功能性面料吸濕速干性能的檢測(cè)方法與設(shè)計(jì)分析

鄒菲

［伊士曼（中國(guó)）投資管理有限公司，上海201210］

0 引言

隨著國(guó)民生活水平的提高，人們對(duì)于高品質(zhì)生活的追求不斷提升，對(duì)運(yùn)動(dòng)類服飾產(chǎn)品的需求也在日益增加，尤其對(duì)功能性面料的需求呼聲不斷增強(qiáng)。液態(tài)水管理（moisture managemen，又稱吸濕速干）類面料作為一種功能性服飾面料，近年來(lái)不斷獲得人們的青睞。

吸濕速干，顧名思義就是面料既能很快地吸收水分，又能及時(shí)地將水分排出，從而保持人體的干爽狀態(tài)[1]。單從纖維角度看，兼顧吸濕和速干特性的纖維較少，例如：棉、黏膠等纖維素纖維的吸濕性能優(yōu)良，但很難快干；滌綸、丙綸等合成纖維快干性能較好，但吸濕性相對(duì)較差。如何使面料實(shí)現(xiàn)吸濕速干的功能，目前常用的方法主要有3種：利用改性纖維材料設(shè)計(jì)出所需的功能面料，這種方法主要通過(guò)物理方法改變纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)，借助于毛細(xì)管效應(yīng)改善面料的吸濕和導(dǎo)濕性能；結(jié)合織物結(jié)構(gòu)和其他纖維配搭設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)紡織品的吸濕速干功效；采用后整理技術(shù)（如吸濕排汗整理或者吸濕速干整理等），賦予織物良好的吸濕速干性能。

1 紡織品吸濕速干性的檢測(cè)方法

國(guó)內(nèi)外對(duì)面料吸濕速干性能的測(cè)試和評(píng)價(jià)存在多種方法，有的先測(cè)試紡織品的某項(xiàng)指標(biāo)（如吸水性、擴(kuò)散性、芯吸性、干燥速率），再結(jié)合其中的某幾項(xiàng)性能指標(biāo)來(lái)綜合評(píng)價(jià)紡織品的吸濕速干性；有些是通過(guò)動(dòng)態(tài)測(cè)試方式同時(shí)監(jiān)測(cè)液態(tài)水與紡織品之間的相互作用和影響來(lái)評(píng)價(jià)紡織品的吸濕速干性。常用于測(cè)試面料吸濕速干性的方法主要有GB/T 21655.1—2008《紡織品 吸濕速干性的評(píng)定第1部分：?jiǎn)雾?xiàng)組合試驗(yàn)法》（以下簡(jiǎn)稱 GB/T 21655.1）、GB/T 21655.2—2019《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）、AATCC 79—2014《紡織品的吸水性》（以下簡(jiǎn)稱AATCC 79）、AATCC 197—2013《紡織品的垂直芯吸性》（以下簡(jiǎn)稱AATCC197）、AATCC 195—2017《紡織品液態(tài)水分管理性能》（以下簡(jiǎn)稱AATCC 195）、AATCC 201—2014《面料速干性：熱板法》（以下簡(jiǎn)稱AATCC 201）等。

1.1 國(guó)內(nèi)常用表征和評(píng)判吸濕速干性的方法

1.1.1 GB/T 21655.1（單向組合試驗(yàn)法）

GB/T 21655.1通過(guò)利用5個(gè)單向指標(biāo)的測(cè)試結(jié)果來(lái)綜合評(píng)判織物整體的吸濕速干性能，常用織物的吸水率、滴水?dāng)U散時(shí)間和芯吸高度來(lái)表征面料的吸濕性能，用織物對(duì)水分的蒸發(fā)速率和透濕量來(lái)表征面料的速干性能。吸水率，指試樣吸水后在水中浸潤(rùn)5 min后取出至無(wú)滴水時(shí)，試樣所吸收的水分對(duì)原始質(zhì)量的百分率。滴水?dāng)U散時(shí)間，指將約0.2 mL的水滴在試樣上，從水接觸試樣至其完全滲透至織物內(nèi)所需要的時(shí)間。芯吸高度，指試驗(yàn)材料毛細(xì)效應(yīng)的度量，垂直懸掛的紡織材料一端被水浸濕時(shí)，水通過(guò)毛細(xì)管作用在一定時(shí)間內(nèi)（30 min）沿紡織材料上升的高度。蒸發(fā)速率，指將一定量的水滴在試樣上后懸掛在標(biāo)準(zhǔn)大氣中至水分全部蒸發(fā)，其時(shí)間-蒸發(fā)量曲線上線性區(qū)間內(nèi)單位時(shí)間的蒸發(fā)質(zhì)量。透濕量（吸濕法），指把盛有干燥劑并封以織物試樣的透濕杯置于規(guī)定溫度和濕度的密封環(huán)境中，根據(jù)一定時(shí)間內(nèi)透濕杯質(zhì)量的變化來(lái)計(jì)算織物的透濕量。

根據(jù)GB/T 21655.1的測(cè)試方法，對(duì)面料綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)要求詳見(jiàn)表1。需要注意，面料洗滌前及洗滌5次后的各項(xiàng)性能均需達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，才可被評(píng)判為具有吸濕速干功能的面料。

表1 GB/T 21655.1產(chǎn)品技術(shù)要求

1.1.2 GB/T 21655.2（動(dòng)態(tài)水分傳遞法）

GB/T 21655.2通過(guò)動(dòng)態(tài)水分傳遞法來(lái)評(píng)價(jià)紡織品的吸濕速干性能，即：水滴與織物測(cè)試面接觸后，液態(tài)水沿織物的測(cè)試面（浸潤(rùn)面）擴(kuò)散，并從織物的測(cè)試面（浸潤(rùn)面）向滲透面擴(kuò)散，利用與試樣緊密接觸的傳感器來(lái)測(cè)定液態(tài)水動(dòng)態(tài)傳遞狀況，獲得一系列性能指標(biāo)，并以此評(píng)價(jià)紡織品的吸濕速干和吸濕排汗性能。其中，浸濕時(shí)間指從液體接觸織物表面到織物開(kāi)始吸收水分所需的時(shí)間，常用含水量與時(shí)間的關(guān)系曲線上第一次出現(xiàn)的斜率≥tan 15°時(shí)的時(shí)間表示；吸水速率指織物單位時(shí)間含水量的增加率；最大浸濕半徑指織物從開(kāi)始浸濕到規(guī)定時(shí)間結(jié)束時(shí)潤(rùn)濕區(qū)域的最大半徑；液態(tài)水?dāng)U散速度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；單向傳遞指數(shù)指液態(tài)水從織物浸水面?zhèn)鬟f到滲透面的能力，常用織物兩面吸水量的差值與測(cè)試時(shí)間之比表示。

評(píng)級(jí)時(shí)應(yīng)先對(duì)所有單個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)級(jí)。只有產(chǎn)品洗滌前和水洗5次后的性能均達(dá)到表2的技術(shù)要求時(shí)，才可標(biāo)示為具有吸濕速干性或吸濕排汗性。例如：當(dāng)產(chǎn)品浸潤(rùn)時(shí)間、吸水速率、滲透面最大浸濕半徑和滲透面液態(tài)水?dāng)U散速度均≥3級(jí)時(shí)，則可評(píng)價(jià)為吸濕速干性；當(dāng)產(chǎn)品的滲透面浸濕時(shí)間、滲透面吸水速率和單向傳遞指數(shù)均≥3級(jí)時(shí)，則可評(píng)價(jià)為吸濕排汗性。由此可見(jiàn)，GB/T 21655.1和GB/T 21655.2對(duì)紡織品吸濕速干性能的耐用性均有一定的要求，尤其對(duì)通過(guò)后整理方式實(shí)現(xiàn)吸濕速干功能的紡織品的品質(zhì)有一定的保證。

表2 GB/T 21655.2性能評(píng)定技術(shù)要求

由表1和表2可知：GB/T 21655.1（單向組合試驗(yàn)法）是通過(guò)對(duì)5個(gè)單向指標(biāo)的測(cè)定來(lái)綜合評(píng)判紡織品的吸濕速干性能，測(cè)試原理相對(duì)簡(jiǎn)單，設(shè)備成本投入少，在面料開(kāi)發(fā)過(guò)程中預(yù)判面料性能相對(duì)容易操作，且每個(gè)單向試驗(yàn)之間是獨(dú)立進(jìn)行的，在液體與紡織品發(fā)生作用時(shí)各項(xiàng)指標(biāo)之間并無(wú)直接的相互影響和關(guān)聯(lián)；GB/T 21655.2（動(dòng)態(tài)水分傳遞法）是在液體與紡織品接觸的瞬間同時(shí)記錄每個(gè)測(cè)試項(xiàng)目，會(huì)考慮各測(cè)試指標(biāo)之間的相互作用和影響，該檢測(cè)方法的測(cè)試原理相對(duì)復(fù)雜，需用專業(yè)的液態(tài)水動(dòng)態(tài)性能測(cè)試儀（設(shè)備昂貴）才能進(jìn)行性能測(cè)試，否則面料研發(fā)過(guò)程中的預(yù)判難度顯著增大。

1.2AATCC系列標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1 AATCC 79和AATCC 197標(biāo)準(zhǔn)

AATCC 79和AATCC 197是國(guó)外常用于評(píng)判面料吸濕性單項(xiàng)性能的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。AATCC 79是針對(duì)織物吸水性進(jìn)行測(cè)試，其測(cè)試原理為：向織物表面滴1滴水（0.05 mL），計(jì)算從水滴在織物測(cè)試面開(kāi)始到織物上的水滴無(wú)光反射時(shí)所需的時(shí)間。AATCC 197是針對(duì)紡織品垂直芯吸性進(jìn)行測(cè)試，即通過(guò)試驗(yàn)材料的毛細(xì)管效應(yīng)進(jìn)行度量，常用兩種方法表示，其中：方法A指記錄達(dá)到某一高度（150 mm）所需的時(shí)間；方法B指記錄在一定時(shí)間內(nèi)（30 min）水分沿紡織材料上升的高度。

AATCC 79和AATCC 197是單一評(píng)價(jià)紡織品濕態(tài)管理某一方面的性能，其測(cè)試原理與GB/T 21655.1中的滴水?dāng)U散時(shí)間和芯吸高度的測(cè)試原理類似。

1.2.2 AATCC 195標(biāo)準(zhǔn)

AATCC 195是通過(guò)液態(tài)水分管理測(cè)試儀（MMT）測(cè)量織物潤(rùn)濕時(shí)間、吸水速率、最大潤(rùn)濕半徑、擴(kuò)散速度和單向傳輸能力來(lái)計(jì)算織物綜合吸濕、導(dǎo)濕和快干的能力，以表征織物的吸濕速干性能。單向傳輸指數(shù)表征了織物內(nèi)、外層平均含水量的差別，是判定單向?qū)窨椢锏囊粋€(gè)重要指標(biāo)，其測(cè)試原理與國(guó)標(biāo)GB/T 21655.2類似，但這兩個(gè)檢測(cè)方法對(duì)面料性能的評(píng)判存在差異，詳見(jiàn)表3。

表3 AATCC 195與GB/T 21655.2對(duì)面料性能的評(píng)判

1.2.3 AATCC 201標(biāo)準(zhǔn)

AATCC 201是通過(guò)熱板法對(duì)面料速干性進(jìn)行測(cè)定，也是近年來(lái)常用的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)不同于以往通過(guò)在一定時(shí)間內(nèi)稱量面料吸水后質(zhì)量變化的方式來(lái)評(píng)判面料的干燥速率和干燥時(shí)間，而是采用熱板的測(cè)試方法，通過(guò)模擬人體在穿著過(guò)程中汗液對(duì)人體微環(huán)境的影響，以及織物的干燥情況和人體的感知之間的關(guān)聯(lián)。其測(cè)試是基于含水的織物在氣流環(huán)境下水分蒸發(fā)帶走熱量使表面溫度降低的原理，利用高精度的紅外溫度傳感器偵測(cè)織物表面的溫度來(lái)精確判斷紡織品是否完全干燥。最初，吸濕速干紡織品的研發(fā)初衷是為改善紡織服裝在穿著過(guò)程中因?yàn)槿梭w的排汗而讓人感覺(jué)濕冷，以及服裝因濕冷而粘連皮膚的不適感。基于檢測(cè)溫度的變化來(lái)評(píng)判織物干燥與否的測(cè)試思路非常精巧，將這一感知上的訴求通過(guò)精確的測(cè)量給出更直觀的表達(dá)。

GB/T 21655.1標(biāo)準(zhǔn)中有蒸發(fā)速率的指標(biāo)評(píng)判，是通過(guò)一定時(shí)間內(nèi)面料質(zhì)量的變化來(lái)反映織物的快干性能；GB/T 21655.2中并無(wú)直接的干燥速率和干燥時(shí)間指標(biāo)，而是通過(guò)最大浸潤(rùn)半徑和液態(tài)水?dāng)U散速度這兩個(gè)指標(biāo)側(cè)面反映織物的快干能力；AATCC 201標(biāo)準(zhǔn)中并未給出面料性能的評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，該方法目前更多用于不同面料速干性能之間的比較，或者在一定的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上自行設(shè)定判定面料速干效果的評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2 吸濕速干性的測(cè)試結(jié)果分析

2.1面料組成

試驗(yàn)所用幾種面料主要是由導(dǎo)濕速干滌綸長(zhǎng)絲、導(dǎo)濕速干滌綸短纖混紡材料、普通滌綸短纖混紡材料、棉纖維和莫代爾纖維與氨綸按不同比例制成的針織彈力單面汗布，他們的結(jié)構(gòu)相同，面密度相近。

2.2 面料吸濕速干性的測(cè)試

采用上述介紹的國(guó)內(nèi)外常用檢測(cè)方法對(duì)面料的吸濕速干性進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)對(duì)不同面料的測(cè)試結(jié)果分析，進(jìn)一步探討纖維材料、面料結(jié)構(gòu)、檢測(cè)方法對(duì)面料吸濕速干功能的影響。

2.2.1 參照AATCC 201測(cè)試

用AATCC 201熱板法測(cè)試面料速干性時(shí)，其干燥速率的數(shù)值越大，表明面料的速干性能越好，對(duì)應(yīng)面料干燥所需要的時(shí)間越少。圖1為參照AATCC 201熱板法測(cè)試面料速干性的結(jié)果。

由圖1可以看出：由滌綸長(zhǎng)絲制成的面料速干性能表現(xiàn)最佳，遠(yuǎn)好于其他滌綸短纖維純紡、混紡材料或者纖維素纖維制成的面料；在短纖維材料中，由導(dǎo)濕速干滌綸與竹纖維混紡所制成面料的速干性能表現(xiàn)最好，優(yōu)于由其他短纖維材料制成的面料；普通滌綸短纖維所制面料的速干性能介于純棉和純莫代爾纖維制成的面料之間。由此可見(jiàn)，從模擬人體感知出汗后面料快干性能上來(lái)看，所選材料的回潮率對(duì)于面料的快干性的影響不成線性關(guān)系，但增大纖維比表面積卻可以改善纖維材料的導(dǎo)濕性、擴(kuò)散性，如導(dǎo)濕速干滌綸材料長(zhǎng)絲和短纖維對(duì)于面料的速干性能有著正向的幫助。

2.2.2 參照AATCC 195測(cè)試

圖2為參照AATCC 195液態(tài)水分管理性能測(cè)試面料速干性的測(cè)試結(jié)果。采用AATCC 195紡織品液態(tài)水分管理性能的測(cè)試結(jié)果評(píng)級(jí)時(shí)，單項(xiàng)性能評(píng)級(jí)越高，說(shuō)明該項(xiàng)性能越好。

由圖2可以看出：在所用4塊面料的測(cè)試結(jié)果中，由棉、莫代爾或多種材料混紡制成的針織彈力汗布，除單向傳遞指數(shù)指標(biāo)的評(píng)級(jí)外，面料的浸潤(rùn)時(shí)間、吸水速率、最大浸潤(rùn)半徑和液態(tài)水?dāng)U散速度4項(xiàng)指標(biāo)都表現(xiàn)良好，評(píng)級(jí)水平均在3.5～4.5級(jí)；莫代爾/滌綸混紡面料和棉/滌混紡面料的液態(tài)水分動(dòng)態(tài)管理的4項(xiàng)性能比純莫代爾面料和純棉面料略好，這是由于纖維素纖維吸濕后膨脹，對(duì)于水分的傳遞和擴(kuò)散有一定的影響，混紡一定比例的滌綸或功能性滌綸對(duì)于水分傳遞有一定的正向作用。然而，這4塊面料的單向傳遞指數(shù)評(píng)級(jí)卻較差，約為1～1.5級(jí)，這4款面料都是由同一種材料制成的單面單一結(jié)構(gòu)或單一材料。由此可見(jiàn)，面料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方式對(duì)面料的單向傳遞指數(shù)有一定的影響。

2.2.3 參照GB/T 21655.2測(cè)試

圖3為采用GB/T 21655.2動(dòng)態(tài)水分傳遞法評(píng)價(jià)紡織品吸濕速干性能的測(cè)試結(jié)果，其中，圖3（a）為對(duì)面料吸濕速干性能的評(píng)價(jià)結(jié)果，圖3（b）為對(duì)面料吸濕排汗性能的評(píng)價(jià)結(jié)果。每項(xiàng)性能的評(píng)級(jí)越高，說(shuō)明該項(xiàng)性能越好，且綜合評(píng)判時(shí)每項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)級(jí)結(jié)果均達(dá)到3級(jí)才可以稱為吸濕速干或吸濕排汗面料。

由圖3可以看出，采用功能性滌綸長(zhǎng)絲制成的面料的原樣和經(jīng)5次水洗后的樣品均可達(dá)到吸濕速干標(biāo)準(zhǔn)的要求，但面料單向傳遞指數(shù)只有2級(jí)，未達(dá)到吸濕排汗面料的要求；另外2塊短纖維面料的原樣測(cè)試結(jié)果達(dá)到吸濕速干的標(biāo)準(zhǔn)，但經(jīng)5次水洗后卻未能達(dá)到國(guó)標(biāo)吸濕速干的要求，且這2塊面料的單向傳遞指數(shù)評(píng)級(jí)為1～2級(jí)，未達(dá)到國(guó)標(biāo)中吸濕排汗面料的要求。

從國(guó)標(biāo)GB/T 21655.2動(dòng)態(tài)水分傳遞法和美標(biāo)AATCC 195液態(tài)水分管理性能的測(cè)試結(jié)果看，7塊不同材質(zhì)的面料均為采用單一原料的單面針織結(jié)構(gòu)，面料的單向傳遞指數(shù)表現(xiàn)較差，在面料的開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要考慮挑選適合的面料結(jié)構(gòu)以及纖維材料配搭才能達(dá)到良好的單向傳遞效果。

2.2.4 參照GB/T 21655.1測(cè)試

圖4為采用GB/T 21655.1單向組合試驗(yàn)法測(cè)試面料的吸濕速干性能測(cè)試結(jié)果。為便于將各個(gè)單向指標(biāo)的性能反映在一張圖表中便于分析和對(duì)比不同面料性能之間的差異，試驗(yàn)時(shí)將圖中顯示的數(shù)據(jù)做了指數(shù)化的調(diào)整，圖中顯示的數(shù)據(jù)均為測(cè)試的實(shí)際數(shù)值與該項(xiàng)性能技術(shù)要求的比值。若比值達(dá)到100%，說(shuō)明該項(xiàng)性能達(dá)到國(guó)標(biāo)GB/T 21655.1的性能要求；若比值低于100%，說(shuō)明該項(xiàng)性能未達(dá)到國(guó)標(biāo)GB/T 21655.1的性能要求。

由圖4可以看出：竹纖維/導(dǎo)濕速干滌綸所制面料的各項(xiàng)性能均可達(dá)到GB/T 21655.1標(biāo)準(zhǔn)的要求，而由導(dǎo)濕速干滌綸長(zhǎng)絲制成的面料吸水率卻未達(dá)到GB/T 21655.1標(biāo)準(zhǔn)的要求。然而，當(dāng)這2塊面料參照GB/T 21655.2標(biāo)準(zhǔn)所測(cè)面料速干性的結(jié)果卻與之完全相反（詳見(jiàn)圖3）。由此可見(jiàn)，GB/T 21655.1和GB/T 21655.2測(cè)試方法的差異對(duì)針織面料的開(kāi)發(fā)具有較大的影響。

從吸濕速干滌綸長(zhǎng)絲所制面料（改性滌綸通過(guò)改善毛細(xì)管效應(yīng)的方式達(dá)到吸濕速干效果）測(cè)試結(jié)果可以看出，在吸濕量完全達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，該面料的吸濕率仍不能達(dá)到國(guó)標(biāo)GB/T 21655.1中的技術(shù)要求。因此在面料設(shè)計(jì)時(shí)，可以考慮配搭吸濕性（回潮率）較好的纖維素纖維，幫助提高面料的吸水率，或通過(guò)調(diào)整吸濕速干滌綸長(zhǎng)絲面料的面密度和結(jié)構(gòu)來(lái)改善面料的吸濕率，但需注意兼顧面料的蒸發(fā)速率、透濕量等性能要求。而GB/T 21655.2的測(cè)試方法對(duì)于紡織品與液態(tài)水在短時(shí)間內(nèi)的浸潤(rùn)和擴(kuò)散要求較高，在面料設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮纖維的導(dǎo)濕性、織物表面的平滑程度、面料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及后整理的影響。

3 結(jié)論

（1）參照不同的檢測(cè)方法測(cè)試面料的速干性能，獲得的結(jié)果可能存在明顯的差異。

（2）在面料開(kāi)發(fā)過(guò)程中，需要考慮因測(cè)試方法導(dǎo)致面料功能性測(cè)試結(jié)果的差異，從而有針對(duì)性地進(jìn)行面料設(shè)計(jì)。從纖維材料的選擇及配搭、面料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、后整理技術(shù)等方面考量和選擇，確保所制面料的吸濕速干功能可以滿足客戶的需求。