全棉面料远红外蓄热保暖功能后整理的研究

王庆淼，王晓文

（雅戈尔服装制造科技有限公司，浙江宁波 315012）

传统的保温材料主要依赖于织物的厚度和密度，或增大纤维之间的静止空气层来提高保温性能。通常，材料的厚度越大、密度越小，材料的保温性越好；但如果材料的密度过小，造成其中的空气产生对流，保温性能反而下降[1]，而且厚度过大会造成服装体积比较臃肿，不便于运动且缺乏美感[2]。随着人们对美的追求，这种被动的保暖方式已不能满足人们对服装功能性和美观性的要求。积极、智能型保温材料的开发与研究逐渐成为各国研究的重点，并已经成为保温材料研究与开发的主流[3]。

远红外纺织品就是一种智能型的蓄热保暖材料，其创意来自于远红外材料与纺织品的结合，其中一种方法就是采用整理剂（如远红外陶瓷微粉等）对纺织品进行后整理[4-9]。后整理一般是将具有远红外发射功能的纳米级粉体、黏合剂和助剂按一定比例配制成后整理剂，再通过浸轧、涂层、喷雾等方法，将配制好的后整理剂均匀地涂覆在织物表面，最后对织物进行干燥、热处理等，制成远红外织物。本研究以远红外蓄热保暖功能纺织品的产业化为目的，主要针对全棉面料，从功能后整理角度出发，筛选市场中适合的纺织品远红外蓄热保暖功能后整理剂，对全棉面料进行功能后整理，并对整理后的面料进行远红外及其他穿着性能分析。

1 实验

1.1 材料

面料：全棉衬衫面料（紫色，CPT100/2×CPT100/2，160×120），全棉衬衫面料（湖蓝色，CPT100/2×CPT100/2，160×120），全棉裤子面料（蓝黑格，CPT60/2×CPT60/2，170×140），以上3 种全棉面料由雅戈尔集团股份有限公司提供。试剂：远红外整理剂SL-99（北京洁尔爽高科技有限公司），纳米远红外整理剂FRN396（上海赫特化工有限公司），柔软剂S-2G（广州诚纳化工有限公司）。

1.2 纺织品远红外后整理工艺

1.2.1 洁尔爽SL-99

化料操作：首先加入适量水，然后加入多功能整理剂SL-99 50 g/L，搅拌均匀，再加入柔软剂S-2G 30 g/L，最后加入其余的水，搅拌均匀。

工艺流程：织物→浸轧SL-99（压力245.2～294.1 kPa，轧液率60%～70%）→烘干（100 ℃）→高温定型（145 ℃，30～60 s）。

1.2.2 赫特FRN396

化料操作：首先加入一定量水，然后加入功能整理剂FRN396 40 g/L，再加入柔软剂S-2G 30 g/L，最后加入其余的水，搅拌均匀。

工艺流程：织物→浸轧FRN396（压力245.2～294.1 kPa，轧液率60%～70%）→烘干（100 ℃）→高温定型（[150±5）℃，30 s]。

1.3 测试

1.3.1 织物触感

织物触感测试仪是能够同时测量织物热力学性能、机械力学性能以及表面几何纹理特性3 大类不同范畴物理参数的综合、快速、客观测试仪器，可以在短短5 min 内同步完成所有物理参数的经纬向单次测量，10 min 内即可获得经纬双向、正反两面织物的所有物理参数，从而得出织物的柔软度、光滑度及冷暖感，进而评估织物的接触舒适感。

该测试仪包含4 个模块，能够同时、动态地记录来自样品的响应。这4 个模块分别为压缩模块、热流模块、弯曲模块和表面模块。测试样品被裁剪成两臂分别为200 mm 的L 形，放置于下测试盘，两臂平展于相邻的经纬向测试平台，样品中间的方形区将做向下垂直运动，从而带动两臂区域在水平方向运动。压缩模块和热流模块测试样品的中心方形区域，弯曲模块和表面模块测试两臂区域。

1.3.2 纺织品远红外性能

面料样品送至第三方权威检测单位根据GB/T 30127—2013《纺织品远红外性能的检测和评价》进行检测。此标准规定了采用远红外发射率和温升实验测定纺织品远红外性能的方法，并给出了远红外性能的评价标准。

远红外发射率：将标准黑体板与样品先后置于热板上，依次调节热板表面温度使之达到规定温度；用光谱响应范围为5～14 μm的远红外辐射测量系统，分别测定标准黑体板和试样覆盖在热板上达到稳定后的辐射强度，通过计算样品与标准黑体板的辐射强度之比，求出试样的远红外发射率。

温升：远红外辐射源以恒定的辐照强度辐照样品一定时间后，测定样品测试表面的温度升高值。

远红外发射率测试装置的主要参数应满足以下条件：实验热板和远红外检测传感器均处于黑体舱内；实验热板的有效面积不低于直径60 mm 的圆面，温度（34±0.1）℃；远红外检测传感器检测波长范围为5～14 μm；远红外辐射强度测定精度为±0.1%。

1.3.3 纺织品水分管理性能

面料对汗液的吸收和扩散直接影响到服装穿着的舒适性，为提高服装的舒适度，测试面料的液态水分管理能力至关重要，有助于对纺织品吸湿速干性能的评估和对材料性能的改善。根据AATCC 195—2011 对纺织品的水分管理性能进行测试及评价。液态水分管理仪主要测试汗液在布料中的吸收扩散性能，即测量液体在针织及梭织面料中的整体动态表现，包括吸收速度、单向传递能力、扩散/干燥速度。液态水分管理测试仪包括带有多个探针的上下同心液体感应器，上感应器中的输液管将模拟人体汗液、固定浓度的盐水均匀地滴到布料上面，感应器探针测试不同环之间的电阻，以电阻的变化反映液体在布料上的吸收和扩散情况，从而得到面料对汗液吸收扩散的能力。其主要原理是仪器自动将一定量的液态水滴到测试织物的一个表面，液态水与织物的上表面接触后，将沿织物的上表面扩散，并从织物的上表面向下表面传递，同时在织物的下表面扩散。将待测织物放到传感器的上下测试板之间，测试仪在规定的时间内会自动地在织物的上表面滴下0.15 g 生理盐水，并开始记录、显示相应结果，测试时间为2 min。测试完毕后，系统自动算出样品上下表面含水量随时间的变化曲线，同时计算出其他各项指标，即浸湿时间、吸水速率、最大润湿半径、液态水扩散速度、单向传递指数、液态水动态综合传递指数。

1.3.4 纺织品透气性能

透气性是气体对薄膜、涂层、织物等高分子材料的渗透性，是聚合物重要的物理性能之一，与聚合物的结构、相态及分子运动情况有关。而织物的透气性是指在一定的压差下，单位时间内流过织物单位面积的空气体积。一般气体通过织物有交织空隙和纤维间缝隙2 条途径，以交织空隙为主要途径。对于纺织品而言，面料的透气性直接影响了服用的舒适性，如果织物的透气性小，会因为人体热、湿不易排出而感到闷热不适。影响织物透气性的主要因素有纤维的几何特征、纱线特数、纱线捻度、织物密度、组织厚度以及加工方式等。此项目采用ASTM D 737—1996 对纺织品的透气性进行测试及评估。

1.3.5 纺织品的撕破强力

目前，市场上关于纺织品撕破强力的测试方法主要有3种，分别为：裤形法、梯形法和冲击摆锤法，测试仪器有织物撕裂仪、织物撕破性能测试仪、织物撕破强力机等。本项目中采用冲击摆锤法，采用全自动Elmendorf撕破强度测试仪，根据ASTM D 1424—96对纺织品的撕破强力进行测试及评估。冲击摆锤法是将试样固定在夹具上，在试样上切开一个切口，释放处于最大势能位置的摆锤，可动夹具离开固定夹具时，试样沿切口方向被撕裂，把撕破织物一定长度所做的功换算成撕破强力。

2 结果与讨论

2.1 全棉面料规格

根据衬衣、裤子的要求，3种全棉面料具体规格见表1。

表1 3种不同规格的全棉面料

2.2 纺织品水分管理性能

由表2可知，与处理前相比较，赫特FRN396和洁尔爽SL-99 处理后的全棉面料的水分管理性能没有明显变化，说明后整理的工艺配方及条件未对面料的水分吸收扩散性能造成影响。

表2 3种全棉面料处理前后的水分管理性能

2.3 纺织品远红外性能

3种全棉面料远红外性能测试结果见表3。

表3 3种全棉面料远红外性能测试结果

由表3可知，经2种远红外整理剂处理的3种全棉面料的远红外发射率和远红外辐射温升都分别大于或等于标准中的标准值0.88 和1.4 ℃，符合远红外纺织品的性能要求。

2.4 触感

织物的光滑、柔软、温暖指数从低到高共分为1～5级。由表4 可知，3 种全棉面料的光滑和柔软指数在处理前后未发生变化；而经2 种远红外整理剂处理后的3种全棉面料的温暖指数全部升高1级。

表4 全棉面料的触感测试结果

面料的触感特性如光滑、柔软、温暖等指数的高低与面料的材质、织造工艺、穿着要求及舒适度等息息相关，其指数的高低只是客观评价一种面料的触感，并不说明好与坏。测试数据显示，衬衫面料的光滑与柔软指数比裤子面料高，而厚重裤子面料的温暖指数比纤薄的衬衫面料高。

2.5 纺织品透气性能

由表5 可知，经洁尔爽SL-99 和赫特FRN396 远红外整理剂处理的3 种全棉面料，透气性能均有不同程度的减小或增加，说明远红外后整理对面料的透气性能有一定程度的影响，但都控制在10%以内，可以接受。

表5 3种全棉面料处理前后的透气性分析

2.6 纺织品撕破强力

由表6 可知，处理前后全棉面料的经纬向撕破强力全部大于32 N，符合纺织品服装要求。

表6 3种全棉面料处理前后的撕破强力分析

3 结论

筛选得到市场上2 种远红外后整理助剂，对3 种衬衣和裤子全棉面料进行功能后整理。整理后3种全棉面料的远红外发射率和远红外辐射温升指标都大于或等于标准中的标准值0.88和1.4 ℃。适当的远红外功能后整理不会对面料的触感、水分扩散、透气及撕破强力等性能造成不良影响。