近年來，隨著戶外活動的日益普及，消費者對防水防潑水紡織品的需求大幅成長。目前主流的防水防潑水製程是透過塗層或覆膜整理，但有製程複雜、生產流程長等缺點。對高密度織物進行無氟防水整理，可以實現較高的抗靜水壓性能，且工藝流程短、操作簡便、成本低廉；雖然其抗靜水壓性能不如塗層或覆膜工藝，但經過工藝優化後，抗靜水壓性能仍可達到5200Pa以上，並具有一定的透氣性，適用於手術服、突擊服、登山服、帳篷布等特殊功能性面料。
本研究選用蘇州樂曼聚合物科技有限公司生產的無氟防水劑，採用高溫烘烤法對高密度純棉織物進行防水處理，探討了織物規格、烘烤溫度、烘烤時間等因素對純棉織物抗靜水壓性能的影響，最終形成了一種有利於大規模生產的完整解決方案！
1、測試材料
布料：純棉布料（29.2 tex x 29.2 tex，472 x 315，平紋織物，單位面積質量 220 克/平方公尺）；
試劑：無氟防水劑
儀器：連續成型烘乾機、熱風烘烤機（德國門富士）、DHG-9140A 電熱風烘乾爐、SDLATLAS Vortex M6 洗衣機、YB813 織物水分測試儀、YG461E 靜水壓力數位透氣性儀。
2、流程
冷軋批次→退火→絲光處理→染色→防水處理→烘焙。
3.結果檢驗方法簡介
防水性能：依照 AATCC 22-2010「拒水性：噴灑試驗」標準進行測量。裁剪 3 塊（17.78 cm x 17.78 cm）樣品，置於標準大氣壓力 4 小時。在測試儀漏斗中註入 250 mL (27 ± 1) ℃ 的蒸餾水，噴灑樣品正面。將正面的潤濕或斑點圖案與評級圖進行比較，並記錄每個測試樣品的評分結果。
耐洗性：家用洗滌依照GB/T 8629-2017《家用紡織品試驗洗滌和乾燥程序》進行。使用1g/L標準洗滌劑（AATCC 1993）配製洗滌液，洗滌劑與洗滌液的比例為1:30。在40℃下洗滌8分鐘後，將洗滌液脫水，完成一次洗滌。洗滌程序結束後，在100℃的烘箱中烘乾。
工業洗滌製程如下：預洗（50公升純水，洗滌3分鐘，水溫50℃）→主洗（80公升純水，洗淨15分鐘，水溫60℃，300克氧漂劑，400克洗衣粉）→沖洗（50公升純水，洗淨5分鐘）→中及含水（500克洗衣粉）→沖洗（50公升純水，洗淨5分鐘）→中、以純水（500克純水，2001克）洗滌。
靜水壓強度：依照 AATCC 127-2018《靜水壓試驗》進行測量。裁剪三個 200 mm × 200 mm 的未折疊且無污染的樣品，並將其置於標準大氣壓力下 4 小時。控制與樣本接觸的水溫為 (21 ± 2) ℃，乾燥夾持面，並將測試朝向水面。夾持完成後，啟動馬達。當樣本上三個位置出現滲水時，記錄此時的靜水壓力，重複三次，取平均值作為樣本的靜水壓強度。
4.防水製程對防水效果的影響
本文實驗探討了一步伸展烘烤法和兩步驟伸展烘烤法對防水效果的影響。一步法採用拉伸成型機，將織物捲繞後送入成型機的乾燥室，同時進行乾燥烘烤，生產效率高，適用於大多數防水整理。兩步驟拉伸烘烤法先用拉伸成型機對捲繞好的織物進行乾燥，再進行烘烤，製程穩定性高。一步拉伸烘烤製程：拉伸成型機浸漬捲繞助劑（80g/L無氟防水劑），溫度170℃，時間3.5分鐘。兩步驟拉伸烘烤製程：拉伸成型機浸漬捲繞助劑（80g/L無氟防水劑），乾燥溫度120℃，乾燥時間60秒→烘烤（溫度170℃，時間3分鐘）。表1顯示了採用不同防水製程對純棉織物進行防水處理的結果。
從表1可以看出，一步拉伸烘烤法的防水性能與兩步拉伸烘烤法相比差異不大，但其抗靜水壓性能明顯低於兩步拉伸烘烤法。這是因為一步法直接高溫烘烤，即使降低車速、延長工作液滲透時間，工作液仍無法完全滲透織物，導致無氟防水劑在織物表面發生交聯，影響織物的抗靜水壓性能。因此，決定採用兩步驟拉伸烘烤法加工純棉高抗靜水壓織物。
5.不同織物組織規格對防水效果的影響
考慮到高抗靜水壓織物通常用於外穿和功能性用途，織物的單位面積質量限制在 (200 ± 20) g/m²。選用的規格為純棉 29.2 tex x 純棉 29.2 tex，472 x 315，設計組織形式為平紋、2/1 斜紋、緯重平紋和方格紋。採用拉伸和烘烤兩步驟加工工藝，防水工作液為 80 g/L 無氟防水劑，經兩次浸漬和兩次滾壓，滾壓殘餘率為 65%；先在 120 ℃ 下乾燥，然後在 170 ℃ 下烘烤 3 分鐘。不同織物結構對防水性能的影響如表 2 所示。
從表2可以看出，在織物紗支和經緯密度保持不變的情況下，僅改變織物的組織結構就能顯著改變織物的防水性能和抗靜水壓性能。性能優異程度由高到低依序為：平紋織物、2/1斜紋織物、緯重平紋織物、3/1斜紋織物和方格織物。平紋織物的抗靜水壓性能可達5,200 Pa，而其他織物均未達5,200 Pa。這顯示織物結構對抗靜水壓性能的影響非常明顯。平紋織物具有最佳的抗靜水壓性能，是因為其交織點最多，孔隙最少。為了進一步研究組織結構規格與織物抗靜水壓性能之間的關係，在保持紗支和組織結構不變的情況下，改變經緯密度，分別測試織物的防水性能和抗靜水壓性能，結果如表3所示。
從表3可以看出，對於29.2 tex x 29.2 tex的平紋織物結構，隨著織物密度的增加，其抗靜水壓性能也相應提高。當密度達到472 x 315時，抗靜水壓性能超過520 Pa。由此可見，增加織物密度會導致織造難度線性增加，而抗靜水壓性能的提升並不顯著。綜合考慮，最終選擇29.2 tex x 29.2 tex純棉平紋織物和472 x 315密度作為此高抗靜水壓織物的標準規格。
6.烘烤溫度和時間對防水效果的影響
烘烤時間和烘烤溫度對防水效果有重要影響。採用拉伸→烘烤兩步驟加工工藝，拉伸機浸漬並軋製防水劑，無氟防水劑用量為80g/L，乾燥溫度為120℃，乾燥時間為60秒。研究了烘烤溫度和時間對防水性能和靜水壓強度的影響，結果如表4所示。
從表4可以看出，隨著烘烤溫度的升高，織物的抗靜水壓性能和防水性能也隨之提升。這是因為在烘烤過程中，溫度越高，纖維表面的疏水基團排列越規則；高溫條件也有利於交聯劑釋放異氰酸酯基團，提高異氰酸酯與疏水基團和-OH之間的交聯度，從而增強織物的抗靜水壓性能。當烘烤溫度為170℃時，繼續升高溫度對織物抗靜水壓性能及防水性能的提升有限。因此，最終確定烘烤溫度為170℃。基於上述實驗結果，研究了烘烤時間對織物防水性能和抗靜水壓性能的影響，結果如表5所示。
從表5可以看出，隨著烘烤時間的延長，防水性能持續提升。這是因為烘烤時間延長後，纖維表面異氰酸酯基團與疏水基團之間的交聯更加充分。長時間烘烤也為纖維表面疏水基團的有序排列提供了充足的時間。當烘烤時間為3分鐘時，防水性能達到100分，抗靜水壓達5200Pa以上；持續延長烘烤時間，防水性能及抗靜水壓性能的提升有限。因此，最終確定烘烤時間為3分鐘。
7、結論
（1）已對防水工作液配方進行了研究。充分烘烤後，純棉織物可承受高達5200Pa的靜水壓力，並具有良好的耐洗性。即使在家庭洗滌條件下經30次水洗，仍保持優異的抗靜水壓力和防水性能。
（2）拉伸→烘烤過程如下：拉伸機浸軋添加劑（80g/L 無氟防水劑，乾燥溫度120℃，乾燥時間60秒）→烘烤（溫度170℃，時間3分鐘）。
發佈時間：2024年6月26日