棉/改性滌綸交織物的吸濕排汗性能評(píng)價(jià)

劉慧慧，周靜宜，王 銳，陳 放

（北京服裝學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100029）

面料的開(kāi)發(fā)朝著舒適、衛(wèi)生、健康方向發(fā)展，以展現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性、舒適性和功能性為特色，吸濕速干面料即是其中重要的一類[1].具有吸濕速干功能的各種改性滌綸纖維早已相繼問(wèn)世，如何評(píng)價(jià)這類纖維所制面料的吸濕排汗作用大小，其制成的貼身服裝究竟穿著舒適性如何，對(duì)此人們一直在尋找最佳的答案.目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的吸濕、排汗、速干面料多為針織類織物，相關(guān)的研究和開(kāi)發(fā)也多針對(duì)針織面料而進(jìn)行，但機(jī)織面料也大量用于各種夏季服裝的制作，故對(duì)機(jī)織物的濕熱舒適性研究亦同樣重要.微量水分在織物中的動(dòng)態(tài)傳遞性能可以間接反映出織物對(duì)汗液的吸收、擴(kuò)散與傳導(dǎo)作用，即根據(jù)微量水分管理測(cè)試儀（MMT）所測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)的強(qiáng)弱可以判斷織物吸濕速干性能的優(yōu)劣.本文采用MMT對(duì)經(jīng)緯密度相同、經(jīng)紗為18.2 tex棉、緯紗為3種不同改性滌綸長(zhǎng)絲的機(jī)織物（每種材質(zhì)各有平紋、斜紋和點(diǎn)格3種結(jié)構(gòu)，共9塊）進(jìn)行了動(dòng)態(tài)水分傳遞性能研究，探討3種組織結(jié)構(gòu)的織物在水分傳輸方面的差異；并利用模糊數(shù)學(xué)中的灰色關(guān)聯(lián)分析，對(duì)9塊織物中符合吸濕排汗指標(biāo)要求的7塊織物進(jìn)行了綜合性能排序，評(píng)選出吸濕排汗性能較為突出的織物，為吸濕排汗織物的優(yōu)選提供了一種參考途徑.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

規(guī)格均為 18 tex×11.5 tex、450根/10 cm×350 根/10 cm的棉/改性滌綸長(zhǎng)絲（DTY）交織物9塊，委托北京京棉巨龍紡織有限公司織造.織物的材質(zhì)、組織結(jié)構(gòu)與編號(hào)如表1所示.

表1 織物編號(hào)與組織結(jié)構(gòu)Tab.1 Fabric number and structure

平紋、斜紋和點(diǎn)格的組織圖及結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1.

圖1 織物組織結(jié)構(gòu)Fig.1 Fabric structure

1.2 微量水分管理測(cè)試

本文采用SDL Atlas公司生產(chǎn)的微量水分管理測(cè)試儀MMT（Moisture Management Tester），按照國(guó)標(biāo)GB/T21655[2]，將每組5塊試樣剪成9.0 cm×9.0 cm的正方形，在溫度20℃、相對(duì)濕度65%的條件下，恒溫恒濕24 h；將試樣平置于MMT系統(tǒng)的樣品臺(tái)上，系統(tǒng)自動(dòng)吸取一定量的模擬汗液-NaCl溶液滴于待測(cè)織物上表面，考察120 s內(nèi)樣品上、下表面含水量隨時(shí)間變化的情況.測(cè)定指標(biāo)包括:浸潤(rùn)時(shí)間（s）；最大吸水速率（%/s）；最大浸潤(rùn)半徑（mm）；擴(kuò)散速率（mm/s）；單向傳遞指數(shù)；整體水分管理指數(shù).

2 結(jié)果與分析

2.1 織物綜合動(dòng)態(tài)水分傳遞性能比較

MMT測(cè)得的液態(tài)水在1～9號(hào)織物中的動(dòng)態(tài)傳遞性能結(jié)果列于表2.

表2 微量水分動(dòng)態(tài)傳遞性能指標(biāo)Tab.2 Dynamic water transfer performance indicators

表2中各項(xiàng)性能指標(biāo)均可分為5級(jí)，級(jí)數(shù)越高，對(duì)應(yīng)的性能越好[3].按照國(guó)標(biāo)GB/T21655的評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)將表2中的數(shù)據(jù)變?yōu)榈燃?jí)制，結(jié)果如表3所示.

表3 微量水分動(dòng)態(tài)傳遞性能等級(jí)值Tab.3 Grade of water transfer performance indicators

由表3可以看出:9塊織物的浸濕時(shí)間、吸水速率都達(dá)到或超過(guò)3級(jí)，均符合吸濕性織物的要求；從體現(xiàn)速干性的最大浸潤(rùn)半徑、擴(kuò)散速率和單向傳遞指數(shù)等級(jí)來(lái)看，除1*和7*織物的單向傳遞指數(shù)未達(dá)到速干性要求的3級(jí)及以上指標(biāo)外，其他織物均滿足速干性能的等級(jí)要求.分析1*和7*織物，發(fā)現(xiàn)二者都為平紋組織，織物浮長(zhǎng)短，交織點(diǎn)多；觀察同為平紋組織的4*織物，雖然其單向傳遞指數(shù)達(dá)到3級(jí)，但從表2的數(shù)值可以看出，其該項(xiàng)數(shù)值僅略高于1*織物，為3級(jí)的最低限；由此表明，平紋結(jié)構(gòu)的織物不利于水分從織物的一面?zhèn)鬟f到另一面.

各織物試樣的單向傳遞指數(shù)以及整體水分管理指數(shù)比較如圖2和圖3所示.

圖2 織物單項(xiàng)傳遞指數(shù)Fig.2 Fabric one-way transportation index

圖3 織物整體水分管理指數(shù)Fig.3 Overall moisture management index of fabric

由圖2和圖3可以看出，就單向傳遞指數(shù)值和整體水分管理指數(shù)而言，3種不同改性滌綸作為緯紗分別與棉交織的織物隨織紋不同都表現(xiàn)出同樣的變化規(guī)律，斜紋織物的數(shù)值最大，點(diǎn)格織物次之，平紋織物最小.圖1顯示，斜紋樣品為3/1左斜紋，其背面為緯面斜紋，且緯浮長(zhǎng)為3、經(jīng)浮長(zhǎng)為1，即浸水面以改性滌綸為主；而點(diǎn)格和平紋織物都為同面織物，點(diǎn)格中經(jīng)浮長(zhǎng)和緯浮長(zhǎng)都由1到3變化，總體來(lái)看，點(diǎn)格織物的經(jīng)或緯浮長(zhǎng)高于平紋織物.由此可以推斷，織物結(jié)構(gòu)對(duì)水分的單向傳遞、綜合速干性能影響顯著，即與汗液接觸面上改性滌綸的浮長(zhǎng)越大，織物的綜合動(dòng)態(tài)水分傳遞性能越好.

2.2 灰色關(guān)聯(lián)分析評(píng)價(jià)

從動(dòng)態(tài)水分傳遞測(cè)試的結(jié)果看，織物的吸濕速干性能參數(shù)較多.本文嘗試采用模糊數(shù)學(xué)中的灰色關(guān)聯(lián)分析[4]理論對(duì)吸濕排汗速干[5]的織物進(jìn)行比較、優(yōu)選出性能最出色的織物.

動(dòng)態(tài)水分管理測(cè)試中，多項(xiàng)指標(biāo)表現(xiàn)為數(shù)值越大該項(xiàng)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的性能越好；但織物的浸濕時(shí)間一項(xiàng)卻相反，數(shù)值越大，吸濕性越差；所以，評(píng)價(jià)時(shí)對(duì)該項(xiàng)做取倒數(shù)處理.此外，分析中以浸濕時(shí)間倒數(shù)、吸水速率、最大浸潤(rùn)半徑、擴(kuò)散速率和單向傳遞指數(shù)的最大值為比較所用的標(biāo)準(zhǔn)值.

標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值構(gòu)成數(shù)列X0'（k），其中k代表各性能指標(biāo).9塊織物中因1*、7*織物未達(dá)到排汗性能的要求，在此將二者排除，僅對(duì)其他7塊樣品進(jìn)行性能評(píng)價(jià).每種織物各性能指標(biāo)構(gòu)成的數(shù)列為Xi'（k），各性能參數(shù)物理意義不同致使數(shù)值的量綱不同，為確保比較時(shí)結(jié)論的正確性，用Xi（k）=Xi'（k）/X0'（k）[6]得出各比較數(shù)列的值，結(jié)果列于表4.

表4 織物各項(xiàng)性能與標(biāo)準(zhǔn)值的比值Tab.4 Ratios of fabric performance and standard values

對(duì)于一個(gè)參考數(shù)列X0，有7個(gè)比較數(shù)列X2～X6、X8、X9，各比較數(shù)列與參考數(shù)列在各個(gè)時(shí)刻的關(guān)聯(lián)系數(shù)εi（k）可由下列公式計(jì)算:

式中:i表示織物品種；k表示某個(gè)性狀；η為分辨系數(shù)，取值范圍為0～1，這里η取0.5.

根據(jù)式（1）求出的7塊織物關(guān)聯(lián)度系數(shù)列于表5.

表5 織物的關(guān)聯(lián)度系數(shù)Tab.5 Correlation coefficient of fabric

每種織物的關(guān)聯(lián)度系數(shù)達(dá)到9個(gè)指標(biāo)，而信息過(guò)于分散不利于進(jìn)行整體性比較，因此求取一個(gè)集中值，即關(guān)聯(lián)度.關(guān)聯(lián)度ri的計(jì)算公式如下:

式中:n為性狀的數(shù)量.

由于各性狀貢獻(xiàn)大小不同，考慮權(quán)重時(shí)，可由式（3）求出權(quán)重關(guān)聯(lián)度[7].

式中:ωk為權(quán)重系數(shù).根據(jù)吸濕排汗速干性能組合的特點(diǎn)，取權(quán)重系數(shù) ω1～ω8為 0.09、ω9為 0.28.

利用式（2）和式（3）分別求出各織物的等權(quán)關(guān)聯(lián)度和權(quán)重關(guān)聯(lián)度，并進(jìn)行排序，結(jié)果如表6所示.

表6 織物的等權(quán)和權(quán)重關(guān)聯(lián)度及其排序Tab.6 Correlation coefficient of equal weight and weighted incidence of fabric and their sorts

表6顯示，8*和6*織物在等權(quán)關(guān)聯(lián)度和權(quán)重關(guān)聯(lián)度的排序中都位居第一和第二，位居三、四名的是4*或9*織物，3*、2*和5*織物排序比較靠后.說(shuō)明3#和2#改性滌綸與棉的交織物較1#改性滌綸與棉交織物具有更好的吸濕排汗性；3#改性滌綸所織織物中，8*斜紋織物吸濕排汗速干功能最強(qiáng)；含2#改性滌綸的織物中，6*點(diǎn)格織物呈現(xiàn)最佳的濕舒適性.

3 結(jié)論

（1）織物組織對(duì)水分的單向傳遞作用有顯著影響，棉與改性滌綸交織物中，改性滌綸紗的浮長(zhǎng)越大，越有利于汗液的排出，平紋織物對(duì)水分的單向輸送能力最弱.

（2）通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)分析，優(yōu)選出吸濕排汗速干性能相對(duì)最出色的為棉/3#改性滌綸的3/1斜紋織物和棉/2#改性滌綸的點(diǎn)格織物.

（3）從織物的等權(quán)和權(quán)重關(guān)聯(lián)度排序結(jié)果看，所有織紋的1#改性滌綸交織物均位居后3位，說(shuō)明1#改性滌綸長(zhǎng)絲的吸濕、導(dǎo)濕、散濕綜合能力不及3#和2#改性滌綸長(zhǎng)絲.

[1]倪海燕，付世偉.Coolplus纖維針織物的的熱濕舒適性能研究[J].現(xiàn)代紡織技術(shù)，2008（4）:44－46.

[2]中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì).GB/T 21655.2—2009紡織品吸濕速干性的評(píng)定第2部分動(dòng)態(tài)水分傳遞法[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[3]任 惠，吳雄英，王善元.吸濕排汗滌綸織物性能評(píng)價(jià)[J].東華大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，32（2）:256－259.

[4]汪學(xué)騫.模糊數(shù)學(xué)在紡織工業(yè)中的應(yīng)用[M].香港:開(kāi)益出版社，1992:169.

[5]何天虹.純纖維素纖維吸濕排汗速干織物的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)與研究[D].天津:天津工業(yè)大學(xué)，2007.

[6]劉思峰，黨耀國(guó)，方國(guó)耕.灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用[M].3版.北京:科學(xué)出版社，2004.

[7]孔令劍，晏 雄.灰色理論在麻織物熱濕舒適性研究中的應(yīng)用[J].紡織學(xué)報(bào)，2007，28（4）:41－44.