動態(tài)水分傳遞法比較幾種織物的吸濕速干排汗性

1 引言

近年來隨著生活水平的提高，越來越多的人開始關(guān)注健身，吸濕速干排汗服裝逐漸走入人們的生活。所謂吸濕速干排汗服裝是指當(dāng)人體劇烈運動產(chǎn)生大量汗液后，可以迅速吸收汗水，并迅速傳導(dǎo)至織物外表面迅速揮發(fā)，從而使身體保持干爽舒適的功能性服裝。那么織物又是如何完成吸濕速干排汗這一過程的呢？簡單來講，織物材料中親水基團多，纖維的吸水率就高；纖維與空氣接觸的面積大，纖維的放濕速度也就越快，織物越能快速干爽，使人體舒適，同樣的纖維孔隙多，氣流通道順暢，水汽傳遞就快，干爽舒適性越好[1]。織物的吸濕和放濕都要好，才能使服裝表現(xiàn)出優(yōu)秀的吸濕速干排汗性。

目前市場上獲得這一功能的方式主要有三種：一是通過改變噴絲板微孔的形狀，使普通的聚酯纖維獲得帶溝槽的異形結(jié)構(gòu)，該纖維綜合了棉的舒適性和聚酯纖維的速干性，使皮膚保持干爽，從而達到快速的吸濕排干；二是利用紡紗和織造結(jié)構(gòu)，兩面配置不同組織結(jié)構(gòu)等，通過這種方式使汗水迅速向外部放出；三是通過后整理，使織物獲得好的吸濕速干和排汗性，但是由于這種織物多次洗滌后效果會大大受到影響，不利于服用效果，所以本論文選取用前兩種方式獲得此功能的織物，通過測試比較其吸濕速干排汗性能，分析選出吸濕速干排汗性能好的面料，以為供費者和企業(yè)設(shè)計選擇時提供參考依據(jù)。

2 試驗

2.1 測試樣品

由于吸濕速干排汗特性與多種因素有關(guān)，如織物本身的克重、纖維成分、纖維截面的物理形態(tài)結(jié)構(gòu)以及織物的組織結(jié)構(gòu)等，都會對織物的吸濕速干排汗性能產(chǎn)生影響。而目前市場上較為常見的服用功能的產(chǎn)品基本就是這4種影響因素的一種或多種組合。所以本文針對市場上較為常見的，明示為吸濕速干排汗的7種面料做了對比試驗，樣品面料的組織結(jié)構(gòu)、成分組成、纖維截面的物理形態(tài)結(jié)構(gòu)和平方米質(zhì)量如表1所示。

表1 試驗所用面料

2.2 測試方法

目前國內(nèi)有兩個標準來檢測吸濕速干排汗性，一是GB/T 21655.1—2008[2]《紡織品 吸濕速干性的評定 第1部分：單項組合試驗法》，該方法標準中以織物對水的吸水率、滴水?dāng)U散時間和芯吸高度表征織物對液態(tài)汗的吸濕性能，以織物在規(guī)定空氣狀態(tài)下的水分蒸發(fā)速率和透濕量表征織物在液態(tài)汗狀態(tài)下的速干性能，該標準優(yōu)點是更為直觀，缺點是耗時、受主觀因素影響較大，無排汗性考核指標；二是GB/T 21655.2—2019《紡織品 吸濕速干性的評定 第2部分：動態(tài)水分傳遞法》，該標準是采用液態(tài)水動態(tài)傳遞法來測定紡織品吸濕速干和吸濕排汗的方法和評價指標。該方法優(yōu)勢明顯，更能模擬人穿著時服裝的吸濕速干排汗特性，同時儀器正常精確情況下，測試的穩(wěn)定性相對比較高，評價指標比較全面完善。本文將采用GB/T 21655.2—2019[3]動態(tài)水分傳遞法對7種面料的吸濕速干排汗性進行比較分析。

GB/T 21655.2—2019[3]動態(tài)水分傳遞法的基本原理是：將織物水平放置，測試液態(tài)水與其浸水面接觸后，會發(fā)生液態(tài)水沿織物的浸水面擴散，并從織物的浸水面向滲透面?zhèn)鬟f，同時在織物的滲透面擴散，含水量的變化過程是時間的函數(shù)。當(dāng)試樣浸水面滴入測試液后，利用與試樣緊密接觸的傳感器，測定液態(tài)水動態(tài)傳遞狀況，計算出一系列性能指標，以此評價紡織品的吸濕速干性和吸濕排汗性。

依據(jù)此標準測試，調(diào)濕和試驗用測試條件為：（20±2）℃，（65±4）%，測試設(shè)備為美國亞太拉斯Atlas動態(tài)水分傳遞測試儀，測試液：9g/L氯化鈉溶液[電導(dǎo)率在25℃為（16.0±0.2）ms]，將每種織物樣品剪為兩塊，一塊用于洗前試驗，一塊用于洗后試驗，洗滌方法按GB/T 8629—2017中A型洗衣機4N（40℃）程序連續(xù)洗滌5次，烘箱干燥[4]。

3 結(jié)果與討論

3.1 浸濕時間分析

從液體接觸到織物表面，到織物開始吸收水分所需的時間。以含水量與時間的關(guān)系曲線上第一次出現(xiàn)效率大于等于tg15°時的時間來表示[3]，洗前、洗后的織物浸濕時間見圖1。

圖1 織物浸濕時間

浸濕時間是表征織物吸濕性的一個重要指標，浸濕時間越短，說明織物越易潤濕。由圖1中可以看出，7種織物的浸濕時間均在20s以內(nèi)，均能達到標準中對浸水面和滲透面浸濕時間的要求，且洗前洗后相比沒有發(fā)生較大變化。其中2#和7#的浸濕時間最短，這是由于這兩種布料成分是純棉，而棉作為天然纖維素纖維本身的特性決定了其優(yōu)異的吸濕性能。

3.2 吸水速率分析

織物單位時間含水量的增加率。在含水率變化曲線上為測試時間內(nèi)，含水率變化曲線的斜率平均值[3]，洗前、洗后的織物吸水速率見圖2。

圖2 織物吸水速率

吸水速率是評價織物吸濕性能又一重要指標。從圖2中可以看到，1#、3#、4#和6#織物吸水速率均達不到30.1%/s，1#織物最差，這是因為1#是普通聚酯纖維，吸水性較差。2#織物洗前吸水速率最差，而洗后有較大增加。5#和7#相比之下，吸水速率效果好，且洗前洗后均能有很高的吸水速率。

3.3 最大浸濕半徑分析

織物開始浸濕到規(guī)定時間結(jié)束時浸濕區(qū)域最大半徑。在含水率曲線上，從曲線的斜率第一次出現(xiàn)大于等于tg15°到測試時間結(jié)束時潤濕區(qū)域的最大半徑[3]，洗前、洗后的織物最大浸濕半徑見圖3。

圖3 最大浸濕半徑

最大浸濕半徑是表征織物速干性的重要指標。從圖3中可以看到，1#織物洗后最大浸濕半徑下降較為明顯，2#織物雖原料是純棉，但相比于其他織物洗前洗后的最大浸濕半徑都具有較好的表現(xiàn)，可能是由于克重較小利于水分蒸發(fā)，占了比較大的優(yōu)勢。另外7#織物由于其斜紋組織和克重的雙重影響，其最大浸濕半徑也較大，且洗前洗后幾乎無變化。

3.4 液態(tài)水?dāng)U散速度分析

織物表面浸濕后擴散到最大浸濕半徑時沿半徑方向液態(tài)水的累計傳遞速度[3]，洗前、洗后的織物液態(tài)水?dāng)U散速度見圖4。

圖4 液態(tài)水?dāng)U散速度

液態(tài)水?dāng)U散速度也是表征織物速干性的另一個指標。擴散速度越快，織物速干性越好。從圖4中可以看到，2#和7#織物液態(tài)水?dāng)U散速度最大，與最大浸濕半徑原因一樣，主要是克重的影響，說明克重對織物的速干性起到了非常重要的作用。4#、5#和6#3種織物洗前洗后也均能達到速干性的要求。3#織物卻表現(xiàn)得不太理想，主要還是克重的影響，在所有織物中克重最大，影響了纖維截面和組織結(jié)構(gòu)對速干性作用的發(fā)揮。

3.5 單向傳遞指數(shù)分析

液態(tài)水從織物浸水面?zhèn)鬟f到滲透面的能力。以織物兩面吸水量的差值與測試時間之比表示[3]，洗前、洗后的織物單向傳遞指數(shù)見圖5。

圖5 單向傳遞指數(shù)

單向傳遞指數(shù)是表征排汗性的指標。單位時間內(nèi)滲透面與浸水面含水量差值越大，液態(tài)水由內(nèi)表面?zhèn)鲗?dǎo)到外表面的能力越強，說明織物的排汗性能越好。從圖5中可以看到，1#到7#7種織物的單向傳遞指數(shù)均大于100.1，均滿足排汗性的要求。其中2#和7#洗前相比之下較其他織物較好，4#和7#洗后較好，特別是7#織物洗前洗后結(jié)果都是最好。可能是由于4#和7#克重相當(dāng)，且都有特殊的組織結(jié)構(gòu)，利于液態(tài)水從浸水面向滲透面?zhèn)鬟f。

4 結(jié)論

通過對7種織物進行了浸濕時間、吸水速率、最大浸濕半徑、液態(tài)水?dāng)U散速度以及單向傳遞指數(shù)的洗前洗后的測試比較可知：7#和5#織物整體性能最為突出，其他5種織物或多或少都有些指標不能滿足吸濕、速干或者排汗性能的要求，比如2#、3#、4#和6#織物的吸水速率都達不到30%/s，1#織物吸水速率、最大浸濕半徑以及液態(tài)水?dāng)U散速度均無法滿足要求。對吸濕速干和排汗綜合性能比較，7#＞5#＞4#＞2#＞6#＞3#＞1#，在市場上選購運動服裝和面料時，優(yōu)先選擇原料是異形截面纖維和有網(wǎng)眼組織結(jié)構(gòu)的織物，同時克重的影響不能忽視，要特別注意同種情況下盡量選擇克重小的織物，綜合評估。另外7#織物由于是機織純棉面料，無彈性，在選用時可用制作襯衫等。以上可供消費者和企業(yè)設(shè)計選擇時作為參考。