泡沫整理技术在单面防水单面亲水针织面料的应用研究

袁 洁，贺江平

(西安工程大学纺织科学与工程学院，陕西西安 710048)

0 前言

泡沫整理是一种将化学品浆料(一般为水溶性)与表面活性剂共混，通过充入大量空气后，采用机械发泡的方式生成大量泡沫，并将泡沫施加于纺织品表面，提高纺织品的附加值的一种纺织后整理方式。由于泡沫是采用空气代替大部分的水，在节能减排上起到了很大推动作用，并且在很大程度上可以提高产品的品质，因此，泡沫整理工艺在纺织上有很大应用[1－2]。

本文采用泡沫整理的加工方式，通过对织物表面的亲疏水整理，实现单面防水单面亲水的效果，筛选亲水和防水助剂，优化泡沫整理工艺，获得差异性面料。

1 试验部分

1.1 织物、试剂及仪器

织物:40S/1精棉＋150D/144F涤纶丝(轻网)＋40S/1涤纶/普棉 40/60双面布(58%棉 42%POLY)，240g/m2。

试剂:亲水整理剂TK－612(主要成分是亲水性聚酯)、亲水整理剂TPQ(主要成分是乙氧基化羧酸化合物)、亲水整理剂TS－01(主要成分是亲水性嵌段硅油)、防水整理剂TK－PFCO(主要成分为有机氟树脂)、防水整理剂TK－420(主要成分为有机硅类物质)、拒水整理剂Repellan SMS(主要成分为有机硅类物质)，发泡剂TD－01，稳泡剂海藻酸钠，软油T－98和T－011(非硅柔软剂)。

仪器:ICPFOAM发泡机，R－M6/400针板式连续小定型机，SFTT5－5027型液态水分管理测试仪(SDL公司)。

1.2 试验方法

泡沫整理工艺:制备单面防水整理液→泡沫整理机发泡(泡比8，施泡速度8m/min，带液量40%)→将泡沫施加到织物上→焙烘(170℃X120s)→制备单面亲水整理液→泡沫整理机发泡(泡比8，施泡速度8 m/min，带液量40%)→将泡沫施加到织物上→烘干(140℃X120s)。

表1 单面亲水单面防水整理液配方

1.3 性能测试

1.3.1 滴水扩散时间

参照GB/T 21655.1—2008《纺织品吸湿速干性的评定第1部分:单项组合试验法》，用滴管吸入蒸馏水，将约0.2mL水轻轻滴在试样上，滴液管口离织物表面1cm，记录水滴从接触织物表面至完全渗透所经历的时间，从不同位置滴5次，取平均值。

1.3.2 单向传递指数

参照GB/T 21655.2－2009《纺织品吸湿速干性的评定第2部分:动态水分传递法》，采用SFT T5－5027型液态水分管理测试仪测定单向传递指数(R)。[3]

1.3.3 防水测试方法

GB/T 4745－2012纺织品防水性能的检测和评价－沾水法，以Spray Tester在一定条件下将水喷向织物表面，对比标准图样评判织物浸湿情况，并给出防水性能的评价。

1.3.4 织物黄变和色变测试方法

黄变 采用WSD—Ⅲ型白度仪测试。通过测试白度反映织物黄变情况。

色变 采用Datacolur 600测色配色仪测试织物色差，反映织物色变。

1.3.5 织物手感测试方法

手感以5～10人组成一个小组，对整理织物进行触摸并评级。将手感分为5级，以未整理的空白样定为1级，经有机硅油整理后的织物(同等浓度条件下)手感定为5级。[4]

2 实验设计

2.1 泡沫整理工艺研究

2.1.1 不同泡比对防水效果的影响

采用单面防水整理液配方，设定施泡速度8 m/min，带液量40%，研究不同的泡比对织物润湿性和防水效果的影响，见下表2。

表2 不同泡比对布面润湿性和防水效果的影响

由表2可以看出，随着泡比的增加，布面润湿性变好，逐渐出现渗透到另一面；同时泡比增加防水效果提高。当泡比为8时，布面均匀润湿，防水效果达4级，考虑到另一面做亲水整理，避免渗透，选择泡比为8进行实验。

2.1.2 不同施泡速度对亲水效果的影响

控制器显示的施泡机速度由两对小轧辊的速度差决定，施泡机速度越快，布样运动越快，受张力时间越短，单面针织布越不易卷边。

表3 不同施泡速度对亲水效果的影响

由上表3可以看出，随着施泡机速度增加，布面润湿均匀，布面不易卷边，吸水性均＜5s，能瞬间吸水。施泡机速度越快，布经过施泡机时间越短，受张力时间也越短，越不易卷边，综合考虑，施泡机速度选择8 m/min～10 m/min。

2.2 单面亲水单面防水配方优化

2.2.1 防水剂筛选及用量优化

(1)不同防水剂对防水效果的影响

选择3种防水剂进行试验，按照1.3测试方法测试防水效果，优选防水剂种类和用量，结果见下表4。

表4 不同防水剂对防水效果的影响

由表4可知，随着防水剂用量增加，防水效果显着提高，当防水剂用量大于80g/L，防水效果大于4级；相同用量3种防水剂防水效果最好的为TK－PFCO，TK－420效果次之，这主要是因为 TKPFCO为含氟防水剂，其它2种为有机硅类防水剂，防水剂用量建议80g/L以上。

(2)不同防水剂对黄变和色变的影响

选择3种防水剂分别整理在T/C混纺针织半漂布和色布上，按照1.3测试方法测试防水剂的黄变和色变，优选防水剂种类和用量，结果见下表5。

表5 不同防水剂黄变和色变情况

由表5可知，同种防水剂用量越高，半漂布白度略有下降，织物色变越大，当用量达100g/L以上，白度出现明现下降，色变增加。经筛选白度和色变均较小的防水剂为TK－420，用量为80g/L～120 g/L。

(3)不同防水剂用量对T/C混纺针织物单向导湿能力的影响

为检测不同防水剂对T/C混纺双面织物泡沫整理后的单向导湿效果，选择了3种防水剂，配制成不同浓度的整理液，用相同工艺对T/C混纺双面织物进行整理，结果见图1。

图1 防水剂用量对单向导湿能力的影响

由图1可以看出，防水剂用量增加，单向导湿能力增强。同时可以看出TK－PFCO和TK－420单向导湿能力较好。综合防水剂对织物防水效果、黄变和色变，以及单向导湿能力指标的影响，最终选择防水剂为TK－420，用量100g/L。

2.2.2 亲水剂筛选及用量优化

(1)不同亲水剂吸水效果

选择3种亲水整理剂TK－612、TPQ、TS－01在不同用量下进行泡沫整理，亲水效果见下表6。

表6 不同亲水剂对吸水效果的影响

由表6可知，随着亲水剂用量增加，吸水时间缩短，吸水性变好，当用量增加到30g/L以上，吸水时间小于5s，达到瞬间吸水；同时可以看出相同用量TS－01亲水性较其它两种助剂好，最终选择亲水剂 TS－01，用量为 30g/L。

2.3 单面亲水单面防水定型温度和定型时间的

优化

按照上述实验确定的泡沫整理工艺:防水剂TK－420用量为100g/L，亲水性助剂TS－01用量为30g/L，泡比为8，施泡机速8 m/min，起泡剂20g/L，单面喷液量均为40%，分别在不同定型温度和时间下焙烘，评判织物单向导湿能力，优化定型温度和时间，结果见下图。

图2 单面防水处理后定型温度和时间对其单向导湿能力的影响

由图2可知，相同定型温度，定型时间延长，单向导湿能力提升；同时定型温度越高，单向导湿能力越好，定型温度为170℃时，定型120s后单向导湿能力基本不再提升。定型温度越低，所需定型时间越长，故选择单面防水定型温度为170℃，定型时间选择120s。

图3 单面亲水处理后定型温度和时间对其单向导湿能力的影响

由图3可知，单面亲水处理定型温度越高，单向导湿能力提高，当定型时间达到120s后，单向导湿能力提升不太明显；考虑到较长时间高温定成品对织物颜色会有变化，故选择单面亲水定型温度为140℃，定型时间选择120s。

2.4 单面亲水单面防水面料耐洗性测试

将泡沫整理后的单面亲水单面防水织物分别洗涤5次、10次、20次、30次，按照1.3测试方法测试织物防水效果和手感，结果见下表7。

表7 单面亲水单面防水面料耐洗性测试

由表7可知，随着洗涤次数的增加，防水面防水效果有所下降，手感略有提高，亲水面亲水效果略有下降，基本可以耐洗20次以上。

3 结论

(1)经过试验得出单面亲水单面防水泡沫工艺如下:防水剂TK－420用量100g/L，亲水剂TS－01用量30g/L，起泡剂20g/L；泡比为8，施泡机速8 m/min，单面喷液量均为20%。

(2)单面防水定型温度为170℃，定型时间120s；单面亲水定型温度为140℃，定型时间120s。

(3)经测试单面亲水单面面料性能可知，亲水面吸水＜1s，防水面防水达5级；洗20次后，防水面防水达4级，亲水面吸水＜5s。