本文摘要：摘要：總結(jié)實(shí)現(xiàn)織物吸濕速干功能的相關(guān)技術(shù)。分別梳理了基于纖維材料和基于紡織染技術(shù)實(shí)現(xiàn)織物吸濕速干功能的技術(shù)，包括采用改性化學(xué)纖維、特殊的紡紗技術(shù)、織物組織、染整技術(shù)等。介紹了各相關(guān)技術(shù)的研發(fā)進(jìn)展和代表產(chǎn)品。結(jié)合企業(yè)實(shí)踐，介紹了吸濕速干面料的實(shí)際研發(fā)
摘要：總結(jié)實(shí)現(xiàn)織物吸濕速干功能的相關(guān)技術(shù)。分別梳理了基于纖維材料和基于紡織染技術(shù)實(shí)現(xiàn)織物吸濕速干功能的技術(shù)，包括采用改性化學(xué)纖維、特殊的紡紗技術(shù)、織物組織、染整技術(shù)等。介紹了各相關(guān)技術(shù)的研發(fā)進(jìn)展和代表產(chǎn)品。結(jié)合企業(yè)實(shí)踐，介紹了吸濕速干面料的實(shí)際研發(fā)案例和功能效果。指出：吸濕速干織物研發(fā)需要融合材料創(chuàng)新、技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)品設(shè)計(jì)多個(gè)領(lǐng)域的成果。認(rèn)為：各項(xiàng)吸濕速干技術(shù)應(yīng)根據(jù)市場定位或產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求組合搭配應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：纖維材料;異形截面纖維;丙綸;強(qiáng)捻紗;織物組織;吸濕速干織物;染整技術(shù);芯吸高度
當(dāng)前紡織品消費(fèi)需求的迭代升級帶動(dòng)了產(chǎn)品創(chuàng)新，消費(fèi)者更加關(guān)注產(chǎn)品內(nèi)涵和使用體驗(yàn)�！吨袊徔棶a(chǎn)品開發(fā)報(bào)告》中提到：假期消費(fèi)形成龐大市場，炎熱潮濕的天氣將帶動(dòng)吸濕速干面料的驚喜呈現(xiàn)[1]。為使服裝面料具有良好的吸濕速干功能，需要重點(diǎn)從織物影響汗液傳遞的角度考慮，運(yùn)用織物吸水、透濕透汗、蒸發(fā)散熱的原理進(jìn)行設(shè)計(jì)。
其中，液態(tài)水分與織物的接觸、潤濕與吸收過程是影響面料吸濕功能的決定性環(huán)節(jié)，蒸發(fā)散濕過程則是影響面料速干功能的決定性環(huán)節(jié)，面料對液態(tài)水的輸送、儲(chǔ)存或保持過程相對次要[2]。本研究結(jié)合吸濕速干原理分析，從纖維材料和紡織染技術(shù)兩個(gè)方面，結(jié)合實(shí)踐案例綜述吸濕速干織物的研究進(jìn)展。
1基于纖維材料的吸濕速干功能
1.1天然纖維的吸濕速干功能
在天然纖維中，棉、麻等纖維素纖維大分子上有大量的羥基、羧基等親水基團(tuán)，因此具有良好的吸濕性。但棉纖維潤濕后溶脹，純棉織物對水的蒸發(fā)散濕能力較差，未經(jīng)功能處理的純棉面料達(dá)不到“速干”標(biāo)準(zhǔn)。亞麻、漢麻纖維縱向存在溝槽條紋，具有比棉纖維更好的導(dǎo)濕散濕效果。魏橋紡織股份有限公司(以下簡稱魏橋紡織)開發(fā)了漢麻長絨棉7.38tex混紡紗，該紗織的細(xì)特高密面料既具有明顯優(yōu)于純棉面料的干爽散濕功能，又消除了原有麻類面料的刺癢感。
竹原纖維具有縱向表面凹槽、裂紋及橫截面的空腔、多孔等微觀結(jié)構(gòu)，吸濕散濕效果均較好[3]。有研究表明：木棉纖維空腔率高，具備優(yōu)秀的吸濕導(dǎo)濕性能，對水的吸濕率為115%，導(dǎo)濕率為99.13%，導(dǎo)濕率優(yōu)于四通道吸濕排汗合成纖維[4]。牛角瓜纖維同樣因其高達(dá)80%～90%的橫截面空腔而具備優(yōu)秀的吸濕導(dǎo)濕性能，其含水率和回潮率高于木棉纖維[5]。國內(nèi)對竹原纖維、木棉纖維和牛角瓜纖維研究不少，但這三種纖維受可紡性、取材便利程度等制約，目前實(shí)際應(yīng)用相對較少。
1.2化學(xué)纖維的吸濕速干功能
化學(xué)纖維可通過物理改性、化學(xué)改性和材質(zhì)共混等實(shí)現(xiàn)導(dǎo)濕速干效果。物理改性是通過改變噴絲孔形狀、表面刻蝕等方法制備�；瘜W(xué)改性是通過接枝共聚，在纖維大分子結(jié)構(gòu)內(nèi)引入親水集團(tuán)。材質(zhì)共混是在紡絲液中加入功能性粉末以及通過異形混纖、異質(zhì)混纖等，實(shí)現(xiàn)吸濕速干性[6-7]。
采用異形噴絲孔物理改性的纖維即異形截面纖維，利用毛細(xì)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)纖維對水分的控制傳導(dǎo)。纖維材料與水分的固液接觸角小于90°時(shí)，液體能自動(dòng)地進(jìn)入到毛細(xì)管道內(nèi)。一般常用的異形截面纖維是十字形截面纖維，包括Coolmax纖維、Coolplus纖維和CoolTeeh纖維等。其他異形截面纖維有Y形截面的Triactor纖維、苜蓿草形截面的Aerocool纖維、H形截面的Coolbest纖維等。
其中，CoolmaxAir纖維較有特色，采用帶有縱向轉(zhuǎn)曲和細(xì)小微孔的螺旋槳形截面，可提升面料的透氣和速干性能。采用表面刻蝕或其他技術(shù)手段形成特殊表面的吸濕速干纖維也較多，如具有細(xì)小狹槽的SEO-A纖維、表面凹凸不平的Shirukku纖維、表面均勻分布微孔的Uerukii纖維等[8]。采用化學(xué)改性方式的吸濕速干纖維也比較多，如將蠶絲化合物接枝在滌綸上生產(chǎn)的吸濕排汗纖維、通過聚酯和聚酰胺大分子共聚生產(chǎn)的聚酰胺酯型合成纖維等。美國杜邦公司用輻射引發(fā)聚合，將親水組分接枝共聚在錦綸66上獲得了高吸濕性纖維。接枝聚合大多是非均相反應(yīng)，通常接枝反應(yīng)發(fā)生在非晶區(qū)，因此接枝后的纖維力學(xué)性能稍有變化，而吸濕性、可染性顯著提升[9]。
儀綸是超仿棉的重要支撐產(chǎn)品，聚酰胺基團(tuán)的嵌入使原有的聚酯纖維強(qiáng)度、模量、玻璃化溫度等發(fā)生了較大變化，纖維的公定回潮率為0.8%，是普通滌綸的兩倍，具有良好的吸濕性，同時(shí)具備速干性能。魏橋紡織與國家紡織產(chǎn)品開發(fā)中心合作，在中國流行面料技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟項(xiàng)目框架下共同開發(fā)的儀綸棉混紡系列面料兼具柔軟手感和易洗速干特性[10]。
采用材質(zhì)共混法制得的吸濕速干纖維相對較少。日本東洋紡將聚丙酸酯與滌綸原液共混紡絲制得了Ekslive吸濕速干纖維;CoolmaxAllSeason采用O形、C形和Y形截面纖維混纖，該纖維既可以把濕氣帶走，又具有一定的保暖效果。此外，有研究表明，竹漿纖維與普通粘膠纖維的吸濕、放濕曲線相似，但放濕初始階段的水分蒸發(fā)速率明顯高于普通粘膠纖維，說明其內(nèi)部可能具有較多的空隙[11]。
2基于紡織染技術(shù)的吸濕速干技術(shù)
2.1紡紗技術(shù)
通過紡紗技術(shù)改善面料的吸濕速干性能方面，現(xiàn)有的技術(shù)主要關(guān)注紗線加強(qiáng)捻、多材質(zhì)混紡、多材質(zhì)合股或交纏等方式。通過對紗線或長絲加強(qiáng)捻可以提高織物的涼爽感，如日本鐘紡公司的AZEI是由粗細(xì)不勻的纖維制得的強(qiáng)捻絲，用其所織的面料具有明顯的涼爽感和自然外觀。
一般導(dǎo)濕纖維的性能相對單一，難以同時(shí)兼顧吸濕、導(dǎo)濕、散濕的產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，可以采用將具備良好吸濕性能的纖維與具備良好導(dǎo)濕放濕性能的纖維共混紡紗、多層結(jié)構(gòu)紡紗，實(shí)現(xiàn)織物的功能要求，也可將有良好吸濕性能的單紗或長絲與良好導(dǎo)濕放濕性能的單紗或長絲以合股、交纏等方式紡紗，獲得兼顧吸濕、導(dǎo)濕、散濕性能的紗線。
2.2織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)
織物的類型、規(guī)格及組織結(jié)構(gòu)對面料的吸濕排汗功能有著重要的影響[12]。在面料類型方面，吸濕排汗織物一般以針織物為主。機(jī)織類的吸濕排汗面料在襯衣和休閑裝領(lǐng)域得到了一定應(yīng)用。在面料規(guī)格方面，吸濕速干面料一般以薄型面料為主[13]。織物結(jié)構(gòu)越緊密、單位面積質(zhì)量越高，越不利于水分的散發(fā)�？椢飪�(nèi)較小的孔隙有利于形成更顯著的毛細(xì)效應(yīng)。
多層織物中孔隙由大到小的梯度漸變也可以引導(dǎo)水分的傳輸，差異化毛細(xì)效應(yīng)，即芯吸壓力差形成差動(dòng)效應(yīng)，可以將水分由孔隙大的一層引導(dǎo)到孔隙小的一層，實(shí)現(xiàn)單向?qū)裥Ч�。在此要說明兩點(diǎn)：一是與纖維的異形截面形成毛細(xì)效應(yīng)相似，織物間孔隙形成毛細(xì)效應(yīng)的前提也是其材質(zhì)應(yīng)可以被水分所浸潤，即固液接觸角小于90°;二是根據(jù)液體通過織物內(nèi)紗線間孔隙壓力的分析，在固液接觸角較大的情況下，紗線半徑和紗線間距越小，其織物防透水性越好，用較細(xì)的紗線交織成較緊密的織物，具有較好的防透水性能。在面料組織結(jié)構(gòu)方面，吸濕速干面料既可以是單面或單層織物，也可以是雙面織物、多層結(jié)構(gòu)織物或復(fù)合織物。
單面或單層織物一般采用吸濕速干纖維純紡或混紡織制，水分在織物內(nèi)可以快速擴(kuò)散，有利于透濕透汗以及水分的相變蒸發(fā)與散熱，但單層織物的水分傳導(dǎo)可以認(rèn)為是二維的平面鋪展，沒有縱向垂直于布面的傳遞轉(zhuǎn)移。雙面織物、多層結(jié)構(gòu)織物或復(fù)合織物則可借助內(nèi)外層不同材質(zhì)及結(jié)構(gòu)的親疏水或吸放濕差異，將內(nèi)層結(jié)構(gòu)疏水性、導(dǎo)濕性和與外層結(jié)構(gòu)的吸濕速干性能相結(jié)合制得單向?qū)衩媪稀?/p>
單向?qū)衩媪蟽?nèi)層結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)將水分或汗液迅速由體表傳導(dǎo)至面料表層，保持皮膚接觸面的干爽舒適;外層結(jié)構(gòu)則需要將導(dǎo)出的水分或汗液盡快揮發(fā)，同時(shí)確保導(dǎo)出的水分或汗液不會(huì)重新進(jìn)入面料內(nèi)層。此外，在設(shè)計(jì)織物組織時(shí)，要考慮面料不應(yīng)與人體皮膚緊密接觸，在兩者之間要留出一定的微氣候區(qū)，可以采用縐組織或其他有微觀凹凸肌理效果的組織設(shè)計(jì)，使皮膚與面料之前形成點(diǎn)接觸，實(shí)現(xiàn)更加涼爽的穿著體驗(yàn)。
人體劇烈運(yùn)動(dòng)后大量汗液排出帶來的濕黏感往往會(huì)影響運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，單向?qū)窆γ媪峡梢员３置媪系钠つw接觸面干爽，但其材質(zhì)和設(shè)計(jì)往往影響穿著舒適性，如何實(shí)現(xiàn)面料瞬間導(dǎo)濕、內(nèi)層干爽、外層速干性能，并改善面料內(nèi)層材質(zhì)的皮膚觸感，是單向?qū)衩媪霞夹g(shù)研發(fā)關(guān)注重點(diǎn)。魏橋紡織在研究現(xiàn)有單向?qū)癞a(chǎn)品的基礎(chǔ)上，開展多因素交叉對比測試，優(yōu)選方案，研發(fā)了多款單向?qū)袷孢m面料，可以概括為三個(gè)方面。
一是內(nèi)外層材質(zhì)梯度優(yōu)化及纖維細(xì)特化。細(xì)特丙綸具有獨(dú)特的疏水導(dǎo)濕性能，其導(dǎo)濕能力隨纖維線密度下降而上升，而且細(xì)特纖維的手感、親膚性均優(yōu)于普通纖維。針對面料內(nèi)層材質(zhì)，測試了丙綸細(xì)特化效果，而外層材質(zhì)則對比了不同線密度的滌綸長絲，表明采用超細(xì)特滌綸長絲效果良好，可形成顯著的毛細(xì)管內(nèi)外差動(dòng)效應(yīng)。此外，為擴(kuò)大內(nèi)外層材質(zhì)疏水與親水性質(zhì)的梯度，外層材料還測試了純棉紗線方案。經(jīng)驗(yàn)證，單向?qū)裥Ч茫裥阅茌^差。
二是組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化。為使水分在面料里層能迅速吸收，而面料外層鎖住水分不內(nèi)滲，組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是關(guān)鍵因素。通過對比測試多個(gè)方案，確定采用雙層組織結(jié)構(gòu)，上下層實(shí)現(xiàn)一種材質(zhì)對另一種材質(zhì)的全覆蓋，內(nèi)層相對平整，有利于吸水，但并不黏貼皮膚，保持良好觸感;外層呈現(xiàn)出類似網(wǎng)狀的立體結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大面料外層與空氣的接觸面，利于水分的快速蒸發(fā)，增強(qiáng)面料的透氣性。
三是優(yōu)化親水整理方案。要實(shí)現(xiàn)面料良好的單向?qū)裥ЧH水整理劑的用量也是關(guān)鍵。劑量偏少，內(nèi)層親水性不好，纖維材質(zhì)與水分達(dá)不到足夠的浸潤效果，容易形成細(xì)小的水珠，影響水分的向外傳導(dǎo);劑量偏多，容易導(dǎo)致內(nèi)層面料沾水或反向滲水，影響內(nèi)層面料的干爽程度。通過對比測試不同劑量方案，獲得了相對均衡的效果。以單向?qū)裼绊懸蛩販y試研究為基礎(chǔ)，通過開展多因素交叉對比試驗(yàn)，優(yōu)選設(shè)計(jì)方案，所研制的系列面料實(shí)現(xiàn)了良好的單向?qū)裥Ч�，并且改善了現(xiàn)有產(chǎn)品的皮膚觸感。
2.3染整技術(shù)
通過染整技術(shù)可以改善面料的吸濕速干功能，即對面料進(jìn)行親水整理。該方法特別適合于合成纖維材質(zhì)的織物，不僅能夠消除或減小面料的靜電，而且能提高纖維的導(dǎo)濕能力[14]。原理是通過親水整理將具有親水基團(tuán)的化合物固著在纖維表面，使面料被水潤濕的能力得到改善，水分可以在織物上以更快的速度鋪展開，既有利于吸濕，也有利于散濕。此外，利用親疏水雙面異效整理技術(shù)可以使織物表里兩面形成顯著的吸濕性能差異，如美國棉花公司的TransDRY導(dǎo)濕速干技術(shù)可以使純棉織物實(shí)現(xiàn)單向?qū)裥Ч购顾畯目椢锏膬?nèi)層向外層傳遞，提高水分蒸發(fā)速率。
3改善現(xiàn)有織物吸濕速干功能的實(shí)踐
魏橋紡織結(jié)合用戶需求及資源條件，研發(fā)了一些改善現(xiàn)有產(chǎn)品吸濕速干性能的技術(shù)，包括采用水溶材質(zhì)包芯或低比例混紡改善純棉紗及純棉面料的吸濕速干功能、通過紡紗前纖維預(yù)處理改善純丙綸紗及純丙綸面料的吸濕速干功能等。
3.1改善純棉面料吸濕速干功能的實(shí)踐
對純棉類面料來說，一般情況下吸濕量達(dá)到21%時(shí)觸摸會(huì)有潮濕感，而羊毛類面料的吸濕量達(dá)到33%以上時(shí)才會(huì)有潮濕感。目前純棉類面料只適合于制作無感出汗條件下的內(nèi)衣或休閑服裝，而難以適用于有感出汗時(shí)穿著的貼身休閑裝或運(yùn)動(dòng)裝[15]。通過采用水溶性材質(zhì)，依托新型短纖維與非彈長絲包覆式復(fù)合紡紗技術(shù)，結(jié)合特殊的染整加工工藝，可制得中空結(jié)構(gòu)的純棉紗。該紗的中空結(jié)構(gòu)可使所織面料在同等緊度下質(zhì)量明顯減輕，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品輕量化，而且更加蓬松柔軟。
因?yàn)榧喚�內(nèi)部空隙增大，面料更易吸水，也改善了純棉面料的速干功能，與同規(guī)格的普通純棉面料相比，實(shí)測中空面料毛細(xì)效應(yīng)提升了70%，蒸發(fā)速率提升了37%。以中空紗線制成的面料具有輕柔舒適、吸水速干、保暖性好等特點(diǎn)[16]。
此外，還可以采用棉與水溶性短纖包芯方式制得中空棉紗，或者以棉與水溶性短纖混紡的方式制得棉紗，這兩種方式所織面料的吸水率、滴水?dāng)U散時(shí)間、芯吸高度、蒸發(fā)速率與普通純棉產(chǎn)品相比均有所提高。分別進(jìn)行洗前、洗后對比，洗后中空紗及水溶材質(zhì)混紡紗的吸水率、滴水?dāng)U散時(shí)間、芯吸高度指標(biāo)更優(yōu)異，洗前中空紗及水溶材質(zhì)混紡紗的蒸發(fā)速率指標(biāo)更優(yōu)異[17]。
3.2改善純丙綸面料吸濕速干功能的實(shí)踐
丙綸公定回潮率為0%，即完全疏水，具有較好的導(dǎo)水效果，與水分的潤濕接觸角為52°至81°。通過紡紗前對丙綸進(jìn)行預(yù)處理，可進(jìn)一步降低該纖維對水分的潤濕接觸角，提升其導(dǎo)濕性能。魏橋紡織公開了“一種丙綸短纖純紡紗線及生產(chǎn)方法”的發(fā)明專利，該方法通過采用含有硅油、抗靜電劑、和毛油和親水整理劑等組分的混合預(yù)處理液對丙綸短纖維進(jìn)行特殊預(yù)處理，并改進(jìn)各工序紡紗工藝，結(jié)合局部設(shè)備改造。
可實(shí)現(xiàn)丙綸短纖維的純紡順利紡紗。用該紗所制得的面料與細(xì)特滌綸面料對比，該面料具備更好的吸濕速干功能和透氣性能，其蒸發(fā)速率是對比面料的1.33倍，芯吸高度是對比面料的1.95倍，滴水?dāng)U散時(shí)間只有對比面料的28.6%，可達(dá)到GB/T21655.1—2008《吸濕速干性的評定第1部分：單向組合試驗(yàn)法》吸濕速干功能技術(shù)要求[18]。
4結(jié)語
隨著運(yùn)動(dòng)功能類及運(yùn)動(dòng)休閑類服裝服飾的產(chǎn)品升級和市場細(xì)分，由終端需求帶動(dòng)了吸濕速干功能紡織品的技術(shù)研究與產(chǎn)品開發(fā)，相關(guān)成果在行業(yè)內(nèi)得到了充分關(guān)注和廣泛應(yīng)用。隨著此類市場需求的專業(yè)化和多元化發(fā)展，單一功能的吸濕排汗類產(chǎn)品已難以滿足消費(fèi)者的需要，為進(jìn)一步提升吸濕速干類紡織品的功能效果和消費(fèi)體驗(yàn)，各項(xiàng)吸濕速干技術(shù)往往不是單獨(dú)應(yīng)用，而是根據(jù)市場定位或產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，將相應(yīng)的技術(shù)手段以類似模塊化的方式進(jìn)行組合搭配應(yīng)用。
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作者：趙春梅1呂治家2
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