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吸湿排汗快干纤维的发展现状

作者:山东中康新材料 发布时间:2024-04-16 08:20:57点击:27

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湿热舒适性是服装舒适性的重要方面之一,也是反映健康、舒适生活新理念的重要指标。本文介绍了与湿热舒适性相关的吸湿排汗快干纤维的发展现状,着重分析了湿热舒适性面料的加工方法,为开发功能性纺织品提供依据。

一、导湿快干纤维的研究进展

导湿快干纤维的研究开发,主要是通过物理改性和化学改性两种途径实现,物理改性是指通过改变喷丝板微孔的形状,纺制表面具有沟槽的异形纤维,利用毛细管原理,使得纤维能够快速地输水、扩散和挥发,迅速移除皮肤表面的湿气和汗水,并排放到外层蒸发;或采用与含有亲水性基团(羟基、酰胺基、羧基、氨基等)的聚合物进行共混纺丝、复合纺丝的方法,生产具有导湿快干性能的纤维,化学改性则是通过接枝共聚的方法,在大分子结构内引人亲水性基团,从而增加纤维的吸湿快干性能。


1、物理改性

物理改性包括改变喷丝孔形状、原料共混纺丝和双组分复合纺丝3种方法·


(1)改变喷丝孔形状

杜邦公司开发了高导湿四沟槽聚酯Coolmax纤维;日本东洋纺公司开发了Y形截面涤纶"Triacotr",该纤维表面形成3条导湿沟槽;远东纺织开发了Topcool导湿快干纤维;广东珠江金纺集团通过改变纤维截面形状的方法开发了导湿干爽型涤纶长丝,由于表面积的增大及毛细管效应使其导湿性能大大提高;江苏仪征化纤股份公司通过纤维“ H ”型截面形状设计生产了Coolbest纤维;台湾中兴纺织股份有限公司生产了Y形和十字形截面的“ Coolplus” 台湾豪杰公司开发了W型截面的Technofine纤维;东华海天公司生产了coolDry;顺德金纺集团与东华大学合作开发了截面形状为“ + '字型的Coolnice导湿涤纶纤维。


(2)原料共混纺丝

日本旭化成公司开发的高吸放湿聚氨酯纤维,具有吸湿量大,排放湿速度快的特点,能迅速将蒸汽和汗液向外释放,保持舒适感。日本帝人公司开发的聚酯中空WELLKEY纤维,具有许多内外贯通的细孔,液态水可以从纤维表面渗透到中空部位。王锐等将常规PET切片与一种易水解聚酯(EHDPET)切片以 85/15~80/20的比例进行共混纺丝,制成具有中空微孔并兼有表面凹凸构造的共混纤维。中科院化学所研制的“丝普纶"纤维,是一种超细纤维具有独特的芯吸效应,但回潮率仅为0.03%,由于织物的表面积增大,纤度很细,使得单纤维之间的间隙很小,所以高密织物无需进行防水整理,便具有较好的防水透湿功能。


(3)双组分复合纺丝

将聚酯和其他亲水性聚合物用双螺杆进行复合纺丝,研究具有皮芯复合形式的异形截面新型吸湿排汗纤维,对其吸水性和外观进行改善,亲水性材料作为芯层,常规聚酯作为皮层,2种组分分别起亲水吸湿和导湿的作用。日本尤尼契卡公司开发的新型高吸放湿性纤维HYGRA,是皮芯结构的复合纤维,该纤维的皮层为常规尼龙,湿润时有滑爽的感觉,具有比棉纤维优越的吸放湿能力。日本可乐丽公司利用复合纺丝方法开发的sophista纤维,其表层为具有亲水性基团(一OH)的EVOH,芯层为聚酯。


2、化学改性

通过接枝共聚方法,在大分子结构内引人亲水性基团,以增加纤维的吸湿排汗功能。通常是引入羧基、酰胺基、羟基和氨基等,增加对水的亲和性。在原料改性的同时,还要有适当的纺丝工艺,使纤维具有多孔结构和更大的比表面积等。


日本东洋纺开发的会呼吸的涤纶织物“ Ekslive ' 通过将聚丙烯酸酯粉末与涤纶混纺纺丝获得吸湿排汗功能,通过吸湿排除热量,改善涤纶织物的饱和吸水性。Komatsu serien公司将蚕丝化合物接枝在涤纶纤维上,生产吸水排汗涤纶。Xu Bi 等使用纳米二氧化硅对棉织物进行整理后再与十二烷基三甲氧基硅烷反应以使其具有疏水性。Eef Temmerman利用低温等离子体放电法对棉纱线进行处理,以改善棉纱线的毛细效应。soon Cheon Cho等利用低温等离子体法使六甲基二硅氧烷接枝到棉织物上使其拒水。



二、吸湿排汗型织物的发展


1、吸湿排汗纱线的加工方法


目前,国内外常见的具有吸湿排汗快干功能的纱线主要有2大类:简单纱线和复合纱线。简单纱线根据纤维类型不同可分为短纤纱线和长丝纱线。


加工方法包括多纤维混纺、交捻以及特殊整理等,开发和运用吸湿导湿性能好的纱线是开发吸湿排汗、决干凉爽织物的重要途径。


(1)混纺纱线

一般导湿纤维的性能单一难以兼顾吸湿导湿、放湿三项性能,使织物的吸湿排汗快干性能受到制约,因此,将具有吸湿性能的纤维和具有导湿放湿性能的纤维共混纺纱是提高织物干爽舒适性简单而有效的途径。


(2)交捻纱线

将具有不同吸放湿功能的单纱或长丝通过并捻的方式加工成并捻纱线,可以获得同时具有吸湿、导湿和排湿功能的纱线。如将具有吸湿性的棉纤维单纱和具有导湿排湿性能的Coolmax长丝捻合成并捻复合纱线,便能获得兼具吸湿、排汗、快干性能的纱线。


(3)多层结构复合纱

采用不同形态或种类的纤维,利用先进的纺纱技术,使纱线呈现多层结构分布,有利于发挥不同组分的性能,进而实现吸湿快干目标。


2、吸湿排汗织物


吸湿排汗型织物是通过织物结构设计或纤维改图片等手段来改变织物对水分的吸湿、转移、放湿等性能,使其同时具有吸水性和快干性。目前,常见的具有吸湿排汗快干功能的织物既有针织物又有机织物,按照其结构的不同可分为单层、双层、多层织物等。


随着后整理技术的迅速发展,各种功能性面料也应运而生。针对服装湿热舒适性要求诞生的吸湿排汗快干整理,以提高织物对汗液的传输能力为手段,解决人体出汗时的排汗困难、闷热不舒适等问题。


(1)单层单向导湿面料

在早期的研究开发中,首先考虑的是单层结构的织物,通常是由吸湿速干纤维的纯纺或混纺纱线织造而成。近年来,随着加工技术的进步,人们又开发了具有单向导湿能力的织物,单向导湿织物是指织物的正反两面或内外层具有不同的吸、放湿性能。在织物与皮肤表面的汗液接触时,导湿具有很强的方向性,汗液能自发地从贴身的一面连续不断地输送到外表层并挥发,保持皮肤的干爽和舒适,从而在很大程度上改善织物的湿热舒适性,因此,理论上这种单向导湿织物的吸湿快干能力与皮肤接触时的干爽性能将超过正反两面亲疏水性能一致的织物。


汪南方等用浆点印制法对纯棉针织物进行单向疏水整理,具有较强的耐洗性;与未整理织物相比,透气性下降10%左右,毛效下降5%~7%,吴济宏等先对纱线进行拒水整理,再织造和染色以制备导湿针织面料,但存在拒水处理的纱织造工艺复杂,织物染色时易花,加工成本高等缺点。吴烨芳等通过单面整理棉织物,使其达到导湿快干的效果,但涂层整理后的织物透气性变差,影响其服用性能,何天虹等采用单面整理技术开发双侧吸湿快干纯棉针织物。


(2)双层或多层单向导湿面料

受人们崇尚回归自然的消费观念影响,人们更注重棉纤维的使用,但由于棉纤维润湿溶胀的特征会导致织物间隙的堵塞,妨碍了人体与外界环境之间的热湿交换,棉纤维吸湿过程也会引起吸湿放热,随着吸湿达到饱和,吸湿放热会逐渐停止,而织物中水的挥发过程反而会吸收人体表面的热量,会使人产生先闷热后湿冷的感觉。近年来,双层或多层结构织物的发展为开发单向导湿织物奠定了基础,这类织物通常以疏水型合成纤维作为织物内层,主要有以下四种结构类型。


① 内层用疏水性纤维外层用亲水性纤维

该织物内层一般为合成纤维,外层用天然纤维,织物内层与皮肤产生点接触,其特点是气相汗可由天然纤维等吸湿性纤维吸收,液相汗则利用里层合成纤维的毛细管现象转移到表层,由表层的吸湿纤维吸收,再向外界空气散发。由于织物与皮肤是点接触,从而使织物内层与人体皮肤接触保持干燥,所形成的空气层具有保暖效果,因而在出汗过后没有发粘、不透气和发冷的感觉。


广泛使用的棉盖涤复合针织物便是典型代表。棉盖涤复合织物的底纱采用疏水性的涤纶丝,面纱采用亲水性的棉纱,经亲水性处理后具有快速吸湿及向织物外层快速扩散的特征,并使服装内部干爽。王晓等研究发现,外层为棉纤维内层为中空涤纶织物的保暖性和内层干燥性比内外层均为棉纤维的织物要好,比仅用具有亲水性能的普通纱线构造的织物具有明显的吸湿排汗快干效果,且当表面疏水性纤维含量为30%时,织物的吸汗性能及干爽性能最好。


② 内外层用不同规格的合成纤维

该织物是以合成纤维为原料,里外层分别采用不同规格或种类的疏水性纤维,其吸水机制与天然纤维截然不同,是通过塑造内外层毛细效应的差异来实现单向导湿的,这一现象又称为杉树效应。通常,表层由细纤维构成,里层由粗纤维构成,由于表层纤维构建的毛细管附加压力比里层大,则在表层与里层之间存在着附加压力差,利于汗液自里层向织物表面转移,并通过外层向环境蒸发,使织物里层表面保持相对干燥,人体感觉干爽舒适,日本东丽公司生产的Airfine Field Sensor多层针织物便是这种结构的典型代表,能快速吸收人体排汗并从里层扩散到表面层,其吸湿快干能力是吸汗针织物Field Sensor的2倍,常用于运动服、医疗保健服和工作服等。


③ 具有灯芯状吸收点的复合结构织物

该织物是一种新型的复合层结构针织物,具有很高的汗液传递速率,该织物也由2层组成,即所谓疏水渗出层(内层)和吸收层(外层),且通过许多连结点与渗出层相复合,连结点由纱线组成,呈灯芯状,按预定的顺序分布在织物中,这些连结点含有亲水纤维(如棉纤维),贯穿织物的内外层。


捷克Bnro针织研究所采用日本福原V-LEC4BS 电脑提花双面纬编开发了多种天然彩棉灯芯点结构集层织物和常规空气层结构织物。侯秋平等所研制的双面织物,其里层为涤和涤棉混纺纱,面层为棕色彩棉,设计了灯芯点分布密度分别为织物50%、25%、 12.5%的三种织物,导湿性能测试结果表明,当织物内外层原料完全相同时,灯芯点的密度越小,织物导湿性能越好。顾肇文等采用H型截面吸湿快干涤纶纤维和彩棉纤维设计了一种具有很高传递速率的灯芯点结构导湿快干功能针织物,并研究了亲水整理对织物性能的影响,结果证明,在织物内外层原料完全相同时,灯芯点密度越小,织物的渗透性能和干燥性能越好;织物经亲水处理后,渗透性能降低,织物的导湿快干性能降低,说明此类织物不适合进行亲水处理.



三、结束语


服装的湿热传递性能是维持人体湿热平衡,使人感到舒适与否的重要因素,如果人的汗液不能顺利通过织物,致使人体皮肤与服装间微气候区内的湿度和温度增加,人体皮肤表面被高温和汗液包裹,就会使人产生闷热感,因此,对织物进行吸湿干爽型加工就显得尤为必要.


虽然人们青睐天然纤维,并且在服装消费中天然纤维服装占据主流,但天然纤维仍存在一定的局限性,如棉织物散湿较慢,水分将织物内部空气挤走,织物保温性降低,产生阴冷感,此时纯棉织物表现出的湿热舒适性并不佳;蚕丝很柔软,跟人的皮肤接触面积大,瞬间可以吸收很多热,所以蚕丝的服装刚一穿上觉得很凉爽,但是蚕丝织物轻薄,一旦吸汗就立即贴到身体上,感觉湿漉漉的,因此,丝绸织物如果不经过特殊处理,在夏天穿着时仍存在问题,对此,有必要对棉、丝等天然纤维织物进行吸湿排汗快干整理油于棉织物应用的广泛性,所以对棉制品的吸湿排汗快干整理显得更为重要。



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