家用干衣机的无氟防水整理工艺参数及防水性能研究

摘要：本文采用无氟防水剂XSY-C391，通过喷涂方式模拟机内喷涂，在机内烘干对织物进行防水整理，探讨一种适用于家用干衣机场景的织物无氟防水整理工艺，并分析了其对整理织物的防水性能、透湿、透气性能、手感的影响。为未来洗护行业的发展提供了新思路和方向。

本文采用无氟防水剂XSY-C391，通过喷涂方式模拟机内喷涂，在机内烘干对织物进行防水整理，探讨一种适用于家用干衣机场景的织物无氟防水整理工艺，并分析了其对整理织物的防水性能、透湿、透气性能、手感的影响。为未来洗护行业的发展提供了新思路和方向。

织物规格为白色消光丝100%尼龙平纹机织物，经纱细度70D、纬纱细度70D、经密360根/10cm、纬密124根/10cm，单位面积质量230g/m2。基于安全性、水溶性、稳定性、适用性、挥发性等原则进行整理剂评估，筛选出适用于家庭使用场景且喷涂工艺处理后对织物防水整理有效的无氟防水剂。无氟防水剂不存在PFAS类物质的生物累积性、迁移性及毒性，是未来防水整理剂的必然发展趋势。无氟防水剂XSY-C391的主要有效成分为拒水高分子材料，外观为透明至白色液体，pH值3～6。

一、防水整理工艺参数水平

控制家用干衣机烘干温度65℃，烘干程序（随心烘）2项参数为不变量，设置试验变量因素防水剂XSY-C391的浓度、防水剂XSY-C391的附着量（简称o.w.f）、家用干衣机烘干时长、织物运动状态、织物初始含水率5项参数。

二、检测标准

1、防水性能及织物服用性能测试方法沾水等级测试：按照GB/T 4745—2012《纺织品防水性能的检测和评价沾水法》利用YG813型纺织品沾水测定仪进行，将织物夹持在45°的平台上，喷淋250mL的去离子水测试沾水等级，探究织物整体的防水性能。

2、静态水接触角测试：按照GB/T 42694—2023《纺织品表面抗润湿性能的检测和评价接触角和滚动角法》利用LSA 100型光学接触角测量仪进行，在织物上取9个测试位点，滴加（5±1）µm的去离子水，接触30s后测试静态水接触角，并计算平均静态水接触角。

3、透湿性测试：按照GB/T 12704.2—2009《纺织品织物透湿性试验方法第2部分：蒸发法》进行。

4、透气性测试：按照GB/T 5453—1997《纺织品织物透气性的测定》进行。

5、手感测试：按照AATCC Test Method 202-2014《Relative Hand Value of Textiles: instrumental Method》进行。

三、测试结果

1、防水剂的质量浓度

采用无氟防水剂XSY-C391，虽然其防水效果较传统含氟防水剂弱，但其不存在PFAS类物质的生物累积性、迁移性甚至是毒性，在消费者环保意识不断提高的背景下，更适用于常见家庭使用场景。烘干时长40min，织物运动状态正反转，烘干温度65℃，烘干程序为随心烘，探究无氟防水整理剂XSY-C391浓度对织物整理后的沾水等级和静态水接触角，结果如表2所示。

由表2可知，防水剂质量分数为5%时，织物处理后的沾水等级为4级，静态水接触角可达131.0°，与原样相比防水性能显著提升。当整理剂浓度为1.5%、2.5%时，织物处理后的沾水等级分别为2级、3级，静态水接触角降至115.2°、122.1°，较整理前防水性提升较小。防水整理剂的浓度直接影响其在织物表面的覆盖效果。浓度越高，织物表面形成的疏水膜越厚，防水性能越好。但过高的浓度可能导致织物发硬，因此从整理效果和成本角度考虑，XSY-C391无氟防水剂的适合质量分数为5%。

2、烘干时长

确定使用无氟防水剂XSY-C391的质量分数为5%，织物运动状态正反转，烘干温度65℃，烘干程序随心烘，探究烘干时长对整理效果的影响。试验发现，确定好整理剂用量，织物处理后的防水性不随烘干时长改变，结果如表4所示。

当烘干时长为20min时，织物处理后的沾水等级达4.5级、静态水接触角达133.7°，即当织物上的水分被烘干，整理剂的疏水基团就可以在此温度下实现一定的定向排列和交联反应。随着烘干时长的提高，织物沾水等级及静态水接触角变化趋于稳定，烘干时长影响防水剂分子在纤维表面的定向排列和交联反应的充分程度。烘干时间过短，防水剂分子无法充分交联而防水性能不佳；烘干时间过长，分子间作用力及大分子结构受损会明显增加。化纤与水分子的相互作用较弱，没有官能团可以形成氢键。所以吸附的水分在干燥过程中很容易解吸，所需干燥时间较短。因此，确定适合的烘干时长为20min，在满足织物干燥的前提下减少织物热损伤和对环境的破坏。

3、织物运动状态

织物随滚筒可以有静止、正反转两种运动状态。风速影响滚筒内气流与织物接触的持续时间和接触面积，适宜的空气流通速度可以保证排出空气湿度饱和，提升烘干效率。正反转是将织物放置在滚筒内，滚筒先向某个方向转动一定时间，再向反方向转动一定时间，织物随着滚筒的交替转动完成烘干。静止是将织物平铺或折叠放置在干衣机的可拆卸置物架上，滚筒单向转动进行烘干。

确定使用无氟防水剂浓度5%，烘干时长20min，烘干温度65℃，烘干程序随心烘，探究织物运动状态对整理效果的影响，试验中将织物置于家用干衣机的可拆卸烘干架来保持织物烘干时运动状态为静止，结果如表5所示。

由表5可知，织物运动状态对整理后的沾水等级无显著差异，静止时，静态水接触角略高，可能的原因是织物在机内受到的机械力以及与筒壁之间的摩擦少，有助于大分子侧链的规整排列，整理剂成膜完整均匀，虽然织物运动状态（如正反转、静止）会影响织物内部水分的迁移速度和均匀性。正反转烘干时织物的运动状态多样，烘干效率更高，但从整理剂成膜均匀性角度出发，确定织物的适合烘干运动状态为静止。

4、织物初始含水率

一般家庭熨烫后织物含水率大约为8%～16%，故为了探究未完全干燥的织物在进行后整理时，是否会影响喷涂烘干整理的效果，用初始含水率来描述织物的润湿程度。在确定使用无氟防水剂浓度5%，烘干时长20min，织物运动状态静止，烘干温度65℃，烘干程序为随心烘，探究织物初始含水量率对整理效果的影响，结果如表6所示。

结果显示，织物的初始含水率对整理效果的影响无显著差异，在家用烘干过程中防水剂分子能有效附着在织物上而达到较好的防水性。初始含水率越高，烘干所需时间越长，同时可能影响防水剂在织物表面的分布均匀性。过高的初始含水率可能导致防水剂被稀释，降低防水效果。鉴于一般熨烫后织物含水率大约为8%～16%，因此熨烫后的织物也可以直接进行喷涂烘干后整理而不影响性能效果。

四、防水整理后织物的服用性能分析

使用无氟防水剂XSY-C391的浓度5%，烘干时长20min，织物运动状态静止，烘干温度65 ℃，烘干程序随心烘，测试整理前后织物的手感和透气透湿性能，结果如图1、图2 所示。