姚海偉

(陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工與紡織學(xué)院，陜西咸陽712000)

1 Coolplus纖維的研究現(xiàn)狀

據(jù)資料報(bào)道，開發(fā)具有吸濕排汗功能的產(chǎn)品，通常采用物理改性、化學(xué)改性或者是兩者的結(jié)合，一般有以下一些方法［1］:(1)在合成聚合物原料時(shí)，采用向聚合物的成纖大分子中引入酰胺基、氨基、羧基、羥基等親水性基團(tuán);(2)通過改變紡絲工藝條件和噴絲板孔型狀，在紡絲時(shí)制成超細(xì)纖維、異形纖維、中空微多孔纖維;(3)將吸濕性物質(zhì)固定于纖維表面，提高纖維的吸濕性;(4)利用對纖維表面進(jìn)行處理及改性技術(shù)，增強(qiáng)織物及滌綸等合成纖維的表面吸濕性，使棉織物表面產(chǎn)生排水效果;(5)與親水性聚合物共混紡絲;(6)與吸濕性聚合物復(fù)合紡絲;(7)運(yùn)用生物酶分解等多種技術(shù)提高織物及纖維的吸濕排汗性等。

經(jīng)濟(jì)性、舒適性、功能性是未來服用織物的特色，健康、舒適是未來的方向發(fā)展，因此在運(yùn)動、休閑領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景，具有吸濕快、放濕快、蒸發(fā)快的獨(dú)特功能性面料倍受青睞。

我國臺灣省中興紡織公司研發(fā)的Coolplus新型纖維，它具有良好吸濕排汗功能。利用四條細(xì)微纖維表面溝槽，產(chǎn)生“毛細(xì)現(xiàn)象”經(jīng)芯吸、擴(kuò)散、傳輸，通過織物使水滴瞬間排出體外，讓肌膚充分感受清涼和干爽。其干燥效率較棉高10%～46%，濕氣擴(kuò)散能力較棉高11%～75%。

Coolplus纖維是普通聚酯纖維經(jīng)過必要的改性而制成的，由臺灣中興紡織有限公司開發(fā)生產(chǎn)。由于其優(yōu)良的吸濕排汗性能，自問世以來，被國內(nèi)外的一些廠家紛紛采用，廣泛應(yīng)用于針織內(nèi)衣、T恤衫、襯衫、運(yùn)動服等領(lǐng)域中，深受消費(fèi)者的歡迎，特別是在美、日、法等名牌運(yùn)動服飾應(yīng)用更廣泛。

2 Coolplus織物吸濕排汗原理

Coolplus織物具有優(yōu)異的吸濕排汗性能與纖維的“+”型截面形狀和表面的無數(shù)微坑有密切關(guān)系。

2.1 纖維截面形狀與吸濕排汗性能

Cooplus纖維生產(chǎn)時(shí)，利用異形孔噴絲板直接紡絲成“+”型截面，使纖維表面形成四條細(xì)微溝槽，異形纖維之間和異性纖維束之間形成的毛細(xì)管數(shù)量比相同細(xì)度的圓形纖維之間和圓形纖維束之間形成的毛細(xì)管數(shù)量多許多，織物毛細(xì)效應(yīng)更加明顯。

纖維異形化后，表面積增加，使液態(tài)水的傳導(dǎo)面積和汽態(tài)水的蒸發(fā)面積增加，有利于水汽的傳輸;同時(shí)吸水面積增加，吸水性較其它纖維高。

且“+”型截面使Coolplus纖維蓬松、充實(shí)度降低，形成較多的孔隙，與皮膚的接觸面積比圓形減小1/2，從而減少了濕感，增加了涼爽感，穿著更加舒適。

2.2 纖維表面結(jié)構(gòu)與吸濕排汗性能

Coolplus纖維紡絲時(shí)，向普通聚酯中添加成孔改性劑，并在聚合物均勻分布，通過熔融紡絲，用堿在整理階段溶解出來，纖維表面具有許多細(xì)微孔洞和溝槽。

Coolpus滌綸長絲是一種疏水性纖維，沒有經(jīng)過化學(xué)改性其本質(zhì)與普通滌綸相同，但織物可以通過纖維上的孔洞和細(xì)微溝槽產(chǎn)生的毛細(xì)現(xiàn)象，將肌膚表層排出的汗水與汗汽，經(jīng)由芯吸、擴(kuò)散、傳輸?shù)茸饔?，瞬間排出體外，從而使肌膚保持干爽與涼快。汗液的吸收速度和擴(kuò)散速度比棉還要快。

Coolpus纖維內(nèi)的水分不像其它高吸水的天然纖維如棉纖維是水與其親水基有化學(xué)結(jié)合，只是機(jī)械地保存在纖維內(nèi)，因此蒸發(fā)同樣的水分，Coolpus纖維需要較少的熱量，能在很短的時(shí)間達(dá)到干燥狀態(tài)。

Coolplus織物吸濕排汗示意圖見圖1。

圖1 Coolplus纖維吸濕排汗原理

3 織物吸濕排汗性能的測試方法

有關(guān)織物吸濕排汗性能的測試方法并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，世界各國有不同的測試方法和評價(jià)指標(biāo)，如美國杜邦實(shí)驗(yàn)室的滴液法、我國的透濕杯法等。現(xiàn)就各種測試方法做一介紹，為測試Coolplus織物吸濕排汗性能做準(zhǔn)備。

3.1 透氣性

根據(jù)《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)－紡織品織物透氣性的測試(GB/T 5453 －1993)》［2］試驗(yàn)方法，使用織物透氣儀測定在一定壓力差條件下，織物單位時(shí)間內(nèi)通過的空氣量，測試織物的透氣性能。

3.2 毛細(xì)效應(yīng)法

織物毛細(xì)效應(yīng)測試方法參照《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)－紡織品毛細(xì)效應(yīng)試驗(yàn)方法(FZ/T 01071－1999)》執(zhí)行。毛細(xì)效應(yīng)法在測試環(huán)境為20℃、65%RH時(shí)，沿織物經(jīng)向在左、右、中等部位各剪尺寸為30cm×2.5cm試樣條各1條，將其一端夾在毛細(xì)效應(yīng)測試儀的裝置上，另一端夾一質(zhì)量為3g的張力夾，布條下端浸入加有紅墨水的水中，放置30min后，測水在織物上的上升高度，并以此高度作為織物對液態(tài)水傳遞性能指標(biāo)［3］。

3.3 比利時(shí)UCB倒置法

比利時(shí)UCB公司推出的兩種測試方法［4］屬于干燥劑法，其中一種方法為倒置法。另一測試方法與美國的ASTME 96法基本相同。

首先吸濕杯中放入150g干燥劑，稱量其重量為m1，將裁取好的面積為100cm2圓形試樣固定于吸濕杯上，且面向外以膠帶固定，將測試裝置倒置在已達(dá)吸濕飽和的海綿墊上，經(jīng)5h后將試樣去除，并稱重內(nèi)裝有干燥劑的吸濕杯得m2，將m1、m2代入下式，得出測試結(jié)果:

式中:M.V.P——透濕量(g/m2·24h)

S——試樣的被測面積(m2)

T——測試時(shí)間(h)

3.4 杜邦公司滴液法

根據(jù)美國杜邦公司實(shí)驗(yàn)室滴液法測試標(biāo)準(zhǔn)［4］，裁取5×13cm大小的試樣1塊，平放在水平面上(注意正面向上)，下鋪上白色濾紙一張，將一滴0.05ml的水珠滴在試樣的左半部分，按下秒表，記錄所需要的時(shí)間，(注意是水珠完全滲入織物內(nèi)部)，或者測定30min后達(dá)到的最大擴(kuò)散位移。一般選取代表性的經(jīng)向、緯向、45°來表征織物導(dǎo)濕性能。

3.5 水分蒸發(fā)率

為了既簡便又準(zhǔn)確地測量織物的導(dǎo)濕性能，我國臺灣省紡?fù)貐f(xié)會TTF0007《吸濕速干紡織服飾品》［5］提出了一個簡便易行的方法，不需要很多的設(shè)備，也不需要專業(yè)的技術(shù)就可操作，但是卻能很準(zhǔn)確地反映織物的導(dǎo)濕性能。匝緊一塊6×6cm試樣在燒杯口部，試樣經(jīng)緯紗沒有扭曲且表面平整。將其放置在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境狀態(tài)下靜置24h，然后置于電子天平上(精確度為0.001g)，在滴定管口距試樣1cm處將一滴0.05ml水滴于試樣表面，測試12min后該水滴的水分蒸發(fā)率。

3.6 透水性

根據(jù)文獻(xiàn)測試方法，在織物的一面連續(xù)增加水壓，到織物另一面出現(xiàn)水漬時(shí)，測量水柱的高度，從而確定織物的透水性能。實(shí)驗(yàn)時(shí)，裁取直徑20cm的試樣一塊，當(dāng)織物一面連續(xù)增加水壓，到織物另一面出現(xiàn)水漬時(shí)，測定水柱的高度(厘米液柱，1cm=98Pa)。

3.7 透濕杯法

織物的透汽性能可以透濕量來衡量。參照我國國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 12704－1991織物透濕量測定方法》［6］，測試中采用非接觸法，因此透濕量主要反映了織物的透汽性能，透濕量越大，透汽性越好。測試方法包括以下兩種:

3.7.1 吸濕法

吸濕法又叫干燥劑法，是指在一定濕度、溫度下，通過測定干燥劑一定時(shí)間內(nèi)所吸收的水蒸氣量，從而獲得此條件下單位時(shí)間內(nèi)透過試樣單位面積的水汽量，常用的評價(jià)指標(biāo)為蒸發(fā)率。

3.7.2 蒸發(fā)法

蒸發(fā)法又包括正杯法(正相杯法)和倒杯法(反相杯法)，它們是測定在一定的風(fēng)速、溫度和濕度下單位時(shí)間內(nèi)透過試樣單位面積的水蒸氣量，一般用一天通過1m2的織物所透過的水蒸氣的質(zhì)量(單位:g/m2·24h)來表示。

正杯法與倒杯法的根本區(qū)別在于前者織物測試面與水面保持一定的距離，而后者則使被測織物測試緊帖水面。正杯法的測試條件與人體在少量運(yùn)動或靜止?fàn)顟B(tài)下織物的透濕性相近，人體排出的汗液較少，這時(shí)皮膚與織物間有一定的空隙，且較大水汽濃度的空氣存在。倒杯法的測試條件和人體在劇烈運(yùn)動狀態(tài)下的透濕性相近，在這種狀態(tài)下，人體排除的汗液急劇增多，織物與人體皮膚上的汗液直接接觸。

3.8 水皿法

文獻(xiàn)介紹的水皿法測試的是織物透濕汽性能，實(shí)驗(yàn)中用烘箱模擬恒溫恒濕條件測試試樣透汽量。杯子中的水汽通過織物不斷傳輸?shù)酵饨纾员兴恐饾u減少，通過多次杯內(nèi)水的質(zhì)量稱量，得到該織物對水汽的穿透阻礙作用的大小。

3.9 日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISL－1099

測試原理［7］是:用醋酸鉀作為干燥劑。將PTFE薄膜用橡皮環(huán)箍在塑料杯上制成一個水蒸氣通透杯子。在將薄膜包覆在杯子上之前，將充足的醋酸鉀溶液(占杯子容積約2/3)放入到水蒸氣通透杯子中。在每一織物上取出20×30cm的樣品3塊，放置在測試支撐架上。所有涂層或?qū)訅嚎椢镉孟鹌きh(huán)固定在支撐架上，并涂層或?qū)訅好娉?。樣品支撐系統(tǒng)的安裝以能夠漂浮在23℃水溫的水槽中為準(zhǔn)。在薄膜朝上方向測試包括試樣、干燥劑和薄膜杯質(zhì)量后，將測試杯迅速倒過來并放入樣品支撐架中。這一裝配方式被放置在恒溫30±2℃裝置中。15min后，將測試杯取出恒溫裝置，將其倒置過來并測其重量。

3.10 紅外光法

用SC69－02型水分快速測定儀，在托盤上放入8ml水，將130mm×110mm的織物覆蓋在托盤上，打開紅外光源，在讀數(shù)窗讀出數(shù)據(jù)，即為失水重量，以此計(jì)算導(dǎo)濕率。實(shí)驗(yàn)環(huán)境為20°C、35%RH。此法的測試狀態(tài)更接近于夏季服裝的穿著狀態(tài)，測試速度快，每次只需10min。操作方便，所需儀器及附件少，儀器成套性好，成本低，更有實(shí)際意義。

3.11 LYSSY法

丹麥PBI Dansensor Lyssy公司提出的該測試方法以電阻式阻抗檢測器在溫度為28℃，相對濕度為90%的條件下測定一定時(shí)間內(nèi)水蒸氣透過單位面積試樣的質(zhì)量［8］，因此也可以將其視為蒸發(fā)法中的一種。由于其測試時(shí)間較短，且測試結(jié)果是電腦自動換算后，再經(jīng)打印機(jī)直接打印出來，故為眾多之測試方法中最為省時(shí)的一種測試方法，缺點(diǎn)為不能同時(shí)測試多塊試樣。

3.12 ISO11092熱盤法

熱盤測試法，也稱皮膚模型法，是通過測試模擬緊貼皮膚所發(fā)生的傳熱過程的方法［9］。從測試原理來看，出汗熱盤測試方法屬于蒸發(fā)熱轉(zhuǎn)移阻抗法，是用于測量不同類型織物對水蒸氣的阻抗(水蒸氣阻抗是指織物兩側(cè)的蒸氣壓力差值除以壓力梯度方向單位面積總的蒸發(fā)熱流量)。蒸發(fā)阻抗越低，則透水汽性能越好，即出汗熱盤法測試的是蒸氣熱傳遞阻力。蒸發(fā)阻抗越高，織物的呼吸性越差。

3.13 假人法

出汗假人法的假人有點(diǎn)像熱盤法，用來模擬典型人體的形狀和尺寸。假人測試比出汗熱盤測試更具有實(shí)際意義，因?yàn)樗梢钥紤]更多的變量，包括服裝覆蓋人體的表面積、紡織品的層數(shù)和人體表面空氣層的分布、松還是緊配合、人體不同部分的皮膚溫度差異、身體的位置和運(yùn)動狀態(tài)等。由于出汗假人法復(fù)雜、昂貴，使得假人測試費(fèi)用比熱盤法高。

3.14 垂直吸水法

垂直吸水法是將織物一端浸入水中，另一端吊在稱重儀器上，測量一定時(shí)間內(nèi)織物的吸水量。垂直吸水法測量織物液態(tài)水傳遞能力時(shí)，不同試樣寬度方向同時(shí)吸水的紗線(或毛細(xì)管)根數(shù)必須相等，稱重儀器必須能連續(xù)測量。此法稱重儀器和試樣準(zhǔn)備要求高。

3.15 保水率法

將試樣放在25℃、相對濕度65%的環(huán)境中平衡后，在蒸餾水深50mm下浸漬30min，提出水面后懸掛，在基本不滴水后稱重。再用離心脫水機(jī)(加速度1900m/s2，即重力加速度的194倍)脫水3min(周邊加吸水層防止容器內(nèi)壁剩水被織物吸回)稱重。烘干后稱得干重。由此計(jì)算平衡回潮率、飽和回潮率(相當(dāng)于空氣相對濕度100%條件下的吸水率)、保水量、吸水量從而求得保水率。

4 評價(jià)方法的分類

評價(jià)織物吸濕排性能的方法較多，但仍可按測試指標(biāo)的類型分為，透氣性、吸水性、導(dǎo)濕性、透水性和透汽性等。

［1］孫玉釵.人－服裝－環(huán)境系統(tǒng)熱舒適性的理論研究［J］.河北科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，24(4):61 －66

［2］趙恒迎，等.Coolbst纖維針織物導(dǎo)濕透汽功能的研究［J］.紡織科學(xué)研究，2008，14(3):14 －18.

［3］FZ/T 01071－2008紡織品毛細(xì)效應(yīng)試驗(yàn)方法

［4］陳莉娜，等.導(dǎo)濕快干功能性針織運(yùn)動新面料［J］.紡織標(biāo)準(zhǔn)與研究，2009，(1):10 －13.

［5］賈玉梅，等.滴液法測試織物導(dǎo)濕性的研究［J］.絲綢，2010(7):42－43.

［6］HG/T 2582－1994橡膠或塑料涂覆織物耐透水性測定

［7］GB/T 12704－1991織物透濕量測定方法

［8］張新安.織物緊度與透濕性關(guān)系及透濕的測量方法［J］.紡織學(xué)報(bào)，2008(4):115 －116.

［9］趙書經(jīng).紡織材料試驗(yàn)教程［M］.北京:中國紡織出版社，2009，45 －48.