一種涼感導汗速干皮芯型纖維的應用實踐探索

劉慶備

（廣東彩艷股份有限公司，廣東 江門 529100）

近幾年，人們對服裝面料的舒適性、健康性、安全性和環(huán)保性要求越來越高。隨著人們戶外活動時間的延長，休閑與運動相互滲透、融為一體，深受廣大消費者青睞。戶外服裝的面料既要有良好的舒適性，又要保證穿著者運動時汗液不會粘在身上而產(chǎn)生冷濕感，于是，對面料的纖維提出了吸濕排汗功能的新要求。

1 棉和化纖的局限性

天然纖維材質(zhì)以棉為例，吸濕性能好，穿著舒適。但棉纖維內(nèi)部的中空結(jié)構(gòu)使棉纖維像一根很細的吸管，水分子可以通過“毛細效應”被吸入棉纖維內(nèi)部，同時，中空的結(jié)構(gòu)也給水分子留下了充足的儲存空間，提高了棉纖維的吸水性能，而吸收大量水分后需要更長的時間揮發(fā)。因此，棉質(zhì)衣物一般比化纖衣物干得慢。當人的出汗量稍大時，棉纖維會因吸濕而膨脹，透氣性下降并粘貼在皮膚上，同時水分發(fā)散速度也較慢，給人一種冷濕感。在滿足社會日益增長的衣著需求方面，合成纖維早就擔負起重要責任。合成纖維以滌綸為例，吸水性差，因靜電積累易導致穿著糾纏，尤其在活動時，人體容易產(chǎn)生悶熱感。自滌綸工業(yè)化以來，關于滌綸改性的研究從未間斷，當然，提高滌綸的吸水性和透濕性能是各國滌綸生產(chǎn)和科研部門的重要研發(fā)方向。

2 導汗速干功能纖維的研發(fā)進展

一些吸濕排汗功能性纖維采用纖維截面異形設計，高異形度的四通道纖維斷面結(jié)構(gòu)及蓬松的紗線結(jié)構(gòu)，為紗線增加了毛細管作用?？椢飸{借纖維上或纖維間的毛細通道產(chǎn)生芯吸作用，能快速吸水、輸水、擴散和揮發(fā)，保持人體皮膚的干爽[1]。同時，因為聚酯纖維在濕潤狀態(tài)時也不會像棉纖維那樣伏貼，所以能始終保持織物與皮膚間的微氣候狀態(tài)，達到提高舒適性和干爽性的目的。在開發(fā)吸濕性纖維方面，美國杜邦、韓國和日本帝人公司起步較早，如美國杜邦公司的Coolmax纖維，已取得相應的專利。目前，臺灣的一些化纖廠商也相繼開發(fā)出各具特色的具有吸濕排汗功能的異形滌綸纖維，如臺灣遠東紡織的Topcool纖維、臺灣中興紡織的Coolplus纖維等[2]，都是通過纖維截面異形化來增加毛細管作用，使織物因纖維上或纖維間的毛細通道產(chǎn)生芯吸作用而形成干爽導汗性能。但是，這些纖維一般都是長絲，織物產(chǎn)品不夠蓬松，手感粗糙，關鍵是很難同時擁有快吸與速干兩種性能。更重要的是，這些纖維一般都是滌綸，屬于酯類聚合物，只含有烴基和酯基，都是典型的憎水基團。研發(fā)人員企圖通過纖維表面的凹槽形成毛細管，促進吸濕導汗。實際上，如果纖維表面拒水，由于毛細管現(xiàn)象，織物會更加不親水、不導汗。目前，市面上大部分導汗速干面料的導汗效果都是通過表面處理劑實現(xiàn)的[3-4]，但是表面處理劑的效果持續(xù)時間短。根據(jù)現(xiàn)有國標，評價運動面料吸濕排汗功能的依據(jù)是芯吸高度、吸水率、透濕量、滴水擴散時間和水分蒸發(fā)速率等指標。本研究試圖為非大運動量、大排汗場景提供更舒適的服裝面料，發(fā)揮涼感、綿柔、導汗、速干的功能，用作嬰幼兒貼膚面料、學生服面料、導汗速干休閑運動功能面料等。

3 解決問題的新思路

基于現(xiàn)有化學纖維織物難以同時實現(xiàn)快吸與速干兩種性能的問題，嘗試使用一種特殊功能纖維，用于加工單向?qū)Ш顾俑擅媪?，目的是同時解決普通化纖面料 “不吸汗”和棉質(zhì)面料“干得慢”兩個問題，兼具手感柔軟、穿著舒適的特點。

設計一種雙層面料，內(nèi)層采用涼感導汗速干纖維，首先讓貼近皮膚的面料內(nèi)層具有涼感、吸濕、導汗性能，汗液從皮膚表面疏導至面料外層，讓皮膚保持干爽，解決“不吸汗”的問題；內(nèi)層綿柔、透氣、導濕、速干、不粘身，無冷濕感，能保障皮膚舒適干爽。服裝外層的汗水沒有接觸皮膚，皮膚和“干得慢”的棉之間有一層“干爽”的特種纖維，人體就不會產(chǎn)生濕冷的不適感。面料的內(nèi)層親水導汗，但不鎖水、不存汗；面料外層材質(zhì)的吸汗性能比仿生特種纖維強，例如棉、黏膠纖維、天絲等，實現(xiàn)了單向?qū)Ш构δ?。流出來的濕氣和汗水能被迅速吸收并擴散到外層，擴大汗水的蒸發(fā)面積，從而加快干燥速度，達到速干的目的。

4 纖維的設計和加工

導汗速干皮芯型仿生纖維是由質(zhì)量比為50∶50的皮層和芯層紡制得到的短纖維，芯層的成分為聚酯，皮層主要是導熱性能良好、有涼感的聚乙烯及親水母粒。這種功能纖維類似喬木皮芯結(jié)構(gòu)，皮層如樹皮，吸濕導汗；芯層如樹芯，提高物理機械性能，且不吸汗、不鎖水、不存汗，保證纖維能速干（圖2）。根據(jù)使用需要，可以適度調(diào)整皮層中親水母粒的添加比例，控制皮層的親水性能，緩解吸水性與速干性之間的矛盾。皮層親水能保證面料迅速吸濕導汗，但親水只限于皮層，有效控制纖維的存水量；芯層不吸水、不鎖水，因此能達到速干效果。反之，若芯層吸水，吸水量增加，就需要更多的時間汽化，延長干燥時間，達不到快干效果。

采用廣東彩艷股份有限公司生產(chǎn)的PE親水母粒，占聚合物質(zhì)量的3.0%。親水母粒采用復合高吸水性物質(zhì)制作，包括載體樹脂和其他親水性材料，具有優(yōu)良的親水性，安全無毒，分散性好，不傷皮膚，在纖維中添加親水母?？梢源嬗H水后處理工藝，使制品永久保持親水性，并保留產(chǎn)品原有的物理機械性能、強度、布面光潔度、爽滑度、不易起毛球、纖維不易剝落、透氣性好的特點，對紡絲工藝也幾乎沒有影響。

纖維皮層中還添加了色母粒、柔軟母粒和抗菌母粒。芯層采用聚酯，如PET，芯層樹脂中添加了拒水母粒。采用常見的皮芯結(jié)構(gòu)短纖維紡絲方法生產(chǎn)。

（1）將聚乙烯與占聚乙烯3.0%的聚乙烯親水母粒和2.5%抗菌母粒（TFA13）切片共混，得到皮層混合物。

（2）將聚酯與占聚酯2.5%的色母粒（EFB06，藍色）和2.5%的柔軟母粒切片共混，得到芯層混合物。

（3）將所得皮層混合物與芯層混合物（質(zhì)量比為50∶50）進行熔融法紡絲，得到仿生皮芯結(jié)構(gòu)纖維半成品。

（4）將所得仿生皮芯結(jié)構(gòu)纖維半成品依次進行80 ℃熱水拉伸、120 ℃蒸汽拉伸、卷曲、80 ℃熱定型，得到仿生皮芯結(jié)構(gòu)纖維（圖1）。

圖1 仿生皮芯結(jié)構(gòu)纖維結(jié)構(gòu)示意

5 面料的設計和產(chǎn)品特色

采用針織雙層珠地編織方法，包括奇數(shù)針穿仿生皮芯結(jié)構(gòu)纖維、偶數(shù)針穿棉紗、第一橫列奇數(shù)針和偶數(shù)針同時成圈、第二橫列奇數(shù)針集圈和偶數(shù)針成圈、第三橫列奇數(shù)針和偶數(shù)針同時成圈、第四橫列奇數(shù)針成圈和偶數(shù)針集圈。編制密度：外層成品紗長為100 mm/40 N，內(nèi)層成品紗長為106～108 mm/40 N。得到的穿透型導汗速干復合面料具有以下性能和特點。

（1）將仿生皮芯結(jié)構(gòu)纖維與棉或黏膠纖維等親水纖維混織，加工成蓬松透氣、導汗速干、具有濕度微平衡功能的穿透型復合面料，質(zhì)地輕便、舒適輕薄，不貼身，防濕重，防濕冷。

（2）仿生皮芯結(jié)構(gòu)纖維的聚乙烯皮層使纖維如白云般輕便綿柔，擁有真絲般滑爽的手感和涼感，而且免熨燙；通過改性，具備快吸導汗功能，類似樹干的皮層。仿生皮芯結(jié)構(gòu)纖維的芯層能提高纖維的強度，保障纖維必要的物理機械性能和可紡性，同時不吸水，維持纖維的速干性能。

按照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》進行最大浸濕半徑測試，結(jié)果如表1所示。

由表1數(shù)據(jù)對比可知：（1）實施例復合面料內(nèi)層與外層的最大浸濕半徑差距明顯，內(nèi)層的浸濕半徑小，外層的浸濕半徑大，水分容易從內(nèi)往外擴散，難以從外往內(nèi)擴散。面料內(nèi)層的最大浸濕半徑越小，面料外層的最大浸濕半徑越大，于是形成蘑菇穿透型的透汗模式。（2）在對比例1中，棉纖維具有中空的微細結(jié)構(gòu)，能吸收大量水分，因此，在吸收同等水分的情況下，對比例1內(nèi)外層的最大浸濕半徑都比較小。（3）在對比例2中，滌綸面料內(nèi)外層的最大浸濕半徑都比較大，這是因為滌綸纖維不吸水，水分只能留在纖維表面，所以擴散面積大，人體一出汗，全身都濕漉漉的。

表1 最大浸濕半徑測試結(jié)果

將穿透型導汗速干復合面料、對比例1純棉面料與對比例2滌綸面料進行性能對比，結(jié)果如表2所示。

用簡單模型對比解釋，如圖2所示。

6 結(jié)語

不同的場景對運動服的具體要求不同。本研究試圖為非大運動量、非大排汗、對彈性和延展性方面沒有要求的場景提供更舒適的導汗速干服裝面料。經(jīng)過試制達到了一定的效果，但并不全面和完善，希望相關研究能得到廣泛關注，推動企業(yè)轉(zhuǎn)型、產(chǎn)品和新原料的開發(fā)。