萬殊姝 沈蘭萍 王艷庚

摘 要：為開發(fā)吸濕導濕功能織物，并探究緊度對織物吸濕和導濕性能的影響，制備了5種緊度的麻賽爾/Coolmax/棉混紡交織物。分別測試5種織物的吸水率、滴水擴散時間、芯吸高度、濕阻和液態(tài)水分管理等指標，通過分析對比數據，得出性能較好時的織物緊度。結果表明：緊度對織物吸濕和導濕性能有明顯影響。當混紡交織物總緊度為75.25%～77.50%時，吸濕性最好;當經、緯向緊度分別為55%、45%時，傳導液態(tài)水的能力最好;織物的經、緯向緊度越小時，織物傳導氣態(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濕兩面異性效果明顯。

關鍵詞：織物緊度;麻賽爾纖維;Coolmax纖維;吸濕排汗;毛細管效應

中圖分類號： TS106.5

文獻標志碼：A

文章編號：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，消費者對于吸濕導濕功能織物的需求越來越多，要實現(xiàn)織物良好的吸濕導濕功能，一般需要借助織物差動毛細效應原理，具體有以下兩種途徑：一是對織物的正反面分別進行親水和疏水整理;二是通過使用親疏水性有差別紗線，并搭配合理的結構設計[1-2]。Liu等[3]用3-巰丙基三甲氧基硅烷對滌綸織物改性，然后在單側紫外照射下，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]對滌綸纖維分別進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溶液對再生滌綸織物進行堿減量工藝處理，處理后的織物滿足吸濕速干性產品的技術要求。Jhanji等[6]開發(fā)了一種滌棉織物，并發(fā)現(xiàn)當里層選用11～26 tex疏水性紗（滌），表層選用29～33 tex的親水性紗（棉）時，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，以纖維導濕基本理論和織物熱舒適理論為基礎設置織物結構，開發(fā)出防紫外吸濕導濕三維織物。

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濕性，同時還具備了麻纖維特有的抗菌性能，是制備吸濕導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，因此具有良好導濕性能。同時它還具有易護理、不易變形、懸垂感好、抗沾污、絲面光澤、觸感柔軟等特點[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，經常用來與其他纖維混紡以制備吸濕導濕功能織物。

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

1 織物設計

1.1 原料選取

棉纖維雖然吸濕親膚，但因其導濕能力一般，當人體出汗量過大時，穿著者易感到皮膚悶熱黏膩。而Coolmax纖維因其獨特的截面特征，具有良好的導濕性和強度，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，纖維縱向又有連貫的通道，導濕性較好，但其強度相對于棉纖維和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、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構配置紗線，實現(xiàn)織物的吸濕導濕功能。纖維參數如表1所示[12-13]。根據已有的研究[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。紗線的參數如表2所示。

1.2 結構設計

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則是三者中導濕性最好的纖維，因此應選取一種織物組織，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，便于傳導汗液快速揮發(fā)。緞紋組織符合該要求。另外，當組織的交織頻率為0.2～0.4時，導濕能力較好[15]，因此選取交織頻率為0.2的5枚經面緞紋作為織物組織。其中，麻賽爾/棉混紡紗為緯紗，Coolmax紗為經紗。

1.2.2 緊度選取

為探究織物緊度對于其吸濕導濕功能性的影響，設置呈梯度變化的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置為統(tǒng)一值。一般情況下，織物的經向緊度數值大于緯向緊度。同時為了讓織物的緊度能夠達到較好的吸濕導濕效果[16]，5種織物緊度配置如表3所示。

2 性能測試

2.1 吸濕導濕單項測試

吸水率、滴水擴散時間按照GB/T 21655.1-2008《紡織品吸濕速干性的評定第一部分：單項組合試驗法》，兩項測試分別從每塊織物各取5個試樣進行測試，試樣尺寸為10 cm×10 cm;芯吸高度按照FZ/T 01071-2008《紡織品毛細效應試驗方法》，每塊織物上經、緯方向各取3個試樣進行測試，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定（蒸發(fā)熱板法）》，每塊織物取3個試樣進行測試，試樣尺寸為30 cm×30 cm。

2.2 吸濕導濕綜合性測試

液態(tài)水分管理按照GB/T 21655.2-2019《紡織品吸濕速干性的評定 第二部分：動態(tài)水分傳遞法》，每塊織物取5個試樣進行測試，試樣尺寸為9 cm×9 cm。

3 結果與分析

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果的B樣條曲線分別如圖1、圖2所示。

由圖1可以看出，當織物的總緊度過大或者過小時，織物的吸水率都會下降，織物總緊度為75.25%左右時，織物吸水率達到最大。這主要是因為當織物總緊度較小時，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;而當織物緊度達到75.25%左右時，經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;而當織物緊度更大時，經緯紗排列過密，經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)水分管理測試中的吸濕速率則從織物的兩個面來反映織物的吸濕。浸水面表示先接觸水的織物一面，即設計為靠近皮膚的一面，也是麻賽爾和棉纖維集中的一面。由圖2可以看出，當麻賽爾織物的總緊度大于75.25%時，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，當織物總緊度為77.50%左右時，吸濕最快，緊度過小或者過大都會變慢，這是因為水分不是直接接觸該面，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生的汗液。這體現(xiàn)了將麻賽爾和棉設計為貼近皮膚一面的優(yōu)勢。

3.2 導濕性能

芯吸高度可以反映織物在平面方向傳導水分的能力，它又分為經向芯吸高度和緯向芯吸高度。因為織物是由經緯紗相互交織構成的，無論是在進行經向還是緯向芯吸高度測試時，水分都是在經紗和緯紗兩者上面?zhèn)鲗?，織物最終的芯吸高度結果由經緯紗共同決定，又由于織物的各項異性，在分析芯吸高度這一部分內容時，同時考慮經向緊度和緯向緊度兩個變量來進行探討比僅考慮總緊度更加全面。麻賽爾混紡交織物的經向、緯向緊度與經向、緯向芯吸高度的關系如圖3、圖4所示。

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

這是因為芯吸高度的測試結果是由織物中纖維的毛細管效應和織物紗線間的芯吸效應共同決定的?？椢锞o度開始增加時，單位面積內纖維的含量增加，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效應得到加強;并且織物的孔隙也在逐步變小，趨于適當，這些都會使得芯吸高度變大。但隨著緊度的繼續(xù)增加，紗線排列越來越緊密，孔隙從大小適當變?yōu)檫^小，毛細管效應減弱，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對于液態(tài)水的傳導能力。而濕阻則用于衡量水分從織物的一側傳導到另一側的能力，因為在整個測試過程中，液態(tài)水不能夠與織物直接的接觸，因此該種指標指的是織物傳導氣態(tài)水的能力。因為使用者有時也會以不顯汗的方式來轉移代謝的水汽，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，即織物對于氣態(tài)水的傳導能力隨著織物總緊度的增加而減弱。該結果表明，織物對于氣態(tài)水的傳導能力主要受到織物孔隙大小決定。同時可推測，織物傳導氣態(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

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

織物浸水面為測試時的上表面，也是設計為接觸皮膚的一面，滲透面為測試時的下表面，也是設計為接觸空氣的一面。浸濕時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間。液態(tài)水擴散速度表示織物浸濕后擴散到最大潤濕半徑時延半徑方向液態(tài)水的累計傳遞速度。通過圖6、圖7可以看出，5種織物滲透面的潤濕時間均明顯大于浸水面，滲透面的液態(tài)水擴散速度快于浸水面，這體現(xiàn)了織物兩面在吸濕導濕的兩面異性。麻賽爾和棉纖維集中在接觸皮膚的一面，這一面能在極短時間內吸收人體產生汗液，Coolmax集中在接觸空氣的一面，汗液能在該平面快速擴散傳導，汗液與空氣的接觸面積被擴大，進而在一定程度上加速汗液蒸發(fā)。根據GB/T 21655.2-2019指示，5種麻賽爾織物的潤濕時間符合3級以上要求（其中滲透面均為3級，浸水面均為5級）;除#1織物外，另外4種麻賽爾織物的液態(tài)水擴散速度符合3級以上要求（其中滲透面均為3級，浸水面均為5級）。

單項傳遞指數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，當織物總緊度在75.25%時單向水分傳輸指數最大，這是因為當織物的纖維原料、紗線纖度、組織等均相同時，改變織物緊度，織物上的孔隙、單位面積內各纖維含量等都發(fā)生了改變。隨著緊度的增加，單位面積的織物的孔隙數量增加，孔隙尺寸減小，織物芯吸效應增強。加之織物兩面因原料不同而產生的明顯的吸濕導濕異性，因此水分可以在織物截面方向快速傳遞。當緊度超過75.25%左右時，織物內的紗線排列越來越緊，同時由于單位面積內棉纖維含量的增加，棉纖維吸濕膨脹進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有所降低。但5種緊度的麻賽爾織物單項水分傳輸指數均符合GB/T 21655.2-2019標準5級要求。

4 結 論

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

b）芯吸高度和濕阻均可以反映織物的導濕能力，前者反映的是織物對于液態(tài)水沿著織物平面?zhèn)鲗У哪芰Γ笳叻从车氖强椢飳τ跉鈶B(tài)水沿著織物橫截面?zhèn)鲗У哪芰?。兩者都受到織物孔隙大小的影響，但是由于液體表面張力，芯吸高度的結果還會受到纖維材料的毛細管效應的影響。在5組麻賽爾/Coolmax/棉混紡交織物中，當經、緯向緊度分別為55%、45%時，織物對于液態(tài)水的傳導能力最佳，而織物的經、緯向緊度越小時，對于氣態(tài)水的傳導能力更好。

c）根據液態(tài)水分管理測試，發(fā)現(xiàn)織物吸濕導濕兩面異性效果明顯。根據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間、液態(tài)水擴散速度均可達到滲透面3級、浸水面5級水平;5種織物的單向傳輸指數均可達到5級水平;總緊度在75.25%時，麻賽爾織物的單向水分傳輸能力最好。

參考文獻：

[1]孫潔，李志偉，賀江平.滌綸針織物吸濕快干整理工藝優(yōu)化及性能探討[J].西安工程大學學報，2013，27（2）：162-165.

[2]龍晶，沈蘭萍，凌子超.吸濕快干型涼爽織物的開發(fā)及性能研究[J].現(xiàn)代紡織技術，2020，28（2）：25-28.

[3]LIU J J，WANG W， YU D， ZHAO K. Durable moisture-wicking and fast-dry polyester fabric prepared by UV-induced click reaction[J]. Fibers and Polymers，2020，21（1）：111-118.

[4]徐小斌，陸彪，章小勇.新型吸濕速干針織運動面料的研發(fā)[J].針織工業(yè)，2016（8）：39-41.

[5]劉昀庭，張紅霞，賀榮，等.導水型再生滌綸織物的制備及其性能[J].紡織學報，2016，37（4）：96-100.

[6]JHANJI Y ，GUPTA D， KOTHARI V K， et al.Moisture management and wicking properties of polyester-cotton plated knits[J]. Indian Journal of Fibre & Textile Research，2017，42（2）：183-188.

[7]張慧敏，沈蘭萍.防紫外吸水導濕功能性織物的開發(fā)[J].現(xiàn)代紡織技術，2019，27（2）：39-42.

[8]楊明霞，周蓉.麻賽爾纖維性能分析[J].上海紡織科技，2015，43（11）：59-61.

[9]ZHONG Z L， WANG Y X， WO J Q. Comprehensive quality evaluation of jutecell/ cotton blended yarnbased on principal component analysis[J].Indian Journal of Fibre & Textile Research，2014，39（3）：326-328.

[10]龍晶，沈蘭萍.云母/CoolMax/棉纖維吸濕速干型涼爽織物的開發(fā)[J].現(xiàn)代紡織技術，2020，28（4）：42-45.

[11]張琳，武海良，沈艷琴，等.堿處理對異形截面聚酯紗線芯吸效應及強力的影響[J].紡織學報，2019，40（1）：73-78.

[12]黃海濤，朱文濤，劉慧娟.麻賽爾纖維與圣麻纖維的性能測試對比分析[J].河南工程學院學報（自然科學版），2016，28（1）：1-4.

[13]羅曉菊，高小華，龔熠.羊毛、Coolmax（R）混紡針織物吸濕速干性能研究[J].針織工業(yè)，2017（4）：12-16.

[14]萬殊姝，沈蘭萍.纖維含量對麻賽爾混紡交織物吸濕放濕性能的影響[J].紡織高?；A科學學報，2019，32（2）：175-179.

[15]張紅霞，劉芙蓉，王靜，等.織物結構對吸濕快干面料導濕性能的影響[J].紡織學報，2008（5）：31-33，38.

[16]劉倩，沈蘭萍，盧士艷.棉織物緊度對其熱濕舒適性能的影響[J].西安工程大學學報，2013，27（1）：29-32.