來源：發(fā)布時間：2021-09-06
吸濕排汗織物
第一節(jié) 概述
近年來，人們不僅對衣服的保暖性、款式有著較高的要求，而且對服裝面料的舒適性、健康性、安全性和環(huán)保性等要求也越來越強烈，既要求服裝有良好的舒適性，又要求在大量活動時，一旦出現(xiàn)汗流浹背的情況，服裝不會粘貼皮膚而產(chǎn)生濕冷感。于是對面料提出了吸濕排汗功能新要求。眾所周知，天然纖維以棉為例，其吸濕性能好，穿著舒適，但當人的出汗量稍大時，棉纖維會因吸濕膨脹，其透氣性下降并粘貼在皮膚上妨礙身體的活動，同時水份發(fā)散速度也較慢，從而給人體造成一種冷濕感；合成纖維以滌綸為例，它具有很多天然纖維沒有的優(yōu)點，但其透濕性能差，吸水性小，在標準狀態(tài)下(20℃，相對濕度65%)其吸濕率只有0.4%左右，即使在100%相對濕度下的吸濕率也僅為0.6%-0.8%。滌綸纖維的低吸濕性給它帶來一些缺陷，例如：易產(chǎn)生靜電、沾污，穿著不透氣，手感差以及染色較難，并且由于其靜電積累而容易引起穿著時產(chǎn)生糾纏的麻煩，尤其在活動時容易產(chǎn)生悶熱感。因此，提高滌綸纖維織物的吸水和透濕性是有關(guān)科技工作者最為關(guān)心的研發(fā)方向。
為了改善傳統(tǒng)棉纖維及織物排汗快干性，并配合與日俱增的化學纖維生產(chǎn)，吸濕快干涼爽型纖維的開發(fā)思想在化纖界應運而生。紡織專家嘗試利用天然纖維和合成纖維的優(yōu)點，采取合理的搭配工藝、織物組織結(jié)構(gòu)和必要的后整理技術(shù)，開發(fā)出吸濕快干涼爽型織物。
吸濕快干涼爽型纖維及織物特征可以歸納如下：a. 具有吸汗、快干的舒適性；b. 織物輕薄高檔,具有優(yōu)良的毛細管芯吸作用和干爽的手感；c.在夏季等高濕熱環(huán)境下穿著具有清涼感；d.易洗,快干,免燙；e.織物懸垂性佳。
早在 1982年初，日本帝人公司就開始研究吸水性滌綸纖維，其研制的中空、微多孔纖維在1986年申請了專利。1986年美國杜邦公司首次推出名為"Coo1max"的吸濕排汗滌綸纖維，由它制成的衣料，洗后30分鐘幾乎已完全(98%)干燥，夏季穿著能保持皮膚干爽。1999年杜邦公司結(jié)合研發(fā)的低藥劑量用快干特性的專利技術(shù)，推出升級換代Coolmax Alta系列布料[1]。當前吸濕排汗聚酯纖維品種己形成功能性系列化。
紡織纖維在向開發(fā)高吸濕性發(fā)展，而新一代用吸水速干助劑對織物進行整理的方法相繼推出，此加工技術(shù)操作簡單，適用性廣，經(jīng)濟實惠，適合棉毛、單面布、彈力布等多種面料。
目前，吸濕排汗聚酯織物主要用于運動服、休閑服、內(nèi)衣、外套、襪類、手套、胸罩、護膝、帽子、毛巾等方面。 2002年開始加拿大國防軍己采用杜邦公司Coolmax作為士兵的保暖內(nèi)衣原料。由于吸濕排汗纖維可解決悶熱和出汗粘身問題，可調(diào)節(jié)服裝的內(nèi)氣候,使得服裝有了會″呼吸″的特性，故也有“會呼吸的纖維”之稱。
1 織物與水[2]
1.1 水在織物中的存在形式
由于織物纖維本身的結(jié)構(gòu)、化學組分不同，它們與水分子的作用力各異，因此它們的吸水速度和吸水量會有很大差別。不論這些差別有多大，它們吸收的水可以分成三部分，即：結(jié)合水、中間水和自由水。
結(jié)合水是與纖維分子鍵合的水分子，它們靠氫鍵或者分子間力緊密結(jié)合在纖維分子上。這部分結(jié)合水的量與纖維分子結(jié)構(gòu)、化學組成密切相關(guān)，比如聚酰胺纖維分子上一個氨基結(jié)合一個水分子。這部分水在與大分子結(jié)合時放熱從而進入一個穩(wěn)定的狀態(tài)。它們在冰點已不能結(jié)晶，也不會在沸點蒸發(fā)氣化。正由于這部分水與纖維緊密結(jié)合，因此當織物上只有吸附的結(jié)合水時，人體不會有濕感。中間水是由于與結(jié)合水分子間存在氫鍵作用而被吸附在結(jié)合水之外的水，它們也不同于普通的水分子，它們的凝固點和沸點分別要低于0℃和高于100℃。當織物與皮膚接觸時，它們會從皮膚吸熱而脫離織物并按照中間水-結(jié)合水、水-皮膚的相互作用力不同而重新分配。由于中間水要從皮膚吸熱才能與結(jié)合水脫離，因此若有中間水的存在皮膚會有涼感。中間水之外的水稱作自由水，由于浸泡、淋濕等原因，它們會暫時地被吸附于織物上，分布在中間水之外。但由于它們與織物間作用力非常微弱，故稱之為自由水。它們在熱力學上與普通水有相同的相變點，若此時織物與皮膚接觸，這些水則會迅速分配到皮膚表面使人感到濕潤。
由于織物所吸附的水有結(jié)合水、中間水、自由水之分，故我們在表征纖維與水的相互關(guān)系時，要區(qū)別對待。
1.2 織物的吸水
1.2.1 氣相水的吸附
天然纖維內(nèi)由于纖維素和氨基酸均存在極性基團，所以它們能吸附較多氣相水而變成結(jié)合水。即使錦綸等合成纖維，在相對濕度很低時，也會迅速完成結(jié)合水的吸附。而當相對濕度逐步升高時，所增加的吸附量為中間水。對于不同的纖維，其結(jié)合水的量是一定的，而中間水的多少則與環(huán)境的濕度有關(guān)。因此在測定回潮率時，一定要有準確的相對濕度參數(shù)。
1.2.2 液相水的吸附
當纖維或織物遇到液相水時，由于水量較大，大部分以自由水形式被吸附，這些自由水一般存在于纖維之間的空隙或纖維自身的孔穴里。吸水速度的快慢決定于芯吸作用的大小，比如麻纖維很細的中空腔、細旦丙綸纖維間的狹縫、異型纖維的毛細作用等等。
這些自由水在擠壓或離心力的作用下大部分可以被除掉。由于在孔隙很小時彎曲液面造成的附加壓力會很大，因此在織物被水浸泡之后，再經(jīng)機械方法除水分，所得的保留下來的水分量占纖維干重的百分率稱作保水率。顯然保水率所測得的水量，特別是回潮率不高而保水率較高的織物，大部分應屬于自由水，也就是說織物上這部分水的存在會讓穿著的人感到潮濕。
織物中水的傳輸以自由水的傳輸為主，它們在沿纖維軸方向傳輸時也是靠毛細管，而在垂直纖維軸方向上的傳輸應該按非線性擴散的方式來處理。從速度上講，沿纖維軸方向的毛細作用比垂直纖維軸的擴散要快得多。
在人們穿著衣服時，皮膚表面的法向與纖維軸方向是垂直的，因此要讓水分迅速傳輸則必須具備以下2個條件：(1)纖維材料易被潤濕；（2）在纖維的徑向有微孔并能與纖維中空腔相貫通。這樣，在纖維與皮膚接觸時，才能迅速把汗水輸導開。天然纖維一般不具有徑向微孔，因此在垂直纖維軸方向水分的傳輸靠擴散，由于天然纖維親水，即天然纖維分子與水分子作用力較合成纖維與水分子的作用力大，因此水由高濃度向低濃度擴散時，天然纖維的擴散系數(shù)較合成纖維大，水分傳輸較快。
水從織物表面蒸發(fā)，在環(huán)境的溫度、濕度固定的情況下，應該與蒸發(fā)的表面積和纖維本身的親、疏水性有關(guān)。在相同蒸發(fā)面積的時，疏水纖維應蒸發(fā)較快。
2 水氣傳遞的基本原理[3]
人體循環(huán)、運動產(chǎn)生能量,而體內(nèi)過度的能量是通過熱能和濕氣經(jīng)皮膚向體外散發(fā)的。在溫濕度適宜的環(huán)境中,人體在靜態(tài)條件下,過度能量釋放和周圍環(huán)境的吸納達到平衡,皮膚水蒸氣散發(fā)或水蒸氣壓很小,穿著純棉或滌綸織物沒有顯著的舒適性差異。而當人體大量出汗或周圍環(huán)境溫度高、濕度大時則不然,通?？椢锔采w下的皮膚表面的濕度由于織物不同會影響到散發(fā)速度,在濕度很高時就會影響皮膚正常呼吸,從而使人感到悶熱憋氣,使人難受。作為皮膚呼吸傳遞的媒介,服裝面料尤其是貼身織物理應起保溫導濕、調(diào)節(jié)體溫的重要作用。因此,作為服裝熱濕舒適性的吸濕、透濕、放濕性能已成為衡量織物好壞的重要因素。一般來說服裝材料中纖維的親水基團多,纖維的吸水率就高;纖維與空氣接觸的面積越大,纖維的放濕速度也快,干爽舒適性就好。同樣,紗線中孔隙多,氣流通道順暢,水氣傳遞也快,干爽舒適性就好。根據(jù)水氣傳遞原理,影響紗線液態(tài)水流量ｑ的計算式:
式中的影響因素包括:液氣界面張力σ、液體粘度η、液體/材料接觸角θ、纖維截面形狀和直徑ｄ、纖維根數(shù)ｎ、紗線加捻角α和紗線長度Ｌ″。最重要因素是θ、ｄ、α。以往制造舒適性面料多以棉等親水性纖維原料為主,主要是利用此類纖維的吸水性吸去皮膚上的汗水。但吸足汗水而濕透的內(nèi)衣織物由于不能及時向空氣傳遞散發(fā),此時就會粘附在皮膚上使人不舒服。而用現(xiàn)代導濕性纖維做成的織物,能把皮膚上的汗水迅速從織物內(nèi)層引導到織物外表,并散發(fā)到空氣中去,從而保持貼身層始終處于干爽狀態(tài),使人體感覺舒適。
3 吸濕排汗纖維的作用原理
“吸濕排汗”一詞包含兩種意義。也就是說：①快速吸收，且排放人體的汗氣，不易產(chǎn)生悶熱和發(fā)粘的現(xiàn)象；②通過吸濕性和放濕性，對穿著空間和外部環(huán)境的濕度變化進行響應，也就是說具有調(diào)節(jié)濕度使人們服用時感到舒適的性能。
“吸濕排汗”織物是指織物同時具有吸水性和快干性，一般來說，無論是天然纖維或是合成纖維都很難兼具這兩種性能，但是吸濕排汗加工技術(shù)則可以實現(xiàn)這一點。
3.1纖維微觀結(jié)構(gòu)的影響[4]
纖維的微觀結(jié)構(gòu)是決定纖維是否具有吸濕能力的關(guān)鍵因素。纖維中常見的親水基團有羥基（-OH）、氨基（-NH2 ）、羧基（-COOH）等，這些親水基團對水分子有較強的親和力，它們與水蒸氣分子締合形成氫鍵，使水蒸氣分子失去熱運動能力，而在纖維內(nèi)依存下來。纖維中游離的親水基團越多，基團的極性愈強，纖維的吸濕能力就愈高。天然纖維因為都是靠水分而生長的，無論動物纖維或植物纖維都含有較多的親水基團，因而吸濕率都很高；而合成纖維大分子中親水基團比較少，只有依靠物質(zhì)所固有的表面張力使纖維表面或內(nèi)部微孔、孔隙的表面吸附水汽，因此合成纖維的吸濕率很低。
纖維中的大分子在結(jié)晶區(qū)中緊密地排列在一起，水分子不容易滲入結(jié)晶區(qū)，因此，纖維的結(jié)晶度愈低，吸濕能力愈強。
3.2 纖維中的微孔和縫隙的影響
物質(zhì)表面分子由于引力不平衡，使它比內(nèi)層分子具有多余的能量，稱為表面能。由于固體表面的吸附作用，纖維表面、纖維中縫隙孔洞的表面在大氣中能吸附一定量的水汽和其它氣體。
天然纖維在生長的過程中，形成各種結(jié)晶聚集體，其中原纖之間存在一些縫隙和微孔。這些微孔結(jié)構(gòu)給天然纖維提供很高的吸濕率，然而化學纖維中只有很少品種在成形的過程中形成微孔結(jié)構(gòu)。很明顯，化學纖維的吸濕率比不上天然纖維。
3.3 纖維的表面形態(tài)結(jié)構(gòu)及截面形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響
纖維表面具有凹槽或斷面異形化，不僅增加了表面積，使纖維表面吸濕能力增加，而且也使纖維間毛細空隙保持的水分增加，因此異形纖維和表面凹凸化的纖維其吸濕率高于同組分的、圓形截面、表面光滑的纖維。
由此可見，對于疏水性的化學纖維來說，為了達到吸濕排汗的功能，首先要改善纖維的吸濕能力，然后改變纖維的表面形態(tài)結(jié)構(gòu)以達到排汗的功能。
吸濕排汗功能纖維一般都具有高的比表面積，表面有眾多的微孔或溝槽，截面一般設計為特殊的異形狀，利用毛細管原理，使得纖維能夠快速的吸水、擴散、傳輸和揮發(fā)，能迅速吸收皮膚表面濕氣和汗水，并排放到外層蒸發(fā)。其織物比傳統(tǒng)的布料吸水率高10-15倍，具有較快的干爽性——比純棉快干5倍，比尼龍快干2倍。纖維制品（機織物、針織物、非織造布）的吸水性是由于纖維間隙中的毛細管作用所產(chǎn)生的現(xiàn)象，毛細管效應是最常用也是最直觀表征織物具有吸汗能力和擴散能力的指標，它對衣服舒適性和衛(wèi)生性的產(chǎn)生起到很大作用。對于毛細管現(xiàn)象，在平衡狀態(tài)下，毛細管直徑越小，達到水分平衡狀態(tài)所需要的時間越長，因此，吸水速度也成為現(xiàn)實的問題。目前，市面上的吸濕排汗織物采用如下技術(shù)得到：異形斷面纖維、中空微多孔纖維、多層織物、使用吸濕速干整理劑對纖維進行表面改性等等。
4、皮膚、汗水與吸濕速干織物
疏水性合成纖維經(jīng)物理變形和化學改性后，在一定條件下，在水中浸漬和離心脫水后仍能保持15%以上水分的纖維，稱之為高吸水纖維；在標準溫濕度條件下，能吸收氣相水分，回潮率在6%以上的纖維，稱之為高吸濕纖維。
據(jù)測試資料表明，人在靜止時通過皮膚向外蒸發(fā)水分約為15g/m2.h.在運動時，有大量的汗水排出，既有液態(tài)，也有氣態(tài)，數(shù)量約為100 g/m2.h。人體排出的這些汗水和汗氣，應能透過衣服而迅速擴散到大氣中去，以保持皮膚表面的干爽和舒適。在排散的汗氣中，少部分是直接從織物的孔隙中排出的，稱之為透濕擴散；而大部分是被織物中纖維吸附，再擴散到織物表層，通過蒸發(fā)排入大氣，稱之為吸濕擴散。至于人體排出的汗水，則主要通過毛細管現(xiàn)象吸入織物內(nèi)層，進而擴散到織物的表面，稱之為吸水擴散。天然纖維具有良好的吸水吸濕性能，因此穿著舒適。
但是，一般的合成纖維由于其合纖聚合物分子上缺少親水基團，吸濕性差，合纖服裝穿起來使人感到悶熱。天然纖維雖有很好的吸濕性，在標準溫濕度條件下，棉和蠶絲的平衡吸濕率分別為8%和11%，在人體大量出汗時，其吸濕速度﹑水分擴散速度和蒸發(fā)速度都不盡人意，也有不舒適感。這是因為在吸濕后，天然纖維的楊氏模量大幅度地降低，產(chǎn)生較大的溶脹，例如棉纖維的膨潤度達20%，而羊毛可達25%，這樣的膨潤度便堵塞了汗水滲出的孔道。要解決這一問題，合成纖維反而比天然纖維更容易些，通過對聚合物的改性﹑紡絲和織造等各種渠道，制成高吸水﹑吸濕合成纖維。天氣熱時，當表皮空氣層的蒸汽壓大于外部環(huán)境時，使汗氣有向外遷移的動力。帶有親水性基團的吸濕排汗面料，有助于汗氣向外排放，使皮膚感覺干爽涼快，使制成的衣服兼具吸水﹑吸濕﹑透氣﹑干爽的特性。
第三節(jié) 織物吸濕速干整理工藝
改善滌綸織物吸濕性的方法有很多，比如混紡、與親水性物質(zhì)接枝共聚以及纖維表面處理等等。利用親水整理劑，使之均勻而牢靠地固著在纖維表面形成親水性的方法，是近年來合成纖維織物親水整理的發(fā)展方向。
一 吸濕速干整理劑處理織物實驗
1 實驗用藥品
實驗中采用的1#親水劑STA，其主要成分是聚酯和聚醚嵌段共聚物與聚硅氧烷的復配物，聚酯與滌綸分子組成單元相同，在高溫處理后能夠形成共結(jié)晶，提供了親水整理的耐洗性。聚醚組分則因具有親水性，使整理后的滌綸織物改善了吸濕性，從而提高了滌綸纖維的抗靜電性和防沾污性。聚硅氧烷含有一個-OH 端基團，可以在織物發(fā)生交聯(lián)得到一種彈性薄膜，使織物不僅具有良好的彈性，還使整理具有耐久性。
2#親水劑PA，其主要成分是環(huán)氧樹脂親水整理劑，環(huán)氧樹脂在催化劑作用下環(huán)氧基開環(huán)，自交聯(lián)而形成醚鍵，具有親水性。
3#親水劑SW，其主要成分是一種有機硅親水整理劑和聚氨酯類混合物，這是一種含有環(huán)氧基團的有機硅三元共聚物。高溫時，自交聯(lián)在纖維表面形成親水薄膜而獲得耐久性。側(cè)鏈上的聚醚基團則為親水基團，提供親水性和柔軟性。
4#親水劑，其主要成分是一種滲透劑，含有磺酸基團和氨基，因此滲透性好，但整理效果不耐久。
2 實驗方法
首先將滌綸織物進行堿減量處理，再用不同的親水劑進行浸軋?zhí)幚?，工藝流程為二浸二軋、烘干、焙烘，通過比較得出最佳親水劑，再深入研究親水劑用量、pH值、烘干溫度、烘干時間、焙烘溫度、焙烘時間的影響，選出最佳工藝條件。
3 結(jié)果與討論
3.1不同濃度的1#，2#，3#，4#親水劑吸水時間的比較
準確稱取親水整理劑，配制溶液，催化劑（MgCl2）用量為0.5g/l，
用HAc調(diào)節(jié)pH=5，二浸二軋，110℃烘干2min,180℃焙烘30s。
表1 各種親水劑整理后的吸水時間比較
由表1可知，1#用量達30 g/L時吸水時間較短，而3#則在35 g/L時吸水時間較短，濃度繼續(xù)增大，效果增加不明顯?？赡苁怯捎跐舛忍螅H水劑分子會堵塞織物上纖維之間的空隙而影響毛細效應。相對于1#和3#來看，2#和4#的效果較差。
3.2 pH值的影響
表2 pH值對吸水時間的影響
由表2可知，當pH值等于4時，吸水時間最短。可見兩種親水劑與滌綸織物作用要在弱酸條件下進行。
3.3 烘干溫度的影響
表3烘干溫度對整理效果的影響（對1#進行試驗）
|
烘干溫度/℃ |
吸水時間/s |
強力/N |
|
90 |
80.12 |
548 |
|
100 |
78.56 |
568 |
|
110 |
65.24 |
580 |
|
120 |
73.25 |
572 |
|
130 |
74.68 |
566 |
由表3可見，對于1#親水劑，烘干溫度不同，對織物吸水時間和強力有影響，但不大。
3.4烘干時間的影響
表4 烘干時間對整理效果的影響
|
1#（110℃） |
|
3#（90℃） |
|
|
烘干時間/min |
吸水時間/s |
烘干時間/min |
吸水時間/s |
|
2 |
83.85 |
1 |
161.84 |
|
4 |
81.69 |
1.5 |
123.25 |
|
6 |
100.58 |
2 |
145.21 |
|
8 |
103.36 |
4 |
145.56 |
由表4中看出，烘干時間對1#吸水時間的影響并不明顯，考慮到實際生產(chǎn)工藝的因素，我們只要用2min烘干即可。對于3#烘干1.5min即可。
3.5焙烘溫度的影響
隨焙烘溫度升高，1#親水劑整理過的織物的吸水性提高，在190-220℃對滌綸的強力影響不大 ，但皂洗牢度提高，因為親水劑中聚酯嵌段有滌綸分子共結(jié)晶。 3#親水劑整理過的織物170℃焙烘后吸水最快，皂洗牢度隨溫度的升高而提高。
表5 焙烘溫度對親水劑整理效果的影響
|
|
溫度/℃ |
160 |
170 |
180 |
190 |
200 |
|
|
吸水時間/s |
87.21 |
72.45 |
104.56 |
174.56 |
110.25 |
|
1# |
強力/N |
556 |
495 |
479 |
538 |
549 |
|
|
皂洗后吸水時間/s |
246.87 |
235.26 |
228.65 |
224.58 |
200.54 |
|
3# |
吸水時間/s |
168.55 |
123.85 |
132.23 |
125.63 |
122.56 |
|
|
皂洗后吸水時間 |
423.20 |
410.62 |
400.32 |
385.12 |
380.25 |
注：1#親水劑110℃烘干2min，3#親水劑90℃烘干90s。
3.6 焙烘時間的影響
表6 焙烘時間對吸水時間的影響
|
|
焙烘時間/s |
30 |
45 |
60 |
75 |
90 |
|
1# |
吸水時間/s |
87.26 |
108.25 |
115.85 |
127.03 |
154.20 |
|
|
皂洗后吸水時間/s |
232.87 |
228.16 |
212.25 |
208.56 |
200.54 |
|
3# |
吸水時間/s |
180.95 |
158.23 |
153.25 |
107.25 |
132.56 |
|
|
皂洗后吸水時間 |
323.20 |
313.62 |
305.36 |
285.14 |
280.25 |
1#親水劑整理劑的織物焙烘30s，吸水速度最快，3#吸水劑整理的織物焙烘75s吸水速度最快。雖時間的增大，其皂洗牢度提高。
3.7 軋液率的影響
表7 軋液率對1#親水劑整理效果的影響
|
軋液率/% |
吸水時間/s |
|
50 |
77.18 |
|
60 |
76.53 |
|
65 |
56.52 |
軋液率為65%時，整理過的織物吸水時間最短。
3.8 透濕量（ASTM 干燥杯法，室溫25 ℃）和透氣量
未整理滌綸織物的透濕阻力為3.143cm
1#親水劑整理過的滌綸織物的透濕阻力為0.7421cm，3#親水劑整理過的滌綸織物的透濕阻力為0.8552cm
未整理的滌綸織物的透氣量為358.15L/m 2.s
1#親水劑整理過的滌綸織物的透氣量為378.25 L/m 2.s
二 吸濕速干整理工藝實例
新一代吸濕排汗劑主要是一種水分散性聚酯為主組分的復配物，其中有瑞士Ciba公司的ULTRAPHIL，德國Herst公司的HMW8870，英國lCI公司的Permalose，其中Permalose T用于滌綸織物，Pemalose TG，用于滌棉混紡織物，。國內(nèi)類似產(chǎn)品為北京潔爾爽高科技有限公司的SAT用于滌綸，SW用于滌棉混紡織物。
這類水分散性聚酯是對苯二甲酸 (乙二酯)與聚環(huán)氧乙烷的嵌段共聚物，其示意式如下:
上述嵌段共聚物的分子量一般小于30000，其中聚環(huán)氧乙烷的分子量約為1000左右。視嵌段共聚物的分子量大小、熔點為50-6O℃左右，易分散于水中成分散體，濃度高時則呈凝膠狀。
上述分散嵌段共聚物分子結(jié)構(gòu)中具有與滌綸纖維分子結(jié)構(gòu)相同的苯環(huán)。高溫時，由于分子鏈段活動，兩者的苯環(huán)容易產(chǎn)生分子間的共軛π電子對，形成牢固的網(wǎng)結(jié)，使親水性的聚環(huán)氧烷鏈段被結(jié)牢在滌綸纖維的表面。滌綸纖維由原來的疏水性表面變成耐久的親水性表面，明顯提高吸濕排汗功能外，還有抗靜電和易去污效果。
其中常用的吸濕排汗整理劑是JLSUN SW，其具體應用工藝是：織物→浸軋吸濕排汗整理劑SW（30-50g/L）→烘干→拉幅（180-190℃，30秒）。JLSUN SW無毒、對人體安全，對皮膚無刺激，成本低廉，用法簡便，耐久性好，能與抗菌整理、防紫外線整理、樹脂整理同浴，整理浴液切變穩(wěn)定性高。JLSUN SW可用于滌綸、尼龍、棉/滌、毛/滌等織物，能同時賦予織物下列優(yōu)異性能：
① 吸汗透氣性：經(jīng)本品整理的織物吸汗性優(yōu)良、透氣性好、服用性優(yōu)異、吸濕快干，迅速將汗水和濕氣導離皮膚表面，可消除合成纖維織物燥身、不透氣和不吸汗等缺點。
② 親水抗靜電性：經(jīng)本品整理的織物親水性優(yōu)異，抗靜電性能良好、靜電效應小、不易吸塵、有一定防污性、容易洗滌。
③ 柔軟性：經(jīng)本品整理的織物柔軟滑爽、手感舒適、風格優(yōu)雅。
④ 耐久性：不影響織物的色澤和強力，耐久性好。
1 實驗材料
1.1 織物:經(jīng)緯紗支9.8/9.8tex ,經(jīng)度密度390/280根/10cm
1.3儀器:電熱恒溫水浴鍋,毛效測試儀,RJ1180高溫高壓染樣機。
2 堿浴處理
堿浴處理可以使滌綸產(chǎn)生“堿剝皮”的效果,改變滌綸纖維的光潔度,使其表面微孔增多,有利于后面的親水整理。但堿浴條件不能太劇烈,以免使滌綸減量過多,改變織物風格。
處方: 燒堿 2 g/L;
保險粉 1 g/L;
JFC 1 g/L;
浴比 1∶20。
工藝流程: 90℃處理20～30min→80℃熱水洗→60℃熱水洗→冷水洗→酸中和→水洗→脫水→烘干。
將織物前處理后,測得毛效平均是3.1cm/30min,采用正交實驗法優(yōu)選吸濕整理工藝。根據(jù)整理的影響因素選擇4因素,每個因素取3個水平,浴比1∶20,織物重5ｇ,分別對吸濕劑JLSUN® SAT 進行Ｌ9(34)正交實驗(表8),試驗結(jié)果見表9。
表8 吸濕整理效果正交實驗
表9吸濕整理效果正交實驗結(jié)果
|
序號 |
吸濕劑用量/%（o.w.f） |
pH值 |
溫度/℃ |
時間/min |
毛效/cm |
|
1 |
2 |
4 |
30 |
20 |
5.6 |
|
2 |
2 |
7 |
60 |
30 |
6.3 |
|
3 |
2 |
10 |
90 |
40 |
5.4 |
|
4 |
3 |
4 |
60 |
40 |
7.6 |
|
5 |
3 |
7 |
90 |
20 |
8.3 |
|
6 |
3 |
10 |
30 |
30 |
6.5 |
|
7 |
5 |
4 |
90 |
30 |
8.2 |
|
8 |
5 |
7 |
30 |
40 |
7.3 |
|
9 |
5 |
10 |
60 |
20 |
6.6 |
|
Ⅰ |
17.2 |
21.1 |
18.2 |
20.2 |
|
|
Ⅱ |
20.5 |
21.6 |
20.0 |
19.3 |
|
|
Ⅲ |
21.7 |
16.9 |
21.6 |
20.2 |
|
|
K1 |
5.8 |
7.1 |
6.1 |
6.7 |
|
|
K2 |
6.8 |
7.2 |
6.6 |
6.6 |
|
|
K3 |
7.2 |
5.6 |
7.2 |
6.7 |
|
|
R |
1.4 |
1.7 |
1.2 |
0.2 |
|
注：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ為三水平的綜合值，K1、 K2 、K3 為某一因素測試指標的平均值。
從表9中極差R可以看出,pＨ值是影響吸濕整理的主要因素,再次是吸濕劑用量，其次是溫度,而時間的影響較小。從實驗結(jié)果可以看出,試樣4、5、7吸濕效果都較好,毛效平均增加4～5cm/30min,提高了1倍多。從毛效的大小方面和成本方面衡量,吸濕整理的最適宜的工藝條件是:pＨ值4,吸濕劑用量3%～5%,溫度60℃,時間40min.
處方: 分散染料 ?。?(o.w.f);
ｐＨ值 4-5;
高溫勻染劑 1%;
JLSUN® SAT 4%(o.w.f)。
工藝流程:升溫至60℃保持20min→添加染料升溫至130℃染色60min→還原清洗→冷水洗→烘干。
毛效測試結(jié)果證明染色前后毛效提高了2～3cm,同樣可達到增加織物吸濕性能。
試樣采用紡織品試驗用家庭洗滌和干燥程序GB/T8629—2001,然后測試毛效(30min),如表10所示。
表10 織物水洗后的毛效 單位：cm
|
序號 洗滌次數(shù)/次 |
||||
|
|
0 |
20 |
30 |
40 |
|
1 |
7.6 |
7.5 |
7.9 |
8.6 |
|
2 |
8.3 |
7.8 |
9.0 |
7.9 |
|
3 |
8.2 |
7.7 |
8.4 |
7.6 |
|
4 |
6.3 |
6.7 |
7.1 |
7.6 |
從表10測試結(jié)果可以看出,吸濕整理劑的耐洗性好,洗滌次數(shù)達40次,吸濕性能仍沒有下降。
第四節(jié) 吸濕排汗纖維
眾所周知，滌綸纖維是一種結(jié)晶度較高的纖維，所以其織物有良好的強度和穩(wěn)定性，其耐熱、耐光、耐酸堿、耐氧化劑和耐磨等性能。但是，分子主鏈中沒有親水性基團，因此呈疏水性，吸濕排汗性能很差，以致應用受到了限制，服裝穿著透濕性差，有悶熱感，又有靜電易于積累引起的種種麻煩，其織物透過皮膚排泄高熱汗氣的能力即透濕性差，從而影響了人們穿著的舒適性。
通過對聚酯纖維進行物理和化學改性可以提高聚酯織物的吸濕性，減少表面靜電，提高穿著舒適性。
一 利用物理改性獲得吸濕速干性[5]
可以通過改變噴絲板微孔的形狀，紡制具有表面溝槽的異形纖維；或采用與含有親水基團的聚合物共混和復合共紡的方法，研制生產(chǎn)具有吸濕排汗性能的纖維。
（一）、原料共混紡絲：采用含有親水基團的聚合物與聚酯共混進行紡絲，同時采用特殊設計的異形噴絲板，生產(chǎn)吸濕排汗纖維。利用磺酸鹽作為吸濕基團，生產(chǎn)具有吸濕排汗功能的纖維改性聚酯。
（二）、雙組分復合共紡：將聚酯和其它親水性聚合物，用雙螺桿進行復合共紡，研制具有皮芯復合形式的異形截面的新型吸濕排汗纖維，對其吸水性和外觀進行改善。親水性材料作為皮層，常規(guī)聚酯作為芯層，兩種組分分別起親水吸濕和導濕的作用。親水性聚合物一般是聚醚改性聚酯和/或親水性改性的聚酰胺，這樣的復合纖維有吸濕、導濕的作用，達到吸濕排汗的功效。
德國BASF公司申請了吸濕排汗纖維專利,該專利是利用改進噴絲孔形狀和選用PET、PA雙組分復合共紡的方法,使纖維吸濕排汗性能具有持久性。
（三）、改變噴絲孔形狀：改變噴絲孔形狀是提高纖維導濕性的簡單、直觀和行之有效的方法。導濕性提高主要是由于在異形纖維的縱向產(chǎn)生了許多溝槽，纖維通過這些溝槽的芯吸效應起到吸濕排汗的功效。使纖維間產(chǎn)生較大的空隙而具有良好的毛細效應，水份的擴散明顯加快，潤濕蒸發(fā)面積顯著增大，水份的擴散和干燥速度大大增強，從而具有良好的吸濕排汗和導濕功效，同時由于汗水的大量快速蒸發(fā)帶走人體的部分熱量，使得體表的溫度有所下降從而使人體具有涼爽的感覺，即使在大運動量的場合衣物也會保持較為干爽且不貼身，能夠使運動員達到最佳運動狀態(tài)。通過比較各異形纖維可以發(fā)現(xiàn)，纖維的吸濕功能不僅與異形度有關(guān)，還與溝槽的深度、溝槽的形狀有關(guān)。而不同異形截面的纖維在相同異形度時，導濕性能也不一樣，帶有較深且較窄溝槽的異形纖維導濕性能好。當水珠滴落在上面時無法穩(wěn)定滯留，溝槽產(chǎn)生加速的排水效果，人體的汗液利用紗中纖維的細小溝槽被迅速擴散到布面，再利用十字型截面產(chǎn)生的高比表面積，使水分被快速的蒸發(fā)到空氣中。十字型截面還使紗具有良好的蓬松性，織物具有良好的干爽效果。杜邦的Coolmax纖維、臺灣中興公司的Coolplus纖維、儀征化纖股份公司的CoolBest纖維以及海天公司Cooldry纖維就是利用該方法所制成的。
1 Coolmax 吸濕排汗纖維[6]
Coolmax吸濕排汗纖維是一種新型異截面聚脂纖維，并有4條排汗管道的異形截面的纖維，它的截面呈扁平型的凹凸槽截面結(jié)構(gòu)，形成許多毛細效應強烈的細小芯吸管，它能將汗水迅速排到織物表面，當汗水排至該纖維織物表面后，能快速蒸發(fā)到周圍大氣中去，具有優(yōu)良的導濕快干性能。它綜合了棉的舒適性和滌的快干性，使皮膚保持干爽，達到快速吸濕排汗，加工的面料吸濕性好，穿著舒適，無悶熱的感覺，其獨特的清涼性和輕快性已成為高檔服飾的獨特風格，是目前的理想面料。
Coolmax功能性纖維面料的干燥率差不多是棉的2倍。將Coolmax功能性纖維面料應用于牛仔織物上，其強大的透氣性和良好的吸濕控制，將使穿著者的皮膚保持干燥，減少體能消耗，使出汗不再成為一個擾人的問題。
Coolmax織物的染整工藝：
工藝流程：翻縫→燒毛→退漿→漂白→定型→染色→后整理
工藝要點：
（1）Coolmax等異型纖維織物不能用強堿處理，否則會導致纖維的迅速降解，影響其諸多性能。
（2）織物的定型溫度不能過高，一般控制在185－190℃。
（3）染色溫度控制在120℃，不宜過高，過高會使纖維結(jié)構(gòu)中的多孔道產(chǎn)生變形，膨脹，扭曲，冷卻后形狀固定下來，使孔道產(chǎn)生堵塞而影響織物的透濕功能。
（4）為了保證Coolmax具有良好的吸濕排汗性能，后整理必須用吸濕速干整理劑如北京潔爾爽高科技有限公司的SW、SAT 。
(5) 吸濕排汗織物柔軟處理時，不宜采用具有疏水性的品種，否則會影響織物的芯吸作用，致使降低其吸濕排汗功能。故宜選用Jlsun® 吸水性柔軟劑SCG。
2 Coolplus吸濕排汗纖維
Coolplus纖維是利用纖維表面的四條細微溝槽產(chǎn)生“毛細現(xiàn)象”將肌膚表面排出的濕氣與汗水經(jīng)芯吸、擴散、傳輸，使水滴通過織物瞬間排出體外蒸發(fā)，讓肌膚充分感受干爽和清涼。其濕氣擴散能力較棉高12%～74%，干燥效率較棉高11%～47%。
2.1 Coolplus纖維理化性能
2.1.1 Coolplus 纖維的表面特征
Coolplus纖維的截面切片呈“+”形（見圖1，圖2 ）,通過纖維表面這些細微的孔洞和溝槽可以產(chǎn)生毛細效應,將人體肌膚表層排除的濕氣和汗水迅速吸收到織物表層,不僅改善了滌綸纖維的吸濕性,還可快速散發(fā)濕氣和汗水,達到吸濕快干的效果。
2.1.2 纖維的理化性能對比及分析
Coolplus纖維與其它纖維性能的對比見表17。Coolplus纖維的可紡性好,雖然其強度比普通滌綸低,但強度、伸長率均較高于纖維素纖維,可與其它纖維混紡,提高Tencel、Modal以及棉等紗線的強度,并改善紗線的條干均勻度。由于其截面的幾何特征,具有比其它圓形纖維更高的抗彎性能,增加了纖維間的抱合力、蓬松度性、透氣性和絲條硬挺性,光澤柔和,消除了圓形纖維織物的臘狀感,手感舒適。Coolplus吸水性較其它纖維高,因其纖維表面的縱向溝槽和無數(shù)微孔可以起到毛細管作用,吸收汗液的速度和擴散的速度均比棉纖維快,可使皮膚表面保持干燥,使人感覺既涼爽、清新,又無寒冷的感覺,而微孔效應使其更具溫暖、柔軟、活潑的手感。
表17 Coolplus纖維與其它纖維性能的對比
|
性能 |
Coolplus |
Tencel |
Modal |
棉 |
滌綸 |
大豆纖維 |
|
干強(cN/tex) |
37-54 |
38-42 |
32-34 |
20-24 |
55-60 |
55-67 |
|
濕強(cN/tex) |
36-50 |
34-38 |
19-21 |
26-30 |
54-58 |
40-52 |
|
干伸長率（%） |
15-45 |
14-16 |
13-15 |
3-10 |
25-30 |
15-21 |
|
濕伸長率（%） |
18-30 |
16-18 |
14-16 |
12-14 |
25-30 |
16-21 |
|
干模量(cN/tex) |
220 |
1100 |
700 |
90-110 |
60-280 |
------ |
|
吸水性（%） |
65-85 |
65-70 |
75-80 |
45-55 |
2-3 |
30-45 |
2.2 Coolplus織物的染整加工
Coolplus纖維的紡織染整加工生產(chǎn)工藝路線與滌綸相比基本相同。考慮到Coolplus為非常規(guī)型截面,縱向成棱槽狀,成纖具有機械卷曲形成的彎面,有較好的卷曲彈性恢復率,只需稍加調(diào)整和設計,就能用滌綸紡織染整加工工藝和設備進行加工生產(chǎn)。
工藝流程
原料準備→坯布編織→密度檢驗→磅布打印→檢驗修殘→漂白/ JLSUN SCG柔軟處理→脫水→烘干
染色→
生物拋光→JLSUN SW整理→濕擴幅→預烘→焙烘
→定型→光坯檢驗裁剪→縫紉→整燙→檢驗→包裝入庫。
2.3 產(chǎn)品的技術(shù)指標
主要技術(shù)指標
按照臺灣TTF 007《吸濕速干紡織服飾品》規(guī)定的評價標準及試驗方法,經(jīng)采用美國AATCC 135(1)(Ⅲ)(Ａ)iii法洗滌10次后測試主要指標,測定結(jié)果見表21。
表 21 Coolplus與JC 纖維彈力羅紋針織布吸濕速干性能的比較
由表21可知, 同紗支、同組織規(guī)格的Coolplus針織布,較純棉針織布的芯吸高度及水分蒸發(fā)率高,表明前者具有較好的吸濕排汗功能,其純紡或與Tencel混紡的產(chǎn)品均達到了TTF 007吸濕速干紡織服飾品的規(guī)定要求。由于針織內(nèi)衣直接接觸皮膚,便將Coolplus針織布和精梳純棉針織布進行了吸濕排汗指標測試比較,測試時使用GB/T 3922耐汗?jié)n試驗用的標準酸堿液,可以更真實地反映出吸濕排汗的效果。測試比較結(jié)果見表22。
表22 Coolplus針織布和精梳純棉針織布對酸堿液的吸濕排汗效果比較
由表22可見, Coolplus與棉纖維的吸濕排汗能力有較大的差異,前者對酸堿汗?jié)n的吸放量較大,后者對酸液的排出較好,但遠不如Coolplus纖維的吸濕排汗能力強。
日本帝人公司開發(fā)銷售了多孔中空截面聚酯纖維。它是在纖維表面到中空部分有許多貫通的細孔，其生產(chǎn)工藝是先與特殊的微孔形成劑共混，然后再將其溶出。該纖維具有優(yōu)良的吸濕排汗功能和表面粗糙的風格。
吸水性纖維中著名的品種有德國拜耳公司開發(fā)的材料，它是芯鞘二層結(jié)構(gòu)。在芯部沿纖維軸方向并列許多細孔，鞘部中有許多導管使芯部與纖維表面相連接，被吸收的水份在芯部多孔質(zhì)中有選擇地被保留，纖維的表面則成為干燥的狀態(tài)。此后，日本的鐘紡、三菱人造絲等公司也相繼開發(fā)了類似的吸水性纖維。一般情況下，在聚酯纖維中可制作出直徑0.01-3微米的大量微細孔，從而得到高吸水率纖維。
二 利用化學改性獲得吸濕速干性
1 通過接技共聚方法，在大分子結(jié)構(gòu)內(nèi)通常引入羧基、酰胺基、羥基和氨基等，增加對水分子親和性，從而增加纖維吸濕排汗性能。
等離子體處理與親水性單體聚合：對織物表面進行等離子體處理，開發(fā)出能夠排放汗氣的纖維。利用連續(xù)發(fā)生高密度等離子體的裝置，對纖維表面進行改性并與丙烯酸分子接枝共聚，可很好地吸收水分，而里面不沾水，即使反復洗滌，效果仍能長久保持，通過人們穿著試驗結(jié)果表明，比棉汗衫的悶熱性和粘糊感小。
日本東洋紡公司開發(fā)出會呼吸的聚酯織物“Ekslive”,它是通過聚合方法利用化學鍵接的方式，將聚丙烯酸酯粉末連接到聚酯纖維上,通過吸濕排除熱量,改善織物的飽和吸水性。另外，日本Komatsu Serien 公司通過蠶絲化合物接枝聚合改性得到吸水排汗聚酯纖維。
2 為了使纖維表面親水化，通常使用親水性高分子覆蓋于表面，但要求在洗滌時該親水性化合物不易脫落。其中可與滌綸纖維生成共熔結(jié)晶型的聚二乙醇嵌段共聚物是最好的加工劑，它可以使面料具有“毛細管效應”，讓水分子在最短的時間散發(fā)出去，從而使面料保持干爽。JLSUN SW親水加工劑的對苯二甲酸酯部分和聚酯纖維有完全相同的結(jié)構(gòu),因此，用這樣結(jié)構(gòu)的親水加工劑處理之后，進行加熱時，與滌綸分子具有相同結(jié)構(gòu)的部分成為熔合的狀態(tài)，進入聚酯纖維的結(jié)晶區(qū)形成共熔結(jié)晶，從而獲得耐久性，同時由聚乙二醇鏈段獲得親水性。
三 利用紡紗和織造結(jié)構(gòu)獲得的吸濕速干性
1 與纖維素系纖維的復合：將纖維素纖維和聚酯纖維的特性相互結(jié)合所制成的纖維材料，有一些復合纖維已被開發(fā)出來了。例如，由日本東洋紡公司所開發(fā)的多層結(jié)構(gòu)絲，控制由于大量出汗引起的粘糊感和濕冷感，纖維結(jié)構(gòu)最內(nèi)層是疏水性長絲，中間層為親水性短纖維，最外層用疏水性復絲包覆的三層結(jié)構(gòu)復合絲。
2 多層結(jié)構(gòu)：高度達到20米的杉樹從根部吸收的水分能上升到樹梢，這是由于導管巧妙地利用了毛細管現(xiàn)象所產(chǎn)生的效果。例如，根部附近的導管直徑約25毫米，中間部分為10毫米，前端為1.5毫米這樣一種毛細管直徑由下到上逐漸變細的形態(tài)。運用這種原理的100%聚酯多層結(jié)構(gòu)針織品已開發(fā)出來，靠近肌膚一側(cè)用粗纖維形成粗網(wǎng)眼，外側(cè)則配置細的纖維形成的細網(wǎng)眼，通過這種形式使汗水迅速向外部放出，這種多層結(jié)構(gòu)聚酯纖維針織品日本東麗公司與帝人公司都在生產(chǎn)。
第五節(jié) 吸濕排汗織物的性能及檢測方法
一 吸濕排汗織物的性能
纖維的吸濕排汗性能取決于其化學組成和物理結(jié)構(gòu)形態(tài)。從皮膚表面蒸發(fā)的氣態(tài)水份首先被纖維材料吸收 (即吸濕)，然后經(jīng)由材料表面放濕；而皮膚表面的液態(tài)水分由纖維內(nèi)部的孔洞 (毛細管、微孔、溝槽)，以及纖維之間的空隙和毛細效應使水分在材料間表面的吸附、擴散和蒸發(fā)(即放濕)。兩種作用的結(jié)果導致水分遷移，前一種作用主要與纖維大分子的化學組成有關(guān)，后一種作用則與纖維的物理結(jié)構(gòu)形態(tài)有關(guān)。
1 吸水性
吸濕排汗纖維具有吸水性的特征，是利用纖維表面有許多內(nèi)外溝通的微孔或原纖維間隙和表面溝槽形成的眾多的毛細管，使得水分容易進入纖維間。同時，沿著纖維軸方向不少管狀的溝槽或毛細管，通過芯吸作用為水分的遷移提供通道，因此纖維有良好的吸水性。吸水之后也不出現(xiàn)像棉那樣因吸水而膨潤的現(xiàn)象。
2 干燥性
聚酯纖維間的水分主要依靠大量的微孔毛細管引力被纖維握持，或者機械地保持在纖維間的毛細管中，在正常環(huán)境溫度下水分容易輸送到纖維表面而揮發(fā)掉，吸濕排汗纖維的快干性能見圖3：
3基本指標
一些專業(yè)測試機構(gòu)認為織物滴水 (0.02m1)后20秒要完全擴散，水滴擴散面積要大于1000mm2；并要求織物滴水后，在正常環(huán)境條件下40 分鐘內(nèi)，織物上殘余水分須低于20%。
此外，吸濕排汗滌綸織物與常規(guī)滌綸織物比，其手感柔軟懸垂性優(yōu)良，質(zhì)地較輕盈，以及良好的干爽觸感。
二 吸濕排汗性能的評價
1導濕透氣性指標的定義[8]
1.1透濕量 是指織物在兩面分別存在恒定的水蒸氣壓力下，在規(guī)定時間內(nèi)通過單位面積織物的水蒸氣的質(zhì)量（單位：g/m2·d）。
1.2 濕阻 織物的濕阻反應了織物的傳濕能力，根據(jù)菲克方程：
R=D·△C·A·t/Q
可計算出織物的濕阻。式中，R為織物濕阻（cm），Q為透過織物的水汽量（g）,t為試驗時間（s）,A為織物面積（cm2）,D為擴散系數(shù)，△C為水汽濃度差（g/cm3）。
1.3芯吸速率 它是測試織物導濕性的指標之一，并受液態(tài)水、纖維、紗線及織物等因素的共同影響。其計算公式為：
w = h/t1/2 ,其中w為芯吸速率， h為毛細高度（cm）,t為時間（min）。
2測試方法[9]
2.1吸水性的測試方法
2.1.1 垂直芯吸法（毛細效應法）
此方法見于紡織行業(yè)標準FZ/T 01071《紡織品毛細效應試驗方法》，該法適用于測定各類紡織品的毛細效應，且儀器簡單、操作簡便、應用廣泛。試驗時，把試樣條垂直懸掛在毛細效應儀的張力架上，使試樣自然下垂至下端的刻度線剛巧浸入液面，水溫設定為（27±2）℃ ，30min后測水所潤濕試樣的高度，比較試樣對水的潤濕作用強弱。
日本工業(yè)標準JIS L1907 Byreck 法與FZ/T 01071原理相同，其試樣大小、測試水溫略有差異，測試時間則縮短為10min。
2.1.2 滴水法
此方法為杜邦技術(shù)實驗室方法，專用于評價織物吸濕排汗整理后的效果。試驗時裁取一塊5cm×13cm大小的試樣，正面向上，平放在水平桌上，其下鋪上白色濾紙。將1滴0.05mL左右的水珠滴在試樣的左半部分，按下秒表，記錄水珠完全滲入織物內(nèi)部所需要的時間。在試樣的中間部位和右半部位作同樣的測試，觀察織物左中右整理效果是否一致。
一般來說，水珠滲入織物的速度越快，整理后的織物吸水能力越強，此方法相似的還有AATCC 79《漂白紡織品的吸水性》。但是，這種方法只能提供一個大概的參考。有人在此基礎上提出在織物反面滴水，然后測量1min 后織物正面的導濕面積和導濕體積，導濕面積越大，織物吸水性越好。
吸濕性測試主要參考日本工業(yè)標準JIS L1079,試驗時裁取1.5cm×1.5cm試樣三塊,在105～110℃下烘至恒重,稱得布樣重量,然后重新將織物在105～110℃下烘30～60min后,立即垂直掛在達到標準狀態(tài)(20℃,RH65%)的恒溫恒濕箱內(nèi),10min后稱重,計算吸收水分百分數(shù)X。稱重后再掛在上述恒溫恒濕箱內(nèi)直至水分平衡,再稱重布樣,計算水分達到平衡時的吸收水分百分數(shù)S。吸濕速度常數(shù)K按下式計算:
透濕性測試原本主要用于評價防水透濕涂層織物的整理效果,這里用來評價吸濕排汗整理劑對織物組織結(jié)構(gòu)的影響,即測試整理是否造成織物組織孔隙變小而使?jié)駳鉄o法順利通過。國外發(fā)展了不少透濕性測試方法,表23列出了部分測試方法及被采納應用的國家和地區(qū)。
表23透濕量測試方法及適用國家
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應用國家 和地區(qū) |
ASTM E96 |
JIS L 1099 |
BS 7209 |
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美國 |
日本 |
歐洲 |
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測試方法 |
A吸濕法 |
A-1氯化鈣法 |
水杯法 |
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B蒸發(fā)法 |
A-2水杯法 |
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BW反相杯法 |
B-1醋酸鉀法 |
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單位 |
g/m3/24h |
g/m3/24h |
% |
這些測試方法的優(yōu)缺點,不少文獻都有探討。由于原理、測試條件的差異,不同的測試方法所測得的結(jié)果之間沒有可比性。
我國國家標準GB/T 12704—1991《織物透濕量的測定方法透濕杯法》采用蒸發(fā)法和吸濕法,與ASTME96原理基本相同,只是測試條件有所不同。以蒸發(fā)法為例,試驗時,在清潔、干燥的透濕杯內(nèi)注入10mL水,將試樣測試面向下放置在透濕杯上,旋緊螺帽,并用膠帶封口,組成試驗組合體。將組合體水平放置在已達規(guī)定條件(38℃,RH2%,氣流速度0.5m/s)的試驗箱內(nèi),經(jīng)過0.5h平衡后稱重,隨后經(jīng)過1h試驗,再次稱重。以下式計算透濕量WVT:
式中:Δm——兩次稱重之差;
S——試樣試驗面積;
t——試驗時間。
2.4 快干性測試
采用透濕杯法，該法可測量織物的透濕量。首先在透濕杯中放入定量水，然后將預處理的試樣緊密覆蓋在透濕杯的杯口上，試樣表面必須平整且經(jīng)緯紗不能扭曲，使水蒸汽只能從試樣通過。將其放置在溫度（20±1）℃、相對濕度（65±2）%的環(huán)境下平衡24h。用精確度達0.001g的電子天平秤稱得杯子初重和蒸發(fā)后的重量，定量重復測試。
使用天平測量織物蒸發(fā)前后質(zhì)量的變化，用蒸發(fā)得自由水量來表示：
織物失重率/% = （W0-W1）/W0×100
式中：W1 —— 蒸發(fā)后杯子的質(zhì)量
W0 —— 杯子初重
另外還有測定公定回潮率，用透氣容器采用感濕傳感器或紅外傳感器等機器測定法求得水蒸氣滲透度等。
2.5 耐久性測試
關(guān)于耐久性的測試，國外一般都參照織物縮水率試驗方法，如AATCC 135《機織物和針織物在自動家庭洗滌中的尺寸變化》，國內(nèi)則采用GB/T 12490-1988《紡織品耐家庭和商業(yè)洗滌色牢度試驗方法》的GB/T 8629-1990《紡織品試驗時采用的家庭洗滌及干燥程序》，洗滌次數(shù)則根據(jù)產(chǎn)品的最終用途和洗滌方式而定。
第六節(jié) 結(jié)語
目前，吸濕排汗纖維已從單一的物理改性向物理化學改性方向發(fā)展，以致出現(xiàn)了性能更高新的纖維。例如:美國杜邦公司由Coolmax發(fā)展成Coolmax AIta，日本東洋的Ekslive，臺灣中興公司由Coolplus發(fā)展成Hydrosoft，隨著新的吸濕排汗纖維的出現(xiàn)，推動了高性能的吸濕排汗產(chǎn)品的開發(fā)和推廣應用。吸濕速干助劑Jlsun® SW和SAT，Permalose T 和 TG等以其簡便的操作方法、優(yōu)良的吸濕速干性能占據(jù)了國內(nèi)的大部分市場，具有廣闊的應用前景，值得我國科研部門和紡織品新產(chǎn)品開發(fā)部門的關(guān)注。
未來衣著用織物將朝舒適、健康的方向發(fā)展，以展現(xiàn)經(jīng)濟性、舒適性和功能性的特色，吸濕排汗織物即是其中最重要的項目之一，目前在國內(nèi)尚在發(fā)展中，預期未來將會有很大的成長，并逐漸普及到日常衣物中。
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