纖維組成對Ｔ恤針織面料摩擦及透濕性能的影響

鄭樹華　龍海如

文章探討了纖維橫截面形狀和纖維根數(shù)對T恤針織面料低壓摩擦性能和透濕性能的影響。圓形截面纖維較異形截面纖維有較大的摩擦因素，纖維根數(shù)增加會導(dǎo)致摩擦增加?？椢飪?nèi)層的纖維組成對其與皮膚的機械摩擦性能影響較大，而外層的纖維組成對其透濕性能有較大影響。

In this paper, the authors explored the influence of fiber cross-section and filament number on the frictional behaviors and moisture-related properties of some shirt fabrics under low pressures. Results showed obviously that fibers with X cross-sections have bigger friction coefficients compared with fibers made of round cross-sections; and more filaments will lead to more friction. Additionally, it was found that for T-shirt fabrics, the skin side fiber compositions influence greatly the mechanical friction between skin and fabrics while the air side fiber compositions have greater effects on the moisture related properties of shirt fabrics.

運動T恤作為與皮膚直接接觸的服裝，其舒適性直接影響到運動員技術(shù)水平的發(fā)揮，特別是一些經(jīng)常進(jìn)行大運動量訓(xùn)練的專業(yè)運動員。對男士而言，長時間的戶外運動會使T恤與乳頭之間頻繁摩擦而導(dǎo)致乳頭及其周圍皮膚紅腫甚至出血等過敏反應(yīng)，或稱之為“跑步者乳頭”。這是由于運動時大量出汗導(dǎo)致皮膚表面濕度增加，從而使服裝與皮膚之間摩擦增加。本文從“跑步者乳頭”出發(fā)，研究了纖維橫截面形狀和纖維根數(shù)對T恤針織物摩擦及透濕性能的影響，目的在于從纖維角度探索減小摩擦、改善男士運動T恤穿著舒適性的方法。

1實驗

1.1實驗方法

運動員乳頭的過敏反應(yīng)一方面源于乳頭與T恤的頻繁摩擦，另一方面是由于出汗而導(dǎo)致的皮膚表面濕度增加。因此，利用織物摩擦測試儀對一些面料在干燥和濕潤（模仿人體出汗）情況下的動摩擦因素進(jìn)行了測定，并通過液態(tài)水分管理測試儀和干燥實驗對面料的透濕性能作了定量表示。在此基礎(chǔ)上，通過對照實驗比較纖維參數(shù)對面料摩擦性能和透濕性能的影響。

1.2面料特征

實驗中，有針對性地選擇了一些市場上流行的新型吸濕排汗面料。所選面料具有相同的組織結(jié)構(gòu)，但纖維橫截面形狀和纖維根數(shù)不同，目的在于比較這兩個因素對T恤面料摩擦及透濕性能的影響。

1.3儀器及其原理

1.3.1織物摩擦分析儀

織物摩擦分析儀是通過輸入相應(yīng)參數(shù)來進(jìn)行測試的。試樣直徑為 28.5 mm，采用Lorica?人造皮毛作為皮膚模擬材料。在摩擦實驗中，試樣保持不動，而基座根據(jù)設(shè)定作一定頻率的平行往返運動，試樣與皮膚之間的摩擦力以 2 Hz的頻率通過感應(yīng)器和電流放大器傳到連接的電腦上，動摩擦因素通過公式（1）計算獲得，而輸出的結(jié)果是 50 次計算結(jié)果的平均值。

u＝ F / N（1）

式中，— 動摩擦因素，F(xiàn) — 動摩擦力（N），N — 正壓力（N）。

調(diào)查表明，肥胖者比正常人群更易患“跑步者乳頭”。身體質(zhì)量指數(shù)（Body Mass Index，BMI）結(jié)合人體身高能較好地反應(yīng)體內(nèi)脂肪堆積的情形，常被用作評估肥胖的程度，其計算方法如公式（2）。

身體質(zhì)量指數(shù)（BMI）＝ 體重（kg）÷（身高（m））2 （2）

BMI > 25被認(rèn)為是肥胖。因此，針對不同的體型，設(shè)定了不同的儀器參數(shù)（表 1），以便更好地模擬實際運動中乳頭與T恤之間的相對運動情況。

整個摩擦實驗是根據(jù)男士在跑步機上進(jìn)行 1 h運動的情況來設(shè)計的，而人體出汗是通過定時在織物上添加適量的生理鹽水來實現(xiàn)的。根據(jù)人體運動實際情況，實驗大致分為 3 個階段：（1）干摩擦：運動剛開始時；（2）潤濕摩擦：運動 25 min之后，人體開始出汗之時；（3）濕飽和摩擦：運動 50 min之后，人體出汗率達(dá)到最大時。

1.3.2液態(tài)水分管理測試儀（MMT）

液態(tài)水分管理測試儀通過將一系列傳感器置于織物內(nèi)外兩側(cè)，并導(dǎo)入一定量的水分來測量試樣的導(dǎo)水性能。在操作時，將一定量的生理鹽水倒在織物接觸皮膚一側(cè)的中心位置，模擬人體排出汗液的過程。試樣兩面的傳感器分別測量它們在各個環(huán)形內(nèi)的導(dǎo)水性能。本課題中主要參考了織物內(nèi)外層的潤濕時間和擴(kuò)散速度等 4 個參數(shù)。

1.3.3干燥實驗

干燥實驗是通過測試水分從織物中蒸發(fā)的速率來衡量的。在 3 個平行放置的電子秤（最小精度 0.001）上分別置 3 個相同的塑料支架（不吸水），在塑料支架上分別放上 3 塊相同的試樣，用滴定管以 1 min的間隔分別在 3 塊試樣上滴定（120±10）mg的生理鹽水，之后分別記錄水滴到試樣后的第 13、23、33 min時試樣的質(zhì)量。根據(jù)重量 – 時間關(guān)系利用線性回歸方法而獲得結(jié)果，為負(fù)值。值越大，表示干燥速度越快。

2結(jié)果與討論

2.1摩擦實驗結(jié)果

對同一塊面料分別進(jìn)行 3 次同樣的摩擦實驗，每次都采用新的皮膚模擬材料。實驗結(jié)果顯示，織物內(nèi)水分含量是影響織物 – 皮膚摩擦的重要因素?？椢锱c皮膚之間的動摩擦因素隨水分含量的增加而增加，當(dāng)織物內(nèi)水分達(dá)到飽和時，繼續(xù)增加水分對織物摩擦性能的影響減小。圖 1 是典型的T恤針織物在 3 種狀態(tài)下的摩擦曲線。圖 1 中的數(shù)值點是以 50 個來回摩擦所得的動摩擦因素平均值記錄的。

2.2纖維橫截面形狀及纖維根數(shù)對T恤針

織面料低壓摩擦性能的影響

表 2 和表 3 分別比較了內(nèi)層纖維橫截面形狀及纖維根數(shù)對T恤面料低壓摩擦性能的影響。在每組對照中，只有一個進(jìn)行對比的參數(shù)不同，其他參數(shù)均相同。實驗結(jié)果顯示，內(nèi)層為異形截面纖維構(gòu)成的織物，動摩擦因素大于同等條件下圓形截面纖維構(gòu)成的織物。這可能是由于異形截面纖維比表面積比較大，在受壓下與皮膚的總體接觸面積較大；對同樣細(xì)度的紗線，纖維根數(shù)越多，面料與皮膚的動摩擦因素越大。外層纖維組成對T恤針織面料動摩擦因素的影響不是很明顯。

2.3纖維橫截面形狀及纖維根數(shù)對T恤針

織面料透濕性能的影響

同樣，按纖維組成對面料的透濕性能（內(nèi)外層潤濕時間、擴(kuò)散速度和干燥速度）進(jìn)行了對比。實驗結(jié)果如表 4 和表 5 所示，外層纖維組成對T恤針織面料透濕性能影響較大。外層由異形纖維組成的面料，較由圓形纖維組成的織物潤濕時間短，水分?jǐn)U散速度和干燥速度都比較快；外層較多的纖維根數(shù)有助于水分的吸收和擴(kuò)散，面料潤濕時間短，水分?jǐn)U散和干燥速度快。

3結(jié)論

實驗結(jié)果顯示，纖維橫截面形狀和纖維根數(shù)都是影響T恤針織面料摩擦和透濕性能的重要因素。內(nèi)層纖維組成對織物與皮膚間的機械摩擦性能影響較大，而外層纖維組成對織物的透氣透濕性能有較大影響。在運動T恤面料組分的選用上，在外層纖維組成一定的情況下，應(yīng)盡可能在織物內(nèi)層采用圓形截面纖維和較少的纖維根數(shù)，以減小織物與皮膚間的機械摩擦；在織物外層盡可能使用異形截面纖維和較多纖維構(gòu)成的紗線，來增強纖維本身及纖維之間的芯吸效應(yīng)；內(nèi)外層纖維在導(dǎo)濕能力上的差異又會形成差動導(dǎo)濕效應(yīng)，促進(jìn)水分在織物中的擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移，使人體產(chǎn)生的汗液迅速從體表轉(zhuǎn)移至服裝表層并迅速散失掉，從而保持皮膚的干爽和舒適，同時也減小服裝壓以及皮膚與服裝之間因濕度而引起的摩擦。

參考文獻(xiàn)（略）