羊毛與37.5滌綸混紡針織物的熱濕舒適性研究

王 欣 俞金林 付少舉 張佩華 程隆棣

1. 東華大學(xué) 紡織學(xué)院(中國) 2. 江蘇丹毛紡織股份有限公司(中國)

對于夏季服裝而言，涼爽舒適是人們追求的重要特性。 “涼”主要與織物的吸熱導(dǎo)熱性有關(guān)，“爽”主要與織物的吸濕導(dǎo)濕性和透氣性有關(guān)[1]。將羊毛與涼爽滌綸以適當(dāng)?shù)谋壤旒?，所得織物不僅具有羊毛良好的彈性和吸濕性，而且具有強(qiáng)度高、涼爽舒適的特性。研究表明，熱濕舒適性以61.5%的貢獻(xiàn)率成為影響織物及服裝整體舒適感覺的重要因素[2]。因此，研究精紡羊毛混紡織物的熱濕舒適性對于提高織物的整體舒適性具有重要意義。

37.5TM技術(shù)是由美國Cocona公司研發(fā)的一項(xiàng)利用體熱蒸發(fā)濕氣的專利技術(shù)，主要應(yīng)用于功能性面料的開發(fā)[3]。37.5TM技術(shù)能夠降低人體微環(huán)境中的濕度，提高服裝的舒適性，使人體處于一種舒適的狀態(tài)。采用37.5TM技術(shù)制作的調(diào)濕控溫滌綸(后文簡稱37.5滌綸)中，包含對椰殼粉末進(jìn)行碳化處理后獲得的活性炭顆粒。該活性炭顆粒具有超高的比表面積和很強(qiáng)的吸附性，在高溫環(huán)境下，能夠及時(shí)吸收周圍環(huán)境中的熱量和水汽。由37.5滌綸制成的織物與人體接觸時(shí)，可以吸收人體排出的水分，降低人體溫度，使人體感覺涼爽、舒適。研究表明，37.5滌綸與羊毛混紡而成的織物中，37.5滌綸含量越大，瞬間接觸涼感(Q-max)值越大，織物冷感越強(qiáng)[4]。目前，關(guān)于37.5滌綸吸濕、涼爽性的應(yīng)用研究還較少，將其與羊毛纖維混紡織制織物并分析織物吸濕涼感性能的研究也相對較少?；诖耍疚闹饕獪y試8種不同的羊毛/滌綸混紡針織物的密度、面密度、未充滿系數(shù)和厚度等基本參數(shù)，以及回潮率、透氣率、芯吸高度、瞬間接觸涼感及恒定加熱條件下的干、濕態(tài)升溫性能等熱濕舒適性能，并分析和評價(jià)針織物基本參數(shù)對其熱濕舒適性能的影響。

1 試驗(yàn)

1.1 試樣

試驗(yàn)采用的試樣由江蘇丹毛紡織股份有限公司提供，所有針織物試樣的基本規(guī)格參數(shù)如表1所示。

表1 試樣基本規(guī)格參數(shù)

1.2 測試指標(biāo)與方法

所有試驗(yàn)均在標(biāo)準(zhǔn)溫濕度條件下進(jìn)行，溫度為(20±1) ℃，濕度為65%±1%。

回潮率：采用烘箱法測定織物的回潮率，參考GB/T 9995—1997《紡織材料含水率和回潮率的測定 烘箱干燥法》，測試結(jié)果用百分率表示。

透氣率：采用TEXTEST FX3300型織物透氣儀測試織物的透氣率，試驗(yàn)壓強(qiáng)設(shè)定為100 Pa，測試同一織物試樣10個(gè)不同有效位置處的透氣率，測試結(jié)果取平均值。

芯吸高度：根據(jù)FZ/T 01071—2008《紡織品 毛細(xì)效應(yīng)試驗(yàn)方法》測試織物的芯吸高度。

瞬間接觸涼感(Q-max)：采用KES-F7 THERMO LABO Ⅱ型接觸冷暖感測試儀，測試同一織物試樣3個(gè)不同有效位置處的瞬間接觸涼感值，結(jié)果取平均值，測試溫差為20 ℃。

織物干、濕態(tài)升溫性能：利用織物的干、濕態(tài)升溫測試曲線表征織物在干燥和出汗?fàn)顟B(tài)下散熱和降溫的涼爽作用。測試前，對于干態(tài)織物，需將其置于標(biāo)準(zhǔn)溫濕度環(huán)境內(nèi)進(jìn)行24 h的調(diào)濕，使其充分達(dá)到熱、濕平衡；對于濕態(tài)織物，先使用烘箱對所測織物進(jìn)行烘干并稱其質(zhì)量，然后將烘干后的織物放在去離子水中浸泡，直至飽和，取出后，將織物置于恒溫恒濕環(huán)境下，使水分自由蒸發(fā)，直至織物中所含水分的質(zhì)量為15 g。測試儀器為YG606型織物熱阻濕阻儀，試樣大小為35 cm×35 cm。將織物反面朝下、正面朝上平整地放置在測試板上。利用可控硅調(diào)節(jié)加熱功率至45%，在該功率下，對織物進(jìn)行加熱，使測試板的溫度由25 ℃升至40 ℃[5]。為確保試驗(yàn)過程的穩(wěn)定性，先在相同的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)下，將測試空板的溫度升至所需溫度，再降低至初始設(shè)定溫度。

2 結(jié)果與討論

2.1 回潮率

8種針織物試樣的回潮率測試結(jié)果如圖1所示。

圖1 試樣回潮率測試結(jié)果

由圖1可知，8種混紡針織物試樣的回潮率均低于10%。其中，試樣Z8的回潮率最大，為9.24%，對應(yīng)織物的纖維組分為羊毛與37.5滌綸(70/30)，組織結(jié)構(gòu)為緯平針；試樣Z3的回潮率最小，為4.86%，對應(yīng)織物的纖維組分為羊毛/普通滌綸/37.5滌綸(35/35/30)。對比試樣Z1、Z2、Z7和Z8可知，羊毛含量一定時(shí)，采用37.5滌綸時(shí)，混紡織物的回潮率略高于采用普通滌綸的混紡織物。這是因?yàn)?7.5滌綸與普通滌綸相比，具有較強(qiáng)的吸濕性。羊毛與滌綸混紡時(shí)，織物中所含的羊毛質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，織物的回潮率越高，這是因?yàn)檠蛎旧砭哂休^高的回潮率，無論是普通滌綸還是37.5滌綸，其回潮率都遠(yuǎn)低于羊毛。

2.2 透氣率

8種針織物試樣的透氣率測試結(jié)果如圖2所示?？椢锏耐笟庑灾饕c織物的孔隙率有關(guān)，與織物的組成成分關(guān)系不大。試驗(yàn)結(jié)果顯示：透氣率隨針織物未充滿系數(shù)的增大而增大。因?yàn)獒樋椢锏奈闯錆M系數(shù)越大，織物越稀松，其孔隙率越大，當(dāng)織物中含有較多的孔隙或空氣通道時(shí)，織物的透氣性將明顯上升。試樣Z4為1+1雙羅紋織物，其組織緊密，未充滿系數(shù)小，孔隙率較小，因此透氣性最差，為523.9 mm/s；單面提花斜紋織物和緯平針織物的透氣性優(yōu)于1+1雙羅紋織物。試樣Z6為1+1羅紋織物，其結(jié)構(gòu)較稀松，織物試樣的透氣率也最大，為2 780.6 mm/s。對比試樣Z5、Z7和Z8的透氣率可知，當(dāng)織物的纖維組成成分和組織結(jié)構(gòu)等規(guī)格參數(shù)基本一致時(shí)，針織物的面密度越大，其透氣性越差。這是因?yàn)榭椢锏拿婷芏仍酱?，其厚度越大，氣流通過織物孔隙的路徑越長，越不利于氣流通過，從而會(huì)降低織物的透氣性。

圖2 試樣透氣率測試結(jié)果

2.3 芯吸高度

8種針織物試樣的的芯吸高度測試結(jié)果如圖3所示。織物的芯吸效應(yīng)實(shí)際上是一種表征液體在織物中動(dòng)態(tài)傳遞的過程[6]。由圖3可以看出，織物的縱向芯吸高度大于橫向芯吸高度。這是因?yàn)橐簯B(tài)水沿著織物縱向傳遞時(shí)遇到的阻力小于沿織物橫向傳遞受到的阻力，紗線在織物橫向的彎曲降低了紗線對液態(tài)水分的貫通性。

對比試樣Z1、Z2、Z7和Z8可以發(fā)現(xiàn)，37.5滌綸的吸濕能力明顯優(yōu)于普通滌綸。攜有活性炭顆粒的37.5滌綸纖維能夠吸收一定量的水汽，提高了織物的導(dǎo)濕性能。在織物的纖維組分、組織結(jié)構(gòu)等基本一致的情況下，織物的面密度影響其毛細(xì)芯吸效應(yīng)，且織物的面密度較小時(shí)，織物的芯吸效應(yīng)較差?？椢锏拿婷芏刃。讓?dǎo)致紗線間的等效半徑增大，織物的芯吸速度降低，芯吸能力下降[7]。將試樣Z3的芯吸高度與試樣Z4和Z7進(jìn)行對比可知，織物中羊毛纖維所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，織物的芯吸高度越高。這是因?yàn)檠蛎w維本身的吸濕性優(yōu)良，而37.5滌綸吸收的水分主要是以氣態(tài)水的形式存在。

圖3 試樣芯吸高度測試結(jié)果

2.4 瞬間接觸涼感

織物的冷暖感是織物與皮膚瞬間接觸時(shí)皮膚向織物轉(zhuǎn)移的熱量不同造成的[8]?？椢锏腝-max 值越大，其瞬間接觸涼感性能越好，人體與織物接觸時(shí)，越?jīng)鏊?；反之，織物的瞬間接觸涼感性能越差。8種針織物試樣的瞬間接觸涼感(Q-max)測試結(jié)果如表2所示。由表2可知，當(dāng)測試溫差為20 ℃時(shí)，8種織物試樣的Q-max值均大于0.2 W/cm2，表明8種織物的涼感性能均較好。其中，試樣Z5、Z7和Z8的Q-max值較大，這3種織物試樣都含有37.5滌綸，且織物組織結(jié)構(gòu)為緯平針。將試樣Z7、Z8與試樣Z1、Z2對比可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)織物中所含的羊毛質(zhì)量分?jǐn)?shù)及組織結(jié)構(gòu)一定時(shí)，羊毛/普通滌綸混紡織物的Q-max值小于羊毛/37.5滌綸混紡織物的Q-max值，表明37.5滌綸的涼感性能優(yōu)于普通滌綸，且Q-max值提高了約10.7%。通過對比具有不同組織結(jié)構(gòu)的織物試樣Z3、Z4、Z5和Z6可以發(fā)現(xiàn)，織物的組織結(jié)構(gòu)影響其Q-max值，緯平針織物(試樣Z5)的Q-max值較大，涼感性能好，1+1羅紋織物(試樣Z6)的Q-max值較小，涼感性能差。試樣Z6含有較大質(zhì)量分?jǐn)?shù)的37.5滌綸，但其涼感性能劣于其他7種針織物試樣，這主要是因?yàn)樵摽椢锏奈闯錆M系數(shù)較大，織物間含有較多的空氣，導(dǎo)致其傳熱性能較差。不同的織物組織結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致不同含量的空氣存儲于織物中，而空氣的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)小于纖維的導(dǎo)熱系數(shù)。

表2 試樣的瞬間接觸涼感測試結(jié)果

2.5 干、濕態(tài)升溫性能

在相同的受熱情況下，織物的升溫速率越小，表明其傳熱、傳濕性能越好，涼感越好。

由織物試樣的干態(tài)升溫曲線(圖4)可知，試樣Z5、Z8、Z7、Z4、Z3、Z2、Z1和Z6的涼爽、傳熱性能依次降低，這與織物的瞬間接觸涼感Q-max值大小相對應(yīng)。涼感性能最差的是試樣Z6，其組織結(jié)構(gòu)為1+1羅紋，纖維組分為羊毛/37.5滌綸(65/35)。對比羊毛/普通滌綸混紡織物與羊毛/37.5滌綸混紡織物可知，37.5滌綸的吸濕、排汗和散熱性能明顯優(yōu)于普通滌綸。在織物的組織結(jié)構(gòu)、面密度等規(guī)格參數(shù)一定時(shí)，37.5滌綸在織物中所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，織物的涼感性能越好。對于不同組織結(jié)構(gòu)的織物，1+1羅紋織物的傳熱性能較差，散熱不佳。

圖4 試樣的干態(tài)升溫曲線

由織物試樣的濕態(tài)升溫曲線(圖5)可知，試樣Z4、Z5、Z2、Z1、Z8、Z3、Z7和Z6的濕態(tài)散熱性能依次降低。對比圖4可以看出，織物的濕態(tài)涼感性能不同于其干燥狀態(tài)下的涼感性能，且差異較大。因此可知，水分的存在對于織物的吸熱、排濕和散熱性能有較大的影響。結(jié)合其他不同厚度織物的干態(tài)和濕態(tài)升溫速率可知，在纖維組分和織物組織結(jié)構(gòu)等規(guī)格參數(shù)一致的情況下，織物的厚度是影響織物干態(tài)和濕態(tài)涼感性能的重要因素，織物的厚度越大，其升溫速率越大，涼感越差。

圖5 試樣的濕態(tài)升溫曲線

織物的干態(tài)-空板升溫曲線(圖6)和濕態(tài)-空板升溫曲線(圖7)均是以測試儀器的空板升溫曲線為基準(zhǔn)，其分別反映對應(yīng)時(shí)間內(nèi)，織物的干態(tài)升溫值、濕態(tài)升溫值與不加織物的空板升溫值的差值變化。由圖6和圖7可知，織物的干態(tài)涼爽、散熱性能不及織物的濕態(tài)涼感性能。由此也可以推斷，汗水的存在有助于提高服裝的吸濕散熱功能。試樣Z4的組織結(jié)構(gòu)為雙羅紋，其厚度和質(zhì)量雖較大，但濕態(tài)散熱和導(dǎo)濕能力均高于其他織物。這是因?yàn)榭椢锏慕M織結(jié)構(gòu)越均勻，散熱、傳濕和透氣通道越均勻、整齊，液體受到的表面張力越小，傳熱越迅速，傳熱系統(tǒng)越優(yōu)良，織物的涼感性能越好。

圖6 試樣干態(tài)-空板升溫曲線

圖7 試樣濕態(tài)-空板升溫曲線

3 結(jié)論

本文測試了8種不同的羊毛與普通滌綸、37.5滌綸混紡針織物的基本參數(shù)與熱濕舒適性，探討滌綸混紡針織物基本參數(shù)對其熱濕舒適性的影響。研究主要結(jié)論如下所述。

——羊毛/滌綸混紡針織物中，羊毛含量一定時(shí)，羊毛/37.5滌綸混紡織物的回潮率稍高于羊毛/普通滌綸混紡織物的回潮率。隨著羊毛纖維含量的增加，混紡織物的回潮率隨之上升。

——透氣率隨針織物未充滿系數(shù)的增大而增大，當(dāng)織物的纖維組成成分、組織結(jié)構(gòu)等規(guī)格參數(shù)基本一致時(shí)，針織物的面密度越大，其透氣性相對越差。

——羊毛/滌綸混紡針織物中羊毛的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，織物的芯吸能力越好；加入37.5滌綸可提高織物的導(dǎo)濕性能。

——含37.5滌綸的緯平針織物，其瞬間接觸涼感性能較好，37.5滌綸的涼感性能優(yōu)于普通滌綸，相應(yīng)Q-max值提高約10.7%。不同的織物組織結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致不同含量的空氣存儲于織物中，Q-max值與織物中所含的空氣量呈負(fù)相關(guān)。

——水分的存在有助于提高織物的吸濕散熱性能。