精紡毛織物的無氟拒水整理

王科林， 孟 霞， 羅 濤， 胡衍聰

(山東濟寧如意毛紡織股份有限公司， 山東 濟寧 272073)

精紡毛織物的無氟拒水整理

王科林， 孟 霞， 羅 濤， 胡衍聰

(山東濟寧如意毛紡織股份有限公司， 山東 濟寧 272073)

針對含氟拒水劑不環保的缺點，采用無氟拒水整理劑WS CONC.賦予毛織物拒水性能。討論了拒水整理劑WS CONC.質量濃度、催化劑BC質量濃度、焙烘溫度和焙烘時間對毛織物拒水性能的影響。利用水滴接觸角方法觀察了毛織物的拒水性能。結果表明，在帶液率為70%的情況下，較佳的整理工藝為：無氟拒水整理劑WS CONC.質量濃度60 g/L，催化劑BC質量濃度60 g/L，在170 ℃焙烘70 s。整理后，毛織物的初始拒水等級可達100分，5次干洗后仍可達75分，毛織物的手感不夠柔軟，顏色輕微泛黃，強力增加。

精紡毛織物； 拒水整理； 整理劑； 水滴接觸角； 優化工藝

Abstract The aim of this study is to endow water repellency to wool fabric by using fluorine-free water repellent agent WS CONC., thus avoiding the potential risk for environment from fluoroalkyl compounds. The influence of concentration of water repellent agent WS CONC.and catalyst agent BC, curing temperature and time on water repellency of wool fabric was disscussed. Water contact angle was used to observe water repellency of wool fabric. The results showed that the optimum finishing process was 70% take-up, fluorine-free water repellent agent WS CONC. 60 g/L, catalyst agent BC 60 g/L, and curing at 170 ℃ for 70 s for 5 times. After finishing, the initial water repellent level of wool fabric was 100, and 75 after dry cleaning for 5 times. The hand feeling of wool fabric was poor, the color became sightly yellowed, and the strength increased.

Keywords worsted fabric； water repellent finish； finishing agent； water contact angle； optimum process

拒水紡織品是一種重要的功能性紡織品，賦予紡織品拒水功能一般可采用物理和化學2種方法。物理方法主要是對紡織品表面進行活化或刻蝕處理，不改變紡織品的固有特性[1-3]。化學方法常用的是長鏈氟碳化合物，但氟碳化合物具有潛在的生物毒性，對人體和環境會造成一定的危害[4-6]。歐盟已實施禁止使用長鏈氟碳拒水整理劑的指令。該指令將影響我國紡織品、皮革、印染助劑、化妝品等的出口[3，7-8]，因此，新型無氟拒水整理劑的開發成為新的研究熱點。

亨斯邁紡織染化有限公司成功研制了新型無氟拒水整理劑WS CONC.，該產品為聚硅氧烷乳液，不含任何氟化物，如全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)。

本文對無氟拒水整理劑WS CONC.在精紡毛織物上的整理工藝進行了研究，考察了WS CONC.的應用效果以及無氟拒水整理對毛織物性能的影響。

1 試 驗

1.1 材料和設備

精紡純毛高支嘩嘰斜紋織物：經紗采用線密度為9.9 tex 的雙股純毛紗，緯紗采用線密度為15.3 tex的純毛紗，經密為402 根/10 cm，緯密為374 根/10 cm

拒水整理劑WS CONC.，催化劑BC，亨斯邁紡織染化有限公司；醋酸，泰安助劑廠。

FOULARD 3-C浸軋機，意大利CIMI公司，VNE6烘干定型機，德國布魯克納公司，KD SUPREMA 95 HQ-1600罐蒸機，意大利Biella Shrunk Process公司。

1.2 拒水整理

工藝流程：配制整理液(HAC調pH值至6)→浸軋(一浸一軋，帶液率70%)→烘干(130 ℃×120 s)→焙烘(140～180 ℃，50～100 s)→蒸呢(溫度121 ℃，時間110 s，壓力0.06 MPa，包布張力1 176 N)→性能測試。

整理液配方：拒水整理劑WS CONC.質量濃度為30～80 g /L；催化劑BC質量濃度為30～90 g/L。

1.3 性能測試

1.3.1 拒水性能測試

按照GB/T 4745—2012 《紡織品 防水性能的檢測和評價 沾水法》測試試樣的拒水性能。數據處理時轉換成分值表示沾濕等級。GB 5相當于 ISO 5及 AATCC 100的等級，表示表面沒有潤濕或附著水珠；GB 4相當于ISO 4及 AATCC 90的等級，表示表面有輕微不規則的潤濕或附著水珠；GB 3 相當于ISO 3及AATCC 80的等級，表示表面噴射點有潤濕；GB 2 相當于ISO 2及AATCC 70的等級，表示表面噴射點以外也有潤濕；GB 1相當于 ISO 1及AATCC 50的等級，表示表面噴射點以外完全潤濕；GB 0相當于ISO 0及AATCC 0的等級，表示表面完全潤濕[3]。

1.3.2 手感和顏色測評

采用3人主觀評定方法評價試樣的手感，依次分為柔軟、較柔軟、一般、干澀。

純正度也采用3人主觀評定方法評價，然后采用Datacolor 650測色儀測定色差。

1.3.3 斷裂強力測試

按照GB/T 3923.1—2013 《紡織品 織物拉伸性能 第1部分:斷裂強力和斷裂伸長率的測定(條樣法)》測定試樣的斷裂強力[9]。

1.3.4 撕破強力測試

按照GB/T 3917.2—2009 《紡織品 織物撕破性能 第2部分:褲形試樣(單縫)撕破強力的測定》測定試樣的撕破強力[9]。

2 結果與討論

2.1 毛織物的無氟拒水整理效果

在拒水整理劑WS CONC.質量濃度為50 g/L，不加催化劑BC，溫度為170 ℃，焙烘60 s的工藝條件下整理，整理后毛織物的拒水性能由30分提高至80分，提升顯著。這是由于毛纖維表面存在鱗片層，鱗片的外表皮層含有可賦予毛纖維表面天然疏水性的類脂物，使其具有一定的疏水性，所以自然狀態下的毛纖維有一定的疏水性[10]。由于WS CONC.為聚硅氧烷乳液，將其作用于毛織物表面，可在纖維表面形成一層薄膜，導致纖維表面被大量非親水基團覆蓋，毛織物的拒水性能提高。

2.2 無氟拒水整理工藝優化

2.2.1 拒水整理劑質量濃度

在不加催化劑BC，溫度170 ℃，焙烘60 s的工藝條件下整理。圖1示出精紡毛織物經過不同質量濃度拒水整理劑WS CONC.整理后的拒水性能。

由圖1可知:在一定條件下，隨著WS CONC.質量濃度的增加，毛織物的拒水性能提高；但當WS CONC.質量濃度增加到一定值后，毛織物的拒水性能隨濃度的增加變化不大，趨于平穩。WS CONC.質量濃度達到60 g/L以上時，毛織物的拒水性能達最佳狀態，從降低生產成本和減少環境危害的角度出發，拒水整理劑WS CONC.的質量濃度以60 g/L為宜。

2.2.2 催化劑質量濃度

拒水整理劑WS CONC.質量濃度為60 g/L，改變催化劑BC的質量濃度(催化劑BC與拒水整理劑WS CONC.的濃度比值分別為0.5、0.7、0.8、1.0、1.2和1.5)，溫度170 ℃，焙烘60 s，整理后織物的拒水性能見圖2。

由圖2可知，催化劑BC的加入可提高單一拒水整理劑WS CONC.的拒水性能，毛織物的拒水性能提高。這是由于催化劑BC為聚二甲基硅氧烷和自交聯縮聚物乳液，其對拒水整理劑WS CONC.與毛纖維的交聯反應具有催化作用，加速了拒水劑分子與纖維的交聯以及拒水劑分子的定向排列，使其更加充分，所以拒水性能提高[11]。在一定條件下，隨著催化劑BC質量濃度的增加，拒水性能提高；但當催化劑BC的質量濃度達到一定值后，繼續增加其濃度，織物的拒水性能基本趨于穩定。當催化劑BC的質量濃度為60～70 g/L時，織物的拒水性能最佳，因此，催化劑BC的質量濃度以60 g/L為宜。

2.2.3 焙烘溫度

拒水整理劑WS CONC.質量濃度為60 g/L，催化劑BC質量濃度為60 g/L，在不同的溫度下焙烘60 s，整理后織物的拒水性能見圖3。

由圖3可知，焙烘溫度對織物的拒水性能有顯著影響。當溫度低于170 ℃時，隨著溫度的升高，拒水性能顯著提高；當溫度達到170 ℃時，繼續升高溫度，毛織物的拒水性能基本無變化，趨于穩定。這是由于當溫度較低時，升溫有利于加快拒水劑分子與毛纖維的交聯反應，使其反應更充分，纖維表面被非親水性基團的覆蓋率增加；同時，溫度的升高可促使拒水劑分子在毛織物表面相互交聯成膜，拒水劑分子定向排列更規則，形成一層拒水薄膜。但當溫度達到一定值時，交聯反應已得到充分進行，拒水性能不再提高，繼續升溫，只會對毛織物的顏色和強力造成損傷，因此，焙烘溫度以170 ℃為宜。

2.2.4 焙烘時間

拒水整理劑WS CONC.質量濃度為60 g/L，催化劑BC質量濃度為60 g/L，在170 ℃分別焙烘50、60、70、80、100 s，整理后織物的拒水性能見圖4。

由圖4可知，與焙烘溫度相比，焙烘時間對織物拒水性能的影響不夠顯著，但隨著焙烘時間的延長，拒水性能提高；焙烘時間延長到一定值后，拒水性能不再發生改變。這是由于拒水劑分子與纖維的交聯以及拒水劑分子的自交聯定向排列都需要一定的時間，時間的延長，使得拒水劑分子與纖維的交聯以及拒水劑分子的定向排列更加充分，拒水性能提高。隨著時間的繼續延長，助劑已經充分的吸附交聯，拒水性能不再發生變化[11]，因此，焙烘時間以70 s為宜。

2.3 無氟拒水毛織物的性能

通過對無氟拒水整理工藝的優化試驗，得出拒水性能較佳的整理工藝為：帶液率70%，無氟拒水整理劑WS CONC.的質量濃度為60 g/L，催化劑BC的質量濃度為60 g/L，溫度170 ℃，焙烘70 s。在此工藝條件下，制得了無氟拒水毛織物。

2.3.1 拒水性能

無氟拒水毛織物的水滴接觸角如圖5所示。由圖可知，在織物表面的水滴可來回滾動，但織物不被沾濕或潤濕，表現出較佳的疏水性能；且拒水毛織物的初始拒水等級為100分，經5次干洗后，其拒水等級仍可達到75分，表現出較好的拒水耐久性，能滿足市場對毛織物拒水性能的要求。

2.3.2 手感和顏色

經過拒水整理后，毛織物的手感和顏色變化如表1所示。

表1 拒水整理對織物手感和顏色的影響

注：以未拒水整理毛織物為標樣。

由表1可知，經過拒水整理后，毛織物的手感較之前發澀，不如整理前柔軟，顏色輕微泛黃，但△E值為0.104，色差評級為4～5級，由此可以看出，拒水整理對毛織物的顏色影響較小。

2.3.3 強 力

拒水整理后織物的強力變化如表2所示。由表可知，拒水整理后，毛織物的強力增加。這可能是由于未浸軋拒水整理液的毛織物，經高溫焙烘后，其性能會受到一定的損傷，強力下降；浸軋拒水整理液后，拒水劑分子與毛纖維在高溫焙烘下會發生交聯，當纖維受到外力作用時，可為毛纖維分擔外加應力；同時拒水劑分子的自交聯可在毛織物上形成一層高分子膜，此膜的延展性增加了織物抵抗外力作用的能力[12]，織物強力增加。

表2 拒水整理對織物強力的影響

3 結 論

1) 將拒水劑WS CONC.應用于毛織物，實現了毛織物的無氟拒水整理，織物拒水性能較好。

2) 無氟拒水整理較佳工藝為：無氟拒水整理劑WS CONC.的質量濃度60 g/L，催化劑BC的質量濃度 60 g/L，軋余率70%，溫度170 ℃，焙烘70 s，此時，毛織物的初始拒水等級為100分，5次干洗后仍可達到75分，具有較好的耐久性。

3) 無氟拒水整理后，毛織物手感發澀，不夠柔軟，顏色輕微泛黃，影響較小，強力有所提升。

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Fluorine-free water repellent finishing of worsted fabric

WANG Kelin, MENG Xia, LUO Tao, HU Yancong

(ShandongJiningRuyiWoolenTextileCo.,Ltd.,Jining，Shandong272073，China)

10.13475/j.fzxb.20150104305

2015-01-21

2015-12-08

王科林(1984—)，男，工程師，碩士。主要研究方向為羊毛織物的功能性整理和染整新技術。E-mail:wangkelin8469@163.com。

TS 195.591.2

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