全棉面料遠紅外蓄熱保暖功能后整理的研究

王慶淼，王曉文

（雅戈爾服裝制造科技有限公司，浙江寧波 315012）

傳統的保溫材料主要依賴于織物的厚度和密度，或增大纖維之間的靜止空氣層來提高保溫性能。通常，材料的厚度越大、密度越小，材料的保溫性越好；但如果材料的密度過小，造成其中的空氣產生對流，保溫性能反而下降[1]，而且厚度過大會造成服裝體積比較臃腫，不便于運動且缺乏美感[2]。隨著人們對美的追求，這種被動的保暖方式已不能滿足人們對服裝功能性和美觀性的要求。積極、智能型保溫材料的開發與研究逐漸成為各國研究的重點，并已經成為保溫材料研究與開發的主流[3]。

遠紅外紡織品就是一種智能型的蓄熱保暖材料，其創意來自于遠紅外材料與紡織品的結合，其中一種方法就是采用整理劑（如遠紅外陶瓷微粉等）對紡織品進行后整理[4-9]。后整理一般是將具有遠紅外發射功能的納米級粉體、黏合劑和助劑按一定比例配制成后整理劑，再通過浸軋、涂層、噴霧等方法，將配制好的后整理劑均勻地涂覆在織物表面，最后對織物進行干燥、熱處理等，制成遠紅外織物。本研究以遠紅外蓄熱保暖功能紡織品的產業化為目的，主要針對全棉面料，從功能后整理角度出發，篩選市場中適合的紡織品遠紅外蓄熱保暖功能后整理劑，對全棉面料進行功能后整理，并對整理后的面料進行遠紅外及其他穿著性能分析。

1 實驗

1.1 材料

面料：全棉襯衫面料（紫色，CPT100/2×CPT100/2，160×120），全棉襯衫面料（湖藍色，CPT100/2×CPT100/2，160×120），全棉褲子面料（藍黑格，CPT60/2×CPT60/2，170×140），以上3 種全棉面料由雅戈爾集團股份有限公司提供。試劑：遠紅外整理劑SL-99（北京潔爾爽高科技有限公司），納米遠紅外整理劑FRN396（上海赫特化工有限公司），柔軟劑S-2G（廣州誠納化工有限公司）。

1.2 紡織品遠紅外后整理工藝

1.2.1 潔爾爽SL-99

化料操作：首先加入適量水，然后加入多功能整理劑SL-99 50 g/L，攪拌均勻，再加入柔軟劑S-2G 30 g/L，最后加入其余的水，攪拌均勻。

工藝流程：織物→浸軋SL-99（壓力245.2～294.1 kPa，軋液率60%～70%）→烘干（100 ℃）→高溫定型（145 ℃，30～60 s）。

1.2.2 赫特FRN396

化料操作：首先加入一定量水，然后加入功能整理劑FRN396 40 g/L，再加入柔軟劑S-2G 30 g/L，最后加入其余的水，攪拌均勻。

工藝流程：織物→浸軋FRN396（壓力245.2～294.1 kPa，軋液率60%～70%）→烘干（100 ℃）→高溫定型（[150±5）℃，30 s]。

1.3 測試

1.3.1 織物觸感

織物觸感測試儀是能夠同時測量織物熱力學性能、機械力學性能以及表面幾何紋理特性3 大類不同范疇物理參數的綜合、快速、客觀測試儀器，可以在短短5 min 內同步完成所有物理參數的經緯向單次測量，10 min 內即可獲得經緯雙向、正反兩面織物的所有物理參數，從而得出織物的柔軟度、光滑度及冷暖感，進而評估織物的接觸舒適感。

該測試儀包含4 個模塊，能夠同時、動態地記錄來自樣品的響應。這4 個模塊分別為壓縮模塊、熱流模塊、彎曲模塊和表面模塊。測試樣品被裁剪成兩臂分別為200 mm 的L 形，放置于下測試盤，兩臂平展于相鄰的經緯向測試平臺，樣品中間的方形區將做向下垂直運動，從而帶動兩臂區域在水平方向運動。壓縮模塊和熱流模塊測試樣品的中心方形區域，彎曲模塊和表面模塊測試兩臂區域。

1.3.2 紡織品遠紅外性能

面料樣品送至第三方權威檢測單位根據GB/T 30127—2013《紡織品遠紅外性能的檢測和評價》進行檢測。此標準規定了采用遠紅外發射率和溫升實驗測定紡織品遠紅外性能的方法，并給出了遠紅外性能的評價標準。

遠紅外發射率：將標準黑體板與樣品先后置于熱板上，依次調節熱板表面溫度使之達到規定溫度；用光譜響應范圍為5～14 μm的遠紅外輻射測量系統，分別測定標準黑體板和試樣覆蓋在熱板上達到穩定后的輻射強度，通過計算樣品與標準黑體板的輻射強度之比，求出試樣的遠紅外發射率。

溫升：遠紅外輻射源以恒定的輻照強度輻照樣品一定時間后，測定樣品測試表面的溫度升高值。

遠紅外發射率測試裝置的主要參數應滿足以下條件：實驗熱板和遠紅外檢測傳感器均處于黑體艙內；實驗熱板的有效面積不低于直徑60 mm 的圓面，溫度（34±0.1）℃；遠紅外檢測傳感器檢測波長范圍為5～14 μm；遠紅外輻射強度測定精度為±0.1%。

1.3.3 紡織品水分管理性能

面料對汗液的吸收和擴散直接影響到服裝穿著的舒適性，為提高服裝的舒適度，測試面料的液態水分管理能力至關重要，有助于對紡織品吸濕速干性能的評估和對材料性能的改善。根據AATCC 195—2011 對紡織品的水分管理性能進行測試及評價。液態水分管理儀主要測試汗液在布料中的吸收擴散性能，即測量液體在針織及梭織面料中的整體動態表現，包括吸收速度、單向傳遞能力、擴散/干燥速度。液態水分管理測試儀包括帶有多個探針的上下同心液體感應器，上感應器中的輸液管將模擬人體汗液、固定濃度的鹽水均勻地滴到布料上面，感應器探針測試不同環之間的電阻，以電阻的變化反映液體在布料上的吸收和擴散情況，從而得到面料對汗液吸收擴散的能力。其主要原理是儀器自動將一定量的液態水滴到測試織物的一個表面，液態水與織物的上表面接觸后，將沿織物的上表面擴散，并從織物的上表面向下表面傳遞，同時在織物的下表面擴散。將待測織物放到傳感器的上下測試板之間，測試儀在規定的時間內會自動地在織物的上表面滴下0.15 g 生理鹽水，并開始記錄、顯示相應結果，測試時間為2 min。測試完畢后，系統自動算出樣品上下表面含水量隨時間的變化曲線，同時計算出其他各項指標，即浸濕時間、吸水速率、最大潤濕半徑、液態水擴散速度、單向傳遞指數、液態水動態綜合傳遞指數。

1.3.4 紡織品透氣性能

透氣性是氣體對薄膜、涂層、織物等高分子材料的滲透性，是聚合物重要的物理性能之一，與聚合物的結構、相態及分子運動情況有關。而織物的透氣性是指在一定的壓差下，單位時間內流過織物單位面積的空氣體積。一般氣體通過織物有交織空隙和纖維間縫隙2 條途徑，以交織空隙為主要途徑。對于紡織品而言，面料的透氣性直接影響了服用的舒適性，如果織物的透氣性小，會因為人體熱、濕不易排出而感到悶熱不適。影響織物透氣性的主要因素有纖維的幾何特征、紗線特數、紗線捻度、織物密度、組織厚度以及加工方式等。此項目采用ASTM D 737—1996 對紡織品的透氣性進行測試及評估。

1.3.5 紡織品的撕破強力

目前，市場上關于紡織品撕破強力的測試方法主要有3種，分別為：褲形法、梯形法和沖擊擺錘法，測試儀器有織物撕裂儀、織物撕破性能測試儀、織物撕破強力機等。本項目中采用沖擊擺錘法，采用全自動Elmendorf撕破強度測試儀，根據ASTM D 1424—96對紡織品的撕破強力進行測試及評估。沖擊擺錘法是將試樣固定在夾具上，在試樣上切開一個切口，釋放處于最大勢能位置的擺錘，可動夾具離開固定夾具時，試樣沿切口方向被撕裂，把撕破織物一定長度所做的功換算成撕破強力。

2 結果與討論

2.1 全棉面料規格

根據襯衣、褲子的要求，3種全棉面料具體規格見表1。

表1 3種不同規格的全棉面料

2.2 紡織品水分管理性能

由表2可知，與處理前相比較，赫特FRN396和潔爾爽SL-99 處理后的全棉面料的水分管理性能沒有明顯變化，說明后整理的工藝配方及條件未對面料的水分吸收擴散性能造成影響。

表2 3種全棉面料處理前后的水分管理性能

2.3 紡織品遠紅外性能

3種全棉面料遠紅外性能測試結果見表3。

表3 3種全棉面料遠紅外性能測試結果

由表3可知，經2種遠紅外整理劑處理的3種全棉面料的遠紅外發射率和遠紅外輻射溫升都分別大于或等于標準中的標準值0.88 和1.4 ℃，符合遠紅外紡織品的性能要求。

2.4 觸感

織物的光滑、柔軟、溫暖指數從低到高共分為1～5級。由表4 可知，3 種全棉面料的光滑和柔軟指數在處理前后未發生變化；而經2 種遠紅外整理劑處理后的3種全棉面料的溫暖指數全部升高1級。

表4 全棉面料的觸感測試結果

面料的觸感特性如光滑、柔軟、溫暖等指數的高低與面料的材質、織造工藝、穿著要求及舒適度等息息相關，其指數的高低只是客觀評價一種面料的觸感，并不說明好與壞。測試數據顯示，襯衫面料的光滑與柔軟指數比褲子面料高，而厚重褲子面料的溫暖指數比纖薄的襯衫面料高。

2.5 紡織品透氣性能

由表5 可知，經潔爾爽SL-99 和赫特FRN396 遠紅外整理劑處理的3 種全棉面料，透氣性能均有不同程度的減小或增加，說明遠紅外后整理對面料的透氣性能有一定程度的影響，但都控制在10%以內，可以接受。

表5 3種全棉面料處理前后的透氣性分析

2.6 紡織品撕破強力

由表6 可知，處理前后全棉面料的經緯向撕破強力全部大于32 N，符合紡織品服裝要求。

表6 3種全棉面料處理前后的撕破強力分析

3 結論

篩選得到市場上2 種遠紅外后整理助劑，對3 種襯衣和褲子全棉面料進行功能后整理。整理后3種全棉面料的遠紅外發射率和遠紅外輻射溫升指標都大于或等于標準中的標準值0.88和1.4 ℃。適當的遠紅外功能后整理不會對面料的觸感、水分擴散、透氣及撕破強力等性能造成不良影響。