羊毛针织物的控温调湿整理工艺

梁梦辉 俞金林 张佩华

1. 东华大学 纺织学院(中国) 2. 江苏丹毛纺织股份有限公司(中国)

对于夏季运动服装面料而言，其冷却和干燥特性至关重要。具有良好冷却和干燥特性的服装，可使人体始终保持一种舒适的状态。羊毛针织物具有弹性好、柔软、贴身、吸湿性好、穿着舒适等特点[1]。羊毛针织物进行丝光防缩处理后，可用于制作夏季轻薄型服装面料及运动休闲服装[2-3]。

利用相变材料赋予织物调温作用是当前的一项研究热点[4-5]。相变材料随温度变化而发生相态转变，同时产生能量吸收或释放的现象。将相变材料添加至纤维或织物中，可缓冲人体与环境的温度波动，使人体处于一种舒适的环境中。

HeiQ Adapative AC-06是瑞士HeiQ公司推出的一种新型水性功能聚合物材料型整理剂，这种聚合物对水分的亲和力随着温度的变化而变化，当外界环境温度变化时，聚合物发生相态转变。温度较高时，聚合物呈固体状态，对水分的亲和力弱，使得织物面料的缝隙增大，水分扩散速度加快；温度较低时，聚合物呈液体状态，对水分的亲和力强，织物面料的缝隙减小，水分扩散速度降低。通过水分管理可使织物的湿度发生变化，增强纺织品的热舒适性。可通过浸染整理的方式，使HeiQ Adapative AC-06整理剂与纤维发生反应，在纤维表面形成一层薄膜，赋予织物控温调湿的特性。整理后的织物可根据温度变化进行湿度调节，在高温时释放水分，低温时捕获水分。这种织物有助于降低运动爱好者的体感温度，增强其运动表现，提高服装热舒适性。本文以羊毛针织物为研究对象，采用HeiQ Adapative AC-06整理剂，通过二浸二轧的整理方式[6]赋予羊毛针织物控温调湿功能，并以羊毛针织物的干燥速率和吸水率作为评价指标，通过单因素分析法探讨整理剂用量(相对织物质量的百分数，o.w.f)、烘焙温度、烘焙时间和浸渍温度对整理效果的影响，再通过正交试验法确定羊毛针织物控温调湿的优化浸轧整理工艺参数。

1 试验

1.1 试样与仪器

试验原料为18.52 tex防缩羊毛纱线，由江苏丹毛纺织股份有限公司提供。采用这种纱线，在WD/1.8F-G4R 型多功能双面针织圆机上编织1+1罗纹羊毛针织物。该针织物下机并经48 h调湿后，横密为51纵行/(5 cm)，纵密为77横列/(5 cm)，面密度为186.6 g/m2，为一种夏季轻薄型针织面料。

试验仪器：恒温水浴锅，YA30P-B01型轧车，DY15K型电子天平，DHG-9145型电热恒温鼓风干燥箱，R-3型自动定型烘干机，M201型干燥速率测试仪，KES-F7型织物风格测试仪。

1.2 整理剂与整理工艺

选用HeiQ Adapative AC-06整理剂，采用二浸二轧方式对羊毛针织物试样进行控温调湿功能整理。整理工艺包括前处理工艺和功能整理工艺两部分。

1.2.1 前处理工艺

前处理工艺包括坯布的净洗、水洗和烘干。其中净洗工艺配方如下所述。

EC-1730精炼除油剂用量：1.0 g/L

纯碱用量： 0.5 g/L

浴比： 1∶15

净洗工艺曲线如图1所示。

图1 净洗工艺曲线

1.2.2 功能整理工艺

功能整理工艺包括坯布的二浸二轧整理及整理后织物的预烘和烘焙。其中二浸二轧整理工艺配方如下所述。

HeiQ Adapative AC-06整理剂用量：2%～6%

MINEX SO渗透剂用量： 0.3%(质量分数)

浴比： 1∶10

二浸二轧整理工艺曲线如图2所示。

图2 二浸二轧整理工艺曲线

1.3 测试指标与方法

1.3.1 干燥速率

参照AATCC 201—2014《织物干燥速率：加热板法》，采用M201型干燥速率测试仪，测试织物的干燥速率和干燥时间，试样尺寸为10 cm×10 cm。将试样放置在恒温加热板上，在加热板中央滴入水滴，设置一定的风速对试样进行干燥，通过红外温度传感器测试试样温度的变化，测试干燥时间(h)并计算干燥速率。每种试样取3块进行测试，结果取平均值。

1.3.2 吸水率

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》，吸水率的测试采用电子天平称重法，试样尺寸为10 cm×10 cm。称取试样的初始质量，精确至0.001 g，然后将试样放入盛有三级水的容器内，试样吸水后自然下沉，将试样在水中完全浸润5 min后取出，自然平整地垂直悬挂，织物上的水分自然滴落，当试样不再滴水时，立即用镊子取出称其质量，精确至0.001 g。每种试样取3块进行测试，结果取平均值。试样吸水率的计算式如式(1)所示。

(1)

式中：A——吸水率，%；

m0——试样初始质量，g；

m——试样浸润并自然滴水后的质量，g。

1.3.3 瞬间接触凉感

瞬间接触凉感指人体在与织物接触时瞬间热量急剧散失而产生的凉感。参照CNS 15687—2013《织物瞬间凉感性能试验法》，采用KES-F7型织物风格测试仪测试织物的瞬间接触凉感Qmax值，试样尺寸为20 cm×20 cm，测试同一试样3个不同的有效位置，结果取平均值。

2 单因子试验

2.1 整理剂用量确定

设定烘焙温度为130 ℃，烘焙时间为3 min，浸渍温度为60 ℃，浴比为1∶10，在HeiQ Adapative AC-06用量分别为2%、 3%、 4%、 5%和6%(o.w.f)下对羊毛针织物试样进行控温调湿功能整理。测试整理后织物的冷却和干燥性能。整理剂用量对羊毛针织物干燥速率和吸水率的影响如图3所示。

图3 整理剂用量对羊毛针织物干燥速率和吸水率的影响

从图3可以看出，随着整理剂用量的增加，羊毛针织物试样的干燥速率和吸水率均先增大后减小，且在整理剂用量为3%时达峰值。因此，本文选择整理剂用量分别为2%、 3%和4%进行后续的工艺优化试验。

2.2 烘焙温度确定

设定HeiQ Adapative AC-06整理剂用量为3%(o.w.f)，烘焙时间为3 min，浸渍温度为60 ℃，浴比为1∶10，在烘焙温度分别为115、 120、 125、 130和135 ℃下对羊毛针织物试样进行控温调湿功能整理。测试整理后织物的冷却和干燥性能。烘焙温度对羊毛针织物干燥速率和吸水率的影响如图4所示 。

图4 烘焙温度对羊毛针织物干燥速率和吸水率的影响

从图4可以看出，随着烘焙温度的升高，羊毛针织物试样的干燥速率和吸水率均呈现先增大后减小的变化趋势，干燥速率在烘焙温度为120 ℃时达峰值，吸水率在烘焙温度为125 ℃达峰值。因此，本文选择烘焙温度分别为115、 120和125 ℃进行后续的工艺优化试验。

2.3 烘焙时间确定

设定HeiQ Adapative AC-06整理剂用量为3%(o.w.f)，烘焙温度为120 ℃，浸渍温度为60 ℃，浴比为1∶10，在烘焙时间分别为2、 3、 5、 7和9 min下对羊毛针织物试样进行控温调湿功能整理。测试整理后织物的冷却和干燥性能。烘焙时间对羊毛针织物干燥速率和吸水率的影响如图5所示。

图5 烘焙时间对羊毛针织物干燥速率和吸水率的影响

从图5可以看出，随着烘焙时间的延长，羊毛针织物试样的干燥速率和吸水率均呈现先增大后减小的趋势，且干燥速率和吸水率均在烘焙时间为5 min时达峰值。因此，本文选择烘焙时间分别为3、 5和7 min进行后续的工艺优化试验。

2.4 浸渍温度确定

设定HeiQ Adapative AC-06整理剂用量为3%(o.w.f)， 烘焙温度为120 ℃，烘焙时间为5 min，浴比为1∶10，在浸渍温度分别为35、 40、 45、 50、 55和60 ℃下对羊毛针织物试样进行控温调湿功能整理。测试整理后织物的冷却和干燥性能。浸渍温度对羊毛针织物干燥速率和吸水率的影响如图6所示。

从图6可以看出，随着浸渍温度的升高，羊毛针织物试样的干燥速率和吸水率均呈现先增大后减小的趋势，且干燥速率在浸渍温度为55 ℃时达峰值，吸水率在浸渍温度为50 ℃时达峰值。因此，本文选择浸渍温度分别为50、 55和60 ℃进行后续的工艺优化试验。

3 正交试验

采用L9(34)正交表进行正交分析，羊毛针织物控温调湿功能整理正交试验因素水平表如表1所示。

表1 羊毛针织物控温调湿功能整理正交试验因素水平表

以干燥速率和吸水率作为试验分析的主要指标，获取羊毛针织物控温调湿整理的最佳工艺参数。正交试验结果如表2示。

表2 羊毛针织物控温调湿功能整理正交试验及结果分析

表2中，k为各评价指标在i(i=1、 2、 3)水平下测得数据的平均值，其中，kij为干燥速率指标在i水平下测得数据的平均值，kir为吸水率指标在i水平下测得数据的平均值；R为极差，表示同一因素3个水平测得数据平均值中最大值与最小值之差，其中，R1为干燥速率极差，R2为吸水率极差。由表2可知，以织物干燥速率为指标，4种因素的影响主次关系为C>A>D>B，优化整理工艺为A2B1C1D1；以织物吸水率为指标，4种因素的主次关系为C>B>A>D，优化整理工艺为A1B1C1D2。

分别采用上述两种优化方案下的工艺参数，对羊毛针织物试样进行控温调湿功能整理后，测试整理前后羊毛针织物试样的干燥速率和吸水率。测试结果如表3所示。由表3可知，与未整理羊毛针织物相比，采用A2B1C1D1方案整理的羊毛针针织物的干燥速率增大45.9%，吸水率增大25.6%；采用A1B1C1D2方案整理的羊毛针织物的干燥速率增大38.2%，吸水率增大26.9%。经A2B1C1D1方案整理的羊毛针织物的干燥速率增加幅度更大，因此，羊毛针织物控温调湿功能整理的最优化浸轧整理工艺为A2B1C1D1，即整理剂用量为3%(o.w.f)，烘焙温度为115 ℃，烘焙时间为3 min，浸渍温度为50 ℃。

表3 经两种优化方案整理前后织物的干燥速率和吸水率测试结果

采用上述最优化整理工艺参数，对羊毛针织物试样进行控温调湿功能整理后，测试整理前后羊毛针织物试样的瞬间接触凉感Qmax值。测试测试结果如表4 所示。由表4可知，整理后织物的瞬间接触凉感相比未整理织物提高了3.6%，即整理后织物表现出更好的瞬间接触凉感。

表4 织物瞬间接触凉感测试结果

4 结语

本文采用HeiQ Adapative AC-06整理剂，通过二浸二轧方式对羊毛针织物进行功能整理，探讨了整理剂用量、烘焙温度、烘焙时间、浸渍温度等因素对控温调湿功能整理后羊毛针织物干燥性能和吸湿性能的影响。通过单因子试验和正交试验，获得最优化整理工艺参数如下：整理剂用量为3%(o.w.f)，烘焙温度为115 ℃，烘焙时间为3 min，浸渍温度为50 ℃。试验结果显示，经最优化浸轧整理工艺整理后，羊毛针织物的干燥速率增大45.9%，吸水率增大25.6%，瞬间接触凉感Qmax值提高3.6%。

基金项目：国家重点研发计划项目资助(2017YFB0309100)