涼爽纖維制品導(dǎo)濕性能的評(píng)價(jià)方法

文/周立明 戴晴 沈佳宏 萬方

引言

所謂涼是指織物能對(duì)人體起到快速降溫的作用，該性能主要由纖維的導(dǎo)熱性能決定；爽即干爽，是指織物經(jīng)芯吸、擴(kuò)散、傳輸?shù)确绞綄⑷梭w產(chǎn)生的氣態(tài)汗、液態(tài)汗迅速排放到織物的外層進(jìn)而蒸發(fā)，從而在人體皮膚表面與服裝內(nèi)側(cè)形成干燥的微氣候區(qū)。這也就是通常所指的織物吸濕排汗及散濕性能[1]，也就是討論導(dǎo)濕性能的評(píng)價(jià)測(cè)試方法。

通過各種試驗(yàn)方法的比較，選擇了3種導(dǎo)濕性能平行試驗(yàn)測(cè)試方法進(jìn)行研究：水滴擴(kuò)散時(shí)間法；芯吸高度法；時(shí)間-蒸發(fā)量法。通過對(duì)這3種測(cè)試方法的篩選比較，優(yōu)選出最佳的涼爽纖維及其織物的導(dǎo)濕性能的評(píng)價(jià)測(cè)試方法。本論文做了大量的研究工作，為建立更為準(zhǔn)確科學(xué)和有效的涼爽纖維制品的導(dǎo)濕評(píng)價(jià)方法。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與樣品

1.1.1 儀器

YG871毛細(xì)管效應(yīng)測(cè)定儀，南通宏大儀器有限公司；FA2004N電子天平（精確度為0.001g），上海精密科學(xué)儀器公司；滴定管（1mL）；試樣懸掛裝置；ZS-1B計(jì)時(shí)器：分度0.1s，上海沙遜鐘表有限公司；ZB01B圓盤取樣器，南通宏大試驗(yàn)儀器有限公司；YG-141N數(shù)字式織物厚度儀，寧波紡織儀器廠。

1.1.2 樣品

不同涼爽纖維含量制品：45%滌綸/55%改性纖維、57%滌綸/43%改性纖維、61%滌綸/39%改性纖維、64%滌綸/36%改性纖維、71%滌綸/29%改性纖維、72%滌綸/28%改性纖維等。

常見的纖維含量制品：65%滌綸/35%棉、100%棉、100%滌綸等。

結(jié)構(gòu)特征：網(wǎng)眼面、平針面、集圈類織物、雙羅紋類織物等。

1.2 試驗(yàn)方法及原理

1.2.1 水滴擴(kuò)散時(shí)間法

仔細(xì)觀察水滴擴(kuò)散情況，記錄水滴接觸試樣表面至完全擴(kuò)散所需的時(shí)間t。

試驗(yàn)原理：根據(jù)公式W＝S2/S1來計(jì)算兩面積的比值W。導(dǎo)濕面積S越大，織物吸水性越好[2]。比值W越大，織物從內(nèi)層向外層傳導(dǎo)水分的能力越強(qiáng)。

試驗(yàn)步驟：1）每個(gè)樣品取5塊試樣，每塊試樣的尺寸是10cm×10cm，試樣平整無褶皺。2）將試樣放置在溫度為（20±2）℃，濕度為（65±2）%的標(biāo)準(zhǔn)大氣下調(diào)濕平衡。3）將試樣放置在試驗(yàn)平臺(tái)上（使用時(shí)貼近人體皮膚的一面朝上），用滴定管吸入0.1%的紫色高錳酸鉀溶液約0.2mL，將液體輕輕地滴在試樣上，滴管口距試樣表面不超過1cm。4）仔細(xì)觀察水滴擴(kuò)散情況，記錄水滴接觸試樣表面至完全擴(kuò)散所需的時(shí)間t，精確至0.1s。5）分別計(jì)算5塊試樣的平均擴(kuò)散時(shí)間，結(jié)果修約至0.1s。

1.2.2 芯吸高度法

芯吸能力是整個(gè)傳濕性能的一部分，通常水分沿著纖維表面?zhèn)鬟f，但是當(dāng)液體被纖維吸收的時(shí)候也可以穿過纖維[3]。除組織結(jié)構(gòu)的影響因素外，織物的芯吸能力還受纖維結(jié)構(gòu)及外表面化學(xué)和物理組成的影響。

試驗(yàn)原理：以垂直懸掛的紡織材料一端被液體浸濕時(shí)，測(cè)定其經(jīng)過規(guī)定時(shí)間液體沿試樣的上升高度作為評(píng)價(jià)導(dǎo)濕性能的方法。

試驗(yàn)步驟：1）調(diào)節(jié)試樣裝置的水平，用試樣夾將試樣一端固定在橫梁架上。2）將試樣下端8mm～10mm處裝上適當(dāng)質(zhì)量的張力夾，使試樣保持垂直。調(diào)整試樣位置，使試樣靠近并平行于標(biāo)尺，下端位于標(biāo)尺零位以下（15±2）mm處。3）將試液倒入底座上的容器內(nèi)，降低橫梁架使液面處于標(biāo)尺的零位（試樣下端位于液面以下15mm±2mm處），此時(shí)開始計(jì)時(shí)。4）分別測(cè)量1min、5min、10min、20min、30min、40min時(shí)液體芯吸高度的最高值和最低值，單位為毫米（mm）。5）最終確認(rèn)選擇30min作為最佳測(cè)試結(jié)果。

1.2.3 時(shí)間-蒸發(fā)量法

評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)類服裝的一項(xiàng)重要指標(biāo)就是面料應(yīng)具有良好的吸汗能力并能將汗液迅速排出到服裝外層使其快速蒸發(fā)，以保證服裝的熱濕舒適性和衛(wèi)生性，因此，服裝面料的液態(tài)水傳導(dǎo)能力及干燥速度變得十分重要[4]。

試驗(yàn)原理：以織物在規(guī)定空氣狀態(tài)下的水分蒸發(fā)量與蒸發(fā)時(shí)間比來表征織物在液態(tài)汗?fàn)顟B(tài)下的速干性。

試驗(yàn)步驟：1）每個(gè)樣品取5塊試樣，每塊試樣的尺寸是10cm×10cm，試樣平整無褶皺。2）將約0.2mL 的三級(jí)水輕輕滴在試樣上，并稱取試樣質(zhì)量，再將試樣自然平展地垂直懸掛。3）每隔5min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%。4）如果試樣水分蒸發(fā)速率較快，連續(xù)稱量時(shí)間間隔可以適當(dāng)縮減（如3min或者1min等）。5）根據(jù)試樣在每個(gè)稱取時(shí)刻的水分蒸發(fā)量，繪制“時(shí)間和蒸發(fā)量曲線”圖。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 水滴擴(kuò)散時(shí)間法試驗(yàn)結(jié)果

從表1結(jié)果發(fā)現(xiàn)，1～7號(hào)涼爽纖維的導(dǎo)濕面積比值W比8～10號(hào)普通織物大，比值W越大，說明涼爽織物的吸水性比普通織物好，織物從內(nèi)層向外層傳導(dǎo)水分的能力越強(qiáng)，且1～4號(hào)涼爽纖維集圈類織物比5～7號(hào)涼爽纖維雙羅紋織物的水分傳導(dǎo)擴(kuò)散性能好，水滴能得到較快擴(kuò)散，同時(shí)涼爽纖維網(wǎng)眼面比值W比平針面高，表明網(wǎng)眼面貼身穿著導(dǎo)濕效果較好。導(dǎo)濕面積S越大，織物吸水性越好。涼爽纖維制品比普通織物的水滴潤(rùn)濕織物的時(shí)間短，導(dǎo)濕性好。而對(duì)于普通織物來說，網(wǎng)眼面水滴擴(kuò)散時(shí)間較平針面快，但比值W較接近，導(dǎo)濕效果無明顯區(qū)別。

2.2 芯吸高度法試驗(yàn)結(jié)果

從表2試驗(yàn)可以看出，試樣分別經(jīng)過多個(gè)時(shí)間段測(cè)試，但是與30min后測(cè)試結(jié)果無變化，證明在30min以前一直處于上升階段，至30min后趨于穩(wěn)定，可作為芯吸高度試驗(yàn)的最終結(jié)果。從試驗(yàn)中可知，涼爽纖維的芯吸高度明顯高于普通纖維，克重越輕薄的織物，芯吸高度越高，吸水性越好，導(dǎo)濕性越好。這是因?yàn)闆鏊啚楫愋蛿嗝婢埘ダw維，具有高表面積及溝槽， 利用纖維溝槽的毛細(xì)作用，可有效傳輸或擴(kuò)散汗水。

表2 芯吸高度測(cè)試

2.3 時(shí)間-蒸發(fā)量法試驗(yàn)結(jié)果

采用時(shí)間-蒸發(fā)量法進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)試樣在每個(gè)稱取時(shí)刻的水分蒸發(fā)量，繪制時(shí)間和蒸發(fā)量曲線見圖1。

圖1 時(shí)間和蒸發(fā)量曲線

從圖1試驗(yàn)可以看出，曲線斜率越大蒸發(fā)量越高，在相同時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)速率越快。蒸發(fā)速率與織物的結(jié)構(gòu)和成分緊密相關(guān)，改性纖維含量越高，毛細(xì)效應(yīng)越好，越有利于水分的快速蒸發(fā)，速干性越好。但是改性纖維含量較少時(shí)，與普通化纖散熱程度差異不大，無明顯區(qū)別。

2.4 評(píng)價(jià)方法比較

擴(kuò)散時(shí)間法：該試驗(yàn)以毫米計(jì)算，本身的數(shù)據(jù)差異不大，受織物結(jié)構(gòu)與厚度的影響較大，可以體現(xiàn)其涼爽制品的導(dǎo)濕性，但無法充分體現(xiàn)其明顯差異性。

芯吸高度法：該試驗(yàn)是個(gè)比較成熟的測(cè)試方法，同時(shí)它能明顯區(qū)分于普通織物。根據(jù)FZ/T 72009—2008《針織吸濕牛仔布》標(biāo)準(zhǔn)[5]，該標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)“具有導(dǎo)濕特性的纖維為底紗加工織成的針織吸濕牛仔布的品質(zhì)”為范圍，其標(biāo)準(zhǔn)考核指標(biāo)為≥70mm/30min，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，普通織物卻是＜70mm/30min，而涼爽制品均符合該標(biāo)準(zhǔn)，能較好地體現(xiàn)其導(dǎo)濕性。

時(shí)間-蒸發(fā)量法：該試驗(yàn)?zāi)茏C明涼爽制品較普通滌綸制品而言，相同的蒸發(fā)時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)的速率較快，但是當(dāng)涼爽制品的冰紗含量較低時(shí)與普通滌綸差異不大，無法明顯體現(xiàn)其導(dǎo)濕特性。

3種方法比較下來是芯吸高度法為相對(duì)最優(yōu)。

3 結(jié)語

評(píng)價(jià)涼爽纖維制品的一大特性是具有吸濕快干性。在涼爽纖維制品導(dǎo)濕性能的評(píng)價(jià)中采用了3種完全不同的方法進(jìn)行測(cè)試，3種方法分別是：擴(kuò)散時(shí)間法，芯吸高度法，時(shí)間-蒸發(fā)量法。經(jīng)過不同方法的測(cè)試比較得出：芯吸高度法是個(gè)比較成熟的測(cè)試方法，同時(shí)它能明顯區(qū)分于普通織物。而另兩種方法均無法充分體現(xiàn)其明顯差異性，故選擇芯吸高度法作為評(píng)價(jià)涼爽纖維及其織物導(dǎo)濕性能的最佳方案。