抗紫外吸濕排汗復(fù)合功能織物的性能研究

潘薇 王韻杰 祝成炎 田偉 趙革 姚偉鋒 張紅霞

摘要： 為探究緯紗中不同功能性纖維含量、緯密和織物組織對抗紫外吸濕排汗復(fù)合功能織物的性能影響，選擇吸濕排汗滌綸長絲、抗紫外滌綸短纖紗和吸濕排汗滌綸短纖紗作為原料，以投緯比例、緯密、織物組織作為變化因子，設(shè)計并織造了3個系列共24種不同規(guī)格的機織物試樣。文章對這24種試樣的抗紫外性和吸濕排汗性進行測試，結(jié)果表明：抗紫外性總體隨著緯紗中抗紫外滌綸纖維含量、緯密的增大而增強，織物組織結(jié)構(gòu)越緊密，其抗紫外性能越好;吸濕排汗性總體隨著緯紗中吸濕排汗滌綸纖維含量的增大而增強，但緯密增大會一定程度降低織物的吸濕排汗性，織物組織結(jié)構(gòu)越稀疏，其吸濕排汗性則越好。基于模糊數(shù)學(xué)綜合評判法的數(shù)學(xué)模型，對3個系列試樣分別進行模糊綜合評判，判斷出A系列中綜合性能最佳的為緯紗中抗紫外滌綸纖維含量33.33%、吸濕排汗滌綸纖維含量6667%的試樣;B系列中綜合性能最佳的為緯紗中抗紫外滌綸纖維含量20%、吸濕排汗滌綸纖維含量80%的試樣;C系列中綜合性能最佳的是織物組織為八枚緞紋的試樣。

關(guān)鍵詞： 滌綸;抗紫外;吸濕排汗;模糊綜合評判;復(fù)合功能;影響因素

Abstract： To explore the influence of different contents of functional fiber， weft density and fabric weave in the filling yarn on the properties of fabrics with UV-resistant， moisture absorbance and wicking functions， moisture absorbance and wicking polyester filament yarn， UV-resistant spun polyester yarn and moisture absorbance and wicking spun polyester yarn were selected as the raw materials. 3 series and 24 kinds of woven fabric samples with different specifications were designed and woven， with weft insertion ratio， weft density and fabric weave as the variation factors. The results showed that the UV resistance generally increased with the increase of the content of UV-resistant polyester fiber in the filling yarn and weft density. The tighter fabric weave， the better UV resistance. The moisture absorbance and wicking performance generally increased with the increase of the content of moisture absorbance and wicking polyester fiber in the filling yarn， but the increase of weft density would lower the moisture absorbance and wicking performance of the fabric to a certain degree. The sparser fabric weave， the better moisture absorbance and wicking performance. Based on the mathematical model of fuzzy comprehensive evaluation method， a fuzzy comprehensive evaluation was conducted on 3 series of samples. The results showed that： In Series A， the best-performing sample was the one that contained 33.33% UV-resistant polyester fiber and 66.67% moisture absorbance and wicking fiber in the filling yarn; in Series B， the best-performing sample was the one that contained 20% UV-resistant polyester fiber and 80% moisture absorbance and wicking fiber in the filling yarn; while in Series C， the best-performing sample was the one whose fabric weave was eight-heddle satin weave.

Key words： polyester; UV-resistant; moisture absorbance and wicking; fuzzy comprehensive evaluation; composite function; influence factors

在炎熱的夏天，進行戶外運動的人們身體常會進行大量排汗，出現(xiàn)衣服緊貼身體的黏膩感和悶熱感。為了避免出現(xiàn)這些不舒適的感覺，夏季戶外穿著的服裝面料通常要求具有較好的吸濕排汗性，能夠快速吸收皮膚表面的汗液并蒸發(fā)，使得皮膚保持干爽舒適的狀態(tài)[1]。紫外線對人體健康有著較大的危害，當皮膚長時間被紫外線輻射后，會使皮膚變黑，產(chǎn)生色斑，引發(fā)炎癥等[2]，所以戶外防曬也是戶外運動人群所關(guān)心的問題?；谝陨闲枨?，開發(fā)兼具抗紫外和吸濕排汗型服裝面料具有一定的市場前景，可以滿足人們的需要。

目前國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者對抗紫外型、吸濕排汗型織物相關(guān)領(lǐng)域的研究多為對纖維的結(jié)構(gòu)性能和織物后整理方面的研究，且多為單一功能研究。張錫均等[4]釆用溶膠凝膠法制備SiO2/TiO2，F(xiàn)e3+、Ag+-SiO2/TiO2復(fù)合水溶膠，通過浸軋法對滌綸織物進行了防紫外線整理;美國杜邦公司研發(fā)生產(chǎn)的Coolmax纖維，是橫截面為四溝槽型的聚酯纖維，賦予了纖維較好的芯吸能力，可將皮膚表面的汗液因芯吸作用而傳導(dǎo)至面料的外表面[5]。

多種功能的復(fù)合則更能有效提升紡織品的附加值，是目前開發(fā)功能性紡織品的主要趨勢之一。紡織品功能復(fù)合的主要方式有兩種：一種是將不同功能性纖維進行混紡得到復(fù)合功能紗線，進一步制得復(fù)合功能紡織品;另一種是將不同功能性紗線進行交織得到復(fù)合功能紡織品。考慮到前者的工藝更為復(fù)雜，以及混紡工藝對紗線性能的影響難以控制[6]，所以本文選用不同紗線交織的方式制得試樣紡織品。本文主要研究適用于夏季運動休閑服裝面料的抗紫外性和吸濕排汗性，織物抗紫外線能力的影響因素有纖維種類、織物組織結(jié)構(gòu)、緊密程度等;吸濕排汗功能需要從織物對液態(tài)水的傳遞原理角度來考慮，通過織物原料的選擇、搭配及織物組織結(jié)構(gòu)的

準確設(shè)計來實現(xiàn)。因此，本文選取功能性纖維含量、緯密和織物組織這幾個變量，來探究它們對面料復(fù)合功能性的影響，開發(fā)出抗紫外吸濕排汗復(fù)合功能面料，用于運動休閑服裝等，以此來豐富消費者的選擇性。

1 織物設(shè)計

1.1 原料的選擇

本次試驗選擇55.6 dtex吸濕排汗滌綸長絲作為經(jīng)紗（紹興九州化纖有限公司），118 dtex抗紫外滌綸短纖紗和118 dtex吸濕排汗滌綸短纖紗作為緯紗（上虞弘強彩色滌綸有限公司）。

1.2 投緯比例的設(shè)計

為達到面料同時具有吸濕排汗性和抗紫外性的目的，本次試驗選擇吸濕排汗滌綸長絲作為經(jīng)紗、抗紫外滌綸短纖紗和吸濕排汗滌綸短纖紗作為緯紗，以不同投緯比例、緯密和織物組織作為變化因子，設(shè)計并織造了A、B、C 3個系列共24種織物，具體規(guī)格如表1所示。根據(jù)平均浮長線的差異，C系列試樣的組織分別選擇斜紋組織、緞紋組織、蜂巢組織和麥粒組織，如圖1所示。

2 性能測試

本文主要研究織物的抗紫外性和吸濕排汗性，其中吸濕排汗性又包括吸水率、滴水擴散時間、水分蒸發(fā)速率、芯吸高度和透濕率五項性能指標。分別對這些性能進行測試，并分析測試結(jié)果。

2.1 抗紫外性能測試

織物抗紫外性的測定方法參照GB/T 18830—2009《紡織品防紫外線性能的測定》，選用UV-2000F紡織品抗紫外因子測試儀（美國Labsphere公司）進行測試，測試結(jié)果如表2所示。UPF值與緯紗中抗紫外滌綸纖維含量和織物組織的關(guān)系如圖2、圖3所示。

根據(jù)GB/T 18830—2009規(guī)定，“防紫外線產(chǎn)品”的UPF值應(yīng)>40，T（UVA）AV應(yīng)<5%。由表2可知，A系列中，除A1試樣外其余均可稱為“防紫外線產(chǎn)品”，其中A2、A3、A4試樣可標為UPF40+，A5、A6、A7、A8、A9試樣可標為UPF50+。B系列中，除B1試樣外其余均可稱為“防紫外線產(chǎn)品”，且均可標為UPF50+。C系列中，C2、C3、C4試樣可稱為“防紫外線產(chǎn)品”，且可標為UPF50+。而C1、C5試樣的抗紫外性較差，其原因是試樣織物組織的緯組織點較少，即織物表面的抗紫外滌綸纖維較少。其次，當投緯比相同時，B系列試樣抗紫外性分別優(yōu)于A系列，其原因是B系列試樣緯密較大，即單位面積內(nèi)B系列試樣的抗紫外纖維含量分別大于A系列試樣。

2.2 吸濕排汗性能測試

織物的吸水率、滴水擴散時間、蒸發(fā)速率的測定方法參照GB/T 21655.1—2008《紡織品吸濕速干性的評定第1部分：單項組合試驗法》;芯吸高度的測定方法參照FZ/T 01071—2008《紡織品毛細效應(yīng)試驗方法》，選用由溫州大榮紡織標準儀器廠生產(chǎn)的YG（B）871型毛細管效應(yīng)測定儀進行測試;透濕率的測定方法參照GB/T 12704.1—2009《紡織品織物透濕性試驗方法第1部分：吸濕法》，選用由寧波紡織儀器廠生產(chǎn)的YG601-Ⅰ/Ⅱ型電腦式織物透濕儀進行測試。

2.2.1 吸水率測試結(jié)果分析

根據(jù)國家標準中的吸濕速干性能技術(shù)要求，吸水率應(yīng)≥100%，結(jié)合表2吸水率測試結(jié)果可知，A、B、C三個系列所有試樣均符合要求。其中，B系列試樣吸水率分別大于A系列試樣，其原因是B系列試樣緯密較大，即單位面積內(nèi)B系列試樣的吸濕排汗纖維含量分別大于A系列試樣。C系列中，試樣吸水率大小排列為C1

2.2.2 滴水擴散時間測試結(jié)果分析

根據(jù)吸濕速干性能技術(shù)要求，試樣滴水擴散時間應(yīng)≤5 s，結(jié)合表2滴水擴散時間測試結(jié)果可知，A、B、C三個系列所有試樣滴水擴散時間均小于5 s，達到了織物吸濕性的標準。其中，A系列試樣的滴水擴散時間小于B系列試樣，其原因是A系列試樣的織物緊度小于B系列試樣，從而更有利于水分的擴散[8]。C系列中，試樣滴水擴散時間大小排列為C1>C6>C5>C2>C3>C4，其原因是：當投緯比和緯密都不變時，試樣的組織循環(huán)越大，組織的浮長線越長，紗線交叉次數(shù)越少，水分進入紗線時阻力減小，則擴散速度越快。

2.2.3 蒸發(fā)速率測試結(jié)果分析

根據(jù)試樣水分蒸發(fā)試驗的測試數(shù)據(jù)可計算出其蒸發(fā)速率，結(jié)果如表2所示。吸濕速干性能技術(shù)要求，蒸發(fā)速率應(yīng)≥0.18 g/h，由表2可知，所有試樣的蒸發(fā)速率均達到速干性技術(shù)要求。其中，B1～B5試樣的水分蒸發(fā)速率分別大于A1～A5，而B6～B9試樣的水分蒸發(fā)速率則分別小于A6～A9，其原因是當緯紗中吸濕排汗性纖維含量較大時，織物緯密越大，單位面積內(nèi)吸濕排汗性纖維含量越大，其水分蒸發(fā)速率越大;當緯紗中吸濕排汗纖維含量較小時，織物緯密越小，織物紗線空隙越大，其水分蒸發(fā)速率越大。C系列中，C4試樣的水分蒸發(fā)速率相對較大，其原因是C4試樣的組織浮長線較長，紗線間空隙較大，有利于水分蒸發(fā)。

2.2.4 芯吸高度測試結(jié)果分析

根據(jù)GB/T 21655.1—2008規(guī)定吸濕速干性機織類產(chǎn)品技術(shù)要求，芯吸高度應(yīng)≥90 mm，由表2可知所有試樣的芯吸高度均符合機織物的吸濕性能標準。芯吸高度與緯紗中吸濕排汗滌綸纖維含量和織物組織的關(guān)系如圖4、圖5所示。比較A系列和B系列試樣的芯吸高度，當緯紗中吸濕排汗纖維含量較大時，A1～A5試樣芯吸高度分別大于B1～B5，A6～A9試樣芯吸高度分別小于B6～B9。即當試樣緯紗中吸濕排汗纖維含量較大時，緯密越大，芯吸高度越小，其原因是緯密大的織物較緊密，紗線彎曲程度較大，一定程度上增加了毛細效應(yīng)的阻力[9];當試樣緯紗中吸濕排汗纖維含量較小時，緯密越大，芯吸高度也越大，其原因是此時影響芯吸高度的主要因素為吸濕排汗纖維含量，緯密越大，則單位面積內(nèi)吸濕排汗纖維含量越大，也就越有利于毛細效應(yīng)。C系列中，C4試樣的芯吸高度相對較大，其原因是當緯密及投緯比都相等時，織物組織浮長線越長，其毛細效應(yīng)越好，芯吸高度越大。

2.2.5 透濕率測試結(jié)果分析

根據(jù)GB/T 21655.1—2008規(guī)定速干性機織類產(chǎn)品技術(shù)要求透濕率應(yīng)≥8 000 g/（m2·24 h），由表2可知，除C1試樣外，其余試樣透濕率均達到速干性技術(shù)要求。比較A、B系列試樣透濕率結(jié)果可知：除A4

3 綜合評價

由于試樣測試的性能數(shù)較多，各性能優(yōu)劣趨勢不同，所以無法直接判斷出綜合性能最佳的試樣。利用模糊數(shù)學(xué)綜合評判方法，結(jié)合紡織工程領(lǐng)域相關(guān)知識，對3個系列試樣的相關(guān)性能分別進行綜合評價，從中選擇出綜合性能最佳的試樣。以C系列試樣為例，其余系列方法類似。

3.1 建立因素集U和對象集V

3.2 單因素評判矩陣的建立

試樣綜合性能的各項評價因素中，T（UVA）AV和滴水擴散時間兩項指標數(shù)值越小代表試樣相應(yīng)性能越好，其隸屬函數(shù)用式（1）計算;UPF值、吸水率、蒸發(fā)速率、芯吸高度（緯向）和透濕率這五項指標數(shù)值越大代表試樣相應(yīng)性能越好，其隸屬函數(shù)用式（2）計算[10]。其中，uij表示第j個試樣的第i項評價因素的測試值。

3.3 權(quán)重集A的確定

權(quán)重集是反映各評價因素的重要程度，評價因素的權(quán)重系數(shù)越大，說明該項因素對綜合性能的評價越重要。由模糊綜合評判原理可知，各權(quán)數(shù)應(yīng)歸一化和滿足非負條件，即A=（a1，a2，…，an），∑nj=1aj=1，aj≥0，其中aj為各個評價因素的權(quán)重系數(shù)，n為評價因素的總項數(shù)[11]。本文根據(jù)參考文獻，以及市場調(diào)查研究為基礎(chǔ)取A=（0.25，0.25，0.075，0.075，0075，0.1，0.175）。即T（UVA）AV的權(quán)重系數(shù)為0.25，UPF值為0.25，吸水率為0.075，滴水擴散時間為0.075，蒸發(fā)速率為0.075，芯吸高度為0.1，透濕率為0.175。

3.4 模糊綜合評價矩陣B的確定

當權(quán)重集A和單因素評判矩陣R已知，可作模糊變換來得到模糊綜合評價矩陣B，并且認定綜合評價值越大，整體效果越優(yōu)[11]。計算公式為：

由式（3）計算得到B=（0，0.548，0.717，0.854，0.230，0274）。由此可以得出，C系列試樣中C4的綜合性能最佳;運用同種模糊綜合評判法可得出，A系列試樣中綜合性能最佳的是A4，B系列試樣中綜合性能最佳的是B2。

4 結(jié) 論

通過研究發(fā)現(xiàn)：不同功能性纖維含量、緯密、織物組織對抗紫外吸濕排汗復(fù)合功能面料的性能有一定的影響。通過選擇合適的規(guī)格參數(shù)，可開發(fā)出兼具良好的抗紫外性和吸濕排汗性的復(fù)合功能面料，適用于夏季運動或休閑服裝面料。

1）織物抗紫外性隨著織物中抗紫外滌綸纖維含量的增大而增強;緯密越大織物越緊密，抗紫外性也越好;織物組織對抗紫外性也有影響，不同的織物組織會使織物單位面積內(nèi)表面抗紫外滌綸纖維含量不同，表面抗紫外滌綸纖維含量越多織物抗紫外性就越好。

2）織物吸濕排汗性總體上也隨著織物中吸濕排汗滌綸纖維含量的增大而提高;當緯紗中吸濕排汗滌綸纖維含量較小時，增加緯密，織物吸濕排汗性總體呈增大趨勢;但當緯紗中吸濕排汗滌綸纖維含量較大時，增加緯密，織物緊度增大，織物部分吸濕排汗性反而會減小;當織物緯紗中不同纖維含量比和緯密不變時，織物組織對吸濕排汗性的影響主要是：織物緊度隨著組織的改變而減小時，織物吸濕排汗性則增大。

3）相比于其他功能性織物，本文研究的系列織物兼具良好的抗紫外性和吸濕排汗性，充分體現(xiàn)了纖維本身的優(yōu)良性能，且方便通過調(diào)整交織工藝參數(shù)來調(diào)節(jié)織物的綜合性能。該系列紡織品適用于夏季戶外服裝面料，與市場上夏季常見的針織服裝面料相比，本次開發(fā)的機織復(fù)合功能性服裝面料具有更好的強度和耐磨性。

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