吸湿排汗纤维及其作用原理研究翟 涵1,徐小丽1,王 其1,薛 斌2(1.东华大学纺织面料技术教育部重点实验室,上海200051; 2.仪征化纤股份有限公司,江苏仪征211900)摘 要:通过对异型吸湿排汗纤维结构、作用机理的分析,及对纱线、织物的吸湿排汗性能、耐洗涤性能和其他物理机械性能的对比实验测试分析,肯定了国产Coolbst纤维及其织物的吸湿排汗功能。

关键词:高导湿纤维;Coolbst纤维;导水机理中图分类号:T Q342.86;T S102.528.3 文献标识码:A 文章编号:1001 2044(2004)02 0006 02Adsorption sweat volatility fiber and study on its functional mechanismZHAI Han1,XU Xiao li1,WANG Qi1;XUE Bin2(1.T he Key L ab of T extile Science&T echnolo gy,M inistry of Education,Donghua U niversity,Shang hai200051,China)(2.Y izheng Chemical F ibre Co.,Ltd.,Y izheng,211900,China)Abstract:T hroug h the analysis on the structure of profiled adsorption sweat volatility fiber and its functional mechanism and based on t est and compar ison of many characteristics such as absor bent quality,sw eat volatility,washing resistance and other physicomechanical property in the fo rm of yar n and fabic,the absorbent quality and sweat volatility of China made Coolbst fiber and fabr ic are confir med.Key words:adsorptio n sw eat volatility fiber;Coolbst fiber;mechanism of water permeability1 服装的舒适性纯棉制品以其优良的吸湿透气性带给人们良好的舒适感,但抗皱保形性和导水性差,干燥慢。

传统化纤则相反,有良好的保形性但吸湿透气性普遍较差。

两者的结合在一定程度上虽可以相互弥补,但效果有限。

因此具有导湿快干功能的纤维及面料有着广阔的发展前景。

服装的舒适性包括:热湿舒适性、接触舒适性、压感舒适性[1]。

本文仅从服装的热湿舒适性,主要是从人体湿度调节(湿气传递)的角度进行分析。

2 水气传递的基本原理人体循环、运动产生能量,而体内过度的能量是通过热能和湿气经皮肤向体外散发的。

在温湿度适宜的环境中,人体在静态条件下,过度能量释放和周围环境的吸纳达到平衡,皮肤水蒸气散发或水蒸气压很小,穿着纯棉或涤纶织物没有显著的舒适性差异。

而当人体大量出汗或周围环境温度高、湿度大时则不然,通常织物覆盖下的皮肤表面的湿度由于织物不同会影响到散发速度,在湿度很高时就会影响皮肤正常呼吸,从而使人感到闷热憋气,使人难受。

作为皮肤呼吸传递的媒介,服装面料尤其是贴身织物理应起保温导湿、调节体温的重要作用。

因此,作为服装热湿舒适性的吸湿、透湿、放湿性能已成为衡量织物好坏的重要因素。

一般来说服装材料中纤维的亲水基团多,纤维的吸水率就高;纤维与空气接触的面积越大,纤维的放湿速度也快,干爽舒适性就好。

同样,纱线中孔隙多,气流通道顺畅,水气传递也快,干爽舒适性就好。

根据水气传递原理[2,3],影响纱线液态水流量q的计算式:收稿日期:2003-06-04;修回日期:2003-10-28作者简介:翟涵(1960-),男,上海市人,东华大学副教授,研究主攻方向为纺织加工技术及面料开发。

q=6.7960 10-3d3 cos co n(3n-2)!L式中的影响因素包括:液气界面张力 、液体粘度!、液体/材料接触角 、纤维截面形状和直径d、纤维根数n、纱线加捻角和纱线长度L。

最重要因素是 、d、。

以往制造舒适性面料多以棉等亲水性纤维原料为主,主要是利用此类纤维的吸水性吸去皮肤上的汗水。

但吸足汗水而湿透的内衣织物由于不能及时向空气传递散发,此时就会粘附在皮肤上使人不舒服。

而用现代导湿性纤维做成的织物,能把皮肤上的汗水迅速从织物内层引导到织物外表,并散发到空气中去,从而保持贴身层始终处于干爽状态,使人体感觉舒适。

3 吸湿排汗纤维的作用及其产品导湿快干面料开发研究主要可从两个方面着手:(1)发展特种功能性纤维,使纤维和纤维集合体具有较强的导湿毛细效应;(2)通过开发特种组织结构的织物来达到导湿快干效果。

本文主要对特种纤维!!!吸湿排汗长丝和短纤的作用原理进行阐述分析。

3.1 纱线导湿原理及实验近年来,为了增强纤维导湿效应,世界各大化纤公司都先后开发了具有导湿效果的新型纤维,主要是通过改变纤维截面形态,在纤维纵表面形成沟槽,利用这种沟槽来增强织物中的毛细管效应。

如:杜邦(Dupont)公司的Coolmax(十字型加微细沟槽带侧向微孔)、日本东洋纺的T r iactor(Y型截面沟槽)、我国台湾省的Coolplus(十字型截面沟槽)和仪征化纤股份有限公司的Coo lbst(H型截面沟槽)等均属这类导湿快干纤维。

截面形态如图1、2、3所示。

对50cm长的16.5tex/34f吸湿排汗长丝作加捻和毛细效应实验,结果见表1。

对不同捻度的28tex吸湿排汗短纤(1.56dtex 38mm)纱线进行芯吸速率实验,结果见表2。

6上海纺织科技纤 维2004年4月∀第32卷∀第2期表1 加捻和毛细效应实验数据捻 度(捻/50cm)10min 芯吸平均速率(mm/min)捻 度(捻/50cm)10min 芯吸平均速率(mm/min)500.95150 1.641001.262001.20表2 不同捻度与毛细效应实验数据mm/min 捻度(捻/10cm)芯吸时间(m i n )123581040 3.80 3.68 3.81 3.87 3.11 2.8080 2.60 2.69 2.77 2.52 2.02 1.82100 2.00 2.26 2.48 2.28 1.82 1.64150 1.20 1.27 1.39 1.160.940.852000.200.120.520.450.360.33由表1和表2可见,由于长丝与短纤纱加捻原理和纤维集合体排列的差异,其芯吸作用效果的差异较大。

在设计芯吸纱线时,16.5tex/34f 长丝以30捻/10cm 为最佳,而28tex 短纤纱以40捻/10cm 为最优。

同样,不同的纱号其吸湿排汗特性也会有所变化,但其总的规律是一致的。

3.2 织物导湿性能实验分别用不同纤维的18.6tex (32Ne)纱线制作针织汗布,进行吸水高度和扩散面积对比实验,实验结果如图4、5所示。

图4 不同织物吸水高度对比结果表明Coolbst 吸湿排汗纤维具有良好的导湿性能。

此外我们还对不同织物结构进行对比,设计了单层结构、双层结构和多层结构。

其中单层结构采用100%的#H ∃型吸湿排汗纤维,利用其毛细管效应来导湿;双层结构的织物又分两种:一种织物的内外层分别由疏水性纤维和亲水性纤维构成,内层用#H ∃型吸湿排汗纤维导水,外层用棉或粘胶等吸水;另一种织物内外层分别由不同规格或种类的疏水性纤维构成,通过内外层纤维差动毛细效应获得连续导汗的效果。

实验证实吸湿排汗纤维确能起到导湿作用。

对不同纤维的18.6tex 针织汗布进行不同时间残留水分实验。

实验结果如图6所示,结果表明Coolbst 的相关数据优于其他纤维产品。

图5 不同织物扩散面积对比图6 不同时间后的残留水分率对比3.3 织物吸湿功能耐洗涤性能实验用18.6tex 吸湿排汗纤维喷气纱制作针织汗布,进行耐洗涤次数实验。

经过50次洗涤,毛细效应变化不大,如图7所示。

需要指出的是,经过纺纱和织造后,对沟槽进行清洁和疏通的不同整理技术会对吸湿排汗效果产生重大影响,因此整理剂的选用尤为重要。

(下转第38页)72004年4月∀第32卷∀第2期上海纺织科技纤 维表4 焙烘温度对耐久性能的影响焙烘温度(%)毛细高度(cm)透湿阻抗R表面电阻(∀)沾污率(%)未洗洗5次未洗洗5次未洗洗5次未洗洗5次120 4.86 4.12 1.30 1.43 6.00 108 1.12 10910.3513.51130 5.25 4.65 1.21 1.31 3.80 1087.86 1088.3811.21140 5.73 5.23 1.12 1.20 1.02 108 1.45 108 3.28 6.35150 6.39 6.04 1.04 1.10 5.25 107 1.50 1080.75 2.95160 6.44 6.120.980.92 4.18 1077.15 1070.68 2.751706.50 6.200.940.983.98 1076.98 1070.54 2.243.4.2 洗涤次数对织物整理效果的影响 配制整理工作液pH=6、浓度为5%(o wf),用浸轧法对聚酯织物进行处理,经不同洗涤次数后测得织物的各项性能指标如表5所示。

表5 洗涤次数对织物整理效果的影响洗涤次数毛细高度(cm)透湿阻抗R表面电阻(∀)沾污率(%)0 6.39 1.04 5.25 1070.755 6.04 1.10 1.5 108 2.9510 5.74 1.18 3.5 108 5.6515 4.93 1.248.5 1087.9820 3.98 1.30 2.5 10910.48未处理 1.711.399 10914.98从表5可见,经GX 12亲水整理剂整理后的织物,随着洗涤次数的增加,织物的亲水整理效果有不同程度的降低。

但与未经亲水整理剂整理的织物相比,仍具有较好的亲水整理效果,从而说明了G X 12亲水整理剂具有良好的耐洗性能。

3.5 亲水整理对聚酯织物机械性能的影响将聚酯织物在p H =6、浓度为5%(owf)的整理工作液中,采用浸轧法的工艺整理后,测得其机械性能的指标见表6。

表6 亲水整理对聚酯织物机械性能的影响亲水整理断裂强力(N)断裂伸长率(%)撕破强度(N)回复角(经+纬)(&)经向纬向急弹缓弹整理前53926.929.423.5212232整理后52928.531.423.0242263从表6可见,亲水整理后的聚酯织物的断裂强度仅降低了1.85%,纬向撕破强度降低了2.08%,而经向撕破强度却提高了6.67%,表明了亲水整理剂GX 12对织物的断裂强度和撕破强度影响不明显;织物的回复角与原布相比,其急弹和缓弹分别提高12.40%和11.79%,说明亲水整理剂G X 12能明显提高织物的弹性。