Coolmax/棉混纺织物的吸湿速干性分析

孙浪涛， 李建华， 何小玲， 罗雨娟

(泉州师范学院 纺织与服装学院， 福建 泉州 362000)

当人们在炎热的夏季进行户外运动时，身体会排出大量汗液，使得衣服紧贴身体，令人产生闷热感和黏腻感，因此，夏季户外服装面料通常要求具备较好的吸湿排汗性能，能及时将皮肤表面的汗液传递至服装外侧并快速蒸发，使皮肤保持干爽状态[1]。目前，已有学者对吸湿速干织物开展了研究。彭志忠[2]采用吸湿快干整理剂对锦氨针织物进行吸湿速干整理。王韧等[3]从羊毛纤维鳞片结构、吸湿排汗纤维含量、亲水整理及纺纱方式等方面探讨了提高毛精纺面料吸湿速干性能的方法。陈永邦等[4]采用有机硅季铵盐抗菌整理剂对涤纶针织物进行抗菌整理，同时采用亲水整理剂进行复配，以改善织物的导湿排汗性能。陈晓艳等[5]对三层针织物分别采用内层部分区域拒水和外层亲水的后整理工艺，制备了梯级导湿三层针织面料。这些研究多是利用纺织材料改性技术、织物结构设计及后整理技术等来实现织物的吸湿速干性能，对织物的吸湿速干性进行综合分析评价的研究较少。Coolmax纤维是由美国杜邦公司生产的一种截面为四沟槽型的聚酯纤维[6]，本文选择Coolmax与棉不同混纺比的纱线，进行不同织物组织设计，并试织了9种试样，来研究织物的吸水率、滴水扩散时间、芯吸高度、蒸发速率和透湿量的变化规律，并采用模糊物元综合评价法分析织物的吸湿速干性能，为吸湿速干织物的研发提供参考。

1 实验

1.1 试样准备

本文所选纱线为28 tex的Coolmax与棉的混纺纱(Coolmax与棉混纺比为80/20、50/50及20/80)，织物组织为平纹组织、2/1斜纹组织和四枚破斜纹组织(图1)。在SGA598型全自动剑杆织样机(江阴市通源纺机有限公司生产)上进行试织，并经煮练、水洗、定型整理得到9种试样。织物规格参数如表1所示。

(a) 平纹 (b) 2/1斜纹 (c)四枚破斜纹图1 织物组织图Fig. 1 Fabric weave

表1 织物规格参数Tab. 1 Parameters of fabric specifications

1.2 测试方法

1.2.1 吸水率测试

按照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》[7]，采用梅特勒-托利多仪器有限公司生产的AG245型电子天平进行测试，试样尺寸为10 cm×10 cm，每种试样测试5块，取平均值。

1.2.2 滴水扩散时间测试

按照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》[7]进行测试，试样尺寸为10 cm×10 cm，每种试样测试5块，取平均值，精度精确至0.1 s。

1.2.3 芯吸高度测试

按照FZ/T 01071-2008《纺织品 毛细效应测试方法》[8]，采用温州大荣纺织标准仪器厂生产的YG(B)871型毛细管效应测定仪进行测试，试样尺寸为25 cm×3 cm，每种试样经纬向各测试3块，取平均值。

1.2.4 蒸发速率测试

按照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》[7]，采用泉州市美邦仪器有限公司生产的MB290A型水分蒸发速率试验机进行测试，试样尺寸为10 cm×10 cm，每种试样测试5块，取平均值。

1.2.5 透湿量测试

按照GB/T 12704.1-2009《纺织品 织物透湿性试验方法 第1部分：吸湿法》[9]，采用泉州市美邦仪器有限公司生产的YG216G型织物透湿量仪进行测试，试样尺寸为8 cm×8 cm，每种试样测试5块，取平均值。

2 结果与分析

采用吸水率、滴水扩散时间和芯吸高度3项指标来表征织物对汗液的吸附能力，即织物的吸湿性；采用水分蒸发速率和透湿量2项指标来表征织物对汗液的蒸发能力，即织物的速干性[10]。根据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》中对机织类吸湿速干性产品的技术要求，吸水率应大于等于100%，滴水扩散时间应小于等于5 s，芯吸高度应大于等于90 mm，蒸发速率应大于等于0.18 g/h，透湿量应大于等于8 000 g/(m2·24 h)[7]。织物吸湿速干性测试结果如表2所示。由表2可知，除试样3、试样6及试样9外,其他试样均符合吸湿速干机织产品的技术要求。

表2 织物吸湿速干性测试结果Tab. 2 Test results of moisture absorption and quick drying of fabrics

2.1 织物吸水率分析

织物吸水率反映织物对液态水的吸收能力，是表征服用面料舒适性的一个重要指标，吸水率越高，织物吸收液态水的能力越好[11]。根据织物吸湿速干性能技术要求，织物吸水率应大于等于100%，结合表2中织物吸水率测试结果可知，除试样3外其他试样均达到要求。由表2还可以看出，当织物组织相同时，随着Coolmax纤维含量的增加，织物吸水率提高。这是因为，Coolmax纤维表面的微细沟槽结构为水分的迁移提供通道，使得水分容易进入纤维间，从而使纤维具有优异的吸水性能，而棉纤维虽然也具备较好的吸水能力，但吸水后会发生溶胀，阻碍了其对水分的进一步吸收。当纱线原料相同时，不同织物组织试样吸水率大小排序为四枚破斜纹>2/1斜纹>平纹。这是因为，织物组织平均浮长越长，水分进入纱线时遇到的阻力相对越少，织物吸水率越高[12]。

2.2 织物滴水扩散时间分析

织物滴水扩散时间指的是液态水完全扩散并渗透至织物内部所需要的时间，是表征织物吸水能力及导湿能力的一项指标，滴水扩散时间越短，织物吸水能力和导湿能力也就越强[13]。根据吸湿速干性能技术要求，织物滴水扩散时间应小于等于5 s，结合表2中织物滴水扩散时间测试结果可知，除试样3、试样6及试样9外其他试样均达到要求。由表2还可以看出，当织物组织相同时，随着Coolmax纤维含量的减少，织物滴水扩散时间增加。这是因为，Coolmax纤维表面的微细沟槽结构更利于水分的传递。当纱线原料相同时，不同织物组织试样的滴水扩散时间大小排序为平纹>2/1斜纹>四枚破斜纹。这是因为，织物组织平均浮长越长，经纬纱交错次数越少，织物结构越疏松，越有利于水分的扩散，滴水扩散时间就越短。

2.3 织物芯吸高度分析

在一定时间内，水通过毛细管作用沿纺织材料上升的高度称为芯吸高度，用来衡量织物的导湿性能，织物芯吸高度越高，导湿性能越好[14]。根据吸湿速干性能技术要求，织物芯吸高度应大于等于90 mm，结合表2中织物芯吸高度测试结果可知，所有试样的芯吸高度均符合要求。由表2还可以看出，当织物组织相同时，Coolmax与棉混纺比为50/50时织物的芯吸高度最大，混纺比为80/20时次之，混纺比为20/80时最小。这是因为，棉纤维吸水后溶胀，截面由腰圆形变为圆形，故其具有较强的保水能力，而Coolmax纤维表面的沟槽结构使其具有良好的水分传递能力，因此，当Coolmax纤维与棉纤维在一定比例下混纺时，可以促使水分通过毛细管作用沿纺织面料上升，织物芯吸高度增加。当纱线原料相同时，不同织物组织试样的芯吸高度大小排序为四枚破斜纹>2/1斜纹>平纹。这是因为，织物组织平均浮长越长，织物结构越松散，水分传递时受到的阻力越小，芯吸高度越高。

2.4 织物蒸发速率分析

蒸发速率是用来评价纺织材料快干性能的一项指标，蒸发速率越快，纺织材料快干性能越好。根据吸湿速干性能技术要求，织物蒸发速率应大于等于0.18 g/h，结合表2中织物蒸发速率测试结果可知，所有试样的蒸发速率均符合要求。由表2还可以看出，当织物组织相同时，随着Coolmax纤维含量的增加，织物蒸发速率提高。这是因为，Coolmax纤维比棉纤维的水分传递能力强，且保水率低，故织物蒸发速率较快。当纱线原料相同时，不同织物组织试样的蒸发速率大小排序为四枚破斜纹>2/1斜纹>平纹。这是因为，织物组织平均浮长越长，纱线间的空隙越大，织物结构越松散，水分蒸发时阻力越小。

2.5 织物透湿量分析

透湿量是衡量织物透湿性能的一项指标，透湿量越高，织物透湿性越好，人体产生的潜汗可以及时排出服装，使人不会产生闷热感。根据吸湿速干性能技术要求，织物透湿量应大于等于8 000 g/(m2·24 h)，结合表2中织物透湿量测试结果可知，所有试样的透湿量均符合要求。当织物组织相同时，随着Coolmax纤维含量的增加，试样透湿量增大。这是因为，Coolmax纤维吸湿能力低，溶胀小，且表面特殊的沟槽结构有利于水蒸气透过。当纱线原料相同时，除Coolmax与棉混纺比为20/80外，不同织物组织试样的透湿量大小排序为四枚破斜纹>2/1斜纹>平纹。这是因为，织物组织平均浮长越长，经纬纱交错次数越少，纱线间的空隙越大，越有利于水分通过织物。

3 织物吸湿速干性综合分析

为了探究Coolmax与棉混纺织物的吸湿速干性能，采用模糊物元综合评价法进行分析。选定指标为吸水率、滴水扩散时间、纬向芯吸高度、蒸发速率、透湿量，各评价指标的从优隶属度采用公式(1)和公式(2)进行计算。分析发现，织物吸水率、纬向芯吸高度、蒸发速率、透湿量为正向指标，故采用公式(1)计算；而织物滴水扩散时间为逆向指标，故采用公式(2)计算。

(1)

(2)

式中：rij为从优隶属度；Xmax、Xmin分别为各评价指标中的最大值、最小值；Xij为第i项评价指标中的第j组试样的测试数据；i表示第i项评价指标；j表示第j组试样。

采用变异系数客观赋值法对各项指标的权重进行计算，结果如表3所示。

表3 各项指标的权重值Tab. 3 Weights value of various properties

选取各项指标中的最大值来构建标准模糊物元，计算欧式贴近度值，评价样本与标准样本之间的差异，欧式贴近度值越大，样本与标准样本之间的差异越小,织物的吸湿速干性越强。计算结果如表4所示。

由表4可知，随着Coolmax纤维含量的增加，试样的吸湿速干综合性能增强；当混纺纱中Coolmax纤维含量相同时，平均浮长越长，试样的吸湿速干综合性能越好。综合分析，试样7的吸湿速干综合性能最佳。

表4 试样的欧式贴近度值Tab. 4 European closeness value of the sample

4 结语

吸湿速干性织物可以提高服装的功能性及穿着舒适性，适于制作夏季运动休闲服装。本文制备了9种Coolmax与棉的混纺机织物，并对其吸水率、滴水扩散时间、芯吸高度、蒸发速率和透湿量进行了分析。研究表明：织物的吸湿速干性与混纺纱中Coolmax纤维含量及组织平均浮长关系密切。随着Coolmax纤维含量及织物组织平均浮长的增加，织物的吸湿速干性能提升。但文章仅评价了织物的吸湿速干性能，对织物的力学性能、外观保持性、风格特征、生产加工及织造成本等问题并未讨论，后续可以对此做进一步研究。