特殊浸潤性三層織物的設計及其單向?qū)裥阅苎芯?/h1>
2021-06-08 06:17黃西琴范追追蔡再生
產(chǎn)業(yè)用紡織品 2021年12期
黃西琴 范追追 蔡再生
東華大學化學化工與生物工程學院，上海 201620
日常運動量的增加讓人們對運動服的熱濕舒適性提出了更高的要求。具有單向?qū)裥阅艿姆椏梢晕詹鲗Ш顾?，保持人體皮膚干燥，這有助于改善人體在運動過程中穿著的舒適性，從而滿足人們對運動服熱濕舒適性的要求。目前，研究人員增加了對單向?qū)癫牧系难芯縖1-4]?？椢锏奶厥鉂櫇裥院兔氉饔靡恢笔且龑衷诳椢飪蓚?cè)運動的驅(qū)動力[5-6]。生產(chǎn)單向?qū)窨椢锏姆椒ㄖ饕ɑ瘜W試劑處理、等離子處理、靜電紡絲等[7]。Sasaki等[8]在棉織物上噴灑疏水性SiO2納米顆粒與乙基 -α- 氰基丙烯酸酯超強膠的混合物，其對水和血液具有單向?qū)裥?。Zeng等[9]將疏水性樹脂(SU-8)單側(cè)電噴淋在親水性織物上，使其具有定向的水傳導能力。Zhou等[10]使織物具有可控的傳導能力，織物可以通過濕法化學涂層和連續(xù)的紫外線輻射處理來傳輸不同的液體。Wu等[11]利用便利的靜電紡絲技術(shù)開發(fā)了一種由疏水性聚氨酯(PU)和親水性交聯(lián)聚乙烯醇(c-PVA)復合材料制成的纖維膜。通過結(jié)構(gòu)設計制備的織物具有很強的三維效果，紗線在織物內(nèi)部連接形成連續(xù)的吸濕梯度，使吸濕效果更好，并且具有持久的導濕效果[12-13]。
本研究探索了一種簡單、有效的特殊浸潤性三層機織物設計方法，其憑借織物的結(jié)構(gòu)和毛細作用可以自發(fā)性地單向傳導水。與其他制造單向?qū)窨椢锏姆椒ú煌?，本文對不同成分的紗線進行整理，以期能夠準確地在織物內(nèi)部結(jié)構(gòu)上獲得相應的水分單向傳導功能，織物立體感更強，導濕效果更好。
1 試驗部分
1.1 材料與儀器
1.1.1 材料
黏膠紗線，16 tex，東莞恒之聲紡織集團有限公司；滌綸紗線，32 tex，張家港翔美紡織有限公司；十字異形滌綸紗線，16 tex，紹興喜能紡織科技有限公司。
本試驗使用的試劑包括C6疏水整理劑(上海鼎賜工貿(mào)有限公司)、海之威SR吸濕排汗劑(上海雅運紡織化工股份有限公司)、活性藍染料(浙江龍盛集團股份有限公司)。
1.1.2 儀器
本試驗使用的儀器有SGA598半自動織布機(江陰市通源紡織有限公司)、PL602-S電子天平(梅特勒-托利多儀器有限公司)、DGG-9070B電熱恒溫鼓風干燥烘箱(上海森信實驗儀器有限公司)、DSA30接觸角分析儀(德國Kruss公司)、70D數(shù)碼相機(日本佳能株式會社)、SK-5200BT超聲波清洗儀(上?？茖С晝x器有限公司)、TM-1000型掃描電子顯微鏡(SEM)[日本日立(Hitachi)公司]、S-4800場發(fā)射環(huán)境掃描電子顯微鏡(FESEM)(日本電子株式會社)、NICOLET iS10液態(tài)水動態(tài)傳遞性能測試儀(MMT)(美國Thermo Fisher公司)。
1.2 紗線處理
1.2.1 紗線的前處理
用蒸餾水和無水乙醇分別對滌綸、黏膠和十字異形滌綸紗線進行超聲清洗，以除去紗線在生產(chǎn)、銷售等過程中殘留的油污和灰塵，烘干待用。
1.2.2 紗線的疏水整理
使用60 g/L的C6疏水整理劑浸漬處理滌綸紗線1 h，100 ℃烘干，150 ℃焙烘3 min。
1.2.3 紗線的吸濕排汗整理
使用60 g/L的吸濕排汗劑浸漬處理十字異形滌綸紗線1 h，100 ℃烘干，150 ℃焙烘3 min。
1.3 單向?qū)袢龑涌椢锏脑O計
以疏水性滌綸紗線為表層經(jīng)紗和緯紗，以十字異形滌綸紗線為中間層經(jīng)紗和緯紗，以本征親水的黏膠紗線為底層經(jīng)紗和緯紗，按照圖1的穿綜圖、穿筘圖和上機圖編織獲得三層Janus織物。通過使用不同型號的綜框，可設計出不同密度的織物(例如56#、70#、84#、98#，數(shù)字越大，織造的織物經(jīng)密越大)。
圖1 三層織物的穿綜圖、穿筘圖、織物組織圖以及上機圖
其中，接結(jié)三層組織是由3個系統(tǒng)的經(jīng)紗、緯紗相互交織，并以一定方式進行編織而形成整體織物的組織。在該項研究中，通過增加各層接結(jié)組織中的接結(jié)點數(shù)量和分布來提高織物油水分離中液體的雙向傳導效果，并采用“聯(lián)合接結(jié)法”(表層與中間層雙向接結(jié)，中間層與底層雙向接結(jié))構(gòu)造三層織物?？椢锝孛媸疽鈭D見圖2。
圖2 雙向聯(lián)合接結(jié)三層織物截面示意圖
為了更直觀地展示三層織物的組織結(jié)構(gòu)，采用3D Max對三層織物的組織結(jié)構(gòu)進行模擬(圖3)。其中，表層均由疏水性滌綸紗線構(gòu)成，中間層均由十字異性滌綸紗線構(gòu)成，底層均由親水性黏膠紗線構(gòu)成。由俯視圖可知，表層織物組織為平紋，中間層紗線無法觀察到；由仰視圖可知，底層織物組織也為平紋，且中間層紗線亦無法觀察到。通過織物表面的SEM圖可以驗證織物組織結(jié)構(gòu)無誤。
1.4 測試與表征
1.4.1 紗線的表面形貌測試
使用SEM來觀察紗線和織物的表面形態(tài)和結(jié)構(gòu)。使用FESEM對疏水表面進行形態(tài)觀察和元素分析。測試之前對樣品表面進行噴金處理以增加樣品的導電性。
1.4.2 織物接觸角測試
采用DSA30接觸角分析儀測試織物接觸角，儀器自動量取5 μL水，滴加到織物表面，選取并校正基線，采用楊氏-拉普拉斯模型自動讀取靜態(tài)接觸角，并且每塊織物測5個不同部位，取其平均值。
1.4.3 織物兩側(cè)突破壓力測試
將三層織物親水面朝上固定在玻璃管道中，用10 mL注射器將活性藍染料染色的水緩慢滴加到玻璃管中，直到染液滲透織物，同塊布試驗3次，記錄染液滲透前的最高水位。同樣地，將三層織物疏水面朝上固定在玻璃管道中間，用10 mL注射器將活性藍染料染色的水緩慢滴加到玻璃管中，直到滲透織物，同塊布試驗3次，記錄染液滲透前的最高水位。通過拉普拉斯公式來計算織物兩側(cè)的突破壓力：
(1)
式中:Pc為拉普拉斯壓力，Pa；γ為表面張力，N/m；θ為液體與孔道的接觸角，(°)；r為半徑，m；Δρ=ρ液-ρ氣，ρ液為液體密度，ρ氣為氣體密度，mg/mL；h為達到平衡時液柱的高度，m；g為重力加速度，km/h。
1.4.4 織物吸濕速干性能測試
根據(jù)國家標準GB/T 21655.1—2008《紡織品 吸濕速干性的評定 第1部分：單項組合試驗法》，對織物的吸濕速干性能進行測試，水分蒸發(fā)量Δmi：
Δmi=m-mi
(2)
式中：m為試樣滴水潤濕后的質(zhì)量，g；mi為試樣滴水潤濕后某一時刻的質(zhì)量，g。
水分蒸發(fā)速率Ev：
(3)
式中：m0為試樣初始質(zhì)量，g。
1.4.5 織物單向?qū)裥阅軠y試
根據(jù)國家標準GB/T 21655.2—2019《紡織品 吸濕速干性的評定 第2部分：動態(tài)水分傳遞法》，使用MMT對織物的單向?qū)裥阅苓M行測試。將織物疏水面朝上放入MMT中，持續(xù)注入鹽水20 s，對織物兩側(cè)的潤濕時間、吸濕率、最大潤濕半徑、擴散速度和水分單向傳導指數(shù)進行測試。
1.4.6 織物耐皂洗牢度測試
根據(jù)國家標準GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》，對織物皂洗后的水分單向傳導指數(shù)進行測試。將試樣與滌綸和棉兩塊標準貼襯織物縫合在一起，并置于用去離子水配置好的皂洗液中，常溫(25±1)℃攪拌(10±1)min，取出后清洗并干燥，使用MMT測量織物皂洗后的水分單向傳導指數(shù)。
2 結(jié)果討論與分析
2.1 紗線表面形貌和元素分析
通過SEM對滌綸紗線和十字異形滌綸紗線的表面形貌進行了觀察，使用FESEM對滌綸紗線表面的元素進行測試，結(jié)果見圖4。
圖4 滌綸紗線和十字異形滌綸的SEM圖及疏水滌綸表面的元素分布圖
圖4a)為未處理滌綸紗線的SEM圖，可以看出紗線表面光潔；圖4b)為疏水劑整理后滌綸紗線的SEM圖，紗線表面被物質(zhì)覆蓋包裹；圖4c)為未處理十字異形滌綸曲線的SEM圖，可以看到明顯的“十字”形狀；圖4d)和4e)為疏水劑整理后滌綸紗線表面的元素分布，疏水整理后滌綸紗線上疏水劑的主要成分為F元素。這些變化均說明紗線表面已覆蓋整理劑。
2.2 織物接觸角分析
使用接觸角分析儀觀察織物兩側(cè)水滴擴散過程的形態(tài)，其結(jié)果見圖5。
圖5 織物兩側(cè)的水滴潤濕狀態(tài)
當織物疏水面朝上時，水滴始終保持球狀向親水側(cè)滲透，但滲透時間不超過2.00 s，最終疏水側(cè)保持干燥狀態(tài)；當織物親水面朝上時，水滴在0.12 s內(nèi)迅速潤濕鋪展親水面?？椢飪蓚?cè)的浸潤性存在差異。
2.3 織物兩側(cè)的突破壓力分析
在水滲透織物時記錄滲透前的最大高度，即織物所能承受的靜水壓高度，見圖6a)～圖6d)。運用式(1)計算織物兩側(cè)的突破壓力，突破壓力見圖6e)。隨著織物經(jīng)密的增加，織物紗線孔隙減小(r減小)，所能承受的壓力增加，突破壓力也隨之增加。
圖6 4種不同密度織物的突破壓力試驗結(jié)果
2.4 織物的吸濕速干性能
試驗開始前，裁取8 cm×8 cm的試樣，并將其在按GB/T 6529—2018規(guī)定的標準大氣環(huán)境中調(diào)濕24 h，后續(xù)試驗均在恒溫恒濕室進行。按式(2)和式(3)計算試樣在每個稱取時刻的水分蒸發(fā)量，繪制“時間-蒸發(fā)量”曲線。
圖7為4種不同密度織物的時間-蒸發(fā)量曲線，在曲線上蒸發(fā)量明顯變緩處取點，與之前的點作最接近直線部分的切線，切線的斜率即為水分蒸發(fā)速率Ev。計算得出56#、70#、84#、98#織物的水分蒸發(fā)速率分別為0.189 5、0.203 4、0.207 6 h、0.199 1 g/h，4種織物均滿足織物速干性評級要求。
圖7 4種不同密度織物的時間-蒸發(fā)量曲線
2.5 織物的單向?qū)裥阅?/h3>
圖8為4種不同密度織物兩側(cè)的潤濕性實物圖。由圖8可見，當織物疏水面朝上時，水滴在疏水側(cè)始終保持球狀向親水側(cè)滲透，最終織物親水側(cè)被潤濕，而疏水側(cè)保持相對干燥狀態(tài)；當織物親水面朝上時，水滴迅速潤濕鋪展而不會滲透至織物疏水面，最終織物只有親水側(cè)被潤濕，而疏水側(cè)保持干燥狀態(tài)。這說明織物具有優(yōu)異的單向?qū)裥阅堋?/p>
圖8 4種不同密度織物兩側(cè)潤濕性實物圖(注水體積為40 μL)
為進一步評價織物的單向?qū)裥Ч?，使用MMT測評4種密度織物的單向?qū)裥阅埽浣Y(jié)果見圖9。
圖9 織物單向?qū)裥阅軠y試結(jié)果
從圖9a)可以看出，隨著織物密度的增加，潤濕疏水表面所需的時間逐漸增加，但水滴在疏水面仍可以在2.00 s內(nèi)完全滲透。根據(jù)GB/T 21655.2—2019，圖9b)和9d)中疏水側(cè)的潤濕等級保持不變，且水對織物親水側(cè)的潤濕性一致較高，說明織物的密度變化對水分的吸收率和鋪展速度幾乎沒有影響。比較圖9c)中親水側(cè)和疏水側(cè)的最大潤濕半徑可以看出，84#和98#織物兩側(cè)的潤濕半徑差異較大，其中潤濕半徑越大意味著水更傾向于從疏水面向親水面?zhèn)鲗?。由圖9e)可知，84#織物具有更好的單向傳輸能力，水分單向傳導指數(shù)為1 224.54，這證明三層Janus織物取得了高效的導濕效果。
2.6 織物耐皂洗牢度分析
將84#試樣進行皂洗，皂洗后織物的水分單向傳導指數(shù)見表1。由表1可知所設計的織物具有一定的耐皂洗性能。
表1 皂洗后織物的水分單向傳導指數(shù)
3 結(jié)論
本文采用浸漬-烘干法對紗線進行疏水強化整理和吸濕排汗整理；基于織物結(jié)構(gòu)設計，織制了特殊浸潤性三層織物。獲得的織物表層為超疏水面；中間層為吸濕排汗十字異形滌綸面，水分可高效傳導；底層為超親水面，可使中間層傳導來的水分迅速鋪展。僅通過對織物結(jié)構(gòu)的設計便可實現(xiàn)織物的高效單向?qū)?。與一般吸濕排汗整理不同，對不同組分紗線進行整理可精確地對織物內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行功能化改性，且耐久性更好。對設計所得的三層織物進行了單向?qū)駵y試，其水分單向傳導指數(shù)高達1 224.54，水分蒸發(fā)速率為0.207 6 g/h，滿足吸濕快干性能的要求，且在20次皂洗后水分單向傳導指數(shù)仍為984.60，該織物結(jié)構(gòu)有望應用在單向?qū)窨椢锏膶嶋H生產(chǎn)中。
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本研究探索了一種簡單、有效的特殊浸潤性三層機織物設計方法，其憑借織物的結(jié)構(gòu)和毛細作用可以自發(fā)性地單向傳導水。與其他制造單向?qū)窨椢锏姆椒ú煌?，本文對不同成分的紗線進行整理，以期能夠準確地在織物內(nèi)部結(jié)構(gòu)上獲得相應的水分單向傳導功能，織物立體感更強，導濕效果更好。
1 試驗部分
1.1 材料與儀器
1.1.1 材料
黏膠紗線，16 tex，東莞恒之聲紡織集團有限公司；滌綸紗線，32 tex，張家港翔美紡織有限公司；十字異形滌綸紗線，16 tex，紹興喜能紡織科技有限公司。
本試驗使用的試劑包括C6疏水整理劑(上海鼎賜工貿(mào)有限公司)、海之威SR吸濕排汗劑(上海雅運紡織化工股份有限公司)、活性藍染料(浙江龍盛集團股份有限公司)。
1.1.2 儀器
本試驗使用的儀器有SGA598半自動織布機(江陰市通源紡織有限公司)、PL602-S電子天平(梅特勒-托利多儀器有限公司)、DGG-9070B電熱恒溫鼓風干燥烘箱(上海森信實驗儀器有限公司)、DSA30接觸角分析儀(德國Kruss公司)、70D數(shù)碼相機(日本佳能株式會社)、SK-5200BT超聲波清洗儀(上?？茖С晝x器有限公司)、TM-1000型掃描電子顯微鏡(SEM)[日本日立(Hitachi)公司]、S-4800場發(fā)射環(huán)境掃描電子顯微鏡(FESEM)(日本電子株式會社)、NICOLET iS10液態(tài)水動態(tài)傳遞性能測試儀(MMT)(美國Thermo Fisher公司)。
1.2 紗線處理
1.2.1 紗線的前處理
用蒸餾水和無水乙醇分別對滌綸、黏膠和十字異形滌綸紗線進行超聲清洗，以除去紗線在生產(chǎn)、銷售等過程中殘留的油污和灰塵，烘干待用。
1.2.2 紗線的疏水整理
使用60 g/L的C6疏水整理劑浸漬處理滌綸紗線1 h，100 ℃烘干，150 ℃焙烘3 min。
1.2.3 紗線的吸濕排汗整理
使用60 g/L的吸濕排汗劑浸漬處理十字異形滌綸紗線1 h，100 ℃烘干，150 ℃焙烘3 min。
1.3 單向?qū)袢龑涌椢锏脑O計
以疏水性滌綸紗線為表層經(jīng)紗和緯紗，以十字異形滌綸紗線為中間層經(jīng)紗和緯紗，以本征親水的黏膠紗線為底層經(jīng)紗和緯紗，按照圖1的穿綜圖、穿筘圖和上機圖編織獲得三層Janus織物。通過使用不同型號的綜框，可設計出不同密度的織物(例如56#、70#、84#、98#，數(shù)字越大，織造的織物經(jīng)密越大)。
圖1 三層織物的穿綜圖、穿筘圖、織物組織圖以及上機圖
其中，接結(jié)三層組織是由3個系統(tǒng)的經(jīng)紗、緯紗相互交織，并以一定方式進行編織而形成整體織物的組織。在該項研究中，通過增加各層接結(jié)組織中的接結(jié)點數(shù)量和分布來提高織物油水分離中液體的雙向傳導效果，并采用“聯(lián)合接結(jié)法”(表層與中間層雙向接結(jié)，中間層與底層雙向接結(jié))構(gòu)造三層織物?？椢锝孛媸疽鈭D見圖2。
圖2 雙向聯(lián)合接結(jié)三層織物截面示意圖
為了更直觀地展示三層織物的組織結(jié)構(gòu)，采用3D Max對三層織物的組織結(jié)構(gòu)進行模擬(圖3)。其中，表層均由疏水性滌綸紗線構(gòu)成，中間層均由十字異性滌綸紗線構(gòu)成，底層均由親水性黏膠紗線構(gòu)成。由俯視圖可知，表層織物組織為平紋，中間層紗線無法觀察到；由仰視圖可知，底層織物組織也為平紋，且中間層紗線亦無法觀察到。通過織物表面的SEM圖可以驗證織物組織結(jié)構(gòu)無誤。
1.4 測試與表征
1.4.1 紗線的表面形貌測試
使用SEM來觀察紗線和織物的表面形態(tài)和結(jié)構(gòu)。使用FESEM對疏水表面進行形態(tài)觀察和元素分析。測試之前對樣品表面進行噴金處理以增加樣品的導電性。
1.4.2 織物接觸角測試
采用DSA30接觸角分析儀測試織物接觸角，儀器自動量取5 μL水，滴加到織物表面，選取并校正基線，采用楊氏-拉普拉斯模型自動讀取靜態(tài)接觸角，并且每塊織物測5個不同部位，取其平均值。
1.4.3 織物兩側(cè)突破壓力測試
將三層織物親水面朝上固定在玻璃管道中，用10 mL注射器將活性藍染料染色的水緩慢滴加到玻璃管中，直到染液滲透織物，同塊布試驗3次，記錄染液滲透前的最高水位。同樣地，將三層織物疏水面朝上固定在玻璃管道中間，用10 mL注射器將活性藍染料染色的水緩慢滴加到玻璃管中，直到滲透織物，同塊布試驗3次，記錄染液滲透前的最高水位。通過拉普拉斯公式來計算織物兩側(cè)的突破壓力：
(1)
式中:Pc為拉普拉斯壓力，Pa；γ為表面張力，N/m；θ為液體與孔道的接觸角，(°)；r為半徑，m；Δρ=ρ液-ρ氣，ρ液為液體密度，ρ氣為氣體密度，mg/mL；h為達到平衡時液柱的高度，m；g為重力加速度，km/h。
1.4.4 織物吸濕速干性能測試
根據(jù)國家標準GB/T 21655.1—2008《紡織品 吸濕速干性的評定 第1部分：單項組合試驗法》，對織物的吸濕速干性能進行測試，水分蒸發(fā)量Δmi：
Δmi=m-mi
(2)
式中：m為試樣滴水潤濕后的質(zhì)量，g；mi為試樣滴水潤濕后某一時刻的質(zhì)量，g。
水分蒸發(fā)速率Ev：
(3)
式中：m0為試樣初始質(zhì)量，g。
1.4.5 織物單向?qū)裥阅軠y試
根據(jù)國家標準GB/T 21655.2—2019《紡織品 吸濕速干性的評定 第2部分：動態(tài)水分傳遞法》，使用MMT對織物的單向?qū)裥阅苓M行測試。將織物疏水面朝上放入MMT中，持續(xù)注入鹽水20 s，對織物兩側(cè)的潤濕時間、吸濕率、最大潤濕半徑、擴散速度和水分單向傳導指數(shù)進行測試。
1.4.6 織物耐皂洗牢度測試
根據(jù)國家標準GB/T 3921—2008《紡織品 色牢度試驗 耐皂洗色牢度》，對織物皂洗后的水分單向傳導指數(shù)進行測試。將試樣與滌綸和棉兩塊標準貼襯織物縫合在一起，并置于用去離子水配置好的皂洗液中，常溫(25±1)℃攪拌(10±1)min，取出后清洗并干燥，使用MMT測量織物皂洗后的水分單向傳導指數(shù)。
2 結(jié)果討論與分析
2.1 紗線表面形貌和元素分析
通過SEM對滌綸紗線和十字異形滌綸紗線的表面形貌進行了觀察，使用FESEM對滌綸紗線表面的元素進行測試，結(jié)果見圖4。
圖4 滌綸紗線和十字異形滌綸的SEM圖及疏水滌綸表面的元素分布圖
圖4a)為未處理滌綸紗線的SEM圖，可以看出紗線表面光潔；圖4b)為疏水劑整理后滌綸紗線的SEM圖，紗線表面被物質(zhì)覆蓋包裹；圖4c)為未處理十字異形滌綸曲線的SEM圖，可以看到明顯的“十字”形狀；圖4d)和4e)為疏水劑整理后滌綸紗線表面的元素分布，疏水整理后滌綸紗線上疏水劑的主要成分為F元素。這些變化均說明紗線表面已覆蓋整理劑。
2.2 織物接觸角分析
使用接觸角分析儀觀察織物兩側(cè)水滴擴散過程的形態(tài)，其結(jié)果見圖5。
圖5 織物兩側(cè)的水滴潤濕狀態(tài)
當織物疏水面朝上時，水滴始終保持球狀向親水側(cè)滲透，但滲透時間不超過2.00 s，最終疏水側(cè)保持干燥狀態(tài)；當織物親水面朝上時，水滴在0.12 s內(nèi)迅速潤濕鋪展親水面?？椢飪蓚?cè)的浸潤性存在差異。
2.3 織物兩側(cè)的突破壓力分析
在水滲透織物時記錄滲透前的最大高度，即織物所能承受的靜水壓高度，見圖6a)～圖6d)。運用式(1)計算織物兩側(cè)的突破壓力，突破壓力見圖6e)。隨著織物經(jīng)密的增加，織物紗線孔隙減小(r減小)，所能承受的壓力增加，突破壓力也隨之增加。
圖6 4種不同密度織物的突破壓力試驗結(jié)果
2.4 織物的吸濕速干性能
試驗開始前，裁取8 cm×8 cm的試樣，并將其在按GB/T 6529—2018規(guī)定的標準大氣環(huán)境中調(diào)濕24 h，后續(xù)試驗均在恒溫恒濕室進行。按式(2)和式(3)計算試樣在每個稱取時刻的水分蒸發(fā)量，繪制“時間-蒸發(fā)量”曲線。
圖7為4種不同密度織物的時間-蒸發(fā)量曲線，在曲線上蒸發(fā)量明顯變緩處取點，與之前的點作最接近直線部分的切線，切線的斜率即為水分蒸發(fā)速率Ev。計算得出56#、70#、84#、98#織物的水分蒸發(fā)速率分別為0.189 5、0.203 4、0.207 6 h、0.199 1 g/h，4種織物均滿足織物速干性評級要求。
圖7 4種不同密度織物的時間-蒸發(fā)量曲線
2.5 織物的單向?qū)裥阅?/h3>
圖8為4種不同密度織物兩側(cè)的潤濕性實物圖。由圖8可見，當織物疏水面朝上時，水滴在疏水側(cè)始終保持球狀向親水側(cè)滲透，最終織物親水側(cè)被潤濕，而疏水側(cè)保持相對干燥狀態(tài)；當織物親水面朝上時，水滴迅速潤濕鋪展而不會滲透至織物疏水面，最終織物只有親水側(cè)被潤濕，而疏水側(cè)保持干燥狀態(tài)。這說明織物具有優(yōu)異的單向?qū)裥阅堋?/p>
圖8 4種不同密度織物兩側(cè)潤濕性實物圖(注水體積為40 μL)
為進一步評價織物的單向?qū)裥Ч?，使用MMT測評4種密度織物的單向?qū)裥阅埽浣Y(jié)果見圖9。
圖9 織物單向?qū)裥阅軠y試結(jié)果
從圖9a)可以看出，隨著織物密度的增加，潤濕疏水表面所需的時間逐漸增加，但水滴在疏水面仍可以在2.00 s內(nèi)完全滲透。根據(jù)GB/T 21655.2—2019，圖9b)和9d)中疏水側(cè)的潤濕等級保持不變，且水對織物親水側(cè)的潤濕性一致較高，說明織物的密度變化對水分的吸收率和鋪展速度幾乎沒有影響。比較圖9c)中親水側(cè)和疏水側(cè)的最大潤濕半徑可以看出，84#和98#織物兩側(cè)的潤濕半徑差異較大，其中潤濕半徑越大意味著水更傾向于從疏水面向親水面?zhèn)鲗?。由圖9e)可知，84#織物具有更好的單向傳輸能力，水分單向傳導指數(shù)為1 224.54，這證明三層Janus織物取得了高效的導濕效果。
2.6 織物耐皂洗牢度分析
將84#試樣進行皂洗，皂洗后織物的水分單向傳導指數(shù)見表1。由表1可知所設計的織物具有一定的耐皂洗性能。
表1 皂洗后織物的水分單向傳導指數(shù)
3 結(jié)論
本文采用浸漬-烘干法對紗線進行疏水強化整理和吸濕排汗整理；基于織物結(jié)構(gòu)設計，織制了特殊浸潤性三層織物。獲得的織物表層為超疏水面；中間層為吸濕排汗十字異形滌綸面，水分可高效傳導；底層為超親水面，可使中間層傳導來的水分迅速鋪展。僅通過對織物結(jié)構(gòu)的設計便可實現(xiàn)織物的高效單向?qū)?。與一般吸濕排汗整理不同，對不同組分紗線進行整理可精確地對織物內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行功能化改性，且耐久性更好。對設計所得的三層織物進行了單向?qū)駵y試，其水分單向傳導指數(shù)高達1 224.54，水分蒸發(fā)速率為0.207 6 g/h，滿足吸濕快干性能的要求，且在20次皂洗后水分單向傳導指數(shù)仍為984.60，該織物結(jié)構(gòu)有望應用在單向?qū)窨椢锏膶嶋H生產(chǎn)中。
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