吸濕速干紡織品的性能及測試方法

姜利利++孫運

摘要：

簡要介紹了吸濕速干紡織品的發(fā)展概況及性能，針對吸濕速干紡織品的特殊功能性總結(jié)了國內(nèi)外的檢測方法，并提出綜合的評價體系，為紡織品的功能性檢測提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：吸濕速干紡織品；檢測方法；評價體系

近年來，人們不僅對衣服的保暖性、款式有較高的要求，而且對服裝面料的舒適性、健康性、安全性和環(huán)保性的要求也越來越高，既要求服裝有良好的舒適性，又要求在大量活動而出現(xiàn)汗流浹背的情況時，服裝不會粘貼皮膚而使人產(chǎn)生濕冷感。于是人們對面料提出了吸濕速干功能新要求[1]。

1 吸濕速干紡織品的發(fā)展概況

吸濕速干產(chǎn)品的興起可追溯到上世紀(jì)80年代。早在1982年初，日本帝人公司就開始了吸水性聚酯纖維的研究，到了1986年，正式推出中空微多孔纖維第一代產(chǎn)品專利，并命名為Wellkey；1986年美國杜邦公司首次推出名為“Coolmax”的吸濕排汗聚酯纖維，纖維外表具有4條排汗溝槽，可將汗水快速帶出，散發(fā)到空氣中，制成的衣料洗后30min幾乎已完全干透，夏季穿著仍能保持皮膚干爽；1999年杜邦公司推出升級換代Coolmax Aim系列布料。自杜邦公司推出吸濕排汗功能的Coolmax后，我國臺灣的許多纖維生產(chǎn)商依托自身的技術(shù)優(yōu)勢，先后投入巨資開發(fā)具有吸濕排汗功能的相關(guān)產(chǎn)品，如遠(yuǎn)東紡織研制成功的Topcool十字形截面吸濕排汗纖維、華壟中興紡織出品的十字?jǐn)嗝鍯oolplus新型高科技功能性改性聚酯纖維、臺灣豪杰股份集團開發(fā)的Technofine吸濕排汗聚酯纖維。目前杜邦的Coolmax、遠(yuǎn)東紡織的Topcool、豪杰的Technofine、中興紡織的Coolplus等吸濕排汗纖維制成的產(chǎn)品已投入市場[2]。

相比而言，我國大陸對于吸濕排汗纖維的研究在技術(shù)上還存在一定的差距，近年由于市場興起“吸濕排汗”纖維開發(fā)和應(yīng)用的熱潮，加上后道織物產(chǎn)品開發(fā)對吸濕排汗纖維需求的增加，大陸的研究機構(gòu)也逐漸投入大量的精力研究相關(guān)的課題。

2 吸濕速干紡織品的原理

吸濕性指纖維表面或內(nèi)部吸附或吸收氣相水分的特性，放濕性指纖維吸濕后向外界環(huán)境放濕的特性，圖1形象地展示了服裝產(chǎn)品在穿著時的濕傳導(dǎo)過程。吸濕速干，顧名思義就是面料能很快地吸收水分，又能及時將水分排出，從而保持人體的干爽狀態(tài)，無論天然纖維還是合成纖維都很難兼具這兩種性能，如何能使一種纖維同時具有快速吸濕、散濕的高舒適性能，紡織專家嘗試各種技術(shù)開發(fā)吸濕速干面料，目前研究比較多的主要是通過以下幾個途徑：一是通過合理的織物組織結(jié)構(gòu)設(shè)計，達(dá)到吸濕速干的功效；二是采用適當(dāng)?shù)暮笳砑夹g(shù)（包括涂層整理加工）賦予織物良好的吸濕排汗功能；三是通過纖維材料的物理形態(tài)結(jié)構(gòu)改性，使之借助毛細(xì)管效應(yīng)而改善其吸濕和導(dǎo)濕的性能，如中空、溝槽、異截面、表面微孔等纖維差別化技術(shù)的運用。

如果纖維大分子在化學(xué)結(jié)構(gòu)中有親水基團存在，這些親水基團能與水分子形成水合物，纖維就具有吸濕性，所以纖維大分子存在親水基團是纖維具有吸濕能力的主要原因。纖維中的大分子在結(jié)晶區(qū)中緊密而有規(guī)則地排列在一起，在此晶區(qū)中，活性基團之間形成交聯(lián)，如纖維素中的羧基間形成氫鍵，聚酰胺中的酰胺基間形成氫鍵，所以水分子不容易滲入結(jié)晶區(qū)，如果要使晶區(qū)分子吸濕，必須破壞這種結(jié)構(gòu)，使活性基團處于游離狀態(tài)，才能具有吸濕作用。因此纖維的吸濕主要發(fā)生在無定形區(qū)，所以纖維的結(jié)晶度愈低，吸濕能力愈強。此外，微孔結(jié)構(gòu)使纖維的吸濕率提高很多，化學(xué)纖維的吸濕率大多比不上天然纖維，這是因為合成纖維一般比較致密，而天然纖維組織中有微隙[2]。在吸濕速干織物的開發(fā)過程中，除了采用的纖維原料外，織物的組織結(jié)構(gòu)、印染工藝、后整理技術(shù)及物理形態(tài)的結(jié)構(gòu)改性等都對織物的吸濕速干性能有著非常大的影響。

3 吸濕速干紡織品的測試方法

吸濕速干面料的檢測技術(shù)與其設(shè)計原理和所采用的加工工藝緊密關(guān)聯(lián)，目前國內(nèi)外尚無單一的方法或標(biāo)準(zhǔn)可以涵蓋所有不同種類的吸濕速干紡織產(chǎn)品，各國的測試方法也不盡相同。

3.1 我國標(biāo)準(zhǔn)GB/T 21655.1—2008的測試方法

GB/T 21655.1—2008《紡織品 吸濕速干性的評定 第1部分：單項組合試驗法》采用組合法，以多項指標(biāo)綜合評價紡織品的吸濕性與速干性，原理簡單、測試方便。該方法主要測試紡織品的吸水率、滴水?dāng)U散時間、芯吸高度、蒸發(fā)速率和透濕量5項指標(biāo)。

3.1.1 吸水率的測試

每個樣品取5塊試樣，每塊試樣尺寸至少為10cm×10cm，在標(biāo)準(zhǔn)大氣下調(diào)濕平衡，將試樣放入盛有三級水的容器內(nèi)，試樣吸水后自然下沉，在水中浸潤5min后取出，自然平展地垂直懸掛，水分自然下滴，當(dāng)試樣不再滴水時，用鑷子取出試樣稱重。試樣的吸水率等于浸濕后的質(zhì)量與原始質(zhì)量的差值占原始質(zhì)量的比值，計算5塊試樣的均值。

3.1.2 滴水?dāng)U散時間的測試

每個樣品取5塊試樣，每塊試樣尺寸至少為10cm×10cm，在標(biāo)準(zhǔn)大氣下調(diào)濕平衡，將試樣平放在試驗平臺上，用滴定管吸入適量的三級水，將約0.2mL的水輕輕地滴在試樣上，滴管口距試樣表面應(yīng)不超過1cm。觀察水滴擴散情況，記錄水滴接觸試樣表面至完全擴散所需時間，若水滴擴散較慢，一定時間后仍未完全擴散，可停止試驗，并記錄擴散時間大于設(shè)定時間。

3.1.3 蒸發(fā)速率的測試

每個樣品取5塊試樣，每塊試樣尺寸至少為10cm×10cm，對每塊樣品稱重，記為m0，將試樣進行滴水?dāng)U散時間的測試，試驗完成后立即稱取質(zhì)量并自然平直懸掛于標(biāo)準(zhǔn)大氣中，每隔（5±0.5）min稱取一次質(zhì)量，直至連續(xù)兩次稱取質(zhì)量的變化率不超過1%，結(jié)束試驗。如水滴不能擴散，可以加入潤濕劑，或以玻璃棒搗壓水滴，如果水滴仍不能擴散，停止試驗，報告試樣不吸水，無法測定蒸發(fā)速率。按公式（1）和公式（2）計算試樣在每個稱取時刻的水分蒸發(fā)量，繪制“時間—蒸發(fā)量曲線”。

△mi=m-mi （1）

Ei=△mi×100/m0 （2）

△mi——水分蒸發(fā)量，g；

m0——試樣原始質(zhì)量，g；

m——試樣滴水潤濕后的質(zhì)量，g；

mi——試樣在滴水潤濕后某一時刻的質(zhì)量，g；

Ei——水分蒸發(fā)率，%。

正常的時間—蒸發(fā)量曲線通常在某點后蒸發(fā)量變化會明顯趨緩，在該點之前的曲線上作最接近直線部分的切線，求切線的斜率即為水分蒸發(fā)速率，分別計算洗滌前和洗滌后5塊試樣的平均蒸發(fā)速率。

3.1.4 芯吸高度和透濕量的測試

芯吸高度按FZ/T 01071的規(guī)定執(zhí)行，裁取6塊試樣，其中3塊試樣的長邊平行于織物經(jīng)向（或縱向），另3塊的長邊平行于織物的緯向（或橫向）。記錄30min時芯吸高度的最小值，分別計算洗滌前和洗滌后2個方向各3塊試樣芯吸高度最小值的平均值。

透濕量按GB/T 12704方法A吸濕法執(zhí)行。

3.1.5 吸濕速干性能技術(shù)要求及評定

按表1或表2評定產(chǎn)品的吸濕速干性能，產(chǎn)品洗滌前和洗滌后的各項指標(biāo)均達(dá)到技術(shù)要求的，可明示為吸濕速干產(chǎn)品，否則不應(yīng)稱為吸濕速干產(chǎn)品。對于吸濕產(chǎn)品，僅考核吸濕性的3項指標(biāo)；對于速干產(chǎn)品，僅考核速干性的兩項指標(biāo)。

3.2 美國材料與試驗協(xié)會ASTM的測試方法

豎直杯法（ASTM E96-80-Procedure-B）。該試驗方法是在溫度為23℃、相對濕度為50%的情況下將織物蓋在盛有水的杯上，織物下表面距離水面0.019m，水汽不斷地通過織物傳輸?shù)酵饨?，因此杯中水量逐漸減少，通過周期性地稱量杯內(nèi)水的重量，從而得到該織物對水汽的傳輸速率，單位為g/（ m2·d）[2]。該裝置簡單，操作方便，對各種織物有比較性，由于織物下表面與水面僅有0.019m的距離，因此基本消除了對流的影響，屬于純擴散控制，與基本出發(fā)點完全吻合，適合于低等或中等透氣性的織物的測定，但對于具有高透氣性的材料，由于其較高的透氣性會導(dǎo)致材料上方的空氣進入下方杯中，破壞了杯中的靜止空氣層，使測試結(jié)果的準(zhǔn)確性受到影響。

3.3 日本JIS L1096的測試方法

3.3.1 A法

將織物做成20cm×20cm的試樣片10片，向織物滴一滴水，從水滴落在織物上開始到織物上的水滴沒有光反射為止，記錄時間，單位為s，取10次平均值，保留至小數(shù)點后一位。該法反映了織物對水的浸潤性質(zhì)，所測得的時間越短，織物對水的浸潤性越好。

3.3.2 B法

將織物做成20cm×2.5cm的試樣片，縱向、橫向各5片，在裝有（20±2）℃水的水槽上安裝一水平棒，把試驗片固定于棒上，試驗片下端線浸于水面，用一直尺測量10min內(nèi)由毛細(xì)現(xiàn)象水上升的高度（mm），取5次平均值，保留到整數(shù)。

3.3.3 C法

將織物做成1cm×1cm的試樣片3片，平放入（20±2）℃的水中，記錄從放入到試驗片浸濕后開始下沉所需的時間，單位為s，取5次平均值，保留到整數(shù)。

3.4 美國紡織化學(xué)師與印染師協(xié)會AATCC79：2000的測試方法

3.4.1 織物的干燥性能（水分蒸發(fā)率）

將6cm×6cm的試樣置于（20±1）℃、相對濕度（65±2）%的環(huán)境下24h，以滴定管口距受測織物表面1cm距離，滴0.05mL水于織物表面后（織物濕態(tài)質(zhì)量為ms），置于準(zhǔn)確度0.001g的微量天平懸空測試，12min后測（織物的質(zhì)量為mt）其水分蒸發(fā)率，如公式（3）所示，取測試5次的平均值。

水分蒸發(fā)率=[（ms-mt）/0.05]×100% （3）3.4.2 滴水面積法

將織物展平，懸空撐平，向織物滴0.04mL水，3min后測量浸潤面積，這種方法簡單直觀，觀察者不但可從浸潤面積的大小對織物做出對比，而且也可以從其浸潤過程織物的不同表現(xiàn)來判斷它的吸水特性。

4 吸濕速干紡織品的評價體系

織物對液態(tài)水的傳遞可看成是一個多環(huán)節(jié)的完整過程。它包括：①織物和液體的接觸、潤濕與吸收；②液體輸送；③保水；④液態(tài)水蒸發(fā)散逸4個環(huán)節(jié)。由于吸濕速干特性與多種因素有關(guān)，如織物本身的性質(zhì)、纖維表面的平滑程度、纖維的宏觀形態(tài)結(jié)構(gòu)（如中空、微孔等）以及紗線的構(gòu)成方式、織物的編織結(jié)構(gòu)等。所以評價織物的吸濕速干性能并不能停留于單一的吸濕速干指標(biāo)的高低，輔助指標(biāo)同樣重要，只有充分滿足輔助指標(biāo)的最低要求，并且同時具備高性能的吸濕速干特性的織物才能稱之為吸濕速干織物。[3]我們認(rèn)為，一個完備的吸濕速干織物的測試與評價體系框架應(yīng)該如圖2所示。

參考文獻(xiàn)：

[1] 商成杰.功能紡織品[M].北京：中國紡織出版社，2006.

[2] 姜懷.功能紡織品開發(fā)與應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

[3] 廉志軍，潘菊芳.吸濕速干聚酯織物測試與評價體系.2004滌綸產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)研討會[C].桂林：中國紡織工程學(xué)會.2004：178-182.

（作者單位：宿遷市纖維檢驗所）