弹性针织物吸湿排汗功能测试方法的比较

李宽绪

（江门市新会德润纺织有限公司，广东江门 529142）

在劳作或者运动过程中，人体不断释放热量和汗水，织物经过吸湿、传导、蒸发，将体表的热量和水汽向外传送，维持体温恒定和舒适感觉，这就是织物的吸湿排汗功能。具有良好吸湿排汗功能的服装面料可以解决闷热、出汗粘身等问题，能够保持皮肤干爽，使人体感觉舒适。近些年，人们生活水平不断提高，运动、健身已经成为基本生活需求，符合运动特征的弹性针织面料得到广泛应用，其中运动内衣、瑜伽服等对吸湿排汗功能有着更明确的要求。

1 织物获得吸湿排汗功能的途径

弹性针织物是指含氨纶的经编或者纬编织物，与氨纶搭配的纤维是涤纶或者锦纶。我国将聚对苯二甲酸乙二酯质量分数大于85%的纤维商品名称为涤纶［1］87-88，是合成纤维的主要品种之一。涤纶纤维亲水性极差，因此涤纶织物透气性差、吸湿性差，汗液不能及时散发，穿着者有潮湿、闷热感［2-3］。锦/氨针织物由锦纶丝和氨纶丝交织而成，锦纶是聚酰胺纤维的商品名［1］89-90，在标准状态下的吸湿率仅4.5%左右，穿着舒适性也差。氨纶的学名是聚氨基甲酸酯弹性纤维，氨纶分子中基本不具有强亲水性基团，而是具有较多疏水性的亚甲基链和少量芳基（例如二异氰酸酯中的苯环），也是一种疏水性纤维。吸湿排汗要求织物同时具有良好的吸水性和快干性，天然纤维由于特定的分子结构和表面形态，一般都具有良好的吸湿排汗功能；而大部分合成纤维织物，由于其固有的疏水特性和光滑的表面形态，吸湿排汗效果差，需要改善。

一般从以下方向进行改善：（1）从纤维的化学结构改性入手，改善其吸湿性；（2）通过纤维的物理形态结构改性，使之借助毛细管效应改善吸湿和导湿性能，如中空、沟槽、异截面、表面微孔等；（3）合理的织物织造结构设计，可达到增强吸湿排汗功能的目的；（4）适当的后整理，可赋予织物良好的吸湿排汗功能。

例如叶美明［4］研制了截面为Y 形、T 形、十字形、五叶形的锦纶纤维，主要是利用异形截面喷丝板喷丝孔的不同形状来制得异形截面纤维。利用聚合物共混或复合纺丝法将含亲水性基团的聚合物与锦纶切片混合纺丝；或者利用接枝共聚方法，在大分子结构内引入亲水性基团，以增强纤维的吸湿排汗功能［5］。含亲水性链段或基团的反应性聚氨酯可以通过活性基团结合到织物纤维表面，使得疏水性的化学合成纤维具有一定的亲水性。染整工序主要是添加吸湿排汗助剂，工艺主要有染缸内染色后浸润法、定形浸轧法、染色同浴法［6］，或者相互结合使用；要注意影响锦/氨织物吸湿排汗耐洗性的因素［7］。深色、需要还原清洗的涤纶织物在染色同浴中不合适添加吸湿排汗助剂，效果会大打折扣，在还原清洗后添加效果更好。

2 测试方法与选择

2.1 国家标准评价吸湿速干性的方法

2.1.1 GB/T 21655.1—2008《纺织品吸湿速干性的评定第1 部分：单项组合试验法》

以织物对水的吸水率、滴水扩散时间和芯吸高度表征织物对液态汗的吸附能力，以织物在规定空气状态下的水分蒸发速率和透湿量表征织物在液态汗状态下的速干性［8］。被测样品洗前、洗后的各项指标均达到表1即可明示为吸湿速干产品。

表1 GB/T 21655.1—2008标准指标

2.1.2 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》

织物试样水平放置，测试液与其浸水面（贴肤面）接触后，液态水会沿织物的浸水面（贴肤面）扩散，并从织物的浸水面（贴肤面）向渗透面（正面）传递，同时在织物的渗透面（正面）扩散，含水量的变化过程是时间的函数。当在试样浸水面（贴肤面）上滴测试液后，利用与试样紧密接触的传感器测定液态水动态传递状况，计算得出一系列性能指标，以此评价纺织品的吸湿速干性和吸湿排汗性［9］。测试样达到表2 测试标准的性能技术要求和表3 的性能指标分级，即可明示其吸湿速干性或吸湿排汗性具体级数。GB/T 21655.1—2008 和GB/T 21655.2—2019 所考核的指标、评级方式不一样，不能相互替代。

表2 GB/T 21655.2—2019的性能技术要求

表3 GB/T 21655.2—2019的性能指标分级

2.1.3 测试方法的选择

（1）以合成纤维中的涤纶为例，涤纶原本吸水性差、透湿性差，运动时容易产生闷热感；实际生产通过改变喷丝孔形状，在纤维的纵向产生大量沟槽，可以提高纤维的比表面积，改善涤纶的吸湿速干性。此类面料可选择GB/T 21655.1—2008进行测试。

（2）以天然纤维中的棉为例，棉织物的吸湿性好、穿着舒适，但是水分蒸发速率较慢，运动时容易产生冷湿感。由于棉纤维的速干性较差，多数情况下不建议选择GB/T 21655.1—2008进行测试。

（3）实际生产通过合理地设计织物组织结构，使织物正反两面存在明显的各向异性，此类面料可选择GB/T 21655.2—2019进行测试。

（4）按照品牌订单指定的测试方法或者品牌自己约定的测试方法进行测试。

2.2 其他性能测试方法

2.2.1 吸湿性

水滴被吸收的时间越短，吸湿性越好。对应的标准有美国的AATCC 79—2018《纺织品的吸水性测定》。

2.2.2 传导性能

传导性能测试也称爬升高度测试，分经纬向取样，比较传导性能的好坏。在相同的时间内，爬升越高，试样对湿度的传导性能越好。对应的标准有日本的JIS L1096—2018《织物和针织物的试验方法》、JIS L1907—2010《纺织品吸水性试验方法》。

2.2.3 透湿性能

在相同时间内，蒸发速率越高即表示透湿性能越好。对应的标准有英国的BS 7209—1990《水蒸气能渗透的衣料规范》、美国的ASTM E96/E96M—2014《测定材料水蒸气渗透性的标准试验方法》和日本的JIS L1099—2012《纺织品透湿性试验方法》。

3 实验

3.1 材料与仪器

第1 组实验织物（A、B）：经编平纹布3.89 tex/24F锦纶（77%）+31.11 tex 氨纶（23%）；第2 组实验织物（C、D、E）：纬编双面布2.22 tex/24F 锦纶（62%）+3.33 tex 氨纶（38%）；第3 组实验织物（F、G）：经编网布5.56 tex/48F锦纶（74%）+31.11 tex氨纶（26%）。

仪器：AK-SL300 型双液流高压高速染色机（中国台湾亚矶），MONFONGS 828 TwinAir8F 型拉幅定形机（德国门幅士），毛细管效应测定仪，Panosonic 标准洗衣机（日本松下）。

3.2 生产流程

平幅水洗→预定形→染色→固色→功能后整理→检测。

3.3 测试执行标准

GB/T 21655.1—2008《纺织品 吸湿速干性的评定第1部分：单项组合试验法》。

3.4 染化料

染色工序染化料如表4所示。

表4 染色染化料

不同商品品牌或者批次之间的染料、匀染剂、酸、分散剂对织物吸湿排汗功能影响小，可以忽略，所以没有标明具体的商品名称。实验后整理定形工艺助剂及用量如表5 所示。后整理定形温度为160 ℃，机速为30 m/min，超喂3%。

表5 后整理定形助剂及用量

3.5 结果与讨论

3.5.1 第1 组实验

第1 组实验探讨吸湿排汗助剂与亲水柔软剂对织物吸湿性、速干性的影响。平纹织物染色（不添加吸湿排汗助剂和柔软剂）脱水开幅后，分成两部分进行定形，A不加吸湿排汗助剂，只添加亲水软油10 g/L；B 加吸湿排汗助剂10 g/L，不加亲水软油。A 产品测试结果显示，虽然部分产品指标符合标准要求，但不是全部符合，不能标识为吸湿速干的产品。因为织物是锦/氨针织物，合成纤维本身的吸湿性不好，A 产品定形中只添加亲水软油，其侧重点不在吸湿排汗功能，不完全符合测试标准。B 产品测试结果符合吸湿速干的指标（如表6 所示），定形工序中添加吸湿排汗助剂，可以明显改善织物的吸湿速干性，吸水率明显提高，B 产品可以标识为吸湿速干产品。这验证了织物在定形工序添加吸湿排汗助剂可以有效改善织物的吸湿排汗功能，而亲水软油不具备这种效果，不能直接替代。

表6 实验A、B 的测试结果

目前，市场上常用的吸湿排汗助剂为聚酯聚醚嵌段共聚物，其分子结构是由疏水芳环链段和亲水聚醚组成，适用于各类涤纶及其混纺织物的吸湿排汗整理，可以赋予织物优异的吸湿速干性；还有聚酰胺聚醚共聚物，与锦纶结构相似，常应用于锦纶及其混纺织物。

3.5.2 第2 组实验

第2 组实验探讨吸湿排汗助剂的用量对吸湿性、速干性的影响。纬编双面布染色（不添加吸湿排汗助剂）脱水开幅后，分成3 部分进行定形，C 不加吸湿排汗和软油，只过清水；D 加吸湿排汗助剂10 g/L 和亲水软油10 g/L（改善手感）；E 加吸湿排汗助剂20 g/L和亲水软油10 g/L（改善手感），第2 组实验的测试结果如表7所示。

表7 实验C、D、E 的测试结果

测试由公司测试中心完成，第2 组实验没有测试透湿量。由表7 可以看出，吸湿排汗助剂用量从0 g/L增加到10 g/L，有效改善了织物的吸湿排汗功能；由10 g/L 增加到20 g/L，实际织物的吸湿排汗功能没有增强，反而略有下降。这说明随着整理剂用量的增加，织物的吸湿速干性逐步提高，但当整理剂超过了一定用量后，吸湿速干性反而有所减弱。因为整理剂用量增大，纤维表面的亲水性基团数量增加，吸湿速干性明显提高；但是当整理剂达到一定用量，和纤维表面反应的整理剂已经饱和，彼此间相互作用，不利于保持纤维集合体中的孔隙结构，从而影响浸润时间、液态水传递速率及单项传递指数。所以实际生产中要注意总结织物吸湿排汗助剂的饱和用量，过量使用，从效果上看，功能不增强反而略有下降；从成本上来说造成浪费；从环保角度考虑，增加污水处理压力，也增加污水治理成本，所以助剂的合理使用显得格外重要，也是很多工厂忽视的地方。每种织物的吸湿排汗助剂用量都不是固定的，需要结合织物的组织结构和纤维特性，以及吸湿排汗助剂的有效含量和染整工艺来确定。第2 组实验织物是纬编双面布，吸水率最好，虽然氨纶含量最高，但纱线的细度明显优于第1 组和第3 组，所以第2 组织物的吸湿性能最好，这也就导致织物在吸湿排汗功能整理时整理剂容易超量（虽然都是20 g/L，但是第3 组实验时20 g/L 的助剂还不能达标）。

经吸湿排汗助剂整理后的面料，吸水速率和最大润湿半径均随整理剂用量的增加而增大。生产中，车间一般在定形工序添加吸湿排汗助剂的同时，加一定量的亲水柔软剂来改善手感；部分织物为了达到良好的吸湿排汗效果，在染缸也添加部分吸湿排汗助剂（例如第3 组实验）。研究表明，分散染料与吸湿排汗助剂同浴染色会造成分散染料上染率降低，尤其是在中高温时下降更大；因为吸湿排汗剂含有聚酯链段，与高温型分散染料有较强的结合力，且结合后难解吸，导致分散染料上染率下降［10］。

3.5.3 第3 组实验

第3 组实验织物为粗氨纶网布，第3 组吸湿排汗测试结果如表8所示。

表8 实验F、G 的测试结果

织物吸湿排汗性能的好坏涉及到织物纱线、织造结构、纤维特性等。第3 组实验织物是粗氨纶网布，其速干性比较容易达标，但其吸湿性就比较难达标。根据实际生产经验，实验时预先在染缸内添加吸湿排汗助剂2%，在后定形工序再加吸湿排汗助剂，吸水率还是不合格，测试结果不能达标。由表8 可以看出，实验G在后定形工序吸湿排汗助剂用量为20 g/L，对比实验F，滴水扩散时间得到改善（合格），但是吸水率依旧不合格。

对比第1 组实验（表6）和第3 组实验（表8），织物中的氨纶都是相同的粗氨纶，但织物组织结构不同，明显第1 组实验平纹织物的吸湿性更强，这是由织物的组织结构特点决定的。这也验证了织物的纱线和组织结构对吸湿排汗功能均有较大影响。纱线的选用要提前与织造厂研发沟通，尽量选用合适的纱线及细度，符合产品订单的吸湿排汗要求，还要满足规格等方面的要求。

同时要注意吸湿排汗助剂对颜色色光和色牢度的影响。纺织产品吸湿排汗功能的检测目前尚无单一的方法或参数可以涵盖所有不同种类吸湿排汗纺织产品的检测。

后整理过程中改善吸湿速干性的措施简单有效；织造存在特殊性和成本问题，相同纱线、不同组织结构的织物对吸湿排汗效果的影响没有对比具体数据；而纱线的选择需要考虑到织物规格、弹性等其他因素，因此染整工序中添加吸湿排汗助剂是改善织物吸湿排汗功能简单有效的方法，也是目前经常采用的方法。

4 结论

（1）针织面料的吸湿排汗功能与织物组织结构、纤维纱线和染整工艺紧密关联，通过纤维原料的化学结构和物理形态改性，合理设计织物组织结构，合适的后整理工艺都可以赋予织物良好的吸湿排汗功能。

（2）吸湿排汗助剂的使用要注意饱和用量，过量时织物的吸湿排汗功能不增反降，也增加了不必要的成本和环保压力。

（3）涤纶织物一般通过后整理添加助剂来改善吸湿排汗功能。