芳纶/阻燃黏胶混纺织物单向导湿整理工艺优化*

蔡莹莹 孙启龙 纪 月 王 茹 刘雪强 李永贵

1. 南通大学纺织服装学院，江苏 南通 226019；2. 闽江学院福建省高校纺织服装工程研究中心，福建 福州 350108

芳纶/阻燃黏胶混纺织物具有柔软的手感，良好的蓬松性、悬垂性和吸湿透气性，较高的强力和耐磨性，以及遇火碳化不融滴等优良的特性[1-2]。有研究表明[3-4]，当芳纶与阻燃黏胶纤维的混纺质量配比为65∶35时，所得芳纶/阻燃黏胶混纺织物具有最佳的阻燃性能，已被广泛用于制作炼钢及消防等领域的特种防护服。但是，芳纶/阻燃黏胶混纺织物的导湿性较差，其不能及时将汗液导向织物外表面，这会令出汗较多的穿着者产生黏湿或闷热感，产品服用舒适性严重受影响，更有甚者可能会滋生细菌，威胁人体健康[5]。

单向导湿功能要求织物里层拒水、表层亲水，表里层存在润湿梯度，这样汗液就能从织物的里层向表层转移，且外部水分无法渗入织物里层，从而使皮肤侧干爽舒适。开发单向导湿的芳纶/阻燃黏胶混纺织物对改善织物的舒适性具有重要意义。目前，实现单向导湿的主要方法有：对纤维进行改性以形成异形截面纤维，从而增强织物的毛细效应，达到快速易干的目的[6]；利用织物结构的设计，使织物表里层纱线的紧密程度、织物密度不同，织物表里层之间形成润湿梯度[7-8]；对织物的一侧进行亲/疏水后整理，使织物表里层形成润湿性差异[9-10]；等等。市面上异形截面芳纶较少，且成本较高，其不适于目前单向导湿织物的生产。通过织物结构设计获得的单向导湿织物相对较厚，也不利于服装加工[11]。因此，亲/疏水后整理所得单向导湿面料目前较为常见。亲/疏水后整理工艺主要有喷雾法、满地印制法和留空印制法等。其中，喷雾法效果较不均匀，满地印制法无法满足面料快速导湿的功能要求[12]。本研究将采用留空印制法对芳纶/阻燃黏胶混纺织物进行单向导湿整理，通过改变整理浆料中拒水剂与增稠剂的浓度、印花整理面积比及涂覆次数，得到优化的单向导湿整理工艺。

1 单向导湿芳纶/阻燃黏胶混纺织物的制备

1.1 材料

芳纶/阻燃黏胶混纺织物，斜纹，面密度175.6 g/m2，经纱密度238根/(10 cm)、纬纱密度270根/(10 cm)，常熟宝沣特种纤维股份有限公司生产。

1.2 整理浆料的配置

在电子天平上称取一定量的增稠剂，先加入少量的蒸馏水，用玻璃棒缓慢搅拌至形成增稠液；然后，利用胶头滴管移取规定量的拒水剂加入增稠液中, 再加入蒸馏水至混合物整体体积为20 mL，继续搅拌直至形成均匀的糊状整理浆料。

表1 整理浆料中拒水剂和增稠剂的浓度配置

1.3 留空印制法工艺设计

按图1所示图案制备3种印花整理面积比的网版(网版A、网版B、网版C)，其中黑色为整理浆料透过区域，白色为非整理区域。图中，r为非整理区域圆半径，l为两圆间的最短距离，k为印花整理面积比，即整理区域面积与整个网版面积之比。

图1 网版用图案

应用时，织物整理面即织物里层作为衣物贴身层，未整理面即织物表层作为衣物表层。出汗时，汗液通过织物里层的疏水通道向织物表层扩散并蒸发，使衣物贴身层保持相对干爽、舒适(图2)。

图2 单向导湿织物的汗液传导示意

2 性能测试

本文将对制备的单向导湿芳纶/阻燃黏胶混纺织物进行性能测试，以优化印花整理面积比和涂覆次数。

2.1 浸润性能

采用OCA 15EC光学接触角测量仪(DatePhysics Instruments 公司)，按照DB44/T 1872—2016《纺织品 表面润湿性能的测定 接触角法》，测试织物里层的水接触角，以表征织物里层的浸润性能。

三是开拓创新，求真务实，积极做好老年服务工作。创新是一个民族的灵魂，是社会发展的不竭动力，开创老年工作的新局面同样需要创新。我们要结合企业的实际，认真研究本企业老年工作的规律和特点，积极探索适合企业自身特点的老年工作方法、制度等，在具体的处理方式上要求新、求变，以不断适应改革开放新形势的发展要求。一改以往企业老年工作只要每年组织开展几次活动，仅仅停留在满足于完成上级布置的任务的心理状态，要彻底纠正这种无所作为的思想，要更新观念，重新认识该项工作的重要性，要实现企业老年服务工作的理论和实践“双创新”。

2.2 透湿性测试

采用YM-11透湿杯(莱州元茂仪器有限公司)，按照GB/T 12704.1—2009《纺织品 织物透湿性试验方法 第1部分：吸湿法》，测试织物的透湿率。测试时，试样直径为70 mm。其中，测得未处理织物的透湿率为580.57 g/(m2·h)。

2.3 透气性测试

采用YG(B)461E型数字式透气性能测定仪(温州际高检测仪器有限公司)，按照GB/T 5453—1997《纺织品 织物透气性的测定》，测试织物的透气率。测试时，试样面积为20 cm2，压强为100 Pa。其中，测得未处理织物的透气率为249.04 L/(m2·s)。

2.4 单向导湿性能

织物平铺后，利用注射器在垂直距离织物2 cm处向织物滴加1 mL的去离子水液滴，按照GB/T 21655.1—2008《纺织品 吸湿速干性的评定》，记录液滴从珠状到平铺时所需的时间即液滴平铺时间，以此表征织物对汗液的导湿扩散性能[12]16。测试时，每块试样测试5次，结果取平均值。比较织物表里层的液滴平铺时间，分析其单向导湿性能。

2.5 芯吸性能测试

采用YG871L型毛细管效应仪(莱州市电子仪器有限公司)，按照FZ/T 01071—2008《纺织品 毛细效应试验方法》，测试织物的芯吸高度。测试时，试样尺寸取250 mm×30 mm，每块试样测试3次，结果取平均值。其中，测得未处理织物的芯吸高度为8.5 cm。

3 测试结果与讨论

3.1 整理浆料配置的优化

整理浆料中拒水剂与增稠剂的浓度对1#～16#织物的水接触角、透湿率及透气率影响如图3～图5所示。

图3 整理浆料中拒水剂与增稠剂浓度对织物里层水接触角的影响

图4 整理浆料中拒水剂与增稠剂浓度对织物透湿率的影响

图5 整理浆料中拒水剂与增稠剂浓度对织物透气率的影响

从图3可以看出：整理浆料中增稠剂的浓度对织物里层水接触角影响不明显；而拒水剂浓度增加，水接触角增大趋势明显，其中经40 g/L拒水剂整理后的织物的最小水接触角达138.13°。因此，为满足后续单向导湿芳纶/阻燃黏胶混纺织物的拒水要求，优先选择拒水剂浓度不小于40 g/L。再结合图4可以看出：织物透湿率随着拒水剂浓度的增加整体呈下降趋势，其中经60 g/L和80 g/L拒水剂处理后的织物透湿率较未处理织物的透湿率[580.57 g/(m2·h)]下降明显，这将严重影响汗液的导出。因此，本文确定整理浆料中拒水剂浓度以40 g/L为最优。

从图5可以看出：整理浆料中增稠剂浓度为80 g/L时，织物透气率下降明显，其最小的透气率较未处理织物的透气率[249.04 L/(m2·s)]下降了27.70%，这将严重影响织物的穿着舒适性。再结合图4，织物透湿率随着增稠剂浓度的增加也表现出下降的趋势。故确定整理浆料中，增稠剂浓度优先选择60 g/L及以下。

由于本文单向导湿的性能要求织物里层拒水、表层亲水，这便希望拒水的整理浆料不渗透到织物的表层。根据前面的优选，分别对含60 g/L和含40 g/L增稠剂的整理浆料进行渗透性测试，其拒水剂浓度均为40 g/L(图6)。发现，含增稠剂40 g/L的整理浆料已渗透至织物的表层，而含增稠剂60 g/L的整理浆料未渗透至织物的表层。增稠剂浓度越大，整理浆料越难渗透。因此，本文确定整理浆料中增稠剂浓度以60 g/L为最优。

a) 增稠剂浓度40 g/L

3.2 印花整理面积比和涂覆次数的优化

对利用最优配置的整理浆料(即拒水剂浓度为40 g/L、增稠剂浓度为60 g/L)得到的12种单向导湿芳纶/阻燃黏胶混纺织物进行性能分析，以期得到优化的印花整理面积比和涂覆次数。

3.2.1 单向导湿性能

12种织物表里层的液滴平铺时间如表2所示。

表2 液滴平铺时间 (s)

由表2可知：A2、A4、A6、A8、B2、B4、C2因印花整理面积比小与/或涂覆次数少而织物表里层几乎不存在润湿性差异，织物里层未达到有效的拒水效果；B8、C4、C6、C8因涂覆次数多与/或印花整理面积比大而导致织物表里层存在显著的润湿性差异，但这些织物表层的润湿性也偏低，此种情况下汗液被织物吸收后不能向表层扩散然后蒸发出去，故无法实现理想的单向导湿效果；B6表里层液滴平铺时间存在明显差异，且表层液滴平铺时间较短，其能将里层吸收的汗液快速地向表层扩散并蒸发出去。

图7以A6、B6、C6为例，直观地展示了它们表里层的液滴试验效果。

图7 织物表里层的液滴试验

从图7可以看出，B6里层疏水、表层亲水，织物表里层具有明显的润湿梯度，故织物单向导湿效果好，其能在满足外部水分无法渗入织物里层的同时，将汗液快速地从织物里层向外层转移、扩散，达到令皮肤侧干爽舒适的目标。

3.2.2 芯吸性能

印花整理面积比和涂覆次数对织物芯吸性能的影响如图8所示，其中涂覆次数为0的织物即为未处理织物。

图8 印花整理面积比和涂覆次数对织物芯吸性能的影响

从图8可知：芯吸高度随着印花整理面积比和涂覆次数的增加而均有所降低，这与整理浆料使织物芯吸通道不连续，阻绝了织物芯吸效应有关，且印花整理面积比越大、涂覆次数越多，芯吸高度越低。B6的芯吸高度为6.6 cm，其虽较未处理织物的芯吸高度 (8.5 cm)有所下降，但该芯吸效应满足单向导湿的功能要求，其能将汗液从织物里层向表层快速地转移、扩散。

3.2.3 透气性能

印花整理面积比和涂覆次数对织物透气性的影响如图9所示，其中涂覆次数为0的织物即为未处理织物。

图9 印花整理面积比和涂覆次数对织物透气性的影响

由图9可知，织物透气率随着整理面积比和涂覆次数的增加逐渐降低，但降幅都较小，说明印花整理面积比和涂覆次数对织物透气率影响较小。其中，B6的透气率在233.50 L/(m2·s)，较未处理织物的透气率[249.04 L/(m2·s)]也仅降低了6.2%。

3.2.4 小结

由上述分析可知，B6的单向导湿性能、芯吸性能及透气性能最佳，故优化的留空印制法工艺为印花整理面积比65.09%、涂覆次数6。

4 结论

(1) 采用留空印制法对芳纶/阻燃黏胶混纺织物的单向导湿整理工艺进行优化，得到优化的整理工艺为拒水剂40 g/L、增稠剂60 g/L、印花整理面积比65.09%、涂覆次数6。

(2) 利用优化整理工艺制备的织物，里层拒水、表层亲水，具有明显的表里层润湿性差异，汗液能从织物里层向表层转移但外部水分无法渗入织物里层。同时，整理的织物芯吸高度较未处理织物下降较小，汗液仍能快速地扩散至表层；透气率影响也较小，仅较未处理织物降低了6.2%。穿着此种织物制成的服装，不会有黏湿或闷热感，服用舒适性好。