張慧敏 沈蘭萍

摘?要：以Coolmax纖維和竹原纖維的混紡紗、防紫外滌綸紗為原料，以纖維導(dǎo)濕的基本理論、織物熱舒適理論為理論依據(jù)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)具有吸水導(dǎo)濕和防紫外功能的多層接結(jié)、分層角聯(lián)鎖和分層正交3種結(jié)構(gòu)的3層織物，并對(duì)這3種織物的基本性能、吸水導(dǎo)濕性能及防紫外性能進(jìn)行測(cè)試分析。結(jié)果表明：開(kāi)發(fā)的3種織物都可達(dá)到較優(yōu)異的吸水導(dǎo)濕及防紫外效果，并優(yōu)選出分層正交結(jié)構(gòu)為綜合性能最佳的織物結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：吸水導(dǎo)濕;防紫外;三維織物;組織結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TS101.923

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-265X（2019）02-0039-04

Abstract：Three-layer fabrics of three structures of multi-layer binding， layered angle-interlock and layered orthogonal with functions of water absorption， moisture conductivity， and UV protection were designed and developed with blended yarn and UV-protective polyester yarn made from Coolmax fiber and bamboo fiber according to the basic theory and the theory of thermal comfort of fabric， and the basic performance， water absorption and moisture conductivity， and UV protection properties of the three types of fabrics were tested and analyzed. The results show that the three types of fabrics all have good UV protection， water absorption and moisture conductivity properties， and the one of layered orthogonal structure is the best fabric construction with the best combination property.

Key words：UV-protective; water absorption and moisture transfer; 3D woven fabric; fabric construction

隨著科技的進(jìn)步，傳統(tǒng)的紡織品正朝多功能性方向發(fā)展，功能性紡織品所占比例將逐漸擴(kuò)大，單一功能的紡織品已經(jīng)不能滿足人們的日常需求。對(duì)于一些在特殊工作環(huán)境，如郵政快遞、野外勘探、森林消防、巡線維修及建筑施工等涉及到戶外作業(yè)的人員而言，作業(yè)時(shí)會(huì)受到來(lái)自太陽(yáng)及周?chē)h(huán)境物體的輻射熱，以及人體由于作業(yè)行為產(chǎn)生的大量熱量的作用[1]。同時(shí)，由于高強(qiáng)度作業(yè)時(shí)作業(yè)人員容易大量出汗，汗液不但會(huì)潤(rùn)濕服裝，降低服裝紫外線防護(hù)性能，還會(huì)增加人體與服裝的黏著感，降低著裝的舒適性[2]。這些都給戶外作業(yè)人員造成了極大地健康威脅并產(chǎn)生不舒適感，因此必須采取有效的防護(hù)措施。

本試驗(yàn)所開(kāi)發(fā)的防紫外吸水導(dǎo)濕織物集防紫外、吸濕和導(dǎo)濕功能于一體，能夠改善以上特殊工作環(huán)境下人們穿著的舒適性并有效減少人體紫外線的輻射量[3]。另外，現(xiàn)有的具有防紫外和吸水導(dǎo)濕功能的普通二維機(jī)織物在防紫外、吸水和導(dǎo)濕方面還存在明顯不足[4];而且目前人們對(duì)于三維機(jī)織物的研究主要集中在三維機(jī)織物的織造工藝、細(xì)觀力學(xué)性能和細(xì)觀幾何結(jié)構(gòu)等方面[5]，在三維機(jī)織物的防紫外吸水導(dǎo)濕等性能方面的研究還不夠成熟。三維機(jī)織物具有良好的綜合性能，其特殊的結(jié)構(gòu)有利于構(gòu)成復(fù)合功能層，故可利用其進(jìn)行防紫外吸水導(dǎo)濕三維織物的開(kāi)發(fā)[6-7]。

1?試?驗(yàn)

1.1?試驗(yàn)原料

333 dtex、175 dtex Coolmax纖維與竹原纖維的混紡紗，混紡比均為50/50（河北天倫紡織有限公司）;275 dtex防紫外滌綸紗（山東正元材料有限公司）。

1.2?織物設(shè)計(jì)原理

本試驗(yàn)以纖維導(dǎo)濕基本理論、織物熱舒適理論為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了3個(gè)功能層，選取了纖度不同的3種紗線為原料，根據(jù)差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)原理，使織物層與層之間產(chǎn)生附加壓力差，使所開(kāi)發(fā)的防紫外吸水導(dǎo)濕織物內(nèi)部可以形成穩(wěn)定的水分傳輸通道，形成較強(qiáng)的水分傳輸效應(yīng)[8]，在保持織物與皮膚接觸面干爽?的同時(shí)也能夠防止紫外線的輻射。3種不同結(jié)構(gòu)的3層功能性三維織物，分別為多層接結(jié)結(jié)構(gòu)、分層角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)和分層正交結(jié)構(gòu)[9]，織物各層的紗線原料與功能設(shè)計(jì)如表1所示。

1.3?織物設(shè)計(jì)與織造

試驗(yàn)所開(kāi)發(fā)的3種結(jié)構(gòu)3層三維織物的經(jīng)向剖面圖如圖1所示。圖1中數(shù)字1和4的部分為防紫外吸水導(dǎo)濕織物的內(nèi)層，數(shù)字2和5的部分為防紫外吸水導(dǎo)濕織物的中間層，數(shù)字3和6部分為防紫外吸水導(dǎo)濕織物的外層[10]。

3種織物各層的經(jīng)緯紗原料均相同，織物單層經(jīng)緯密度參數(shù)如表2所示。

1.4?性能測(cè)試

主要測(cè)試了織物的基本性能（平方米質(zhì)量、厚度、透氣性）、吸水導(dǎo)濕性能（芯吸高度、吸水率、透濕率、液體擴(kuò)散速度）及防紫外性能（紫外線防護(hù)系數(shù)）。

性能測(cè)試：織物厚度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及方法主要依據(jù)GB/T 3820—1983《機(jī)織物（梭織物）和針織物厚度的測(cè)定》來(lái)進(jìn)行測(cè)試;織物透氣性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及方法主要參照GB/T 5453—1997《紡織品織物透氣生產(chǎn)性試驗(yàn)方法的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)試;織物的吸濕速干性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及方法主要參照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》和GB/T 21655.1—2009《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》來(lái)進(jìn)行測(cè)試;織物的防紫外性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及方法主要參照GB/T 18830—2009《紡織品 防紫外線性能的評(píng)定》。

2?結(jié)果與分析

2.1?基本性能測(cè)試

3種織物的基本性能測(cè)試結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出，3種織物的平方米質(zhì)量測(cè)試結(jié)果相似，其中分層角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)織物的平方米質(zhì)量最大，多層接結(jié)結(jié)構(gòu)織物次之，分層正交結(jié)構(gòu)織物最小。且3種組織結(jié)構(gòu)織物厚度的測(cè)試數(shù)據(jù)均大于0.40 mm，均屬于厚重型織物。其中分層角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)和分層正交結(jié)構(gòu)織物厚度相對(duì)較大，多層接結(jié)組織織物厚度最小。織物厚度不僅與織物密度、紗線纖度有關(guān)，與織物組織（浮長(zhǎng)）也有著密切的關(guān)系。組織浮長(zhǎng)較大的織物，交織點(diǎn)較少，紗線容易重疊，因此織物厚度較大。3種織物的平方米質(zhì)量相似，但由于不同的組織結(jié)構(gòu)和經(jīng)緯紗交織規(guī)律，所以在織物相同層數(shù)、相同總緊度、相同經(jīng)緯密度條件下呈現(xiàn)出不同的厚度。

由表3可知，3種織物的透氣性：分層正交結(jié)構(gòu)織物和多層接結(jié)結(jié)構(gòu)織物均優(yōu)于角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)織物。這是由于分層正交結(jié)構(gòu)和多層接結(jié)結(jié)構(gòu)織物平均浮長(zhǎng)相對(duì)較長(zhǎng)，故具有較好的透氣性。分層角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)織物的平均浮長(zhǎng)均較短，氣體透過(guò)織物時(shí)克服的黏滯阻力較大，從而使織物中可透過(guò)的空氣量相應(yīng)減少，導(dǎo)致其織物的透氣性相對(duì)較差[9]。

通過(guò)對(duì)3種織物各項(xiàng)基本性能測(cè)試結(jié)果進(jìn)行綜合比較分析，3種織物均具有較優(yōu)的基本性能，其中分層正交結(jié)構(gòu)織物的綜合性能最優(yōu)。

2.2?吸水導(dǎo)濕性能測(cè)試

測(cè)試3種織物的吸水導(dǎo)濕性能，得出3種織物的芯吸高度、吸水率、透濕率、液體擴(kuò)散速度測(cè)試結(jié)果，如表4所示。

由表4可知，3種織物的芯吸高度測(cè)試數(shù)據(jù)，分層正交結(jié)構(gòu)織物的最高，多層接結(jié)結(jié)構(gòu)織物織物次之，分層角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)織物相較前兩種織物稍低。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可知，芯吸高度大于90 mm的機(jī)織物導(dǎo)濕性能較優(yōu)。3種織物的測(cè)試結(jié)果均高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，可得出3種織物的導(dǎo)濕能力均較強(qiáng)[10]。

3種織物吸水率測(cè)試結(jié)果中，分層正交結(jié)構(gòu)織物最大，多層接結(jié)結(jié)構(gòu)次之，分層角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)織物稍低。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可知，吸水率大于100的機(jī)織物的導(dǎo)濕性能較優(yōu)。表4中3種織物的吸水率均高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，可得出3種織物的吸濕能力均較優(yōu)異。

從表4中的測(cè)試數(shù)據(jù)可知，分層正交結(jié)構(gòu)織物透濕率最大，分層角聯(lián)結(jié)構(gòu)織物次之，多層接結(jié)結(jié)構(gòu)織物稍低。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可知，3種織物的導(dǎo)濕性能均較優(yōu)。這是由于3種織物的內(nèi)層均為導(dǎo)濕功能層，且這一層的竹原纖維具有優(yōu)異的導(dǎo)濕性，且Coolmax纖維為疏水性纖維，當(dāng)氣態(tài)水遇到竹原纖維和Coolmax纖維含量較多的織物表面時(shí)，將不會(huì)像與親水性纖維接觸時(shí)一樣快速與纖維內(nèi)部的親水基團(tuán)結(jié)合、使織物表面潤(rùn)濕，而是從纖維間縫隙或織物中的空隙穿過(guò)。且在圖1中可看出，多層接結(jié)結(jié)構(gòu)織物的內(nèi)層（導(dǎo)濕層）的竹原纖維和Coolmax纖維含量比分層正交結(jié)構(gòu)和分層角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)織物稍少，故導(dǎo)濕能力相對(duì)稍弱。并且，由于織物設(shè)計(jì)了3個(gè)功能層，且織物各功能層之間存在差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)，水分在織物中傳輸?shù)膫鲗?dǎo)方向始終是單方向的，只有少部分水分會(huì)被內(nèi)層或中間層吸收，絕大部分水分通過(guò)外層被排出，且不會(huì)逆流。

從表4中3種織物的液體擴(kuò)散速度測(cè)試結(jié)果可知，分層正交結(jié)構(gòu)織物最快，多層接結(jié)結(jié)構(gòu)織物次之，分層角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)織物稍慢。結(jié)合表4中的測(cè)試數(shù)據(jù)與國(guó)家測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，3種織物的液體擴(kuò)散速度均大于4mm/s，處于測(cè)試級(jí)別中的5級(jí)，即快速級(jí)別，可知3種織物的吸濕速干性能均十分優(yōu)異。

因組織結(jié)構(gòu)為本試驗(yàn)開(kāi)發(fā)的3種織物的唯一變量，故其為影響織物導(dǎo)濕性能的主要因素。多層接結(jié)結(jié)構(gòu)、分層正交結(jié)構(gòu)比分層角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)稍疏松，分層角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)的織物交織點(diǎn)較多，紗線緊密程度稍大，紗線間的空隙較小，水分在織物內(nèi)傳輸?shù)淖枇σ蚕鄬?duì)增大，故水分就越不容易傳導(dǎo)，導(dǎo)致其織物導(dǎo)濕性能相對(duì)稍差。此外，3種織物層間紗線的接結(jié)方式不同也是造成其導(dǎo)濕性能差異的一個(gè)原因。由圖1可以看出，分層角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)織物的接結(jié)經(jīng)紗在層間連接傾斜角接近45°，而多層接結(jié)結(jié)構(gòu)和分層正交結(jié)構(gòu)織物的接結(jié)經(jīng)紗在層間則以接近90°的傾斜角與緯紗進(jìn)行交織，接結(jié)紗在層間的交織路徑相對(duì)較短，導(dǎo)致水分在層間的傳輸路徑相對(duì)分層角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)織物較短，液體擴(kuò)散速度較快。

通過(guò)對(duì)3種織物吸水導(dǎo)濕測(cè)試結(jié)果進(jìn)行綜合對(duì)比分析，3種織物的吸水導(dǎo)濕性能均較優(yōu)異，其中分層正交結(jié)構(gòu)織物的吸水導(dǎo)濕性能最優(yōu)。

2.3?防紫外性能測(cè)試

測(cè)試3種織物的防紫外性能[11]，結(jié)果如表5所示。

由表5可知，3種織物的紫外線透過(guò)率測(cè)試數(shù)據(jù)，分層正交結(jié)構(gòu)織物的UPF值最高，多層接結(jié)結(jié)構(gòu)織物次之，分層角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)織物稍低。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可知，UPF值大于50的機(jī)織物既具有對(duì)紫外線非常優(yōu)異的防護(hù)能力。3種織物的測(cè)試結(jié)果均高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，可得出3種織物的防紫外線能力均較強(qiáng)?？椢锏姆雷贤饩€性能與織物的緊密程度和厚度都有很大的關(guān)系，由于分層正交結(jié)構(gòu)織物較其他兩種結(jié)構(gòu)織物較厚，且織物較為緊密，故防紫外性能較好。

3?結(jié)?論

a）以纖維導(dǎo)濕的基本理論、織物熱舒適理論為理論依據(jù)，選用Coolmax纖維和竹原纖維的混紡紗、防紫外滌綸紗為原料，設(shè)計(jì)了具有吸水導(dǎo)濕、防紫外功能的3個(gè)功能層，織造了具有吸水導(dǎo)濕和防紫外功能的多層接結(jié)、分層角聯(lián)鎖和分層正交結(jié)構(gòu)織物。

b）設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出3種不同結(jié)構(gòu)（多層接結(jié)結(jié)構(gòu)、分層角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)、分層正交結(jié)構(gòu)）的3層織物，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行基本性能、吸水導(dǎo)濕性能和防紫外性能的測(cè)試分析可知3種織物均具有優(yōu)異的綜合性能。

c）在3種織物的組織結(jié)構(gòu)為唯一變量、織物的經(jīng)緯密度、紗線比例以及層數(shù)均相同的情況下，對(duì)3種織物的基本性能、吸水導(dǎo)濕性能和防紫外性能的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，優(yōu)選出分層正交結(jié)構(gòu)為綜合性能最佳的結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 黃聯(lián)生.防紫外線紡織品[J].紡織導(dǎo)報(bào)，2001（1）：46-48.

[2] 潘菊芳，廉志軍，井連英，等.纖維組合及組織結(jié)構(gòu)對(duì)織物吸濕快干性能影響[J].棉紡織技術(shù)，2004，32（11）：5-8.

[3] 孫玉釵，劉智.服用紡織品接觸熱舒適性及其評(píng)價(jià)[J].針織工業(yè)，2010（9）：22-23.

[4] 莊勤亮.服裝系統(tǒng)中液態(tài)水在不同織物間的傳導(dǎo)機(jī)理[J].東華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2002（4）：93-97.

[5] CHEN X G. Mathematical modelling of 3D woven fabrics for CAD/CAM software[J]. Textile Research Journal， 2011，81（1）：42-50.

[6] 梁靜潔，張洪亭，李德義.三維立體織物在尿不濕中應(yīng)用的初步研究[J].山東紡織經(jīng)濟(jì)，2013（3）：58-60.

[7] 程隆棣，俞建勇，翟涵，等.功能性滌綸纖維及其產(chǎn)品的吸濕導(dǎo)濕性能[J].棉紡織技術(shù)，2003，31（9）：36-38.

[8] 王其，馮勛偉.織物差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)模型及應(yīng)用[J].東華大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，27（3）：54-57.

[9] 黃河柳，沈蘭萍，張慧敏.組織結(jié)構(gòu)對(duì)三維機(jī)織物的吸水導(dǎo)濕性能影響[J].合成纖維，2015，44（10）：43-45.

[10] 李全明，王浩.防紫外線織物的研究[J].高科技纖維與應(yīng)用，2002（3）：19-21.

[11] 徐英蓮，許紅燕.紡織品的紫外線防護(hù)性能研究[J].絲綢，2002（4）：14-15.