織物吸濕速干性能影響因素分析

郭曉蕓

[機(jī)時(shí)商貿(mào)（上海）有限公司，上海200003]

0 引言

隨著人們生活水平的提高，對(duì)服飾產(chǎn)品的舒適性和功能性有了更高的要求。對(duì)于越來越重視健康以及生活品質(zhì)的人們，跑步、健身等運(yùn)動(dòng)已日趨常態(tài)化，且逐漸成為一種生活方式。在運(yùn)動(dòng)中優(yōu)良的穿著舒適性越來越受到消費(fèi)者們的青睞，這一現(xiàn)象引起各類具有吸濕性能、速干性能或排汗性能的服裝逐漸風(fēng)靡市場(chǎng)。

對(duì)于普通消費(fèi)者而言，市場(chǎng)上種類繁多的吸濕速干服裝產(chǎn)品，除了標(biāo)價(jià)不同，其它并無更多的相關(guān)信息可以幫助消費(fèi)者進(jìn)行鑒別和選擇。同時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)管部門也有類似的困惑。試驗(yàn)選用從市場(chǎng)上購買的一系列標(biāo)稱具有吸濕速干或相關(guān)功能的服裝產(chǎn)品進(jìn)行吸濕速干等各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試，并對(duì)產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)、纖維截面、紗線材質(zhì)等影響因素與織物吸濕速干性能之間的關(guān)系進(jìn)行分析，希望可以為相關(guān)專業(yè)人士提供參考。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)依據(jù)

目前我國測(cè)試紡織品吸濕快干性的標(biāo)準(zhǔn)主要有GB/T 21655．1—2008《紡織品吸濕速干性的評(píng)定第一部分：?jiǎn)雾?xiàng)組合試驗(yàn)法》（以下簡(jiǎn)稱GB/T 21655．1）和 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》（以下簡(jiǎn)稱GB/T 21655．2），其中GB/T 21655．1通過各單項(xiàng)指標(biāo)的組合來評(píng)價(jià)紡織品的吸濕速干性能，GB/T 21655．2則通過液態(tài)水的動(dòng)態(tài)傳遞性能來評(píng)價(jià)紡織品的吸濕速干性能。試驗(yàn)采用GB/T 21655．2的方法對(duì)試樣的液態(tài)水動(dòng)態(tài)傳遞性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，表1為GB/T 21655．2對(duì)于吸濕速干等性能規(guī)定的技術(shù)要求。

表1 GB/T 21655.2對(duì)吸濕速干性能的技術(shù)要求

1.2 試驗(yàn)原理

試驗(yàn)時(shí)將織物水平放置，當(dāng)液態(tài)水與其浸水面接觸后會(huì)發(fā)生液態(tài)水沿織物的浸水面擴(kuò)散并向滲透面?zhèn)鬟f和同時(shí)在滲透面擴(kuò)散的現(xiàn)象。利用傳感器測(cè)定液態(tài)水的動(dòng)態(tài)傳遞狀況，從而對(duì)織物的吸濕、速干、排汗等性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.3 試驗(yàn)儀器

采用SDL Atlas Ltd生產(chǎn)的M290型液態(tài)水分管理測(cè)試儀（見圖1）對(duì)各試樣的浸濕時(shí)間T、吸水速率A、滲透面最大浸濕半徑R、滲透面液態(tài)水?dāng)U散速度S、單向傳遞指數(shù)O等參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。

圖1 液態(tài)水分管理測(cè)試儀

1.4 試驗(yàn)試樣

本次試驗(yàn)采用從市場(chǎng)上購買的標(biāo)注有吸濕、速干或相關(guān)性能的服裝進(jìn)行測(cè)試。為了分析纖維截面及織物結(jié)構(gòu)等因素對(duì)織物吸濕速干性能的影響，采用JOEL公司生產(chǎn)的JSM-6380型掃描電子顯微鏡對(duì)所有試樣的纖維截面等進(jìn)行了分析。表2和圖2分別列出了各試樣的基本參數(shù)和幾張典型的纖維截面圖。

1.5 試驗(yàn)條件

根據(jù)測(cè)試要求，試驗(yàn)在符合GB/T 6529—2008標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的大氣條件中進(jìn)行測(cè)試，所使用的測(cè)試液為9 g/L的氯化鈉（NaCl）溶液。由于不了解市場(chǎng)上隨機(jī)購買服裝的后整理工藝，而后整理對(duì)于產(chǎn)品的吸濕速干性能有影響，本次試驗(yàn)主要分析試樣水洗后的數(shù)據(jù)。洗滌方法按照GB/T 8629—2001《紡織品試驗(yàn)用家庭洗滌和干燥程序》5A程序洗滌5次，并在不超過60℃的溫度下自然晾干。

2 影響因素分析

根據(jù)GB/T 21655．2標(biāo)準(zhǔn)要求，測(cè)試試樣在不同浸濕時(shí)間下的吸水速率A、最大浸濕半徑R、液態(tài)水?dāng)U散速度S和單向傳遞指數(shù)O，測(cè)試結(jié)果詳見表3。

2.1 浸潤時(shí)間T

浸濕時(shí)間是指液體接觸織物表面到織物吸收水分的時(shí)間。試驗(yàn)浸潤所需時(shí)間越短，說明織物對(duì)液體的吸附能力越好，液體在該織物上的擴(kuò)散速率越快。

由表3可知，浸濕時(shí)間的合格率較高，僅兩個(gè)機(jī)織平紋的產(chǎn)品滲透面的數(shù)據(jù)未達(dá)到要求，為2級(jí)。從總體數(shù)據(jù)來看：針織物試驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果明顯好于機(jī)織物，這是由于針織物的組織結(jié)構(gòu)較機(jī)織物更為松散，交織點(diǎn)少，浮線長，表面毛羽多，因而水分更容易潤濕滲透；織物編織越緊密，浸濕時(shí)間就越長；織物厚度和面密度對(duì)于浸濕時(shí)間有一定影響，且從整體趨勢(shì)看，織物厚度越大，面密度越高，浸濕時(shí)間越長；異形纖維增加纖維間的毛細(xì)效應(yīng)，從而提高織物的吸濕性能；溝槽增加纖維間的比表面積，增大纖維的表面能，從而提高織物的浸潤能力。

圖2 纖維截面圖

2.2 吸水速率A

吸水速率是指織物單位時(shí)間內(nèi)含水量的增加率，數(shù)值越大，說明織物對(duì)水分的傳導(dǎo)越快，儲(chǔ)水能力越好。

眾所周知，天然纖維（如棉纖維）的回潮率高，吸水量大，儲(chǔ)水能力好，早期曾被作為良好的吸濕速干材料進(jìn)行開發(fā)。由表3中含棉較多的7#樣品的測(cè)試結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，雖然棉纖維的回潮率高，但由于其良好的儲(chǔ)水能力，在織物滲透面的結(jié)果并不理想，對(duì)于水分的蒸發(fā)效果也較差。而從市面上隨機(jī)采樣的情況可獲知，疏水改性化學(xué)纖維在吸濕速干方面的應(yīng)用更為廣泛，化學(xué)纖維吸水速率更多地體現(xiàn)在纖維的導(dǎo)濕能力上。由表3可知，針織物的吸水速率明顯優(yōu)于機(jī)織物，這是由于針織物的結(jié)構(gòu)比機(jī)織物松散，交織點(diǎn)少，纖維間空隙大，水分更容易滲透，也具有更大的儲(chǔ)水空間。若紗線織造緊密，則水分在紗線間的傳遞阻力上升，吸水速率降低；面料越厚，織物的儲(chǔ)水能力越強(qiáng)，對(duì)吸水速率也有一定的影響；異形纖維增加纖維間的毛細(xì)效應(yīng)，加快織物的吸濕性；纖維表面的溝槽增大纖維的比表面積，使吸收后的水分?jǐn)U散加快。

表3 GB/T 21655.2標(biāo)準(zhǔn)要求測(cè)試參數(shù)結(jié)果 /級(jí)

2.3 最大浸濕半徑R

最大浸濕半徑是指織物開始浸濕到規(guī)定時(shí)間結(jié)束時(shí)潤濕區(qū)域的最大半徑。浸濕半徑越大，說明織物的導(dǎo)濕性能越好。

由表3可知，針織物的最大浸濕半徑測(cè)試結(jié)果明顯優(yōu)于機(jī)織物，是由于針織物結(jié)構(gòu)比機(jī)織物松散，且在組織結(jié)構(gòu)相同的情況下，織造密度越小，結(jié)構(gòu)越松散，則水分越容易沿著纖維傳遞，浸潤更多的紗線部分。

從截面形態(tài)來看：3#試樣的纖維截面并未進(jìn)行特殊處理，其測(cè)試結(jié)果較差，最大浸濕半徑僅為1級(jí)；異形纖維最大浸濕半徑的測(cè)試結(jié)果則較好，主要是因?yàn)楫愋魏蛶в袦喜鄣睦w維表面增大了纖維的表面積和毛細(xì)效應(yīng)，從而加快水分的擴(kuò)散，在相同時(shí)間內(nèi)最大浸濕半徑擴(kuò)大。此外，纖維的異形截面和溝槽加大纖維與空氣的接觸面，從而提高了織物的干燥速率，加速水分在纖維間的傳導(dǎo)。

2.4 液態(tài)水?dāng)U散速度S

液態(tài)水?dāng)U散速度是指織物表面浸濕后擴(kuò)散到最大浸濕半徑時(shí)沿半徑方向液態(tài)水的累計(jì)傳遞速度，也是評(píng)價(jià)織物導(dǎo)濕性能的一項(xiàng)指標(biāo)。在織物組織結(jié)構(gòu)方面，針織物的結(jié)果明顯優(yōu)于機(jī)織物，是由于針織物的組織結(jié)構(gòu)相對(duì)松散，水分傳遞阻力低，有足夠的空間進(jìn)行水分的傳遞。帶有溝槽的纖維表面增大纖維的比表面積，增加織物內(nèi)部水分與空氣接觸面，從而加快水分的擴(kuò)散并干燥。

理論上講，織物的厚度和面密度的增加都會(huì)影響纖維與空氣的接觸。通?？椢镌捷p薄，水分更多地集中在織物表面，擴(kuò)散越快。由于目前市場(chǎng)上吸濕速干的服裝大多采用異形纖維，擴(kuò)大纖維的比表面積，所以織物厚度和面密度對(duì)織物液態(tài)水?dāng)U散速度的影響相對(duì)較小。

2.5 單向傳遞指數(shù)O

單向傳遞指數(shù)是指液態(tài)水從織物浸水面?zhèn)鬟f至滲透面的能力，以織物兩側(cè)吸水量的差值與測(cè)試時(shí)間的比值表示。

由表3可知，單向傳遞指數(shù)的合格率較低，且從對(duì)合格產(chǎn)品的分析結(jié)果來看，也無很強(qiáng)的規(guī)律性。因此，研究應(yīng)從單向傳遞指數(shù)的定義及公式著手進(jìn)行分析。根據(jù)GB/T 21755．2標(biāo)準(zhǔn)可知，單向傳遞指數(shù)O的計(jì)算公式為：

式中：O——單向傳遞指數(shù)；

UB——浸水面的吸水量；

UT——滲透面的吸水量；

T——測(cè)試時(shí)間。

由公式（1）可知，在測(cè)試時(shí)間相對(duì)固定的情況下，滲透面的吸水量和浸濕面的吸水量相差越大，則單向傳遞指數(shù)O越好。因?yàn)樗值卧诳椢锷鲜且粋€(gè)被織物吸附、傳導(dǎo)和蒸發(fā)的動(dòng)態(tài)過程，當(dāng)這一過程達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，若不考慮水分的蒸發(fā)，則水分在織物上的傳遞便失去其最主要的原動(dòng)力，即表面張力的影響，傳導(dǎo)過程會(huì)基本停止，此時(shí)織物浸水面和滲透面吸水量的差異不會(huì)太大，也就是說單向傳遞指數(shù)O的數(shù)值不會(huì)很高；當(dāng)織物比較輕薄或存在較大空隙時(shí)，水分由于重力的影響集中于試樣的滲透面，雖會(huì)得到較高的單向傳遞指數(shù)O，但不能就此判斷織物具有較好的快干性能。由表3可知：具有良好最大浸濕半徑R和動(dòng)態(tài)水?dāng)U散速度S的織物的單向傳遞指數(shù)O并不理想，且單向傳遞指數(shù)O的結(jié)果與織物的材質(zhì)、纖維截面、織物組織結(jié)構(gòu)等因素的關(guān)聯(lián)性較小。因此，可否用單向傳遞指數(shù)去表征織物的快干性能還需要進(jìn)行探討。

3 結(jié)論

織物的吸濕速干主要由吸濕、導(dǎo)濕和蒸發(fā)三個(gè)過程組成，好的吸濕速干服裝需要同時(shí)滿足吸汗快、傳導(dǎo)快和蒸發(fā)快三個(gè)特性。結(jié)合織物纖維材質(zhì)、截面形態(tài)、織物組織結(jié)構(gòu)、織物密度等因素分析可知，采用吸水纖維來增加纖維的親水基團(tuán)，雖可增加織物的吸水性，但卻影響水分蒸發(fā)，因此疏水性的改性化學(xué)纖維被更多地應(yīng)用于吸濕速干服裝中；采用異形纖維和溝槽表面，可以提高纖維的表面能，縮短水分在織物中的吸收擴(kuò)散蒸發(fā)過程；織物組織結(jié)構(gòu)對(duì)其吸濕速干性有一定影響，針織物優(yōu)于機(jī)織物，輕薄織物優(yōu)于厚重織物，低密度織物優(yōu)于高密度織物；單向傳遞指數(shù)作為一項(xiàng)表征織物速干排汗性能的重要指標(biāo)，其合理性值得探討。