近年来，随着户外活动的日益普及，消费者对防水防溅纺织品的需求大幅增长。目前主流的防水防溅工艺是通过涂层或覆膜整理，但存在工艺复杂、生产流程长等缺点。对高密度织物进行无氟防水整理，可以实现较高的抗静水压性能，且工艺流程短、操作简便、成本低廉；虽然其抗静水压性能不如涂层或覆膜工艺，但经过工艺优化后，抗静水压性能仍可达到5200Pa以上，并具有一定的透气性，适用于手术服、突击服、登山服、帐篷布等特殊功能性面料。
本研究选用苏州乐曼聚合物科技有限公司生产的无氟防水剂，采用高温烘烤法对高密度纯棉织物进行防水处理，探讨了织物规格、烘烤温度、烘烤时间等因素对纯棉织物抗静水压性能的影响，最终形成了一种有利于大规模生产的完整解决方案！
1、测试材料
面料：纯棉面料（29.2 tex x 29.2 tex，472 x 315，平纹织物，单位面积质量 220 克/平方米）；
试剂：无氟防水剂
仪器：连续成型烘干机、热风烘烤机（德国门富士）、DHG-9140A 电热风烘干炉、SDLATLAS Vortex M6 洗衣机、YB813 织物水分测试仪、YG461E 静水压力数字透气性仪。
2、流程
冷轧批次→退火→丝光处理→染色→防水处理→烘烤。
3、结果检验方法简介
防水性能：按照 AATCC 22-2010“拒水性：喷洒试验”标准进行测量。裁剪 3 块（17.78 cm x 17.78 cm）样品，置于标准大气压下 4 小时。向测试仪漏斗中注入 250 mL (27 ± 1) ℃ 的蒸馏水，喷洒样品正面。将正面的润湿或斑点图案与评级图进行比较，并记录每个测试样品的评级结果。
耐洗性：家用洗涤按照GB/T 8629-2017《家用纺织品试验洗涤和干燥程序》进行。使用1g/L标准洗涤剂（AATCC 1993）配制洗涤液，洗涤剂与洗涤液的比例为1:30。在40℃下洗涤8分钟后，将洗涤液脱水，完成一次洗涤。洗涤程序结束后，在100℃的烘箱中烘干。
工业洗涤工艺如下：预洗（50升纯水，洗涤3分钟，水温50℃）→主洗（80升纯水，洗涤15分钟，水温60℃，300克氧漂剂，400克洗衣粉）→漂洗（50升纯水，洗涤5分钟）→中和洗涤（50升纯水，200克中和酸）→清水洗涤（50升纯水，洗涤5分钟）。
静水压强度：按照 AATCC 127-2018《静水压试验》进行测量。裁剪三个 200 mm × 200 mm 的未折叠且无污染的样品，并将其置于标准大气压下 4 小时。控制与样品接触的水温为 (21 ± 2) ℃，干燥夹持面，并将测试面朝向水面。夹持完成后，启动电机。当样品上三个位置出现渗水时，记录此时的静水压力，重复三次，取平均值作为样品的静水压强度。
4、防水工艺对防水效果的影响
本文实验探讨了一步拉伸烘烤法和两步拉伸烘烤法对防水效果的影响。一步法采用拉伸成型机，将织物卷绕后送入成型机的干燥室，同时进行干燥和烘烤，生产效率高，适用于大多数防水整理。两步拉伸烘烤法先用拉伸成型机对卷绕好的织物进行干燥，再进行烘烤，工艺稳定性高。一步拉伸烘烤工艺：拉伸成型机浸渍卷绕助剂（80g/L无氟防水剂），温度170℃，时间3.5分钟。两步拉伸烘烤工艺：拉伸成型机浸渍卷绕助剂（80g/L无氟防水剂），干燥温度120℃，干燥时间60秒→烘烤（温度170℃，时间3分钟）。表1显示了采用不同防水工艺对纯棉织物进行防水处理的结果。
从表1可以看出，一步拉伸烘烤法的防水性能与两步拉伸烘烤法相比差异不大，但其抗静水压性能明显低于两步拉伸烘烤法。这是因为一步法直接高温烘烤，即使降低车速、延长工作液渗透时间，工作液仍无法完全渗透织物，导致无氟防水剂在织物表面发生交联，影响织物的抗静水压性能。因此，决定采用两步拉伸烘烤法加工纯棉高抗静水压织物。
5、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通常用于外穿和功能性用途，织物的单位面积质量限制在 (200 ± 20) g/m²。选用的规格为纯棉 29.2 tex x 纯棉 29.2 tex，472 x 315，设计组织形式为平纹、2/1 斜纹、纬重平纹和方格纹。采用拉伸和烘烤两步加工工艺，防水工作液为 80 g/L 无氟防水剂，经两次浸渍和两次滚压，滚压残余率为 65%；先在 120 ℃ 下干燥，然后在 170 ℃ 下烘烤 3 分钟。不同织物结构对防水性能的影响如表 2 所示。
从表2可以看出，在织物纱支和经纬密度保持不变的情况下，仅改变织物的组织结构就能显著改变织物的防水性能和抗静水压性能。性能优异程度由高到低依次为：平纹织物、2/1斜纹织物、纬重平纹织物、3/1斜纹织物和方格织物。平纹织物的抗静水压性能可达5200 Pa，而其他织物均未达到5200 Pa。这表明织物结构对抗静水压性能的影响非常明显。平纹织物具有最佳的抗静水压性能，是因为其交织点最多，孔隙最少。为了进一步研究组织结构规格与织物抗静水压性能之间的关系，在保持纱支和组织结构不变的情况下，改变经纬密度，分别测试织物的防水性能和抗静水压性能，结果如表3所示。
从表3可以看出，对于29.2 tex x 29.2 tex的平纹织物结构，随着织物密度的增加，其抗静水压性能也相应提高。当密度达到472 x 315时，抗静水压性能超过520 Pa。由此可见，增加织物密度会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，最终选择29.2 tex x 29.2 tex纯棉平纹织物和472 x 315密度作为该高抗静水压织物的标准规格。
6、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，拉伸机浸渍并轧制防水剂，无氟防水剂用量为80g/L，干燥温度为120℃，干燥时间为60秒。研究了烘烤温度和时间对防水性能和静水压强度的影响，结果如表4所示。
从表4可以看出，随着烘烤温度的升高，织物的抗静水压性能和防水性能也随之提高。这是因为在烘烤过程中，温度越高，纤维表面的疏水基团排列越规则；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和-OH之间的交联度，从而增强织物的抗静水压性能。当烘烤温度为170℃时，继续升高温度对织物抗静水压性能和防水性能的提升有限。因此，最终确定烘烤温度为170℃。基于以上实验结果，研究了烘烤时间对织物防水性能和抗静水压性能的影响，结果如表5所示。
从表5可以看出，随着烘烤时间的延长，防水性能持续提高。这是因为烘烤时间延长后，纤维表面异氰酸酯基团与疏水基团之间的交联更加充分。长时间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。当烘烤时间为3分钟时，防水性能达到100分，抗静水压达到5200Pa以上；继续延长烘烤时间，防水性能和抗静水压性能的提升有限。因此，最终确定烘烤时间为3分钟。
7、结论
（1）已对防水工作液配方进行了研究。经充分烘烤后，纯棉织物可承受高达5200Pa的静水压力，并具有良好的耐洗性。即使在家庭洗涤条件下经30次水洗，仍保持优异的抗静水压力和防水性能。
（2）拉伸→烘烤工艺如下：拉伸机浸轧添加剂（80g/L 无氟防水剂，干燥温度120℃，干燥时间60秒）→烘烤（温度170℃，时间3分钟）。
发布时间：2024年6月26日