改性中空涤纶针织物导湿保暖性能研究

王 晓(, )

织物的热湿舒适性[1]是指织物在人体与环境的热湿传递间维持和调节人体体温稳定，为人体正常生理机能创造良好条件，从而使人体保持舒适的感觉。改性中空涤纶是一种新型舒适性功能纤维，纤维大分子中引入亲水基团，降低了液体/材料接触角，水分在纤维表面润湿、扩散速度加快，加上纤维的中空结构和面料中的纤维集合体之间形成多重毛细管，构成一个优良导湿系统，显著地提高了织物的导湿性[2]；纤维的中空结构可以使纤维集合体更加蓬松，包含更多的静止空气，形成独特的保暖系统，增强面料的保暖性能。本文设计了不同纤维组成的四种单面针织物，通过实验分析、比较、评价其热湿舒适性能，从而评价改性中空涤纶织物的热湿舒适性能。

1 四种针织物试样制作

为了研究改性中空涤纶织物优良的热湿舒适性能，在台湾榕烟台股份有限公司生产的BCM单面大园机上分别编织了纱线线密度为18.45 tex的PTT、Coolbst、Porel和棉四种不同纤维单面针织物，圆机机型为90KJ，筒径16英寸，针距28针，路数1路。

化纤织物下机后经过洗油→亲水整理→脱水→烘干→热定型工序；棉织物下机后经过煮练→水洗→脱水→烘干→熨烫整理工序。织物的规格参数如表1所示。

表1 织物规格参数

2 导湿性测试

2.1 芯吸高度测试

垂直芯吸法[3]是将织物的一端吊起，另一端浸入水中，液体借助毛细效应沿织物上升，测量5 min内液体上升的高度，称作芯吸高度，由此可以计算织物芯吸速率w：

(1)

式中：w——芯吸速率；

h——芯吸高度(cm)；

t——时间(min)。

2.2 导湿面积测试

对试样进行导湿面积测试，将试样铺展固定在一圆环上，在织物反面滴一滴水，测量1 min后织物正面的导湿面积S，测量织物的导湿面积S时，由于导湿面积大多为椭圆形，可以测量织物纵向的导湿高度a和横向的导湿宽度b，按照椭圆面积公式(2)计算导湿面积S[4]。

(2)

a—椭圆长半轴；

b—椭圆短半轴。

根据以上方法测量的织物各项导湿性能指标的结果如表2所示。

表2 织物导湿指标测试结果

由表2可以看出，3#Coolbst织物的芯吸高度最高，芯吸速率最快，导湿面积最大，说明液态水在3#织物上传导得最快，导湿能力最好。1#圆形截面PTT织物的导湿能力最差。原因是：3#Coolbst短纤维的截面形状为“H”型，在纤维表面形成较多细微的沟槽，纤维集合体之间形成较多较细的毛细管，同时纤维的比表面积增加了一倍，增加了水分的扩散面积，所以其毛细效应显著，导湿性最好。1#PTT织物是因为其纤维集合体间形成较少的毛细管，毛细管也较粗，毛细效应不显著，导湿性也就最差。

由表2得出1#到4#号织物的芯吸高度和导湿面积示意图如图1。A代表芯吸高度测试曲线，B代表导湿面积曲线。

图1 织物芯吸高度、导湿面积比较图

由图1可知，2#Porel织物的芯吸高度、芯吸速率和导湿面积次于3#Coolbst织物，显著高于其它织物，说明其导湿性能良好。

3 透汽性测试

本文用的透湿性测试方法是参照GB/T12704—199透湿杯法[5]，将试样测试面向下放置在盛有30 g蒸馏水的特定直径和高度的透湿杯上匝紧，放入设定温度的烘箱内，保持2 h后称重，根据透湿杯(包括试样和水)重量的变化计算出透湿率，如式(3)：

(3)

WVT——透湿率，单位：g/(m2h)；

Δm——透湿杯前后两次称量之差，单位：g；

s——试样实验有效面积，单位：m2；

t——测定时间，单位：h。

由于织物的厚度不同，且透汽量与厚度成反比，将透汽量除以织物厚度，得到了相当于织物厚度为1 mm时的透汽量，称作当量透汽量。其测试和计算的结果如表3所示。

表3 织物透汽量测试结果

由表3可见，2#Porel织物的透汽量最大，透湿速率最快。因为2#织物所用的纤维具有中空结构，水汽通过织物时，空隙多、通道畅通，加上合成纤维大分子中引入亲水基团，吸湿快，放湿快，以及织物的厚度最小，织物的透湿性最好。

4 保暖性测试与研究

本文用的平板式织物保温性实验仪SFJJ-606PC，实验的主要技术参数如下：环境温度20±2 ℃，相对湿度(65±2)% ，预热时间30 min，加热周期次数5次，试验板温度36℃。实验测试结果如表4所示。

表4 试样保暖性测试结果

由表4可以看出，2#Porel织物的保温率和克罗值最高，导热系数最低，其织物的保暖性就最好。原因是纤维为中空结构，纤维的中空管道可以使纤维集合体更加蓬松，包含更多的静止空气，而保暖性的大小取决于织物中静止空气的含量，储存的静止空气越多，织物保暖性越好，虽然织物厚度最小，但保暖性最好，说明中空纤维为保温性纤维。

5 结语

就导湿性而言，Porel织物的芯吸高度较高，芯吸速率快，液态水在织物上传导得快，导湿能力较好，比较接近于Coolbst织物，明显高于PTT织物和棉织物；就透汽性而言，Porel织物的透汽量最大，因为织物所用的纤维具有中空结构，水汽通过织物时，空隙多、通道畅通，加上合成纤维大分子中引入亲水基团，吸湿快，放湿快，以及织物的厚度最小，织物的透湿性最好；就保暖性而言，Porel织物的保温率和克罗值最高，导热系数最低，原因是纤维为中空结构，纤维的中空管道可以使纤维集合体更加蓬松，包含更多的静止空气，其织物的保暖性最好。

总之，改性中空涤纶Porel导湿能力较好，透湿性好，保暖性好，是一种保暖舒适性纤维。

[1] 于伟东.纺织材料学[M].中国纺织出版社，2006.

[2] 程国磊. Porel纤维介绍[EB/OL].[2009-06-05]. http://njdhfiber.com.cn.

[3] Wang Qi，Feng Xunwei.Wet Permeability and Moisture Transmission Characteristics of Soybean Fiber Knitted Fabrics[J].Journal of Dong Hua University, 2001,(3):117—119.

[4] 王其.导湿快干运动衣面料研讨[D].上海：中国纺织大学，1995.

[5] GB/T12704-1991织物透湿量测法[S].