醋酯纖維涼感面料開發(fā)與涼感檢測方法研究

高建平

［伊士曼（中國）投資管理有限公司，上海201210］

0 引言

隨著科技的發(fā)展，人們對生活品質(zhì)有了越來越高的追求，功能型、舒適型的紡織品面料越來越受到市場的青睞，在現(xiàn)實生活中也得到廣泛的應(yīng)用。其中，涼感面料無疑是近年來的一個熱點。伴隨著2020 年已處于公示階段（預(yù)估2021 年將會正式實施）的涼感面料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)FZ∕T 62042—2020《涼感面料床上用品》和FZ∕T 73067—2020《接觸涼感針織服裝》的問世，標(biāo)志著涼感面料的設(shè)計開發(fā)以及涼感的檢測方法經(jīng)過發(fā)展基本趨于成熟。

近年來，隨著醋酯纖維在服用紡織品領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，越來越多的醋酯纖維面料被應(yīng)用到女裝、兒童服裝、內(nèi)衣、床上用品等品類中。醋酯纖維與其他纖維素類纖維的混紡面料的瞬間涼感和舒適性，使其在床品和春、夏服裝領(lǐng)域的應(yīng)用上得到市場的強烈關(guān)注。文中對目前醋酯纖維涼感面料的設(shè)計開發(fā)及涼感檢測方法的適用性進行探討，希望研究結(jié)果可為相關(guān)人士提供幫助。

1 醋酯纖維涼感面料的設(shè)計開發(fā)

所謂涼感面料，準(zhǔn)確地講，是接觸瞬間有涼感的面料，且隨著時間的推移，這種涼感會逐漸減弱并消失。無論通過何種工藝生產(chǎn)的涼感面料，涼感產(chǎn)生的基本原理都是人體皮膚在接觸面料時，面料瞬間帶走皮膚表面的熱量而使皮膚獲得舒適和涼爽的感覺。很多瞬間涼感面料具有的一個主要特征就是接觸瞬間的涼感和吸濕導(dǎo)濕速干。換個角度看，是通過吸濕導(dǎo)濕速干給人體皮膚帶來的涼爽感。一方面，面料導(dǎo)熱性好，可以迅速吸收人體熱量并傳導(dǎo)到織物表面，給人帶來涼爽的感覺；另一方面，面料吸濕導(dǎo)濕性能優(yōu)異，可通過快速吸收并蒸發(fā)或?qū)С龊挂海趲ё邿崃康耐瑫r給人帶來干爽感。

1.1 導(dǎo)熱系數(shù)對織物涼感性的影響

影響面料傳遞熱量能力的因素有很多，其中纖維材料本身的特性就與其密切相關(guān)。表1 是在環(huán)境溫度為20 ℃、相對濕度為65%的條件下所測幾種纖維集合體的導(dǎo)熱系數(shù)（所謂紡織纖維集合體的導(dǎo)熱系數(shù)，就是纖維無規(guī)則排列集合體狀態(tài)的導(dǎo)熱系數(shù)的綜合值，即纖維、空氣和水分三者混合物的導(dǎo)熱系數(shù)值）。導(dǎo)熱系數(shù)越大，纖維的散熱或者熱量傳遞性能就越好。靜止空氣的導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.026 W∕(m?K)，而水的導(dǎo)熱系數(shù)為0.697 W∕(m?K)（最大），所以面料中水分越多，則向外傳遞熱量的能力越強，涼感會越明顯。根據(jù)這一特性，企業(yè)在開發(fā)醋酯纖維涼感面料時，可將醋酯纖維與導(dǎo)熱性能更好的纖維材料進行交織或混紡，從而提升混紡面料的涼感。

另外，還可以超細(xì)旦的醋酯纖維，或帶溝槽的異形截面的醋酯纖維為原料，通過增加醋酯纖維表面的芯吸效應(yīng)（也叫毛細(xì)效應(yīng)），將皮膚表面的汗水快速擴散傳導(dǎo)到織物表面，借助于水分的蒸發(fā)帶走熱量，從而給人帶來涼爽的感覺。

表1 不同纖維集合體（纖維、水分、空氣）的導(dǎo)熱系數(shù)

1.2 紗線結(jié)構(gòu)對織物涼感性的影響

研究表明，在相同條件下，紗線的線密度大小對織物吸濕性影響較大，對速干性無顯著影響；隨著紗線捻度的減小，織物的吸濕速干性提高；紗線的紡紗方式對織物的吸濕速干性能也有著顯著影響，環(huán)錠紡紗線制成的織物吸濕速干性能最好，緊密紡的性能次之，賽絡(luò)紡的性能第三[1]。因此，在設(shè)計醋酯纖維涼感面料時，不但要充分利用紗線結(jié)構(gòu)的有效調(diào)整和不同紡紗方式的結(jié)合，還需要兼顧紗線、織物生產(chǎn)過程的難易程度等，從而確定最合適的紗線結(jié)構(gòu)。

1.3 織物組織結(jié)構(gòu)對面料涼感性的影響

織物的吸濕導(dǎo)濕性與其組織結(jié)構(gòu)、經(jīng)緯紗密度及經(jīng)緯紗交織頻率等有著密切的關(guān)系。緯密過高或過低、交織頻率較大的平紋組織與交織頻率較小的大循環(huán)緞紋組織，均不利于導(dǎo)濕性能的提高。當(dāng)織物的經(jīng)緯密度設(shè)計比較適中時，組織結(jié)構(gòu)為小循環(huán)的緞紋或斜紋時，織物的吸濕導(dǎo)濕性能較優(yōu)[2]。借鑒此經(jīng)驗，企業(yè)在設(shè)計醋酯纖維涼感面料時，應(yīng)注意控制面料的面密度（克重），保持經(jīng)緯紗密度適中，控制經(jīng)緯紗交織頻率，且組織結(jié)構(gòu)的循環(huán)不要過大。

1.4 后整理方式對面料涼感性的影響

一般情況下，企業(yè)可以通過涼感整理劑使面料和纖維表面覆蓋一層功能層，當(dāng)皮膚表面的汗水接觸到功能層后，該功能層會發(fā)生吸熱反應(yīng)，從而帶走體表熱量，產(chǎn)生涼感。這種涼感整理劑雖有很多，但其主要成份一般為木糖醇、赤糖醇等。此外，還有一類涼感整理劑是相變微膠囊，借助于黏合劑將相變微膠囊黏合在織物表面，當(dāng)周圍溫度超過相變材料的轉(zhuǎn)變溫度時，相變材料會從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，在這個轉(zhuǎn)變過程中因吸收周圍的熱量而使皮膚感受到?jīng)鏊?/p>

2 瞬間涼感檢測的不同方法

目前，瞬間涼感檢測的方法主要有GB ∕T 35263—2017《紡織品 接觸瞬間涼感性能的檢測和評價》（以下簡稱GB∕T 35263）、FTTS-FA-019《織物瞬間涼感驗證規(guī)范》（以下簡稱FTTS-FZ-019）、ASTM D7984—2016《采用改性瞬態(tài)平面源（MTPS）儀器測量織物蓄熱系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法》等，且不同方法測試織物瞬間涼感性的結(jié)果存在較大差異。

2.1 GB/T 35263標(biāo)準(zhǔn)

處于公示階段的紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)FZ∕T 62042—2020《涼感面料床上用品》和FZ∕T 73067—2020《接觸涼感針織服裝》，均要求面料涼感的檢測參照GB∕T 35263執(zhí)行。其中，GB∕T 35263采用的是最大瞬間熱流量測試方法，并用接觸涼感系數(shù)（contact cool feeling coefficient）qmax作為評價指標(biāo)，其單位用J∕(cm2?s)表示。接觸涼感系數(shù)qmax是將溫度高于試樣規(guī)定溫差（一般?T為15 K）的熱檢測板以一定壓力與試樣接觸，熱檢測板與試樣接觸后熱量傳遞過程中熱流密度的最大值。qmax值越大，表示織物與皮膚接觸的瞬間熱流量越大，人們感受到的瞬間涼感也越明顯。qmax一般出現(xiàn)在接觸后的瞬間（約0.2 s），測試時間在10 s 內(nèi)。試驗時，通常將儀器的載樣臺溫度設(shè)為（20±0.5）℃，熱檢測板的溫度設(shè)為（35±0.5）℃。當(dāng)qmax≥0.15 J∕( c m2?s) 時，可認(rèn)為該面料具有接觸瞬間涼感性能。需要特別注意的是，當(dāng)?T采用其他溫度時，這個評價指標(biāo)是不適用的。

2.2 FTTS-FA-019規(guī)范

臺灣機能性暨產(chǎn)業(yè)用紡織品認(rèn)證與驗證評議委員會（The Committee for Conformity Assessment of Accreditation and Certification on Functional and Technical Textiles）于1997 年發(fā)布的FTTS-FA-019《織物瞬間涼感驗證規(guī)范》在國際市場上被廣泛采用。FTTS-FZ-019 采用的測試設(shè)備和GB∕T 35263相同，均通過測量qmax作為瞬間涼感的評價指標(biāo)。但其與GB∕T 35263 不同的是，在FTTS-FZ-019 中，溫差?T為10 K（GB∕T 35263 中溫差?T為15 K），要求冷板溫度設(shè)定為25 ℃、熱板溫度設(shè)定為35 ℃，從而導(dǎo)致兩者的評價合格標(biāo)準(zhǔn)不同，即要求：針織物瞬間涼感熱流量≥0.130 W∕cm2，梭織物瞬間涼感熱流量≥0.170 W∕cm2。

而在FZ∕T 62042—2020《涼感面料床上用品》中，要求涼感的測試參照GB∕T 35263 執(zhí)行，且測試溫差?T為15 K，測試前需按照產(chǎn)品標(biāo)簽上明示的洗滌方法進行水洗或干洗；未明示時，水洗程序采用GB∕T 8629—2017《紡織品 試驗用家庭洗滌和干燥程序》中A 型洗衣機4N 洗滌程序循環(huán)洗滌5 次，然后懸掛晾干；干洗程序參照GB∕T 19981.2—2014《紡織品 織物與服裝的專業(yè)維護、干洗和濕洗 第2部分：使用四氯乙烯干洗和整燙時性能試驗的程序》執(zhí)行。對于面料涼感功能，要求：A級≥0.20 J∕(cm2?s)，AA級≥0.25 J∕(cm2?s)，AAA級≥0.30 J∕(cm2?s)

對于針織服裝的涼感測試，在FZ∕T 73067—2020《接觸涼感針織服裝》中要求按照GB∕T 35263執(zhí)行，測試溫差?T為15 K，且耐久性能的測定采用GB∕T 8629—2017《紡織品 試驗用家庭洗滌和干燥程序》中A型洗衣機、標(biāo)準(zhǔn)洗滌劑3、4G洗滌程序循環(huán)洗滌5 次，并明示手洗的采用4H 洗滌程序連續(xù)洗滌5次，同時要注意洗滌過程中只允許添加一次洗滌劑，干燥方法采用程序A。對于面料涼感的要求，該標(biāo)準(zhǔn)要求：合格品≥0.18 J∕(cm2?s)，一等品≥0.20 J∕(cm2?s)，優(yōu)等品≥0.25 J∕(cm2?s)。

通過qmax測試方法的基本原理和評價指標(biāo)，可根據(jù)測試最大瞬間熱流量來表達(dá)面料的涼感，也就是短時間（約0.2 s）的涼感指標(biāo)，但不能測量或者評價涼感的持續(xù)性效果。因此，用qmax評價通過涼感后整理或者涼感添加劑加工的醋酯纖維面料的涼感性能比較適合。

對于通過吸濕導(dǎo)濕快干的方式達(dá)到?jīng)龈械拿媪希送ㄟ^qmax方法測量其接觸涼感系數(shù)以外，還可以利用溫度傳感器直接測量法，即利用GB∕T 29866—2013《紡織品吸濕發(fā)熱性能試驗方法》中的設(shè)備，通過直接監(jiān)測滴了水的試樣上的溫度來評價其涼感功能。通過試驗記錄的溫度數(shù)據(jù)，獲得溫度—時間曲線，曲線中溫度最低點越低，皮膚獲得的涼感越明顯；測試時間結(jié)束時溫度越低，則表示面料保持涼感的時間越長。溫度傳感器直接測量法的原理簡單，測試結(jié)果可以通過溫度下降的數(shù)值來表達(dá)，但該方法并不適用于通過涼感后整理的面料、不吸水的面料和網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的涼感功能面料。

ASTM D7984Standard test method for measure?ment of thermal effusivity of fabrics using a modified transient plane source（MTPS）instrument［采用改性瞬態(tài)平面源（MTPS）測量織物蓄熱系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法］則是利用測量面料的導(dǎo)熱率（又稱導(dǎo)熱系數(shù)）來評價面料的涼感功能。導(dǎo)熱系數(shù)反映的是物質(zhì)本身的熱傳導(dǎo)能力，且導(dǎo)熱系數(shù)越大，織物的散熱能力越強。因此，此方法適用于所有具有涼感功能的面料。然而，由于不同紡織材料的導(dǎo)熱系數(shù)之間的差異不大，這對監(jiān)測設(shè)備的精度要求比較高。

3 結(jié)論和建議

（1）開發(fā)醋酯纖維涼感面料的方式主要有：利用醋酯纖維本身的物理特性和化學(xué)特性（如采用超細(xì)旦和帶有溝槽的異形截面的醋酯纖維）,與適當(dāng)比例的其他類型纖維進行混紡或交織；在紡紗過程中通過調(diào)整捻度、紡紗方式，選擇適中的經(jīng)緯紗密度、合適的組織結(jié)構(gòu)等方法來開發(fā)具有吸濕導(dǎo)濕快干的涼感功能面料；通過涼感后整理加工技術(shù)（比如涼感整理劑），利用纖維或面料上的涼感功能層與汗水發(fā)生吸熱反應(yīng)達(dá)到降溫目的；使用相變微膠囊，利用相變材料從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的轉(zhuǎn)變過程中，吸收熱量，從而達(dá)到降溫的目的。

（2）由于面料涼感功能的實現(xiàn)原理不同，因而選擇合適的涼感測試方法進行評價是尤為重要的。

（3）qmax方法適合用于評價通過涼感后整理或者涼感添加劑加工的醋酯纖維面料。對于通過吸濕導(dǎo)濕快干的方式達(dá)到?jīng)龈械拇柞ッ媪?，除了qmax的方法測量其接觸涼感系數(shù)以外，可以利用溫度傳感器直接測量法。導(dǎo)熱系數(shù)方法測量的是面料本身的熱傳導(dǎo)能力，因而適合所有具有涼感功能的醋酯纖維面料的檢測。