萬殊姝 沈蘭萍 王艷庚

摘 要：為開發(fā)吸濕導(dǎo)濕功能織物，并探究緊度對(duì)織物吸濕和導(dǎo)濕性能的影響，制備了5種緊度的麻賽爾/Coolmax/棉混紡交織物。分別測(cè)試5種織物的吸水率、滴水?dāng)U散時(shí)間、芯吸高度、濕阻和液態(tài)水分管理等指標(biāo)，通過分析對(duì)比數(shù)據(jù)，得出性能較好時(shí)的織物緊度。結(jié)果表明：緊度對(duì)織物吸濕和導(dǎo)濕性能有明顯影響。當(dāng)混紡交織物總緊度為75.25%～77.50%時(shí)，吸濕性最好;當(dāng)經(jīng)、緯向緊度分別為55%、45%時(shí)，傳導(dǎo)液態(tài)水的能力最好;織物的經(jīng)、緯向緊度越小時(shí)，織物傳導(dǎo)氣態(tài)水的能力更好。開發(fā)的5種麻賽爾/Coolmax/棉混紡交織物吸濕導(dǎo)濕兩面異性效果明顯。

關(guān)鍵詞：織物緊度;麻賽爾纖維;Coolmax纖維;吸濕排汗;毛細(xì)管效應(yīng)

中圖分類號(hào)： TS106.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-265X（2021）04-0057-06

Abstract： In order to develop the fabrics with moisture absorption and conduction， and explore the effect of tightness on the moisture absorption and conduction of the fabric， Jutecell / Coolmax / cotton blended fabrics of five kinds of tightness were prepared. The five types of fabrics were tested for water absorption rate， drip diffusion time， wicking height， damp resistance， and liquid water management. By analyzing and comparing the data， the fabric tightness at good performance was obtained. The results showed that the tightness had a significant effect on the moisture absorption and moisture conduction. When the total tightness of the blended fabric was 75.25% to 77.50%， the moisture absorption was the best. When the warp and weft tightness were 55% and 45%， respectively， the ability to conduct liquid water was the best. The smaller the warp and weft tightness of the fabric， the better the ability of the fabric to conduct gaseous water. The five kinds of Jutecell/ Coolmax/ cotton blended fabrics all had obvious specific effects on two layers of moisture absorption and moisture conduction.

Key words： fabric tightness; Jutecell fiber; Coolmax fiber; moisture absorption and moisture wicking; capillary effect

隨著科技水平的發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)于吸濕導(dǎo)濕功能織物的需求越來越多，要實(shí)現(xiàn)織物良好的吸濕導(dǎo)濕功能，一般需要借助織物差動(dòng)毛細(xì)效應(yīng)原理，具體有以下兩種途徑：一是對(duì)織物的正反面分別進(jìn)行親水和疏水整理;二是通過使用親疏水性有差別紗線，并搭配合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[1-2]。Liu等[3]用3-巰丙基三甲氧基硅烷對(duì)滌綸織物改性，然后在單側(cè)紫外照射下，通過特殊方法處理獲得了具有持久吸濕排汗、抗靜電和去污性能的織物。徐小斌等[4]對(duì)滌綸纖維分別進(jìn)行親水整理和拒水整理后，再與維綸棉紗并捻紗交替織造，借助維綸的水溶性，開發(fā)了一種吸濕速干面料。劉昀庭等[5]用NaOH溶液和陽離子表面活性劑1227溶液對(duì)再生滌綸織物進(jìn)行堿減量工藝處理，處理后的織物滿足吸濕速干性產(chǎn)品的技術(shù)要求。Jhanji等[6]開發(fā)了一種滌棉織物，并發(fā)現(xiàn)當(dāng)里層選用11～26 tex疏水性紗（滌），表層選用29～33 tex的親水性紗（棉）時(shí)，織物具有較好的吸濕排汗效果。張慧敏等[7]選用混紡比為50/50的Coolmax/竹原纖維混紡紗和防紫外滌綸紗，以纖維導(dǎo)濕基本理論和織物熱舒適理論為基礎(chǔ)設(shè)置織物結(jié)構(gòu)，開發(fā)出防紫外吸濕導(dǎo)濕三維織物。

麻賽爾纖維由山東海龍公司自主研發(fā)，它是以多種天然麻纖維為原料，通過再生處理獲得的一種改性黏膠纖維，其截面呈現(xiàn)不規(guī)則的圓角多邊形，多為“雙峰”形，縱向溝槽通直連貫[8-9]，具有良好的吸濕和導(dǎo)濕性，同時(shí)還具備了麻纖維特有的抗菌性能，是制備吸濕導(dǎo)濕功能織物良好的原料。

Coolmax纖維是由美國杜邦公司開發(fā)，利用截面異形化生產(chǎn)的新型改性聚酯纖維，其截面呈“十”字形，纖維縱向有4條連貫的凹槽，因此具有良好導(dǎo)濕性能。同時(shí)它還具有易護(hù)理、不易變形、懸垂感好、抗沾污、絲面光澤、觸感柔軟等特點(diǎn)[10-11]，另外還有一定的抗紫外性能。

棉纖維因其易獲得，健康天然，吸濕性良好，經(jīng)常用來與其他纖維混紡以制備吸濕導(dǎo)濕功能織物。

選取麻賽爾、Coolmax和棉纖維作為原料，通過設(shè)計(jì)織物組織結(jié)構(gòu)，合理配置纖維以使織物在厚度方向產(chǎn)生吸濕和導(dǎo)濕的梯度變化，來制備吸濕導(dǎo)濕織物，并以該織物作為研究對(duì)象，探討織物緊度對(duì)于織物吸濕導(dǎo)濕等性能的影響，以對(duì)其他功能織物的開發(fā)起到一定借鑒作用。

1 織物設(shè)計(jì)

1.1 原料選取

棉纖維雖然吸濕親膚，但因其導(dǎo)濕能力一般，當(dāng)人體出汗量過大時(shí)，穿著者易感到皮膚悶熱黏膩。而Coolmax纖維因其獨(dú)特的截面特征，具有良好的導(dǎo)濕性和強(qiáng)度，但初始吸濕速率小，親膚吸汗效果較差。而麻賽爾纖維既具有麻纖維天然舒適的特點(diǎn)，纖維縱向又有連貫的通道，導(dǎo)濕性較好，但其強(qiáng)度相對(duì)于棉纖維和Coolmax較差，將其紡紗并織造成純紡梭織織物，具有一定難度。因此，為了綜合3種纖維各自的優(yōu)勢(shì)、規(guī)避缺陷，選取麻賽爾與棉混紡紗和Coolmax純紡紗作為原料，并通過合理的組織結(jié)構(gòu)配置紗線，實(shí)現(xiàn)織物的吸濕導(dǎo)濕功能。纖維參數(shù)如表1所示[12-13]。根據(jù)已有的研究[14]，選取的紗線規(guī)格為14.58 tex的70/30麻賽爾/棉混紡紗和14.76 tex的Coolmax紗。紗線的參數(shù)如表2所示。

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.2.1 組織選取

麻賽爾和棉纖維均具有天然纖維良好的親膚吸濕性，Coolmax則是三者中導(dǎo)濕性最好的纖維，因此應(yīng)選取一種織物組織，既能夠使麻賽爾/棉混紡紗集中在貼近皮膚的一面，便于實(shí)現(xiàn)快速吸濕，又能夠使Coolmax紗線集中在接觸大氣的一面，便于傳導(dǎo)汗液快速揮發(fā)。緞紋組織符合該要求。另外，當(dāng)組織的交織頻率為0.2～0.4時(shí)，導(dǎo)濕能力較好[15]，因此選取交織頻率為0.2的5枚經(jīng)面緞紋作為織物組織。其中，麻賽爾/棉混紡紗為緯紗，Coolmax紗為經(jīng)紗。

1.2.2 緊度選取

為探究織物緊度對(duì)于其吸濕導(dǎo)濕功能性的影響，設(shè)置呈梯度變化的5種織物緊度，并將緊度作為唯一變量，織物使用的紗線原料、規(guī)格及織物組織均按照上文設(shè)置為統(tǒng)一值。一般情況下，織物的經(jīng)向緊度數(shù)值大于緯向緊度。同時(shí)為了讓織物的緊度能夠達(dá)到較好的吸濕導(dǎo)濕效果[16]，5種織物緊度配置如表3所示。

2 性能測(cè)試

2.1 吸濕導(dǎo)濕單項(xiàng)測(cè)試

吸水率、滴水?dāng)U散時(shí)間按照GB/T 21655.1-2008《紡織品吸濕速干性的評(píng)定第一部分：?jiǎn)雾?xiàng)組合試驗(yàn)法》，兩項(xiàng)測(cè)試分別從每塊織物各取5個(gè)試樣進(jìn)行測(cè)試，試樣尺寸為10 cm×10 cm;芯吸高度按照FZ/T 01071-2008《紡織品毛細(xì)效應(yīng)試驗(yàn)方法》，每塊織物上經(jīng)、緯方向各取3個(gè)試樣進(jìn)行測(cè)試，試樣尺寸為3 cm×25 cm;濕阻按照GB/T 11048-2018《紡織品 生理舒適性 穩(wěn)態(tài)條件下熱阻和濕阻的測(cè)定（蒸發(fā)熱板法）》，每塊織物取3個(gè)試樣進(jìn)行測(cè)試，試樣尺寸為30 cm×30 cm。

2.2 吸濕導(dǎo)濕綜合性測(cè)試

液態(tài)水分管理按照GB/T 21655.2-2019《紡織品吸濕速干性的評(píng)定 第二部分：動(dòng)態(tài)水分傳遞法》，每塊織物取5個(gè)試樣進(jìn)行測(cè)試，試樣尺寸為9 cm×9 cm。

3 結(jié)果與分析

3.1 吸濕性能

吸水率反映織物保持液態(tài)水的能力，吸水速率則反映織物吸水的快慢，兩者均可以反映織物吸濕性。5種緊度的麻賽爾/Coolmax/棉混紡交織物的吸水率與吸水速率平均結(jié)果的B樣條曲線分別如圖1、圖2所示。

由圖1可以看出，當(dāng)織物的總緊度過大或者過小時(shí)，織物的吸水率都會(huì)下降，織物總緊度為75.25%左右時(shí)，織物吸水率達(dá)到最大。這主要是因?yàn)楫?dāng)織物總緊度較小時(shí)，紗線排列松散，等面積織物中各成分纖維總量均較少，也包括了吸濕性能良好的棉和麻賽爾纖維，因此織物無法吸收大量的液態(tài)水;而當(dāng)織物緊度達(dá)到75.25%左右時(shí)，經(jīng)緯紗線交織均勻而緊湊，織物中有一定的間隙存放自由水，同時(shí)等面積織物中的棉和麻賽爾纖維能夠發(fā)揮其良好的吸濕作用;而當(dāng)織物緊度更大時(shí)，經(jīng)緯紗排列過密，經(jīng)緯紗交織的孔隙尺寸縮小，本可以通過吸濕膨脹來保持水分的棉和麻賽爾纖維在織物中沒有足夠的空間可以膨脹，即自由水沒有可以存在的空間，因此織物的吸水率下降。

吸水率反映織物整體的吸濕情況，液態(tài)水分管理測(cè)試中的吸濕速率則從織物的兩個(gè)面來反映織物的吸濕。浸水面表示先接觸水的織物一面，即設(shè)計(jì)為靠近皮膚的一面，也是麻賽爾和棉纖維集中的一面。由圖2可以看出，當(dāng)麻賽爾織物的總緊度大于75.25%時(shí)，即具有較穩(wěn)定的吸水速率，這也反映出麻賽爾和棉纖維良好的吸濕性能。而從織物滲透面，即Coolmax集中的一面的吸水速率可以看出，當(dāng)織物總緊度為77.50%左右時(shí)，吸濕最快，緊度過小或者過大都會(huì)變慢，這是因?yàn)樗植皇侵苯咏佑|該面，需要從浸水面順著厚度方向傳輸過來，因此也要受到織物孔隙等因素影響，具體原因與吸水率的原因相同。另外，織物浸水面的吸水速率均明顯大于滲透面，這說明靠近皮膚一面的吸濕性更優(yōu)，可以快速吸收人體產(chǎn)生的汗液。這體現(xiàn)了將麻賽爾和棉設(shè)計(jì)為貼近皮膚一面的優(yōu)勢(shì)。

3.2 導(dǎo)濕性能

芯吸高度可以反映織物在平面方向傳導(dǎo)水分的能力，它又分為經(jīng)向芯吸高度和緯向芯吸高度。因?yàn)榭椢锸怯山?jīng)緯紗相互交織構(gòu)成的，無論是在進(jìn)行經(jīng)向還是緯向芯吸高度測(cè)試時(shí)，水分都是在經(jīng)紗和緯紗兩者上面?zhèn)鲗?dǎo)，織物最終的芯吸高度結(jié)果由經(jīng)緯紗共同決定，又由于織物的各項(xiàng)異性，在分析芯吸高度這一部分內(nèi)容時(shí)，同時(shí)考慮經(jīng)向緊度和緯向緊度兩個(gè)變量來進(jìn)行探討比僅考慮總緊度更加全面。麻賽爾混紡交織物的經(jīng)向、緯向緊度與經(jīng)向、緯向芯吸高度的關(guān)系如圖3、圖4所示。

由圖3、圖4可以看出，織物經(jīng)向、緯向的緊度共同影響了織物的芯吸高度結(jié)果，無論是經(jīng)向還是緯向的芯吸高度，最初均隨著經(jīng)向、緯向緊度的增大而升高，而當(dāng)織物的經(jīng)向、緯向緊度分別達(dá)到55%、45%時(shí)，麻賽爾織物的經(jīng)向、緯向芯吸高度均達(dá)到最高水平，當(dāng)經(jīng)緯緊度繼續(xù)升高時(shí)，織物的經(jīng)向、緯向芯吸高度均會(huì)下降。

這是因?yàn)樾疚叨鹊臏y(cè)試結(jié)果是由織物中纖維的毛細(xì)管效應(yīng)和織物紗線間的芯吸效應(yīng)共同決定的?？椢锞o度開始增加時(shí)，單位面積內(nèi)纖維的含量增加，尤其是纖維縱向有凹槽的麻賽爾纖維和Coolmax纖維，纖維含量的增加使得纖維集合體本身的毛細(xì)效應(yīng)得到加強(qiáng);并且織物的孔隙也在逐步變小，趨于適當(dāng)，這些都會(huì)使得芯吸高度變大。但隨著緊度的繼續(xù)增加，紗線排列越來越緊密，孔隙從大小適當(dāng)變?yōu)檫^小，毛細(xì)管效應(yīng)減弱，織物的芯吸高度隨織物緊度的增加而下降。

芯吸高度衡量的是織物平面方向?qū)τ谝簯B(tài)水的傳導(dǎo)能力。而濕阻則用于衡量水分從織物的一側(cè)傳導(dǎo)到另一側(cè)的能力，因?yàn)樵谡麄€(gè)測(cè)試過程中，液態(tài)水不能夠與織物直接的接觸，因此該種指標(biāo)指的是織物傳導(dǎo)氣態(tài)水的能力。因?yàn)槭褂谜哂袝r(shí)也會(huì)以不顯汗的方式來轉(zhuǎn)移代謝的水汽，所以探究織物的濕阻也有一定必要。5種緊度的織物其濕阻的結(jié)果如圖5，由圖5可以看出，織物的濕阻大小隨著織物總緊度的增加而增加，即織物對(duì)于氣態(tài)水的傳導(dǎo)能力隨著織物總緊度的增加而減弱。該結(jié)果表明，織物對(duì)于氣態(tài)水的傳導(dǎo)能力主要受到織物孔隙大小決定。同時(shí)可推測(cè)，織物傳導(dǎo)氣態(tài)水主要依靠的途徑是紗線排列間的孔隙，而不主要依靠纖維上的凹槽。

3.3 液態(tài)水分管理

基于前期的測(cè)試結(jié)果，又對(duì)5種不同緊度的麻賽爾/Coolmax/棉混紡交織物進(jìn)行了液態(tài)水分管理測(cè)試。該方法可以通過傳感器測(cè)試和計(jì)算得出相關(guān)指標(biāo)，以確定測(cè)試織物是否符合GB/T 21655.2-2019中的相關(guān)規(guī)定。5組織物的各項(xiàng)液態(tài)水分管理測(cè)試結(jié)果如圖6—圖8所示。

織物浸水面為測(cè)試時(shí)的上表面，也是設(shè)計(jì)為接觸皮膚的一面，滲透面為測(cè)試時(shí)的下表面，也是設(shè)計(jì)為接觸空氣的一面。浸濕時(shí)間表示從織物與液體開始接觸起，到織物開始吸收液體所需的時(shí)間。液態(tài)水?dāng)U散速度表示織物浸濕后擴(kuò)散到最大潤濕半徑時(shí)延半徑方向液態(tài)水的累計(jì)傳遞速度。通過圖6、圖7可以看出，5種織物滲透面的潤濕時(shí)間均明顯大于浸水面，滲透面的液態(tài)水?dāng)U散速度快于浸水面，這體現(xiàn)了織物兩面在吸濕導(dǎo)濕的兩面異性。麻賽爾和棉纖維集中在接觸皮膚的一面，這一面能在極短時(shí)間內(nèi)吸收人體產(chǎn)生汗液，Coolmax集中在接觸空氣的一面，汗液能在該平面快速擴(kuò)散傳導(dǎo)，汗液與空氣的接觸面積被擴(kuò)大，進(jìn)而在一定程度上加速汗液蒸發(fā)。根據(jù)GB/T 21655.2-2019指示，5種麻賽爾織物的潤濕時(shí)間符合3級(jí)以上要求（其中滲透面均為3級(jí)，浸水面均為5級(jí)）;除#1織物外，另外4種麻賽爾織物的液態(tài)水?dāng)U散速度符合3級(jí)以上要求（其中滲透面均為3級(jí)，浸水面均為5級(jí)）。

單項(xiàng)傳遞指數(shù)表示織物將液體從浸水面帶到滲透面的能力。由圖8可以看出，當(dāng)織物總緊度在75.25%時(shí)單向水分傳輸指數(shù)最大，這是因?yàn)楫?dāng)織物的纖維原料、紗線纖度、組織等均相同時(shí)，改變織物緊度，織物上的孔隙、單位面積內(nèi)各纖維含量等都發(fā)生了改變。隨著緊度的增加，單位面積的織物的孔隙數(shù)量增加，孔隙尺寸減小，織物芯吸效應(yīng)增強(qiáng)。加之織物兩面因原料不同而產(chǎn)生的明顯的吸濕導(dǎo)濕異性，因此水分可以在織物截面方向快速傳遞。當(dāng)緊度超過75.25%左右時(shí)，織物內(nèi)的紗線排列越來越緊，同時(shí)由于單位面積內(nèi)棉纖維含量的增加，棉纖維吸濕膨脹進(jìn)而加速織物孔隙變小的情況也需要考慮，因此單向水分傳輸指數(shù)有所降低。但5種緊度的麻賽爾織物單項(xiàng)水分傳輸指數(shù)均符合GB/T 21655.2-2019標(biāo)準(zhǔn)5級(jí)要求。

4 結(jié) 論

a）當(dāng)總緊度為75.25%～77.50%左右時(shí)，織物孔隙尺寸合適，存在空間存儲(chǔ)水分，此時(shí)織物的吸濕性最好。

b）芯吸高度和濕阻均可以反映織物的導(dǎo)濕能力，前者反映的是織物對(duì)于液態(tài)水沿著織物平面?zhèn)鲗?dǎo)的能力，而后者反映的是織物對(duì)于氣態(tài)水沿著織物橫截面?zhèn)鲗?dǎo)的能力。兩者都受到織物孔隙大小的影響，但是由于液體表面張力，芯吸高度的結(jié)果還會(huì)受到纖維材料的毛細(xì)管效應(yīng)的影響。在5組麻賽爾/Coolmax/棉混紡交織物中，當(dāng)經(jīng)、緯向緊度分別為55%、45%時(shí)，織物對(duì)于液態(tài)水的傳導(dǎo)能力最佳，而織物的經(jīng)、緯向緊度越小時(shí)，對(duì)于氣態(tài)水的傳導(dǎo)能力更好。

c）根據(jù)液態(tài)水分管理測(cè)試，發(fā)現(xiàn)織物吸濕導(dǎo)濕兩面異性效果明顯。根據(jù)GB/T 21655.2-2019，除總緊度為72.50%的織物外，其余4種緊度織物的浸濕時(shí)間、液態(tài)水?dāng)U散速度均可達(dá)到滲透面3級(jí)、浸水面5級(jí)水平;5種織物的單向傳輸指數(shù)均可達(dá)到5級(jí)水平;總緊度在75.25%時(shí)，麻賽爾織物的單向水分傳輸能力最好。

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