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吸濕排汗快干纖維的發(fā)展現(xiàn)狀

作者:山東中康新材料 發(fā)布時間:2024-04-16 08:20:57點擊:58

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濕熱舒適性是服裝舒適性的重要方面之一,也是反映健康、舒適生活新理念的重要指標(biāo)。本文介紹了與濕熱舒適性相關(guān)的吸濕排汗快干纖維的發(fā)展現(xiàn)狀,著重分析了濕熱舒適性面料的加工方法,為開發(fā)功能性紡織品提供依據(jù)。

一、導(dǎo)濕快干纖維的研究進展

導(dǎo)濕快干纖維的研究開發(fā),主要是通過物理改性和化學(xué)改性兩種途徑實現(xiàn),物理改性是指通過改變噴絲板微孔的形狀,紡制表面具有溝槽的異形纖維,利用毛細(xì)管原理,使得纖維能夠快速地輸水、擴散和揮發(fā),迅速移除皮膚表面的濕氣和汗水,并排放到外層蒸發(fā);或采用與含有親水性基團(羥基、酰胺基、羧基、氨基等)的聚合物進行共混紡絲、復(fù)合紡絲的方法,生產(chǎn)具有導(dǎo)濕快干性能的纖維,化學(xué)改性則是通過接枝共聚的方法,在大分子結(jié)構(gòu)內(nèi)引人親水性基團,從而增加纖維的吸濕快干性能。


1、物理改性

物理改性包括改變噴絲孔形狀、原料共混紡絲和雙組分復(fù)合紡絲3種方法·


(1)改變噴絲孔形狀

杜邦公司開發(fā)了高導(dǎo)濕四溝槽聚酯Coolmax纖維;日本東洋紡公司開發(fā)了Y形截面滌綸"Triacotr",該纖維表面形成3條導(dǎo)濕溝槽;遠(yuǎn)東紡織開發(fā)了Topcool導(dǎo)濕快干纖維;廣東珠江金紡集團通過改變纖維截面形狀的方法開發(fā)了導(dǎo)濕干爽型滌綸長絲,由于表面積的增大及毛細(xì)管效應(yīng)使其導(dǎo)濕性能大大提高;江蘇儀征化纖股份公司通過纖維“ H ”型截面形狀設(shè)計生產(chǎn)了Coolbest纖維;臺灣中興紡織股份有限公司生產(chǎn)了Y形和十字形截面的“ Coolplus” 臺灣豪杰公司開發(fā)了W型截面的Technofine纖維;東華海天公司生產(chǎn)了coolDry;順德金紡集團與東華大學(xué)合作開發(fā)了截面形狀為“ + '字型的Coolnice導(dǎo)濕滌綸纖維。


(2)原料共混紡絲

日本旭化成公司開發(fā)的高吸放濕聚氨酯纖維,具有吸濕量大,排放濕速度快的特點,能迅速將蒸汽和汗液向外釋放,保持舒適感。日本帝人公司開發(fā)的聚酯中空WELLKEY纖維,具有許多內(nèi)外貫通的細(xì)孔,液態(tài)水可以從纖維表面滲透到中空部位。王銳等將常規(guī)PET切片與一種易水解聚酯(EHDPET)切片以 85/15~80/20的比例進行共混紡絲,制成具有中空微孔并兼有表面凹凸構(gòu)造的共混纖維。中科院化學(xué)所研制的“絲普綸"纖維,是一種超細(xì)纖維具有獨特的芯吸效應(yīng),但回潮率僅為0.03%,由于織物的表面積增大,纖度很細(xì),使得單纖維之間的間隙很小,所以高密織物無需進行防水整理,便具有較好的防水透濕功能。


(3)雙組分復(fù)合紡絲

將聚酯和其他親水性聚合物用雙螺桿進行復(fù)合紡絲,研究具有皮芯復(fù)合形式的異形截面新型吸濕排汗纖維,對其吸水性和外觀進行改善,親水性材料作為芯層,常規(guī)聚酯作為皮層,2種組分分別起親水吸濕和導(dǎo)濕的作用。日本尤尼契卡公司開發(fā)的新型高吸放濕性纖維HYGRA,是皮芯結(jié)構(gòu)的復(fù)合纖維,該纖維的皮層為常規(guī)尼龍,濕潤時有滑爽的感覺,具有比棉纖維優(yōu)越的吸放濕能力。日本可樂麗公司利用復(fù)合紡絲方法開發(fā)的sophista纖維,其表層為具有親水性基團(一OH)的EVOH,芯層為聚酯。


2、化學(xué)改性

通過接枝共聚方法,在大分子結(jié)構(gòu)內(nèi)引人親水性基團,以增加纖維的吸濕排汗功能。通常是引入羧基、酰胺基、羥基和氨基等,增加對水的親和性。在原料改性的同時,還要有適當(dāng)?shù)募徑z工藝,使纖維具有多孔結(jié)構(gòu)和更大的比表面積等。


日本東洋紡開發(fā)的會呼吸的滌綸織物“ Ekslive ' 通過將聚丙烯酸酯粉末與滌綸混紡紡絲獲得吸濕排汗功能,通過吸濕排除熱量,改善滌綸織物的飽和吸水性。Komatsu serien公司將蠶絲化合物接枝在滌綸纖維上,生產(chǎn)吸水排汗滌綸。Xu Bi 等使用納米二氧化硅對棉織物進行整理后再與十二烷基三甲氧基硅烷反應(yīng)以使其具有疏水性。Eef Temmerman利用低溫等離子體放電法對棉紗線進行處理,以改善棉紗線的毛細(xì)效應(yīng)。soon Cheon Cho等利用低溫等離子體法使六甲基二硅氧烷接枝到棉織物上使其拒水。



二、吸濕排汗型織物的發(fā)展


1、吸濕排汗紗線的加工方法


目前,國內(nèi)外常見的具有吸濕排汗快干功能的紗線主要有2大類:簡單紗線和復(fù)合紗線。簡單紗線根據(jù)纖維類型不同可分為短纖紗線和長絲紗線。


加工方法包括多纖維混紡、交捻以及特殊整理等,開發(fā)和運用吸濕導(dǎo)濕性能好的紗線是開發(fā)吸濕排汗、決干涼爽織物的重要途徑。


(1)混紡紗線

一般導(dǎo)濕纖維的性能單一難以兼顧吸濕導(dǎo)濕、放濕三項性能,使織物的吸濕排汗快干性能受到制約,因此,將具有吸濕性能的纖維和具有導(dǎo)濕放濕性能的纖維共混紡紗是提高織物干爽舒適性簡單而有效的途徑。


(2)交捻紗線

將具有不同吸放濕功能的單紗或長絲通過并捻的方式加工成并捻紗線,可以獲得同時具有吸濕、導(dǎo)濕和排濕功能的紗線。如將具有吸濕性的棉纖維單紗和具有導(dǎo)濕排濕性能的Coolmax長絲捻合成并捻復(fù)合紗線,便能獲得兼具吸濕、排汗、快干性能的紗線。


(3)多層結(jié)構(gòu)復(fù)合紗

采用不同形態(tài)或種類的纖維,利用先進的紡紗技術(shù),使紗線呈現(xiàn)多層結(jié)構(gòu)分布,有利于發(fā)揮不同組分的性能,進而實現(xiàn)吸濕快干目標(biāo)。


2、吸濕排汗織物


吸濕排汗型織物是通過織物結(jié)構(gòu)設(shè)計或纖維改圖片等手段來改變織物對水分的吸濕、轉(zhuǎn)移、放濕等性能,使其同時具有吸水性和快干性。目前,常見的具有吸濕排汗快干功能的織物既有針織物又有機織物,按照其結(jié)構(gòu)的不同可分為單層、雙層、多層織物等。


隨著后整理技術(shù)的迅速發(fā)展,各種功能性面料也應(yīng)運而生。針對服裝濕熱舒適性要求誕生的吸濕排汗快干整理,以提高織物對汗液的傳輸能力為手段,解決人體出汗時的排汗困難、悶熱不舒適等問題。


(1)單層單向?qū)衩媪?/strong>

在早期的研究開發(fā)中,首先考慮的是單層結(jié)構(gòu)的織物,通常是由吸濕速干纖維的純紡或混紡紗線織造而成。近年來,隨著加工技術(shù)的進步,人們又開發(fā)了具有單向?qū)衲芰Φ目椢铮瑔蜗驅(qū)窨椢锸侵缚椢锏恼磧擅婊騼?nèi)外層具有不同的吸、放濕性能。在織物與皮膚表面的汗液接觸時,導(dǎo)濕具有很強的方向性,汗液能自發(fā)地從貼身的一面連續(xù)不斷地輸送到外表層并揮發(fā),保持皮膚的干爽和舒適,從而在很大程度上改善織物的濕熱舒適性,因此,理論上這種單向?qū)窨椢锏奈鼭窨旄赡芰εc皮膚接觸時的干爽性能將超過正反兩面親疏水性能一致的織物。


汪南方等用漿點印制法對純棉針織物進行單向疏水整理,具有較強的耐洗性;與未整理織物相比,透氣性下降10%左右,毛效下降5%~7%,吳濟宏等先對紗線進行拒水整理,再織造和染色以制備導(dǎo)濕針織面料,但存在拒水處理的紗織造工藝復(fù)雜,織物染色時易花,加工成本高等缺點。吳燁芳等通過單面整理棉織物,使其達(dá)到導(dǎo)濕快干的效果,但涂層整理后的織物透氣性變差,影響其服用性能,何天虹等采用單面整理技術(shù)開發(fā)雙側(cè)吸濕快干純棉針織物。


(2)雙層或多層單向?qū)衩媪?/strong>

受人們崇尚回歸自然的消費觀念影響,人們更注重棉纖維的使用,但由于棉纖維潤濕溶脹的特征會導(dǎo)致織物間隙的堵塞,妨礙了人體與外界環(huán)境之間的熱濕交換,棉纖維吸濕過程也會引起吸濕放熱,隨著吸濕達(dá)到飽和,吸濕放熱會逐漸停止,而織物中水的揮發(fā)過程反而會吸收人體表面的熱量,會使人產(chǎn)生先悶熱后濕冷的感覺。近年來,雙層或多層結(jié)構(gòu)織物的發(fā)展為開發(fā)單向?qū)?span style="padding: 0px; margin: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; caret-color: red;">織物奠定了基礎(chǔ),這類織物通常以疏水型合成纖維作為織物內(nèi)層,主要有以下四種結(jié)構(gòu)類型。


① 內(nèi)層用疏水性纖維外層用親水性纖維

該織物內(nèi)層一般為合成纖維,外層用天然纖維,織物內(nèi)層與皮膚產(chǎn)生點接觸,其特點是氣相汗可由天然纖維等吸濕性纖維吸收,液相汗則利用里層合成纖維的毛細(xì)管現(xiàn)象轉(zhuǎn)移到表層,由表層的吸濕纖維吸收,再向外界空氣散發(fā)。由于織物與皮膚是點接觸,從而使織物內(nèi)層與人體皮膚接觸保持干燥,所形成的空氣層具有保暖效果,因而在出汗過后沒有發(fā)粘、不透氣和發(fā)冷的感覺。


廣泛使用的棉蓋滌復(fù)合針織物便是典型代表。棉蓋滌復(fù)合織物的底紗采用疏水性的滌綸絲,面紗采用親水性的棉紗,經(jīng)親水性處理后具有快速吸濕及向織物外層快速擴散的特征,并使服裝內(nèi)部干爽。王曉等研究發(fā)現(xiàn),外層為棉纖維內(nèi)層為中空滌綸織物的保暖性和內(nèi)層干燥性比內(nèi)外層均為棉纖維的織物要好,比僅用具有親水性能的普通紗線構(gòu)造的織物具有明顯的吸濕排汗快干效果,且當(dāng)表面疏水性纖維含量為30%時,織物的吸汗性能及干爽性能最好。


② 內(nèi)外層用不同規(guī)格的合成纖維

該織物是以合成纖維為原料,里外層分別采用不同規(guī)格或種類的疏水性纖維,其吸水機制與天然纖維截然不同,是通過塑造內(nèi)外層毛細(xì)效應(yīng)的差異來實現(xiàn)單向?qū)竦?,這一現(xiàn)象又稱為杉樹效應(yīng)。通常,表層由細(xì)纖維構(gòu)成,里層由粗纖維構(gòu)成,由于表層纖維構(gòu)建的毛細(xì)管附加壓力比里層大,則在表層與里層之間存在著附加壓力差,利于汗液自里層向織物表面轉(zhuǎn)移,并通過外層向環(huán)境蒸發(fā),使織物里層表面保持相對干燥,人體感覺干爽舒適,日本東麗公司生產(chǎn)的Airfine Field Sensor多層針織物便是這種結(jié)構(gòu)的典型代表,能快速吸收人體排汗并從里層擴散到表面層,其吸濕快干能力是吸汗針織物Field Sensor的2倍,常用于運動服、醫(yī)療保健服和工作服等。


③ 具有燈芯狀吸收點的復(fù)合結(jié)構(gòu)織物

該織物是一種新型的復(fù)合層結(jié)構(gòu)針織物,具有很高的汗液傳遞速率,該織物也由2層組成,即所謂疏水滲出層(內(nèi)層)和吸收層(外層),且通過許多連結(jié)點與滲出層相復(fù)合,連結(jié)點由紗線組成,呈燈芯狀,按預(yù)定的順序分布在織物中,這些連結(jié)點含有親水纖維(如棉纖維),貫穿織物的內(nèi)外層。


捷克Bnro針織研究所采用日本福原V-LEC4BS 電腦提花雙面緯編開發(fā)了多種天然彩棉燈芯點結(jié)構(gòu)集層織物和常規(guī)空氣層結(jié)構(gòu)織物。侯秋平等所研制的雙面織物,其里層為滌和滌棉混紡紗,面層為棕色彩棉,設(shè)計了燈芯點分布密度分別為織物50%、25%、 12.5%的三種織物,導(dǎo)濕性能測試結(jié)果表明,當(dāng)織物內(nèi)外層原料完全相同時,燈芯點的密度越小,織物導(dǎo)濕性能越好。顧肇文等采用H型截面吸濕快干滌綸纖維和彩棉纖維設(shè)計了一種具有很高傳遞速率的燈芯點結(jié)構(gòu)導(dǎo)濕快干功能針織物,并研究了親水整理對織物性能的影響,結(jié)果證明,在織物內(nèi)外層原料完全相同時,燈芯點密度越小,織物的滲透性能和干燥性能越好;織物經(jīng)親水處理后,滲透性能降低,織物的導(dǎo)濕快干性能降低,說明此類織物不適合進行親水處理.



三、結(jié)束語


服裝的濕熱傳遞性能是維持人體濕熱平衡,使人感到舒適與否的重要因素,如果人的汗液不能順利通過織物,致使人體皮膚與服裝間微氣候區(qū)內(nèi)的濕度和溫度增加,人體皮膚表面被高溫和汗液包裹,就會使人產(chǎn)生悶熱感,因此,對織物進行吸濕干爽型加工就顯得尤為必要.


雖然人們青睞天然纖維,并且在服裝消費中天然纖維服裝占據(jù)主流,但天然纖維仍存在一定的局限性,如棉織物散濕較慢,水分將織物內(nèi)部空氣擠走,織物保溫性降低,產(chǎn)生陰冷感,此時純棉織物表現(xiàn)出的濕熱舒適性并不佳;蠶絲很柔軟,跟人的皮膚接觸面積大,瞬間可以吸收很多熱,所以蠶絲的服裝剛一穿上覺得很涼爽,但是蠶絲織物輕薄,一旦吸汗就立即貼到身體上,感覺濕漉漉的,因此,絲綢織物如果不經(jīng)過特殊處理,在夏天穿著時仍存在問題,對此,有必要對棉、絲等天然纖維織物進行吸濕排汗快干整理油于棉織物應(yīng)用的廣泛性,所以對棉制品的吸濕排汗快干整理顯得更為重要。



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