基于圆网印花涂层的单向导湿毛针织物的开发

杨德明，詹永娟，俞金林，沈彧超

(江苏丹毛纺织股份有限公司，江苏丹阳 212351)

人体在剧烈运动或高温环境下会产生大量汗液及热气，由于汗气的传输存在无序性，短时间内很难蒸干，容易黏附在皮肤表面，阻碍毛孔呼吸，一旦受温度骤降或冷风环境影响，会对人体舒适及健康产生影响[1－2]。因此，单向导湿纺织品成为市场研究热点。

单向导湿纺织品是利用复合或印花工艺，使面料正反面形成疏水—亲水润湿梯度，又称差动毛细效应，从而保证水分或汗液单向传输——从织物内层(贴身层)流动到织物外层(非贴身层、扩散层)，并在外层蒸发扩散，同时外层的水分或汗液难以反渗到内层[3]。单向导湿纺织品既具有优异的吸湿速干效果，同时还能保证人体微环境的干燥清洁。近年来，毛针织物因舒适合身、亲肤柔和、抗皱易护理等优良性能，广泛应用于春夏高档内衣、衬衫以及高档户外用品领域，尤为需要其织物具有单向导湿性能[4－5]。

目前实现织物单向导湿的方式主要有2种[6]:①增加织物表面的扩散速度，增大汗液或水分的蒸发面积；②增大织物的毛细效应，即通过毛细管通道的增加，使毛细效应增强。具体来说，可采用复合工艺[7－8]、泡沫整理[9]及印花工艺[10]得以实现。但是，由于羊毛纤维表面具有天然疏水鳞片层，汗液或水分扩散能力有限，毛织物单向导湿纺织品开发尚属市场空白。

本文综合研究几种不同原料的毛针织物吸湿排汗性能，设置对照实验组，比较不同疏水整理工艺的疏水效果，重点研究圆网印花疏水整理工艺与毛针织物单向导湿性能的关系。

1 产品开发

1.1 原料选择

材料:选用 70 支(19.5 μm)、90 支(17.5 μm)、110支(15.5 μm)澳洲普通羊毛或防缩羊毛，“十”字型吸湿速干涤纶DTY长丝(50旦/36F)。

助剂:亲水树脂选用欧特飞HSD吸湿速干助剂(亨斯迈染化公司)；拒水氟碳树脂选用XF-5005无氟防水剂(大金氟化工中国有限公司)。

1.2 编织结构

毛盖涤长丝恒温单面汗布，正面呈不同纤维细度的羊毛纤维及对应的防缩羊毛纤维，反面呈50旦/36F涤纶长丝，成分比例为羊毛/涤纶69/31。幅宽:152 cm，面密度135 g/m2。

1.3 染整工艺

亲水性是单向导湿毛针织物的一项核心指标。织物的染整后整理工艺步骤如下:

毛针织坯布→湿整理→烘干→定形→染色→烘干→亲水整理→烘干→连蒸、成品。

1.3.1 湿整理

毛针织物在亲水整理前，需要去除纤维及面料上残留的油剂、助剂等疏水物质，尽可能使面料疏水等级＜2级。具体处理按以下步骤进行:

将毛针织物加入溢流缸，依次加入除油剂、纯碱，以70℃温水处理30 min；再加入稀醋酸中和5～10 min，冲洗1次出缸。

1.3.2 染色工艺

毛盖涤长丝恒温单面汗布染色工艺按图1升温曲线进行。

1.3.3 亲水整理

毛针织物吸湿速干整理是采用二浸二轧的浸轧法将稀释的吸湿排汗助剂SR-100T、SR-200Y挤压，扩散到面料甚至纱线、纤维内部，从而降低羊毛纤维对水的表面张力，提高毛针织物的亲水润湿性能。具体的操作步骤为:配置吸湿速干整理液→二浸二轧→烘干→烘焙交联。

1.3.4 烘焙定形

毛针织物烘焙定形温度170℃，超喂40%。

1.4 圆网印花工艺

毛针织物圆网印花整理工艺采用圆网印花技术，以氟碳防水剂或无氟防水剂替代传统印花染料，并配合一定的增稠剂，均匀印制在毛针织面料反面。印花图案见图2。

1.5 性能测试

吸湿速干性能参照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》测试面料洗涤(10次)前后的吸湿速干性。织物的洗涤及干燥性能按照GB∕T 8629—2017《纺织品 试验用家庭洗涤和干燥程序》，选用4 N洗涤程序，洗涤温度(40±2)℃，洗涤10次后悬挂晾干。单向导湿按AATCC 195—2011《纺织品液态水分管理性能》，用液态水分管理仪对织物的单向导湿性能进行测试。

2 结果与讨论

2.1 常规性能

常规性能测试项目及测试结果见表1。

表1 常规性能测试项目及测试结果

2.2 吸湿速干性能

毛针织物的吸湿速干性能的关键在于提高羊毛纤维或者织物上的亲水物质或者基团的含量。由于羊毛纤维天然鳞片疏水特性，吸湿速干效果主要取决于毛针织物本身性质及吸湿速干工艺。

2.2.1 不同原料的吸湿速干性能

不同原料规格对吸湿速干性能影响如图3所示。纤维原料规格对吸湿速干性能影响较为明显。同等规格的毛针织物，防缩羊毛织物的吸湿排汗效果明显高于普通羊毛织物。究其原因:一方面防缩羊毛表面鳞片层被生物酶或化学物质溶蚀部分，使得羊毛失去防护作用，吸湿速干整理剂更易进入纤维内部并沉积；另一方面，由于鳞片层溶蚀过程增加了纤维比表面积，可以有效增加亲水物质的附着点。防缩羊毛纤维表面形态如图3所示。

图3 防缩羊毛纤维表面形态(×1 000)

此外，原料的细度规格对吸湿速干性能也有一定的影响。如图4所示，羊毛纤维细度越小，毛针织物的吸湿速干效果越好。单位纱线截面羊毛纤维根数越多，毛纤维与十字型吸湿速干涤长丝的比表面积越大，亲水物质的附着点越多，吸湿速干性能越好。

2.2.2 吸湿速干工艺探究

吸湿速干的工艺控制对吸湿速干效果有直接影响，尤其是吸湿速干整理液的用量、浸轧压力以及烘焙时间等关键工艺参数对吸湿速干效果影响较大。

图4 不同原料规格对吸湿速干性能的影响

不同整理液用量的毛针织物吸湿速干性能如图5所示。SR-100T、SR-200Y吸湿速干整理液的用量增加，毛针织物的吸湿速干效果提高，当用量达到80 g/L，继续增加用量，无法再增加吸湿速干效果。这是由于单位体积的水溶液对吸湿速干整理液的溶解是有限的，达到80 g/L后，无法增加吸湿速干液的活性亲水物质浓度。

吸湿速干整理效果的赋予有2个阶段:一是通过浸轧或者浸渍方法将吸湿速干整理剂吸附、扩散到织物内部；二是以高温烘焙方法使整理液中的亲水物质与纤维产生交联，增加洗涤牢度。

图5 整理液质量浓度对毛针织物吸湿速干性能的影响

不同浸轧压强对毛针织物吸湿速干性能的影响如图6所示。提高浸轧压强，毛针织物的吸湿速干性能先增大后减小，当压强达到0.5 MPa，毛织物对吸湿速干整理液的吸附达到饱和。一种合理的解释是在压强小的情况下，吸湿速干整理液无法在限定时间内扩散到毛纤维内部，仅停留在表面；当压强过大时，沉积的整理液由于尚未交联，很快便会被压辊挤压出毛织物，有效亲水物质残留变少。

图6 不同浸轧压强的毛针织物吸湿速干性能

烘焙交联是提高毛针织物耐久吸湿速干性能的关键。图7为不同烘焙时间下的毛针织物的吸湿速干性能。在175℃条件下，烘焙时间越长，洗涤后的吸湿速干性能保持越好；但超过一定时间，毛针织物会发生变黄现象。这是由于整理液中亲水物质需要充足时间才能与纤维发生结合，而当反应结束，高温会使得羊毛蛋白纤维发生变性，从而变黄。

图7 不同烘焙时间下的毛针织吸湿速干性能

2.3 单向导湿性能

毛针织物的单向导湿性能是建立在良好的吸湿排汗整理与合适的疏水整理工艺基础上的。疏水整理的效果直接影响单向导湿性能，尤其织物的反向渗透。

2.3.1 不同整理工艺的单向导湿性能

不同的疏水整理对单向导湿的性能、耐洗性均表现不同。图8为泡沫整理、平网印花、圆网印花及丙纶复合4种整理方式下毛针织物的单向传输指数。

图8 不同整理方式下的毛针织单向导湿指数

如图8所示，圆网印花相较于平网印花、泡沫整理具有更优异的单向导湿性能，且印花整理耐洗牢度明显高于泡沫整理与丙纶复合技术。

2.3.2 单向导湿工艺

针对圆网印花技术的工艺特点，印花疏水整理液用量、整理车速以及烘干定形温度对单向导湿性能影响较为明显。疏水整理剂质量分数毛针织物的单向导湿能力的影响见图9。

图9 不同疏水整理剂用量的单向导湿能力

如图9所示，当印花疏水整理剂质量分数从2%提升到4%，单向传输指数提升显著，质量分数从4%到6%时，单向指数提升率明显放缓，与吸湿速干整理相似。

而整理车速对单向导湿性能的结果在于，车速变慢，毛针织物受到印花附着的密度增加，可以有效增加毛针织物疏水面的单向芯吸效应；但是，为了提高生产效率，避免疏水整理剂沉积造成的质量不均，车速最低控制在20 m/min。

圆网印花的烘干定形主要为了提高疏水印花耐洗牢度，并避免印花边缘模糊等质量问题。不同烘干定形温度下毛针织物的单向导湿性能见图10。可见，圆网印花的烘干定形温度达到150℃，毛针织物单向导湿性能最好。

2.3.3 人体穿着实验

图10 不同烘干定形温度下的单向导湿能力

为验证单向导湿毛针织物的功能，进行人体穿着实验。测试方法为5名志愿者穿着单向导湿面料制作成的T恤，在恒温恒湿环境下快速跑步30 min，观测毛针织物内层外层的汗液分布。图11为人体穿着实验毛针织面料的表面状态。可以看出，单向导湿毛针织物接触面点状润湿，整体干燥，亲水面大量排汗并迅速扩散蒸发。

图11 人体穿着实验面料表面状态

3 结 论

毛针织物的单向导湿性能是建立在良好的吸湿速干整理与合适的疏水整理工艺基础上的。

①采用防缩羊毛纤维，提高吸湿速干整理剂用量，适当增加浸轧压力并延长烘焙时间，可明显提高毛针织物亲水性。

②圆网印花疏水整理相较于其他整理工艺疏水效果更佳，且具有良好的耐洗牢度。

③提高圆网印花疏水整理剂用量，降低车速并控制烘干定形温度，可提高单向导湿性能。

④人体穿着过程中，毛织物的单向导湿效应明显，市场前景广阔。