无氟防水整理在化纤高密织物上的应用

张建国，沈 俊，陈 翔，吕思晨

（1.盛虹集团有限公司，江苏苏州 215228；2.中国长丝织造协会，北京 100020）

随着日益增长的物质文化需求，人们对服饰的关注角度逐渐转向了功能性和环保性。防水透气织物就是功能性面料中应用最普遍的一种，当前市场上的防水剂仍然以氟系防水剂为主，大多为八碳或者六碳结构，具有良好的化学稳定性和防水防油性[1]。但近年来，欧美市场对纺织品中的全氟辛烷磺酰基化合物（PFOS）和烷基酚聚氧乙烯醚类化合物（APEO）进行了严格限制，国内纺织品出口遭遇“绿色壁垒”。[2]因此，不含PFOS 和APEO 的无氟防水产品和无氟防水整理技术应运而生[3-4]。德国鲁道夫化工公司的无氟系列产品就是基于仿生和纳米技术开发的，以纳米级结构涂覆在织物表面，从而达到防水效果[5]。

因无氟防水剂为非氟碳结构，整理后织物的表面张力比氟碳结构防水剂大，所以防水性能有异于普通氟碳防水剂，且无氟防水剂对布面的前处理或染色残余物质较为敏感，防水效果受残余物质影响较大，这对无氟防水整理技术提出了更高的要求。本研究采用无氟防水剂ECO ADV对化纤高密织物进行防水整理，并探讨其对整理效果的影响。

1 实验

1.1 面料规格

300T涤塔夫（50D/72F，110 g/m2，经纬密度分别为50 根/cm×60 根/cm），400T 尼丝纺（20D/24F，58 g/m2，经纬密度分别为65根/cm×90根/cm）。

1.2 试剂与设备

试剂：无氟防水剂RUCO-DRY ECO PLUS、无氟防水剂RUCO-DRY ECO ADV、三防整理渗透剂RUCOWET FN、防水增效剂RUCO-LINK XCR（德国鲁道夫化工公司）。

设备：MEGATE 定型机（韩国美光机械株式会社），YB813型织物喷淋测试仪，SF600X计算机测色配色仪（美国Datacolor 公司），SW-12A 型耐洗色牢度试验机（无锡纺织仪器厂）。

1.3 防水整理工艺

整理液配方：无氟防水剂20～60 g/L，防水增效剂10 g/L，三防整理渗透剂5 g/L。

工艺流程：配液→浸轧（一浸一轧，轧余率20%）→热定型（温度150～190 ℃，车速20～60 m/min）。

1.4 测试

色差（ΔE）：采用计算机测色配色仪进行测定。总色差表示染色织物在防水整理前后颜色的变化。ΔE越大，表示防水整理前后织物的色光变化越大。

防水性能：根据AATCC 22—2010《拒水法：喷淋试验》在织物喷淋测试仪上进行测试，并采用标准比样卡评分。

耐水洗性能：根据GB/T 8629—2001《纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》对织物进行水洗，参照AATCC 22—2010测试。

接缝强力：根据GB/T 13772.2—2018《纺织品机织物接缝处纱线抗滑移的测定第2部分：定负荷法》进行测试。

剥离强度：根据GB/T 2792—2014《胶粘带剥离强度的试验方法》对复合织物进行测试；参照AATCC 136—2003《粘合和层压织物的粘合强度测定》对复合织物进行测试。

手抓痕：将两块对比的织物重叠平铺在一起并对折两次，用力抓握对折好的织物2 s，然后将织物展开平铺，观察织物表面的折痕变化情况。

2 结果与讨论

2.1 防水整理工艺优化

防水剂整理工艺参数选取的原则是用量最小、时间最短、温度最低，以使成本、色变和效率、拒水性达到最佳效果。

2.1.1 防水剂用量

防水剂用量对防水效果的影响相当明显，用量过低时，无法达到防水效果；用量过高，处理成本增加，同时也使生产加工负担加重。生产中不同用量ECO ADV在相同焙烘温度和焙烘时间下对织物色变、防水性能、耐水洗性能的影响如表1所示。

表1 防水剂ECO ADV用量对织物性能的影响

由表1可知，随着防水剂用量的增大，织物的防水性能逐渐提高，当防水剂用量为50～60 g/L 时，防水效果达到最高。考虑色差和成本因素，防水剂用量选择50 g/L。

2.1.2 焙烘时间

由表2可知，随着焙烘时间的延长，织物的防水性能提高。焙烘时间过短，防水剂无法稳定地固着在织物表面，不能取得良好的防水效果；延长焙烘时间可使防水剂与纤维充分交联；但焙烘时间过长，又会造成织物色变较大，且降低了加工效率。综上所述，防水整理的焙烘时间选择40 s。

表2 焙烘时间对织物性能的影响

2.1.3 焙烘温度

在焙烘过程中，防水剂分子间形成防水膜，防水基团排列在织物表面；随着焙烘温度的升高，分子排列更加紧密，防水效果也随之提升；但焙烘温度过高，会造成织物泛黄及颜色变化大，从而降低产品质量。由表3 可知，随着焙烘温度的升高，织物的防水性能提高，色差增大。因为焙烘温度越高，织物上整理剂的成膜性能越强，织物防水性能越高，光的反射也增强，色差增大。因此，防水整理的焙烘温度选择170 ℃。

表3 焙烘温度对织物性能的影响

2.2 无氟防水剂性能对比

选用市面上已经比较成熟且使用较多的无氟防水剂RUCO-DRYECO PLUS 作对比。热定型工艺为：焙烘温度170 ℃，车速40 m/min，无氟防水剂用量50 g/L，XCR用量10 g/L，FN用量5 g/L。

2.2.1 防水性能

拒水性能是评价防水剂性能优劣的最基本条件，直接影响到在实际生产中产品的拒水效果和成本，因此是评价防水剂性能的重中之重。选用300T涤塔夫、400T尼丝纺进行防水整理，测试织物初始防水性能和水洗5次后的防水性能，结果如表5所示。

表5 无氟防水剂对织物防水性能的影响

从表5可以看出，与市售ECO PLUS相比，防水剂ECO ADV的初始防水性能有5～10分的提升。

2.2.2 色光变化

选用300T涤塔夫、400T尼丝纺，测试织物防水整理前后的色差值（以未防水整理样布为标样），结果如表6所示。

表6 无氟防水剂对织物色差的影响

由表6 可以看出，经ECO ADV 整理后，织物色光的变化情况与市售产品ECO PLUS相似。

2.2.3 接缝强力

目前市售无氟防水剂多以树状大分子C—H长链为基础，其链段结构与硅油的功能近似，经无氟防水剂整理后，织物纤维间平移性能增强，导致接缝强力有一定程度的下降。根据无氟防水剂性能的不同，接缝强力下降也各有不同。分别对经无氟防水剂整理前后的样布进行接缝强力测试（定负荷为100 N），结果如表7所示。

表7 无氟防水剂对织物接缝强力的影响

由表7可以看出，ECO ADV 和 ECO PLUS 均会对织物接缝强力造成一定的影响，但ECO ADV 的影响程度要小于ECO PLUS。

2.2.4 手抓痕

由于无氟防水剂交联性较差，在用量较大的情况下，防水剂只是堆积在纤维表面，形成致密的重复膜层，并没有和纤维发生真正的交联，从而导致产生手抓痕，该现象在高密织物上尤为明显。分别对经无氟防水剂整理样布进行手抓痕实验，结果如表8所示。

表8 无氟防水剂整理织物的手抓痕

由表8可以看出，ECO ADV 和 ECO PLUS 均会使织物产生手抓痕，但ECO ADV 的手抓痕程度要轻于ECO PLUS。

2.2.5 涂层加工

无氟防水剂交联性较差的问题也会给涂层加工带来不利影响，对经无氟防水剂整理的织物进行贴膜、涂层相关实验，结果如表9、10所示。从表9、表10可以看出，无氟防水剂ECO ADV 在进行涂层、贴合、复合等工艺后，贴条强力比ECO PLUS好。无氟PA涂层加工中，ECO ADV 的防水性能受涂层影响比ECO PLUS小。

表9 无氟防水剂整理对贴条强力的影响

表10 无氟PA涂层加工对防水性能的影响

3 结论

（1）无氟防水剂对化纤高密长丝薄型织物拒水整理的优化方案为：ECO ADV 60 g/L，防水增效剂XCR 10 g/L，三防整理渗透剂FN 5 g/L，一浸一轧（带液率30%），焙烘温度170 ℃，车速40 m/min。

（2）无氟防水剂ECO ADV 对织物防水性能以及接缝强力、手抓痕、贴条强力的影响程度均要小于ECO PLUS；而对色光的影响程度和耐水洗性能与ECO PLUS相似。

（3）在无氟PA 涂层加工中进行涂层、贴合、复合等工艺后，ECO ADV的贴条强力优于ECO PLUS。