近年来，随着户外活动的普及，消费者对具有防水防泼水性能的纺织品的需求大幅增加。目前主流工艺是通过涂层或覆膜整理来实现防水防泼水性能，但存在工艺复杂、加工流程长等缺点。在高密度织物上进行无氟防水整理，可以实现较高的抗静水压，且具有工艺短、流程简单、成本低廉的优势；虽然抗静水压性能不如涂层或覆膜方法，但经过工艺优化后，抗静水压仍可达5200Pa以上，并具有一定的透气性，适用于手术衣、冲锋衣、登山服、帐篷面料等特殊功能性面料。
本研究选用苏州莱曼聚合物科技有限公司的无氟防水剂，采用高温焙烘法对高支高密纯棉织物进行防水处理，探究组织规格、焙烘温度、焙烘时间等因素对纯棉织物抗静水压性能的影响，最终形成有利于规模化生产的完整解决方案！
1、试验材料
面料：纯棉布（29.2 tex x 29.2 tex，472 x 315，平纹组织，单位面积质量220 g/m2）；
试剂：无氟防水剂
仪器：连续定型烘干机、热风烘烤机（德国门富士）、DHG-9140A电热鼓风干燥箱、SDLATLAS Vortex M6洗衣机、YB813织物水分测试仪、YG461E静水压数字透气度仪。
二、工艺流程
冷轧批→退火→丝光→染色→防水→烘烤。
三、结果检验方法介绍
防水性：按照AATCC 22-2010《防水性：喷淋试验》进行测定。剪取3块（17.78 cm x 17.78 cm）试样，置于标准大气压下静置4小时。将250mL（27±1）℃的蒸馏水注入试验机的漏斗中，喷淋试样正面。将正面的润湿或斑点图案与评级图像进行比较进行评级，并记录每个测试样品的评级结果。
耐洗性：家庭洗涤按照GB/T 8629-2017《纺织品家庭洗涤和干燥程序》进行。采用1g/L标准洗涤剂（AATCC 1993）配制溶液，浴比1:30。在40℃下洗涤8分钟后，将溶液脱水，完成一次洗涤。洗涤程序完成后，在100℃温度下的烤箱中烘干。
工业洗涤工艺流程为：预洗（纯净水50L，水洗3分钟，水温50℃）→主洗（纯净水80L，水洗15分钟，水温60℃，氧漂300g，洗衣液400g）→漂洗（纯净水50L，水洗5分钟）→中和洗（纯净水50L，中和酸200g）→清水洗涤（纯净水50L，水洗5分钟）。
耐静水压：按照AATCC 127-2018《静水压试验》测定。剪取三块200 mm x 200 mm无折叠、无污染的试样，置于标准大气压下4小时。控制与试样接触的水温为（21±2）℃，擦干夹持面，使测试面朝向水面。夹持后，启动电机。当试样上三个位置有浸润时，记录此时的静水压，重复三次，取平均值，即为试样的耐静水压。
四、防水工艺对防水效果的影响
试验探索一步法拉伸焙烘和两步法拉伸焙烘对防水效果的影响。一步法采用拉伸定型机，织物成卷后进入定型机烘干室，烘干与焙烘工序同时进行，生产效率高，适用于大多数防水整理。两步法拉伸焙烘采用拉伸定型机对成卷材料进行烘干，再进行焙烘，该工艺稳定性高。一步法拉伸焙烘工艺：拉伸机浸轧助剂，80g/L无氟防水剂，温度170℃，时间3.5分钟。两步法拉伸焙烘工艺：拉伸机浸轧助剂（80g/L无氟防水剂，烘干温度120℃，烘干时间60秒）→焙烘（温度170℃，时间3分钟）。采用不同防水工艺对纯棉织物进行防水处理的结果如表1所示。
从表1可以看出，一步拉伸焙烘法的防水性能与两步拉伸焙烘法相差不大，但耐静水压性能明显低于两步拉伸焙烘法。这是因为直接高温焙烘的一步法，即使降低车速、延长工作液渗透时间，工作液仍然不能完全渗透织物，无氟防水剂在织物表面发生交联，影响织物的耐静水压性能。因此，确定采用拉伸焙烘两步法加工纯棉高耐静水压织物。
五、不同织物组织规格对防水效果的影响
考虑到高抗静水压织物一般用于外穿及功能性用途，限制织物单位面积质量为（200±20）g/m2。规格选取为纯棉29.2 tex×纯棉29.2 tex，472×315，设计组织为平纹、2/1斜纹、纬重平纹、方格。采用拉伸、焙烘两步加工工艺，防水工作液为80g/L无氟防水剂，两浸两轧，轧辊残留率为65%；经120℃烘干后，再经170℃焙烘3 min。不同织物结构对防水性能的影响见表2。
从表2可以看出，在织物纱支和经纬密度不变的情况下，仅改变组织结构，织物的防水性和抗静水压性能发生明显变化，性能优良程度由高到低依次为：平纹组织、2/1斜纹组织、纬重平纹组织、3/1斜纹组织、方格组织。平纹组织织物可以达到5200Pa的抗静水压性能，而其他织物均未达到5200Pa，说明织物结构对抗静水压性能的影响非常明显。平纹组织织物由于交织点最多，孔隙较少，抗静水压性能最好。为进一步探讨组织规格与织物抗静水压性能的关系，在纱支和组织不变的情况下，改变经纬密度，分别对织物的防水性和抗静水压性能进行测试，结果如表3所示。
从表3可以看出，对于29.2 tex x 29.2 tex的平纹组织，随着组织密度的增加，织物的抗静水压性能也相应提高，当密度达到472 x 315时，抗静水压性能达到520 Pa以上。在此基础上，增加织物密度导致织造难度线性增加，而抗静水压性能的提升并不显著。综合考虑，最终选定纯棉29.2 tex x 纯棉29.2 tex、472 x 315的平纹织物作为该款高抗静水压织物的标准规格。
六、烘烤温度和时间对防水效果的影响
烘烤时间和烘烤温度对防水效果有重要影响。采用拉伸→烘烤两步加工工艺，拉伸机浸涂滚涂剂，无氟防水剂80g/L，干燥温度120℃，干燥时间60s。研究烘烤温度和时间对防水性能及耐静水压性能的影响，结果见表4。
从表4可以看出，随着焙烘温度的升高，织物的耐静水压和防水性也随之提高。这是因为在焙烘过程中，温度越高，纤维表面疏水基团的排列越规则；高温条件也有利于交联剂释放异氰酸酯基团，提高异氰酸酯与疏水基团及-OH之间的交联程度，增强耐静水压性能。当焙烘温度为170℃时，继续升高温度，耐静水压和防水性的提高有限，因此确定焙烘温度为170℃。综合上述实验，确定焙烘温度为170℃，并研究焙烘时间对防水性和耐静水压性能的影响，结果见表5。
从表5可以看出，随着烘烤时间的延长，防水性能不断提高。这是因为随着烘烤时间的延长，纤维表面异氰酸酯基团与疏水基团的交联更加完全，长时间的烘烤也为纤维表面疏水基团的有序排列提供了充足的时间。烘烤时间为3 min时，防水性能达到100分，耐静水压达到5200Pa以上；继续延长时间，防水性能和耐静水压的提升有限，因此确定烘烤时间为3 min。
7、结论
（1）对防水工作液配方进行了研究，纯棉织物经过充分焙烘后，可承受高达5200Pa的静水压，且具有良好的耐洗涤性，即使在家庭洗涤条件下经过30次水洗，仍具有优异的耐静水压和防水性。
（2）拉伸→烘烤工艺流程为：拉伸机浸轧添加剂（无氟防水剂80g/L，烘干温度120℃，烘干时间60秒）→烘烤（温度170℃，时间3分钟）。
发布时间：2024年6月26日