一种凉感导汗速干皮芯型纤维的应用实践探索

刘庆备

（广东彩艳股份有限公司，广东 江门 529100）

近几年，人们对服装面料的舒适性、健康性、安全性和环保性要求越来越高。随着人们户外活动时间的延长，休闲与运动相互渗透、融为一体，深受广大消费者青睐。户外服装的面料既要有良好的舒适性，又要保证穿着者运动时汗液不会粘在身上而产生冷湿感，于是，对面料的纤维提出了吸湿排汗功能的新要求。

1 棉和化纤的局限性

天然纤维材质以棉为例，吸湿性能好，穿着舒适。但棉纤维内部的中空结构使棉纤维像一根很细的吸管，水分子可以通过“毛细效应”被吸入棉纤维内部，同时，中空的结构也给水分子留下了充足的储存空间，提高了棉纤维的吸水性能，而吸收大量水分后需要更长的时间挥发。因此，棉质衣物一般比化纤衣物干得慢。当人的出汗量稍大时，棉纤维会因吸湿而膨胀，透气性下降并粘贴在皮肤上，同时水分发散速度也较慢，给人一种冷湿感。在满足社会日益增长的衣着需求方面，合成纤维早就担负起重要责任。合成纤维以涤纶为例，吸水性差，因静电积累易导致穿着纠缠，尤其在活动时，人体容易产生闷热感。自涤纶工业化以来，关于涤纶改性的研究从未间断，当然，提高涤纶的吸水性和透湿性能是各国涤纶生产和科研部门的重要研发方向。

2 导汗速干功能纤维的研发进展

一些吸湿排汗功能性纤维采用纤维截面异形设计，高异形度的四通道纤维断面结构及蓬松的纱线结构，为纱线增加了毛细管作用。织物凭借纤维上或纤维间的毛细通道产生芯吸作用，能快速吸水、输水、扩散和挥发，保持人体皮肤的干爽[1]。同时，因为聚酯纤维在湿润状态时也不会像棉纤维那样伏贴，所以能始终保持织物与皮肤间的微气候状态，达到提高舒适性和干爽性的目的。在开发吸湿性纤维方面，美国杜邦、韩国和日本帝人公司起步较早，如美国杜邦公司的Coolmax纤维，已取得相应的专利。目前，台湾的一些化纤厂商也相继开发出各具特色的具有吸湿排汗功能的异形涤纶纤维，如台湾远东纺织的Topcool纤维、台湾中兴纺织的Coolplus纤维等[2]，都是通过纤维截面异形化来增加毛细管作用，使织物因纤维上或纤维间的毛细通道产生芯吸作用而形成干爽导汗性能。但是，这些纤维一般都是长丝，织物产品不够蓬松，手感粗糙，关键是很难同时拥有快吸与速干两种性能。更重要的是，这些纤维一般都是涤纶，属于酯类聚合物，只含有烃基和酯基，都是典型的憎水基团。研发人员企图通过纤维表面的凹槽形成毛细管，促进吸湿导汗。实际上，如果纤维表面拒水，由于毛细管现象，织物会更加不亲水、不导汗。目前，市面上大部分导汗速干面料的导汗效果都是通过表面处理剂实现的[3-4]，但是表面处理剂的效果持续时间短。根据现有国标，评价运动面料吸湿排汗功能的依据是芯吸高度、吸水率、透湿量、滴水扩散时间和水分蒸发速率等指标。本研究试图为非大运动量、大排汗场景提供更舒适的服装面料，发挥凉感、绵柔、导汗、速干的功能，用作婴幼儿贴肤面料、学生服面料、导汗速干休闲运动功能面料等。

3 解决问题的新思路

基于现有化学纤维织物难以同时实现快吸与速干两种性能的问题，尝试使用一种特殊功能纤维，用于加工单向导汗速干面料，目的是同时解决普通化纤面料 “不吸汗”和棉质面料“干得慢”两个问题，兼具手感柔软、穿着舒适的特点。

设计一种双层面料，内层采用凉感导汗速干纤维，首先让贴近皮肤的面料内层具有凉感、吸湿、导汗性能，汗液从皮肤表面疏导至面料外层，让皮肤保持干爽，解决“不吸汗”的问题；内层绵柔、透气、导湿、速干、不粘身，无冷湿感，能保障皮肤舒适干爽。服装外层的汗水没有接触皮肤，皮肤和“干得慢”的棉之间有一层“干爽”的特种纤维，人体就不会产生湿冷的不适感。面料的内层亲水导汗，但不锁水、不存汗；面料外层材质的吸汗性能比仿生特种纤维强，例如棉、黏胶纤维、天丝等，实现了单向导汗功能。流出来的湿气和汗水能被迅速吸收并扩散到外层，扩大汗水的蒸发面积，从而加快干燥速度，达到速干的目的。

4 纤维的设计和加工

导汗速干皮芯型仿生纤维是由质量比为50∶50的皮层和芯层纺制得到的短纤维，芯层的成分为聚酯，皮层主要是导热性能良好、有凉感的聚乙烯及亲水母粒。这种功能纤维类似乔木皮芯结构，皮层如树皮，吸湿导汗；芯层如树芯，提高物理机械性能，且不吸汗、不锁水、不存汗，保证纤维能速干（图2）。根据使用需要，可以适度调整皮层中亲水母粒的添加比例，控制皮层的亲水性能，缓解吸水性与速干性之间的矛盾。皮层亲水能保证面料迅速吸湿导汗，但亲水只限于皮层，有效控制纤维的存水量；芯层不吸水、不锁水，因此能达到速干效果。反之，若芯层吸水，吸水量增加，就需要更多的时间汽化，延长干燥时间，达不到快干效果。

采用广东彩艳股份有限公司生产的PE亲水母粒，占聚合物质量的3.0%。亲水母粒采用复合高吸水性物质制作，包括载体树脂和其他亲水性材料，具有优良的亲水性，安全无毒，分散性好，不伤皮肤，在纤维中添加亲水母粒可以代替亲水后处理工艺，使制品永久保持亲水性，并保留产品原有的物理机械性能、强度、布面光洁度、爽滑度、不易起毛球、纤维不易剥落、透气性好的特点，对纺丝工艺也几乎没有影响。

纤维皮层中还添加了色母粒、柔软母粒和抗菌母粒。芯层采用聚酯，如PET，芯层树脂中添加了拒水母粒。采用常见的皮芯结构短纤维纺丝方法生产。

（1）将聚乙烯与占聚乙烯3.0%的聚乙烯亲水母粒和2.5%抗菌母粒（TFA13）切片共混，得到皮层混合物。

（2）将聚酯与占聚酯2.5%的色母粒（EFB06，蓝色）和2.5%的柔软母粒切片共混，得到芯层混合物。

（3）将所得皮层混合物与芯层混合物（质量比为50∶50）进行熔融法纺丝，得到仿生皮芯结构纤维半成品。

（4）将所得仿生皮芯结构纤维半成品依次进行80 ℃热水拉伸、120 ℃蒸汽拉伸、卷曲、80 ℃热定型，得到仿生皮芯结构纤维（图1）。

图1 仿生皮芯结构纤维结构示意

5 面料的设计和产品特色

采用针织双层珠地编织方法，包括奇数针穿仿生皮芯结构纤维、偶数针穿棉纱、第一横列奇数针和偶数针同时成圈、第二横列奇数针集圈和偶数针成圈、第三横列奇数针和偶数针同时成圈、第四横列奇数针成圈和偶数针集圈。编制密度：外层成品纱长为100 mm/40 N，内层成品纱长为106～108 mm/40 N。得到的穿透型导汗速干复合面料具有以下性能和特点。

（1）将仿生皮芯结构纤维与棉或黏胶纤维等亲水纤维混织，加工成蓬松透气、导汗速干、具有湿度微平衡功能的穿透型复合面料，质地轻便、舒适轻薄，不贴身，防湿重，防湿冷。

（2）仿生皮芯结构纤维的聚乙烯皮层使纤维如白云般轻便绵柔，拥有真丝般滑爽的手感和凉感，而且免熨烫；通过改性，具备快吸导汗功能，类似树干的皮层。仿生皮芯结构纤维的芯层能提高纤维的强度，保障纤维必要的物理机械性能和可纺性，同时不吸水，维持纤维的速干性能。

按照GB/T 21655.2—2019《纺织品 吸湿速干性的评定 第2部分：动态水分传递法》进行最大浸湿半径测试，结果如表1所示。

由表1数据对比可知：（1）实施例复合面料内层与外层的最大浸湿半径差距明显，内层的浸湿半径小，外层的浸湿半径大，水分容易从内往外扩散，难以从外往内扩散。面料内层的最大浸湿半径越小，面料外层的最大浸湿半径越大，于是形成蘑菇穿透型的透汗模式。（2）在对比例1中，棉纤维具有中空的微细结构，能吸收大量水分，因此，在吸收同等水分的情况下，对比例1内外层的最大浸湿半径都比较小。（3）在对比例2中，涤纶面料内外层的最大浸湿半径都比较大，这是因为涤纶纤维不吸水，水分只能留在纤维表面，所以扩散面积大，人体一出汗，全身都湿漉漉的。

表1 最大浸湿半径测试结果

将穿透型导汗速干复合面料、对比例1纯棉面料与对比例2涤纶面料进行性能对比，结果如表2所示。

用简单模型对比解释，如图2所示。

6 结语

不同的场景对运动服的具体要求不同。本研究试图为非大运动量、非大排汗、对弹性和延展性方面没有要求的场景提供更舒适的导汗速干服装面料。经过试制达到了一定的效果，但并不全面和完善，希望相关研究能得到广泛关注，推动企业转型、产品和新原料的开发。