜接触角测量方法》，将经过拒水整理的涤纶纱线试样均匀地缠绕在载玻片上，置于静态接触角测量仪的试验台上。在试样表面滴一滴4 μL的水滴，接触角测量仪可记录水滴在织物表面的悬滴和座滴形态，座滴的形成时间>60 s，找出60 s附近记录的5张照片，用球形计算法计算水滴在试样表面的静态接触角，分别记为θ1、θ2、θ3、θ4和θ5，取上述接触角测试值的平均值θ[θ=(θ1+θ2+θ3+θ4+θ5)/5]为该试样的静态接触角测试结果。
2 试验结果与讨论
不同拒水整理工艺参数条件下，各组涤纶纱线的静态接触角测试结果如表1所示。
2.1 不同质量浓度拒水剂对涤纶纱线拒水性的影响
表1中第1～4组试验探讨了相同浆槽温度和烘箱温度条件下，不同质量浓度拒水剂对纱线拒水性能的影响，试验结果分析如图2所示。由图2可知，未经处理的涤纶纱线本身不具备拒水性能，经拒水剂整理后，试样的拒水性能有了很大的提升，说明拒水剂的使用是涤纶纱线产生拒水效果的主要因素。当拒水剂的质量浓度为4 g/L时，静态接触角最大，为143°，试样的拒水性能最优。
图2 拒水剂质量浓度对涤纶纱线拒水性能的影响
2.2 不同浆槽温度对涤纶纱线拒水性的影响
表1中第3和第5～7组试验探讨了相同质量浓度拒水剂和烘箱温度下，不同浆槽温度对涤纶纱线拒水性能的影响，试验结果如图3所示。由图3可知，当浆槽温度低于40 ℃时，涤纶纱线试样的拒水性能随浆槽温度的增加而不断提高；当浆槽温度高于40 ℃时，可能因温度对拒水剂溶液活性的影响，涤纶纱线试样的拒水性能随浆槽温度的增加开始下降。浆槽温度为40 ℃时，试样的静态接触角最大，涤纶纱线的拒水性能最优。
图3 浆槽温度对涤纶纱线拒水性能的影响
2.3 不同烘箱温度对涤纶纱线拒水效果的影响
表1中第3、 8和9组试验探讨了相同质量浓度拒水剂和浆槽温度条件下，不同烘箱温度对涤纶纱线拒水性能的影响，试验结果如图4所示。
图4 烘箱温度对涤纶纱线拒水性能的影响
由图4可知，随着烘箱温度的增加，涤纶纱线的拒水性能不断提升。但当烘箱温度超过70 ℃后，浆纱机上的纱线会出现断纱的情况。因此，70 ℃是浆纱机处理涤纶纱线的优化烘箱温度。
3 结论
本文探究了在Y606S型单纱浆纱机上对涤纶纱线进行拒水整理的方法和工艺参数。相对于直接对织物进行拒水整理，该方法具有一定的优势，可满足后续织造过程中的需求。试验讨论并分析了拒水整理工艺参数对涤纶纱线拒水性能的影响。由试验结果可知，当拒水剂的质量浓度为4 g/L、浆槽温度为40 ℃、烘箱温度为70 ℃时，涤纶纱线试样可达到较优的拒水性能。
