织物的吸湿速干性能及其新型测试方法

织物的吸湿速干性能及其新型测试方法

主要内容：

●织物的吸湿速干性能

●吸湿速干纤维及面料的研究现状

●吸湿速干织物的制备工艺

●吸湿速干织物的评价方法

●液态水分管理性能测试方法

随着生活水平的提高，消费者在追求服装遮体、实用的同时也注重服装的舒适、健康。对于内衣、运动服装等面料而言，纤维材料的吸湿排汗速干性是影响服装穿着舒适性的最重要因素之一，因此织物的吸湿速干性研究正逐渐成为国内外关注的热点。

对吸湿快干性要求高的运动面料和内衣面料

1、织物的吸湿速干性能

织物的吸湿速干性是指织物能把身体产生的汗水迅速吸收，尽量排向外层并尽快挥发，使身体尽量保持干爽的性能，也可称为吸湿排汗性。

通常，人体在从事剧烈运动时会明显感到大量汗液的排出。其实，即使在一般环境状态下，

人体也需不断地“无感蒸泄”来释放人体本身新陈代谢所产生的热量和水汽，以维持体温的恒定。人们都喜欢用棉纤维作为内衣或运动服的纺织原料，因为棉纤维本身就具有亲水基团，吸水性好，但是，亲水基的棉制品既能吸湿，也能保湿，棉纤维吸入汗水之后，一旦为汗水所饱和，其干燥速度缓慢，从湿润状态到水分平衡所需的时间长，使人体皮肤有潮湿的感觉。而吸湿快干功能性纤维能够通过纤维表面微细沟槽所产生的毛细现象使汗水通过芯吸、扩散、传输等作用，迅速迁移至织物的表面，并散发达到导湿快干的目的。利用吸湿快干纤维制作的服装，能够实现体温调节、控制积聚在服装内汗水的重量、减少皮肤在变得潮湿时产生水泡和发炎以及降低微生物繁殖等功能。人们形象的将该种纤维称为可呼吸纤维。

2、吸湿速干纤维及面料的研究现状

2.1国外的研究现状

早在1982年初，日本帝人公司就开始了聚酯多孔中空纤维的研究，其研制的中空多孔纤维在1986年申请了专利，从表面上看，纤维有许多贯穿到中空部位的细孔，液态水可以从纤维表面渗透到中空部分。此种纤维以最大的吸水速率和汗水率为目标，具有优良的吸汗快干和干爽性的独特风格，较适合用作运动服或运动装的衬里；日本东丽公司开发的强吸湿聚酰胺纤维“Quup”，其吸湿能力是传统聚酰胺纤维的2倍；杜邦公司独家研究开发的功能性纤维Coolmax，截面为十字型，而且纤维纵横向有四沟槽，管壁透气，这种结构是Coolmax功能面料能及时的将皮肤上的水吸干同时迅速蒸发。Coolmax面料与其他面料的甘早性比较，无论在短时间还是长时间，其干燥性都明显好于其他面料，它的干燥速率近似于棉的2倍。

另外，通过多层结构织物和针织物而达到吸湿速干的材料也被开发出来。如东洋纺公司的Altima织物采用特殊的两层结构，在体育运动大量出汗时能减少衣服内层的潮湿感，旭化成公司研制出铜氨、吸水聚酰胺和弹性体等3种材料构成的具有3层结构的织物具有良好的吸湿速干性；尤尼吉卡公司的吸汗织物“spacie”也含三层结构，第一层用于媳妇和传输汗水，第二层可以防止汗水逆向迁移，第三层结构起放湿的作用，另外，与皮肤接触的一侧为亲水性纤维，具有很厚的舒适性。

2.2国内研究现状

相对而言，国内吸湿快干纤维的开发，不论是从时间还是技术方面都与国外有一定的差距。最早开发的是西北纺织工业大学1989年对“吸湿、快干、卫生”针织物三层结构的丝盖棉产品的研究，随后，1994年研究者们通过对针织物组织的结构分析，研究，设计出具有吸湿透气功能的针织物结构模型。伴随着对织物结构的研究调整，以求达到吸湿速干目的的同时，功能性吸湿速干纤维的开发也发展起来。例如，广东顺德金纺的Coolnice面料，通过改变纤维截面形状使纤维之间的空隙增大，从而使表面积增大及提高毛细管效应，使吸湿性能提高；而台湾远东公司开发的Topcool面料，截面十字形，四沟槽，当水珠滴落在上面时无法稳定驻留，沟槽产生加速的排水效果，人体的汗液利用纱中纤维上的小沟槽迅速的扩散到布面，在利用十字形截面产生高比面积，使水分快速蒸发到空气中。

3、吸湿速干织物的制备工艺

从以上国内外对吸湿速干纤维的研究种可以总结出，织物要达到吸湿速干功能，大致可以通过以下途径：

3.1 物理改性

1）通过改变喷丝板微孔的形状，纺制具有表面沟槽的异形纤维；2）或利用毛细管作用增加表面积原理将汗液迅速扩散出去的中空或多孔纤维；3）或采用与含有亲水基团的聚合物

共混的多组分纤维，均可以生产具有吸湿排汗性能的纤维。

3.2 化学改性

1）表面改性：将吸水性柔软剂以浸渍或压吸的方式附着在纤维上，或者利用化学药剂处理或接枝的方法使纤维表面的化学结构改变，增加纤维表面亲水性官能基团，达到迅速吸湿的目的；2）双组份纤维共聚。

3.3 织物设计

多层织物则是利用织物设计将亲水性的天然纤维如棉或羊毛与疏水性的合成纤维如聚酯或聚丙烯纤维织成双层或三层织物，其原理是利用天然纤维吸水性强的特性将汗液吸到织物之表面，而靠近皮肤侧则是利用疏水性纤维的不吸水特性使皮肤感觉干爽。

4、吸湿速干织物的评价方法

4.1 织物吸湿速干的过程

具有吸湿排汗速干功能的织物通常是指织物同时具有吸水吸湿性和水分的快速传导散发性。人体所排放的汗液中，既有液态水，也有气态水。前者主要通过毛细管现象吸入织物内层，进而扩散至织物的外表面。后者少部分时直接从织物的孔隙中排除，而大部分被织物中的纤维吸附，在扩散到织物表面，通过蒸发进入到大气。由于纺织品的吸湿排汗过程时一个综合性的物理过程，纤维材料、织物结构及后整理工艺的不同等，都会对这个综合物理过程的不同阶段产生不同的影响，而纺织品再“吸湿-传导-蒸发”过程中的性能差异也会对人体的舒适性感受产生直接的影响，如吸水吸湿性，芯吸效应，透湿性，快干性等。

4.2 测试标准的对比

GB/T 21655-1 2008《纺织品吸湿速干性的评定第一部分：单项组合实验法》是国内评价吸湿快干织物的常用标准。该标准规定了纺织品吸湿速干性能的单项试验指标组合的测试方法及评价指标，单项测试包括吸水率、滴水扩散时间、芯吸高度、蒸发速率和透湿量共5项。该方法从实际适用效果出发，通过对纺织品吸湿速干整个过程的分析，选择确定了若干个有表征意义的项目和指标，来综合评价纺织品的吸湿速干性能，具有一定的科学性和可操作性。但是，由于这些项目的试验过程性对繁复，试验人员的主观因素对试验结果的影响较大，不确定性高，同时并未涉及纤维材料本身的特性和织物组织结构对纺织品吸湿速干性功能的相关性，采用单项组合的方法考核织物整体吸湿快干性能，仍存在一定的局限性。

2009年，经过长时间的评估，AATCC出台了一项新的纺织品测试方法，即AATCC 195 纺

织织物液态水分管理性能，我国也发布了GB/T 21655-2 2009《纺织品吸湿速干性的评定第二部分：动态水分传递法》，该方法是一个综合的评价纺织品吸湿速干性能的仪器测试方法。它对纺织品的吸湿性、导湿性能给出了科学、客观和实用的测试评价方法，所定义的几项参数可以准确的反映纺织品的吸湿和导湿性能，且测试是一次完成的，各个参数密切相关，并通过对织物的渗透面吸水速率，单项传递指数和渗透面液态水扩散速度的加权，定义为液态水动态传递综合指数，来表征液态水在织物种的动态管理综合性能。由于这些优点，液态水分管理性能的测试成为更佳的评价织物吸湿快干性能的方法。

5、液态水分管理性能测试方法

5.1 测试原理

影响人体感觉衣物是否舒适的3个主要因素是热湿舒适度、手感舒适度及压力舒适度。其中热湿舒适度占整体感觉的50%，所以衣物的液态水分管理能力明显影响着人们对衣物湿度及舒适度的感觉。织物的液态水分管理性能取决于它们的阻水性、拒水性、水吸收能力、纤维与纱的毛细作用及纤维与纱的几何形状与内部构造。虽然目前有些测试方法可以简单测量织物的吸水性、透水性与渗透时间，但现有标准却无法测量面料中水分的动态转移特性。液态水分管理测试仪则可以客观地评估织物的三维湿度扩散及转移特性。

5.2测试仪器---Gellowen G290液态水分管理测试仪

5.2.1适用范围

适用于针织及梭织物中水分的动态转移特性，运动面料的吸湿速干性能的试验和评估。符合AATCC 195、SN 1689.1、GB/T 21655.2等标准。

5.2.2 测试原理

Gellowen液态水分管理测试仪（MMT）主要测试汗液在布料中的吸收扩散性能，面料对汗液的吸收和扩散直接影响到服装穿着的舒适性能，为提高服装的舒适度（尤其是运动服面料），测试面料的液态水分管理能力至关重要，有助于纺织品的吸湿速干性能的评估和对材料性能的改善。液态水分管理测试仪使用于测量液体在针织及梭织面料中的整体动态表现，通过测试吸收速度（织物正面与背面的水分吸收时间）、单向传递能力（液体在织物两个面吸收扩散的差异性）、扩散/干燥速度（液体在织物两个面的扩散速度）。液态水分管理测试仪包括带有多个探针的上下同心液体感应器，上感应器中的输液管将模拟人体汗液的固定浓度盐水均匀滴到布料上面，感应器探针测试不同环之间的电阻，以电阻的变化反映液体在布料的吸收和扩散情

况，从而得到面料对汗液吸收扩散的能力。

5.2.3 技术特点

a. 全金属外壳，抗干扰性能优异；

b. 一键开始试验，点击开始后马达自动驱动测试头至规定位置，内置压力检测装置，到固定压力后自动停止，开始测试，测试结束后自动返回；

c. 改进型液滴注射系统，滴液精准稳定；独特的反抽系统可反向转动，

将输液管中剩余的盐水抽回储水罐，防止盐水结晶堵塞管路。

5.2.4 可测量的参数

a. 上层/底层浸湿时间；

b. 上层/底层吸汗速度；

c. 上层/底层最大扩散半径;

d. 上层/底层液体汗液扩散速度;

e. 积累单向传递能力;

f. 整体液态水份吸收扩散能力。

5.3 试样准备

(1) 每个样品剪取0.5m以上的全幅织物，取样时避开匹端面2m以上，纺织制品至少取1个单元。

(2) 将每个样品剪为两块，其中一块用于洗前试验，另一块用于洗后试验，按规定程度洗涤5次，或者按有关各方商定的方法和次数进行洗涤，洗后样在不超过60℃的温度下干燥或自然晾干。

(3) 分别裁取洗前和洗后试样各5块，试样尺寸为90×90mm。裁样时应在距布边150mm以上区域均匀排布，各试样都不在相同的纵向和横向位置上，并避开影响试验结果的疵点和褶皱;如果制品由不同面料构成，试样应从主要功能部位上选取。

(4) 织物表面的任何不平整都会影响检测结果。必要时，试样可采用压烫法烫平。

5.4试样预处理

将试样放置在22℃，60%的标准大气环境中，在松弛的状态下调湿平衡，一般调湿16h以上，合成纤维样品至少2h，公定回潮率为0的样品不需要调湿。

5.5 试验步骤

(1) 用干净的镊子轻轻夹起待测试样的角部，将试样平整地置于仪器的两个传感器之间，通常穿着中贴近身体的一面作为浸水面，对着测试液滴下的方向放置。

(2) 启动仪器，在规定的时间内向织物的浸水面滴入0.2g浓度为9g/L的氯化钠溶液，并自动开始记录时间与织物上下表面含水量变化的状况，测试时间为120s，数据采集频率不低于10Hz。

(3) 测试结束后，取出试样，仪器自动计算并显示相应的测试结果。

(4) 用干净的吸水纸吸去传感器板上多余的残留液，静置至少1min，再次测试前应确保无残留。

(5) 重复上述操作，直到5个试样全部测试完毕。

总结：整体液态水分管理能力吸引了众多技术织物制造商的关注。研究表明，使用这些数字及由液态水分管理测试仪提供的“指纹”，用户可以将织物分为7个级别：防水、拒水、慢速吸收/慢速干燥、快速吸收/慢速干燥、快速吸收/快速干燥、水分穿透及液态水分管理。根据织物的最终应用将织物进行分类后，用户可以通过由液态水分管理测试仪测得的指数对不同的织物进行比较。此时，人们就知道了哪种织物是最终使用环境要求的最佳织物，而不必进行繁琐的生理测试了。