織物密度對三維正交機(jī)織物吸水導(dǎo)濕性能的影響

韋鑫　沈蘭萍　黃河柳

摘要：采用不同纖度的細(xì)旦丙綸絲和黏膠長絲織造6種緯密相同、經(jīng)密變化的三維正交機(jī)織物，以差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)為理論基礎(chǔ)，對各織物的吸水導(dǎo)濕性能進(jìn)行測試分析。結(jié)果表明：當(dāng)細(xì)旦丙綸絲333 dtex（300 D）/72根、粘膠長絲278 dtex（250 D）/48根、細(xì)旦丙綸絲167 dtex（150 D）/48根所對應(yīng)的功能層經(jīng)緯密度分別為70X100根/10cm（導(dǎo)濕層），105×150根/10cm（吸水儲(chǔ)水層），105×105根/10 era（導(dǎo)濕層）時(shí)，織物的吸水導(dǎo)濕性能表現(xiàn)最優(yōu)。

關(guān)鍵詞：差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)；織物密度；三維正交機(jī)織物；吸水導(dǎo)濕

在平板狀三維機(jī)織物中，正交結(jié)構(gòu)使用較多，其結(jié)構(gòu)簡單，三個(gè)系統(tǒng)的紗線，即地經(jīng)紗、緯紗和接結(jié)經(jīng)紗，呈正交狀態(tài)配置而組成一個(gè)整體。三維正交機(jī)織復(fù)合材料作為一種新型材料，目前人們對其力學(xué)性能已有大量的研究，其結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性為吸水導(dǎo)濕織物的應(yīng)用提供了更多可能。

當(dāng)采用純合成纖維編織雙層結(jié)構(gòu)織物時(shí)，織物里層纖維之間形成較粗的毛細(xì)管，織物外層纖維之間形成較細(xì)的毛細(xì)管，這樣在織物兩層界面之間就會(huì)產(chǎn)生附加壓力差，以引導(dǎo)織物中的液態(tài)水自發(fā)地從里層流到外層，從而織物導(dǎo)濕快干，這就是所謂的差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)。織物里外兩層之間的附加壓力差是形成差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)的條件，也是織物中液態(tài)水自發(fā)從里層流到外層的動(dòng)力。

本研究根據(jù)產(chǎn)生附加壓力差的原理，織造了三層結(jié)構(gòu)的織物，并通過改變原料、各功能層密度來探究織物吸水導(dǎo)濕性能最優(yōu)時(shí)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。具體做法是采用不同纖度的細(xì)旦丙綸絲和粘膠長絲，利用細(xì)旦丙綸絲的高導(dǎo)濕性和黏膠長絲的高吸水性，同時(shí)結(jié)合差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)設(shè)計(jì)了三個(gè)功能層，依次是內(nèi)層（導(dǎo)濕）、中間層（吸水儲(chǔ)水）、外層（導(dǎo)濕），織造了6種不同經(jīng)緯密的正交機(jī)織物，測試了各織物的吸水率、吸水速率、液態(tài)水?dāng)U散速度、浸濕時(shí)間、最大浸濕半徑，分析了織物密度對三維正交機(jī)織物吸水導(dǎo)濕性能的影響，優(yōu)選出了三維正交機(jī)織物吸水導(dǎo)濕性能最佳的織物經(jīng)緯密度。

1.實(shí)驗(yàn)部分

1.1材料和儀器

材料：細(xì)旦丙綸絲333 dtex（300 D）/72根、167 dtex（150 D）/48根（瑞安市遠(yuǎn)霞丙綸絲經(jīng)營部），粘膠長絲278 dtex（250 D）/48根（新鄉(xiāng)市尚麗紡織有限公司），蒸餾水（市售）。

儀器設(shè)備：SGA598型半自動(dòng)小樣織機(jī)（江陰市通源紡機(jī)有限公司），GB204電子分析天平（南京安鐸貿(mào)易有限責(zé)任公司），M290 MMT動(dòng)態(tài)水分管理測試儀（錫萊亞太拉斯（深圳）有限公司）。

1.2織物設(shè)計(jì)與織造

在紗線原料以及比例一定的情況下，織造了6種不同密度的15層三維正交機(jī)織物，各層紗線原料及功能如表1所示。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的三維正交機(jī)織物的經(jīng)向剖面圖和上機(jī)圖如圖1、圖2所示。

在織造過程中，各層織物所用緯紗原料與該層對應(yīng)的經(jīng)紗原料相同，綜合考慮15層三維正交機(jī)織物在小樣織機(jī)上的可織性，以及紗線原料的直徑關(guān)系，最終確定每根綜絲穿入紗線數(shù)為細(xì)旦丙綸絲4根，黏膠長絲和細(xì)旦丙綸絲分別為6根，穿筘為每筘4人，各織物保持緯密變化一致，每層的經(jīng)密不宜過大，相應(yīng)功能層對應(yīng)的規(guī)格參數(shù)如表2所示。

上機(jī)織造時(shí)，打緯順序按照綜片提升和降落時(shí)經(jīng)紗的升降來確定，在一個(gè)組織循環(huán)中其緯紗用量用法為：第1-7行緯紗用333 dtex×2的細(xì)旦丙綸長絲，第8-12行緯紗用278 dtex×3的粘膠長絲，第13-16行緯紗用278 dtexX 3的細(xì)旦丙綸長絲，第17行緯紗用278 dtexX 3的粘膠長絲，第18行緯紗用167 dtex；K3的細(xì)旦丙綸長絲，第19行緯紗用278 dtex×3的粘膠長絲，第20行緯紗用167 dtex×3的細(xì)旦丙綸長絲，第21-22行緯紗用278 dtex×3的粘膠長絲，第23行緯紗用333 dtex×2的細(xì)旦丙綸長絲，第24行緯紗用278 dtex×3的粘膠長絲，第25行緯紗用333 dtexX 2的細(xì)旦丙綸長絲，第26行緯紗用278 dtexX 3的粘膠長絲，第27-30行緯紗用333 dtexX 2的細(xì)旦丙綸長絲。

1.3性能測試

織物的吸水率測試標(biāo)準(zhǔn)及方法：參照GB/T21655.1-2008（（紡織品吸濕速干性的評(píng)定第1部分：單項(xiàng)組合試驗(yàn)法》測定。

織物的吸水速率、液態(tài)水?dāng)U散速度、浸濕時(shí)間、最大浸濕半徑的測試標(biāo)準(zhǔn)及方法：參照GB/T21655.1-2009（（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》測定。

2.結(jié)果和討論

不同緊度三維正交機(jī)織物的吸水導(dǎo)濕性能測試參數(shù)包括吸水率、吸水速度、液體擴(kuò)散速度、浸濕時(shí)間、最大擴(kuò)散半徑的測試結(jié)果如表3所示。

參照GB/T21655.1-2008（（紡織品吸濕速干性的評(píng)定第1部分：單項(xiàng)組合試驗(yàn)法》中的機(jī)織類產(chǎn)品技術(shù)要求，可知各類不同緊度的三維正交機(jī)織物的吸水率均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于國家規(guī)定的100%，儲(chǔ)水能力較強(qiáng)。參照GB/T21655.1-2009《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》中的性能指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，1#織物的吸水速度為2級(jí)（慢速），其余織物的吸水速度均達(dá)到3級(jí)（中速）；6#織物的液體擴(kuò)散速度為4級(jí)（快速），其余織物的液體擴(kuò)散速度均為5級(jí)（極速）；各織物的浸濕時(shí)間均為5級(jí)（極速）；各織物浸濕后的最大擴(kuò)散半徑顯示：1#和2#織物大部分浸濕，3#和4#織物處于中間水平，5#和6#織物小部分浸濕。吸水速度越快表示織物吸水性能較好，從表3可知，各織物的吸水率和吸水速度為：1#<2#<3#<6#<5#<4#，明顯可以看出，4#織物的吸水性能最好；液體擴(kuò)散速度和擴(kuò)散半徑代表了液體導(dǎo)濕性能的好壞，從表3可知，各織物的液體擴(kuò)散速度為：6#<5#<1#<2#<3#<4#，明顯可以看出，4#織物的導(dǎo)濕性能最好；織物的擴(kuò)散半徑為：5#、6#<3#、4#<1#、2#；浸濕時(shí)間都達(dá)到了極速，不考慮對比。綜合比較各性能指標(biāo)，結(jié)果表明，4#織物的吸水導(dǎo)濕性能表現(xiàn)最優(yōu)。

在織物密度較小情況下，隨著緊度的增加，織物的吸水率、吸水速度以及液體擴(kuò)散速度提高，但緊度增加到一定程度時(shí)，織物的吸水率、吸水速度以及液體擴(kuò)散速度又會(huì)隨著織物緊度的增大而降低。一方面，隨著織物緊度的增加，紗線擠緊，紗線間的空隙減小，紗線內(nèi)及紗線間可以容納的水分減少；另一方面，織物密度越大，具有吸水導(dǎo)濕功能的紗線數(shù)量越多。因此各織物的吸水率、吸水速度以及液體擴(kuò)散速度同時(shí)受紗線間的空隙和功能紗線的數(shù)量兩個(gè)因素的影響。

在織物組織相同而密度不同的情況下，1#織物的浸濕時(shí)間最短，這是由于1#織物經(jīng)緯密相對較小，紗線之間的緊密程度較小，水分對織物的潤濕及浸透較快，因此織物的浸濕時(shí)間相對較短。

在織物組織相同的情況下，水分的最大擴(kuò)散半徑隨著織物緊度的增加而減小，主要是隨著織物的經(jīng)緯密度增加，織物表層的保水能力增加，因此，織物表層的水分最大擴(kuò)散半徑逐漸減小，織物被水分浸濕部分也逐漸減少。

3.結(jié)論

a）根據(jù)差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)原理，合理選擇織物內(nèi)外層纖維纖度，能夠獲得吸水導(dǎo)濕性能良好的三維正交機(jī)織物。

b）采用細(xì)旦丙綸絲和黏膠長絲設(shè)計(jì)織造的不同密度的三維正交機(jī)織物吸水導(dǎo)濕性能表現(xiàn)優(yōu)良，是一種理想的新型面料。

c）三維機(jī)織物的吸水導(dǎo)濕性能受緊度的影響，綜合各項(xiàng)性能指標(biāo)，4#織物吸水導(dǎo)濕性能最優(yōu)，各原料對應(yīng)功能層的經(jīng)緯密度分別為為：細(xì)旦丙綸絲（333 dtex/72根）70×100根/10cm，粘膠長絲（278 dtex/48根）105×150根/10 cm，細(xì)旦丙綸絲（167 dtex/48根）105×150根/10cm。