趙春梅呂治家

（1.中國紡織工程學會，北京，100025；2.魏橋紡織股份有限公司，山東濱州，256200）

當前紡織品消費需求的迭代升級帶動了產品創(chuàng)新，消費者更加關注產品內涵和使用體驗?！吨袊徔棶a品開發(fā)報告》中提到：假期消費形成龐大市場，炎熱潮濕的天氣將帶動吸濕速干面料的快速發(fā)展［1］。為使服裝面料具有良好的吸濕速干功能，需要重點從織物影響汗液傳遞的角度考慮，運用織物吸水、透濕透汗、蒸發(fā)散熱的原理進行設計。其中，液態(tài)水分與織物的接觸、潤濕與吸收過程是影響面料吸濕功能的決定性環(huán)節(jié)，蒸發(fā)散濕過程則是影響面料速干功能的決定性環(huán)節(jié)，面料對液態(tài)水的輸送、儲存或保持過程相對次要［2］。本研究結合吸濕速干原理分析，從纖維材料和紡、織、染整技術幾個方面，結合實踐案例綜述吸濕速干織物的研究進展。

1 基于纖維材料的吸濕速干功能

1.1 天然纖維的吸濕速干功能

在天然纖維中，棉、麻等纖維素纖維大分子上有大量的羥基、羧基等親水基團，因此具有良好的吸濕性。但棉纖維潤濕后溶脹，純棉織物對水的蒸發(fā)散濕能力較差，未經功能處理的純棉面料達不到“速干”標準。亞麻、漢麻纖維縱向存在溝槽條紋，具有比棉纖維更好的導濕散濕效果。魏橋紡織股份有限公司（以下簡稱魏橋紡織）開發(fā)了漢麻長絨棉7.38 tex 混紡紗，該紗織的細特高密面料既具有明顯優(yōu)于純棉面料的干爽散濕功能，又消除了原有麻類面料的刺癢感。竹原纖維具有縱向表面凹槽、裂紋及橫截面的空腔、多孔等微觀結構，吸濕散濕效果均較好［3］。有研究表明：木棉纖維空腔率高，具備優(yōu)秀的吸濕導濕性能，對水的吸濕率為115%，導濕率為99.13%，導濕率優(yōu)于四通道吸濕排汗合成纖維［4］。牛角瓜纖維同樣因其高達80%～90%的橫截面空腔而具備優(yōu)秀的吸濕導濕性能，其含水率和回潮率高于木棉纖維［5］。國內對竹原纖維、木棉纖維和牛角瓜纖維研究不少，但這3 種纖維受可紡性、取材便利程度等制約，目前實際應用相對較少。

1.2 化學纖維的吸濕速干功能

化學纖維可通過物理改性、化學改性和材質共混等實現(xiàn)導濕速干效果。物理改性是通過改變噴絲孔形狀、表面刻蝕等方法制備?；瘜W改性是通過接枝共聚，在纖維大分子結構內引入親水集團。材質共混是在紡絲液中加入功能性粉末以及通過異形混纖、異質混纖等，實現(xiàn)吸濕速干性［6-7］。

采用異形噴絲孔物理改性的纖維即異形截面纖維，利用毛細效應實現(xiàn)纖維對水分的控制傳導。纖維材料與水分的固液接觸角小于90°時，液體能自動地進入到毛細管道內。一般常用的異形截面纖維是十字形截面纖維，包括Coolmax 纖維、Coolplus 纖維和Cool Teeh 纖維等。其他異形截面纖維有Y 形截面的Triactor 纖維、苜蓿草形截面的Aerocool 纖維、H 形截面的Coolbest 纖維等。其中，Coolmax Air 纖維較有特色，采用帶有縱向轉曲和細小微孔的螺旋槳形截面，可提升面料的透氣和速干性能。采用表面刻蝕或其他技術手段形成特殊表面的吸濕速干纖維也較多，如具有細小狹槽的SEO-A 纖維、表面凹凸不平的Shirukku纖維、表面均勻分布微孔的Uerukii 纖維等［8］。

采用化學改性方式的吸濕速干纖維也比較多，如將蠶絲化合物接枝在滌綸上生產的吸濕排汗纖維、通過聚酯和聚酰胺大分子共聚生產的聚酰胺酯型合成纖維等。美國杜邦公司用輻射引發(fā)聚合，將親水組分接枝共聚在錦綸66 上獲得了高吸濕性纖維。接枝聚合大多是非均相反應，通常接枝反應發(fā)生在非晶區(qū)，因此接枝后的纖維力學性能稍有變化，而吸濕性、可染性顯著提升［9］。儀綸是超仿棉的重要支撐產品，聚酰胺基團的嵌入使原有的聚酯纖維強度、模量、玻璃化溫度等發(fā)生了較大變化，纖維的公定回潮率為0.8%，是普通滌綸的兩倍，同時具備速干性能。魏橋紡織與國家紡織產品開發(fā)中心合作，在中國流行面料技術創(chuàng)新聯(lián)盟項目框架下共同開發(fā)的儀綸棉混紡系列面料兼具柔軟手感和易洗速干特性［10］。

采用材質共混法制得的吸濕速干纖維相對較少。日本東洋紡將聚丙酸酯與滌綸原液共混紡絲制得了Ekslive 吸濕速干纖維；Coolmax All Season 采 用O 形、C 形 和Y 形 截 面 纖 維 混 纖，該 纖 維既可以把濕氣帶走，又具有一定的保暖效果。此外，有研究表明，竹漿纖維與普通粘膠纖維的吸濕、放濕曲線相似，但放濕初始階段的水分蒸發(fā)速率明顯高于普通粘膠纖維，說明其內部可能具有較多的空隙［11］。

2 基于紡、織、染整技術的吸濕速干技術

2.1 紡紗技術

通過紡紗技術改善面料的吸濕速干性能方面，現(xiàn)有的技術主要關注紗線加強捻、多材質混紡、多材質合股或交纏等方式。通過對紗線或長絲加強捻可以提高織物的涼爽感，如日本鐘紡公司的AZEI 是由粗細不勻的纖維制得的強捻絲，用其所織的面料具有明顯的涼爽感和自然外觀。一般導濕纖維的性能相對單一，難以同時兼顧吸濕、導濕、散濕的產品設計要求，可以采用將具備良好吸濕性能的纖維與具備良好導濕放濕性能的纖維共混紡紗、多層結構紡紗，實現(xiàn)織物的功能要求，也可將有良好吸濕性能的單紗或長絲與良好導濕放濕性能的單紗或長絲以合股、交纏等方式紡紗，獲得兼顧吸濕、導濕、散濕性能的紗線。

2.2 織物結構設計技術

織物的類型、規(guī)格及組織結構對面料的吸濕排汗功能有著重要的影響［12］。在面料類型方面，吸濕排汗織物一般以針織物為主。機織類的吸濕排汗面料在襯衣和休閑裝領域得到了一定應用。

在面料規(guī)格方面，吸濕速干面料一般以薄型面料為主［13］。織物結構越緊密、單位面積質量越高，越不利于水分的散發(fā)。織物內較小的孔隙有利于形成更顯著的毛細效應。多層織物中孔隙由大到小的梯度漸變也可以引導水分的傳輸，差異化毛細效應，即芯吸壓力差形成差動效應，可以將水分由孔隙大的一層引導到孔隙小的一層，實現(xiàn)單向導濕效果。在此要說明兩點：一是與纖維的異形截面形成毛細效應相似，織物間孔隙形成毛細效應的前提也是其材質可以被水分所浸潤，即固液接觸角小于90°；二是根據(jù)液體通過織物內紗線間孔隙壓力的分析，在固液接觸角較大的情況下，紗線半徑和紗線間距越小，其織物防透水性越好，用較細的紗線交織成較緊密的織物具有較好的防透水性能。

在面料組織結構方面，吸濕速干面料既可以是單面或單層織物，也可以是雙面織物、多層結構織物或復合織物。單面或單層織物一般采用吸濕速干纖維純紡或混紡織制，水分在織物內可以快速擴散，有利于透濕透汗以及水分的相變蒸發(fā)與散熱，但單層織物的水分傳導可以認為是二維的平面鋪展，沒有縱向垂直于布面的傳遞轉移。雙面織物、多層結構織物或復合織物則可借助內外層不同材質及結構的親疏水或吸放濕差異，將內層結構疏水性、導濕性和與外層結構的吸濕速干性能相結合制得單向導濕面料。單向導濕面料內層結構負責將水分或汗液迅速由體表傳導至面料表層，保持皮膚接觸面的干爽舒適；外層結構則需要將導出的水分或汗液盡快揮發(fā)，同時確保導出的水分或汗液不會重新進入面料內層。在設計織物組織時，要考慮面料不應與人體皮膚緊密接觸，在兩者之間要留出一定的微氣候區(qū)，可以采用縐組織或其他有微觀凹凸肌理效果的組織設計，使皮膚與面料之間形成點接觸，實現(xiàn)更加涼爽的穿著體驗。人體劇烈運動后大量汗液排出帶來的濕黏感會影響運動狀態(tài)，單向導濕功能面料可以保持面料的皮膚接觸面干爽，但其材質和設計往往影響穿著舒適性，如何實現(xiàn)面料瞬間導濕、內層干爽、外層速干性能，并改善面料內層材質的皮膚觸感，是單向導濕面料技術研發(fā)關注重點。

魏橋紡織在研究現(xiàn)有單向導濕產品的基礎上，開展多因素交叉對比測試，優(yōu)選方案，研發(fā)了多款單向導濕舒適面料，可以概括為3 個方面。一是內外層材質梯度優(yōu)化及纖維細特化。細特丙綸具有獨特的疏水導濕性能，其導濕能力隨纖維線密度下降而上升，而且細特纖維的手感、親膚性均優(yōu)于普通纖維。針對面料內層材質，測試了丙綸細特化效果，而外層材質則對比了不同線密度的滌綸長絲，結果表明采用超細特滌綸長絲效果良好，可形成顯著的毛細管內外差動效應。此外，為擴大內外層材質疏水與親水性質的梯度，外層材料還測試了純棉紗線方案。經驗證，單向導濕效果好，但散濕性能較差。二是組織結構優(yōu)化。為使水分在面料里層能迅速吸收，而面料外層鎖住水分不內滲，組織結構設計也是關鍵因素。通過對比測試多個方案，確定采用雙層組織結構，上下層實現(xiàn)一種材質對另一種材質的全覆蓋，內層相對平整，有利于吸水，但并不黏貼皮膚，保持良好觸感；外層呈現(xiàn)出類似網(wǎng)狀的立體結構，擴大面料外層與空氣的接觸面，利于水分的快速蒸發(fā)，增強面料的透氣性。三是優(yōu)化親水整理方案。要實現(xiàn)面料良好的單向導濕效果，親水整理劑的用量也是關鍵。劑量偏少，內層親水性不好，纖維材質與水分達不到足夠的浸潤效果，容易形成細小的水珠，影響水分的向外傳導；劑量偏多，容易導致內層面料沾水或反向滲水，影響內層面料的干爽程度。通過對比測試不同劑量方案，可獲得相對均衡的效果。以單向導濕影響因素測試研究為基礎，通過開展多因素交叉對比試驗，優(yōu)選設計方案，所研制的系列面料實現(xiàn)了良好的單向導濕效果，并且改善了現(xiàn)有產品的皮膚觸感。

2.3 染整技術

通過染整技術可以改善面料的吸濕速干功能，即對面料進行親水整理。該方法特別適合于合成纖維材質的織物，不僅能夠消除或減小面料的靜電，而且能提高纖維的導濕能力［14］。原理是通過親水整理將具有親水基團的化合物固著在纖維表面，使面料被水潤濕的能力得到改善，水分可以在織物上以更快的速度鋪展開，既有利于吸濕，也有利于散濕。此外，利用親疏水雙面異效整理技術可以使織物表里兩面形成顯著的吸濕性能差異，如美國棉花公司的TransDRY 導濕速干技術可以使純棉織物實現(xiàn)單向導濕效果，使汗液從織物的內層向外層傳遞，提高水分蒸發(fā)速率。

3 改善現(xiàn)有織物吸濕速干功能的實踐

魏橋紡織結合用戶需求及資源條件，研發(fā)了一些改善現(xiàn)有產品吸濕速干性能的技術，包括采用水溶材質包芯或低比例混紡改善純棉紗及純棉面料的吸濕速干功能、通過紡紗前纖維預處理改善純丙綸紗及純丙綸面料的吸濕速干功能等。

3.1 改善純棉面料吸濕速干功能的實踐

對純棉類面料來說，一般情況下吸濕量達到21%時觸摸會有潮濕感，而羊毛類面料的吸濕量達到33%以上時才會有潮濕感。目前純棉類面料只適合于制作無感出汗條件下的內衣或休閑服裝，而難以適用于有感出汗時穿著的貼身休閑裝或運動裝［15］。通過采用水溶性材質，依托新型短纖維與非彈長絲包覆式復合紡紗技術，結合特殊的染整加工工藝，可制得中空結構的純棉紗。該紗的中空結構可使所織面料在同等緊度下質量明顯減輕，實現(xiàn)產品輕量化，而且更加蓬松柔軟。因為紗線內部空隙增大，面料更易吸水，也改善了純棉面料的速干功能，與同規(guī)格的普通純棉面料相比，實測中空面料毛細效應提升了70%，蒸發(fā)速率提升了37%。以中空紗線制成的面料具有輕柔舒適、吸水速干、保暖性好等特點［16］。此外，還可以采用棉與水溶性短纖包芯方式制得中空棉紗，或者以棉與水溶性短纖混紡的方式制得棉紗，這兩種方式所織面料的吸水率、滴水擴散時間、芯吸高度、蒸發(fā)速率與普通純棉產品相比均有所提高。分別進行洗前、洗后對比，洗后中空紗及水溶材質混紡紗的吸水率、滴水擴散時間、芯吸高度指標更優(yōu)異，洗前中空紗及水溶材質混紡紗的蒸發(fā)速率指標更優(yōu)異［17］。

3.2 改善純丙綸面料吸濕速干功能的實踐

丙綸公定回潮率為0，即完全疏水，具有較好的導水效果，與水分的潤濕接觸角為52°至81°。通過紡紗前對丙綸進行預處理，可進一步降低該纖維對水分的潤濕接觸角，提升其導濕性能。魏橋紡織公開了“一種丙綸短纖純紡紗線及生產方法”的發(fā)明專利，該方法通過采用含有硅油、抗靜電劑、和毛油和親水整理劑等組分的混合預處理液對丙綸短纖維進行特殊預處理，并改進各工序紡紗工藝，結合局部設備改造，可實現(xiàn)丙綸短纖維的純紡順利紡紗。用該紗所制得的面料與細特滌綸面料對比，該面料具備更好的吸濕速干功能和透氣性能，其蒸發(fā)速率是對比面料的1.33 倍，芯吸高度是對比面料的1.95 倍，滴水擴散時間只有對比面料的28.6%，可達到GB/T 21655.1—2008《吸濕速干性的評定 第1 部分：單向組合試驗法》吸濕速干功能技術要求［18］。

4 結語

隨著運動功能類及運動休閑類服裝服飾的產品升級和市場細分，由終端需求帶動了吸濕速干功能紡織品的技術研究與產品開發(fā)，相關成果在行業(yè)內得到了充分關注和廣泛應用。隨著此類市場需求的專業(yè)化和多元化發(fā)展，單一功能的吸濕排汗類產品已難以滿足消費者的需要，為進一步提升吸濕速干類紡織品的功能效果和消費體驗，各項吸濕速干技術往往不是單獨應用，而是根據(jù)市場定位或產品設計要求，將相應的技術以類似模塊化的方式進行組合搭配應用。