织物吸湿速干性能影响因素分析

郭晓芸

[机时商贸（上海）有限公司，上海200003]

0 引言

随着人们生活水平的提高，对服饰产品的舒适性和功能性有了更高的要求。对于越来越重视健康以及生活品质的人们，跑步、健身等运动已日趋常态化，且逐渐成为一种生活方式。在运动中优良的穿着舒适性越来越受到消费者们的青睐，这一现象引起各类具有吸湿性能、速干性能或排汗性能的服装逐渐风靡市场。

对于普通消费者而言，市场上种类繁多的吸湿速干服装产品，除了标价不同，其它并无更多的相关信息可以帮助消费者进行鉴别和选择。同时，产品质量监管部门也有类似的困惑。试验选用从市场上购买的一系列标称具有吸湿速干或相关功能的服装产品进行吸湿速干等各项指标的测试，并对产品组织结构、纤维截面、纱线材质等影响因素与织物吸湿速干性能之间的关系进行分析，希望可以为相关专业人士提供参考。

1 试验

1.1 试验依据

目前我国测试纺织品吸湿快干性的标准主要有GB/T 21655．1—2008《纺织品吸湿速干性的评定第一部分：单项组合试验法》（以下简称GB/T 21655．1）和 GB/T 21655．2—2009《纺织品 吸湿速干性的评定第2部分：动态水分传递法》（以下简称GB/T 21655．2），其中GB/T 21655．1通过各单项指标的组合来评价纺织品的吸湿速干性能，GB/T 21655．2则通过液态水的动态传递性能来评价纺织品的吸湿速干性能。试验采用GB/T 21655．2的方法对试样的液态水动态传递性能进行评价，表1为GB/T 21655．2对于吸湿速干等性能规定的技术要求。

表1 GB/T 21655.2对吸湿速干性能的技术要求

1.2 试验原理

试验时将织物水平放置，当液态水与其浸水面接触后会发生液态水沿织物的浸水面扩散并向渗透面传递和同时在渗透面扩散的现象。利用传感器测定液态水的动态传递状况，从而对织物的吸湿、速干、排汗等性能进行评价。

1.3 试验仪器

采用SDL Atlas Ltd生产的M290型液态水分管理测试仪（见图1）对各试样的浸湿时间T、吸水速率A、渗透面最大浸湿半径R、渗透面液态水扩散速度S、单向传递指数O等参数进行测试。

图1 液态水分管理测试仪

1.4 试验试样

本次试验采用从市场上购买的标注有吸湿、速干或相关性能的服装进行测试。为了分析纤维截面及织物结构等因素对织物吸湿速干性能的影响，采用JOEL公司生产的JSM-6380型扫描电子显微镜对所有试样的纤维截面等进行了分析。表2和图2分别列出了各试样的基本参数和几张典型的纤维截面图。

1.5 试验条件

根据测试要求，试验在符合GB/T 6529—2008标准规定的大气条件中进行测试，所使用的测试液为9 g/L的氯化钠（NaCl）溶液。由于不了解市场上随机购买服装的后整理工艺，而后整理对于产品的吸湿速干性能有影响，本次试验主要分析试样水洗后的数据。洗涤方法按照GB/T 8629—2001《纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》5A程序洗涤5次，并在不超过60℃的温度下自然晾干。

2 影响因素分析

根据GB/T 21655．2标准要求，测试试样在不同浸湿时间下的吸水速率A、最大浸湿半径R、液态水扩散速度S和单向传递指数O，测试结果详见表3。

2.1 浸润时间T

浸湿时间是指液体接触织物表面到织物吸收水分的时间。试验浸润所需时间越短，说明织物对液体的吸附能力越好，液体在该织物上的扩散速率越快。

由表3可知，浸湿时间的合格率较高，仅两个机织平纹的产品渗透面的数据未达到要求，为2级。从总体数据来看：针织物试验的测试结果明显好于机织物，这是由于针织物的组织结构较机织物更为松散，交织点少，浮线长，表面毛羽多，因而水分更容易润湿渗透；织物编织越紧密，浸湿时间就越长；织物厚度和面密度对于浸湿时间有一定影响，且从整体趋势看，织物厚度越大，面密度越高，浸湿时间越长；异形纤维增加纤维间的毛细效应，从而提高织物的吸湿性能；沟槽增加纤维间的比表面积，增大纤维的表面能，从而提高织物的浸润能力。

图2 纤维截面图

2.2 吸水速率A

吸水速率是指织物单位时间内含水量的增加率，数值越大，说明织物对水分的传导越快，储水能力越好。

众所周知，天然纤维（如棉纤维）的回潮率高，吸水量大，储水能力好，早期曾被作为良好的吸湿速干材料进行开发。由表3中含棉较多的7#样品的测试结果可以发现，虽然棉纤维的回潮率高，但由于其良好的储水能力，在织物渗透面的结果并不理想，对于水分的蒸发效果也较差。而从市面上随机采样的情况可获知，疏水改性化学纤维在吸湿速干方面的应用更为广泛，化学纤维吸水速率更多地体现在纤维的导湿能力上。由表3可知，针织物的吸水速率明显优于机织物，这是由于针织物的结构比机织物松散，交织点少，纤维间空隙大，水分更容易渗透，也具有更大的储水空间。若纱线织造紧密，则水分在纱线间的传递阻力上升，吸水速率降低；面料越厚，织物的储水能力越强，对吸水速率也有一定的影响；异形纤维增加纤维间的毛细效应，加快织物的吸湿性；纤维表面的沟槽增大纤维的比表面积，使吸收后的水分扩散加快。

表3 GB/T 21655.2标准要求测试参数结果 /级

2.3 最大浸湿半径R

最大浸湿半径是指织物开始浸湿到规定时间结束时润湿区域的最大半径。浸湿半径越大，说明织物的导湿性能越好。

由表3可知，针织物的最大浸湿半径测试结果明显优于机织物，是由于针织物结构比机织物松散，且在组织结构相同的情况下，织造密度越小，结构越松散，则水分越容易沿着纤维传递，浸润更多的纱线部分。

从截面形态来看：3#试样的纤维截面并未进行特殊处理，其测试结果较差，最大浸湿半径仅为1级；异形纤维最大浸湿半径的测试结果则较好，主要是因为异形和带有沟槽的纤维表面增大了纤维的表面积和毛细效应，从而加快水分的扩散，在相同时间内最大浸湿半径扩大。此外，纤维的异形截面和沟槽加大纤维与空气的接触面，从而提高了织物的干燥速率，加速水分在纤维间的传导。

2.4 液态水扩散速度S

液态水扩散速度是指织物表面浸湿后扩散到最大浸湿半径时沿半径方向液态水的累计传递速度，也是评价织物导湿性能的一项指标。在织物组织结构方面，针织物的结果明显优于机织物，是由于针织物的组织结构相对松散，水分传递阻力低，有足够的空间进行水分的传递。带有沟槽的纤维表面增大纤维的比表面积，增加织物内部水分与空气接触面，从而加快水分的扩散并干燥。

理论上讲，织物的厚度和面密度的增加都会影响纤维与空气的接触。通常织物越轻薄，水分更多地集中在织物表面，扩散越快。由于目前市场上吸湿速干的服装大多采用异形纤维，扩大纤维的比表面积，所以织物厚度和面密度对织物液态水扩散速度的影响相对较小。

2.5 单向传递指数O

单向传递指数是指液态水从织物浸水面传递至渗透面的能力，以织物两侧吸水量的差值与测试时间的比值表示。

由表3可知，单向传递指数的合格率较低，且从对合格产品的分析结果来看，也无很强的规律性。因此，研究应从单向传递指数的定义及公式着手进行分析。根据GB/T 21755．2标准可知，单向传递指数O的计算公式为：

式中：O——单向传递指数；

UB——浸水面的吸水量；

UT——渗透面的吸水量；

T——测试时间。

由公式（1）可知，在测试时间相对固定的情况下，渗透面的吸水量和浸湿面的吸水量相差越大，则单向传递指数O越好。因为水分滴在织物上是一个被织物吸附、传导和蒸发的动态过程，当这一过程达到动态平衡时，若不考虑水分的蒸发，则水分在织物上的传递便失去其最主要的原动力，即表面张力的影响，传导过程会基本停止，此时织物浸水面和渗透面吸水量的差异不会太大，也就是说单向传递指数O的数值不会很高；当织物比较轻薄或存在较大空隙时，水分由于重力的影响集中于试样的渗透面，虽会得到较高的单向传递指数O，但不能就此判断织物具有较好的快干性能。由表3可知：具有良好最大浸湿半径R和动态水扩散速度S的织物的单向传递指数O并不理想，且单向传递指数O的结果与织物的材质、纤维截面、织物组织结构等因素的关联性较小。因此，可否用单向传递指数去表征织物的快干性能还需要进行探讨。

3 结论

织物的吸湿速干主要由吸湿、导湿和蒸发三个过程组成，好的吸湿速干服装需要同时满足吸汗快、传导快和蒸发快三个特性。结合织物纤维材质、截面形态、织物组织结构、织物密度等因素分析可知，采用吸水纤维来增加纤维的亲水基团，虽可增加织物的吸水性，但却影响水分蒸发，因此疏水性的改性化学纤维被更多地应用于吸湿速干服装中；采用异形纤维和沟槽表面，可以提高纤维的表面能，缩短水分在织物中的吸收扩散蒸发过程；织物组织结构对其吸湿速干性有一定影响，针织物优于机织物，轻薄织物优于厚重织物，低密度织物优于高密度织物；单向传递指数作为一项表征织物速干排汗性能的重要指标，其合理性值得探讨。