張雯琦，郭建生，王 華，陳大勇

（1.東華大學(xué) 紡織學(xué)院，上海 201620；2.諸城裕民針織有限公司，山東 濰坊 262218）

棉纖維具有良好的吸濕效果，純棉織物作保暖內(nèi)衣具有良好的舒適性與健康性，并且天然纖維環(huán)保，符合綠色發(fā)展理念。但是純棉織物在濕熱條件下導(dǎo)濕、放濕的速度緩慢，會影響人體皮膚與外界的濕熱交換，使人體產(chǎn)生悶熱感[1]。在寒冷的冬日，貼身內(nèi)衣既需要具有一定的防寒保暖特性，又需要具有高透濕性，以保證在正常運動過程中汗液及時從人體皮膚側(cè)向服裝外部傳遞。因此，研究既有一定保暖特性、又具有良好吸濕排汗性的織物作為服裝的原料非常有必要。單純采用吸濕快干化學(xué)試劑對織物做處理尚可達(dá)到效果，但是其具有不耐水洗的局限性[2]。根據(jù)液態(tài)水在織物中的傳濕機(jī)理[3]，若要使織物具有單向?qū)裥阅?，就要在織物正反兩面?gòu)造濕度梯度差，形成差動毛細(xì)效應(yīng)[4]。本文采用兩步法。首先對部分棉紗做疏水處理，設(shè)計織制正反兩面組織和表觀不同的針織物[5-6]，其中正面均為針織平紋組織，反面分別為一隔一成圈、一隔三成圈和全部成圈的集圈組織。然后對所得的各織物樣品做性能測試，分析比較各純棉針織物樣品的單向?qū)衲芰?、透濕性、顯汗導(dǎo)濕性、干燥性與吸濕性[7]，得出最佳的吸濕排汗功能制備整理工藝。制備整理工藝如圖1 所示。

圖1 吸濕排汗功能針織物制備整理工藝

1 試驗

材料：純棉轉(zhuǎn)杯紗12 Ne、純棉針織物（12 Ne 純棉轉(zhuǎn)杯紗，克重170g/m2，幅寬165cm）。

藥品：疏水處理劑，基本信息如表1 所示。

表1 疏水處理劑基本信息

儀器：電腦針織橫編機(jī)、電子天平、水浴鍋、小軋車、12 cm×12 cm 鋁板、電熱鼓風(fēng)干燥機(jī)、透濕儀、接觸角測定儀等。

2 產(chǎn)品設(shè)計與規(guī)格

2.1 處理劑選擇方法

純棉紗具有良好吸濕性能，在熱濕條件下由于纖維吸濕溶脹變形和本身吸濕存濕的原因，會大大影響純棉織物的吸濕排汗功能。為了開發(fā)吸濕排汗性能優(yōu)良的保暖內(nèi)衣用純棉針織織物，原理上可通過疏水處理使純棉紗變得具有較強(qiáng)的疏水性，減少棉纖維遇濕時的吸濕溶脹變形現(xiàn)象，再通過雙層（多層）織物結(jié)構(gòu)設(shè)計，構(gòu)建較好的芯吸通道，使織物內(nèi)外濕度梯度變大，促使汗液從貼近皮膚一側(cè)通過芯吸通道向空氣側(cè)轉(zhuǎn)移。因此首先需要選擇效果最佳的處理劑。

2.2 疏水處理劑選擇

選擇3 種疏水處理劑分別處理紗線，測試疏水處理后紗線的接觸角。選擇使得紗線水接觸角最大的疏水處理劑，用于后續(xù)針織面料樣品的織制。分別將上述3 種試劑處理后的紗線樣品編號為#1、#2、#3，做紗線水接觸角測試。其測試結(jié)果如圖2 和表2 所示。由圖2 可見，紗樣#1 的接觸角最大；通過表2 也可知，紗樣#1 的平均水接觸角最大且測試結(jié)果最穩(wěn)定，表明疏水整理劑A 疏水處理效果最佳。接觸角越大，疏水性越好，該紗線拒水效果越好。故選擇整理劑A 用于后續(xù)純棉紗線的疏水處理。

圖2 各紗樣水接觸角

表2 疏水處理后紗線接觸角測試結(jié)果

2.3 紗線疏水處理

高疏水性紗樣處理。將棉絞紗浸泡在4wt%～6wt%處理液的燒杯中，浴比為1∶50。將整個燒杯放在40℃水浴鍋中加熱30min，再將處理后的絞紗放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中烘燥45min，然后用冷水沖洗絞紗兩遍，最后在140℃條件下高溫焙烘[8]，處理簡圖如圖3所示。所得紗線標(biāo)記為紗樣（1）。

圖3 對絞紗疏水處理工藝流程簡圖

中疏水性紗樣處理?？刂剖杷幚韯┑臐舛葹?wt%～3wt%，用與（1）同樣的方法對相同數(shù)量的絞紗做處理。所得紗線標(biāo)記為紗樣（2）。

低疏水性紗樣。另外將未經(jīng)處理的純棉絞紗標(biāo)記為紗樣（3）。

三種處理所得紗樣用于后續(xù)4 種組織的織物試樣的設(shè)計織制。

2.4 織物組織結(jié)構(gòu)設(shè)計

貼身保暖內(nèi)衣的面料要求具有柔軟、舒適的特性，針織物通過紗線成圈再相互串套，具有較好的延展性、舒適性。而機(jī)織物交織次數(shù)比較多，硬挺度大，不夠柔軟，不適合做貼身衣物，因此，本文采用緯編針織技術(shù)織制織物試樣。

根據(jù)液態(tài)水在織物中的傳濕機(jī)理，為使汗液快速吸附并轉(zhuǎn)移到織物外表面，本文采用上述3 種疏水程度的純棉紗，設(shè)計了4 種組織，制得吸濕排汗緯編針織物試樣，并對其吸濕排汗性能進(jìn)行測試分析。

2.4.1 組織一設(shè)計思路

組織一為單面針織物，第1 路和第3 路參與編織的紗線是經(jīng)疏水處理后的紗樣（1），織制形成織物反面（靠近人體皮膚一側(cè)）；第2 路和第4 路參與編織的紗線是紗樣（3），即未經(jīng)處理的純棉紗，織制形成織物正面（靠近外界空氣一側(cè)）。該組織所得織物正面顯示為緯平針組織，靠近外界空氣一側(cè)；織物反面顯示為一隔一集圈組織，靠近人體皮膚一側(cè)，具有較強(qiáng)的疏水性，便于汗液從皮膚一側(cè)向織物外表層轉(zhuǎn)移。組織一編織圖如圖4 所示。

圖4 組織一編織圖

2.4.2 組織二設(shè)計思路

原來，兩棲飛機(jī)在水面上滑行時，要想改變水中航向是一件比較困難的事情，而配備四臺發(fā)動機(jī)的“鯤龍”AG-600想要在水里靈活轉(zhuǎn)彎，只需要改變一側(cè)發(fā)動機(jī)的推力即可輕松實現(xiàn)。同時，多臺發(fā)動機(jī)的設(shè)計還可以提高它在風(fēng)急浪高惡劣環(huán)境下起飛或者降落時的安全系數(shù)。

組織二同樣為單面針織物，且第1 路和第3 路參與編織的紗線為紗樣（1），織制形成織物反面；第2 路和第4 路參與編織的紗線為紗樣（3），織制形成織物正面。與組織一不同的是，織物反面顯示為一隔三集圈組織，形成許多有規(guī)律的立體結(jié)構(gòu)，有效地增加了織物靠近皮膚側(cè)的導(dǎo)濕面積；織物正面同樣顯示為緯平針組織，具有較強(qiáng)的吸濕和儲濕性，便于吸納從貼近皮膚一側(cè)傳遞過來的潮濕水分。與此同時，織物正反兩面吸濕性差異構(gòu)成了吸濕梯度，也有利于汗液從織物內(nèi)表面向外表面轉(zhuǎn)移[9]，以增強(qiáng)織物吸濕排汗性。組織二編織圖如圖5 所示。

圖5 組織二編織圖

2.4.3 組織三設(shè)計思路

組織三同樣為單面針織物，與組織一、二相同的是，第1 路和第3 路參與編織的紗線也是紗樣（1），織制形成織物反面；第2 路和第4 路參與編織的紗線也是紗樣（3），織制形成織物正面。雖然織物正反面均顯示相同的緯平針組織，但反面具有較強(qiáng)的疏水性。與組織一不同的是，組織未采用集圈組織，織物沒有浮線，孔隙更小，便于汗液從靠近皮膚的織物內(nèi)層（反面）向織物外層（正面）轉(zhuǎn)移。組織三編織圖如圖6 所示。

圖6 組織三編織圖

2.4.4 組織四設(shè)計思路

組織四同樣為單面針織物，與組織三相同的是正面（靠近空氣一側(cè)）和反面（靠近空氣一側(cè)）表現(xiàn)與緯平針無異，且正面具有較強(qiáng)的親水性，反面具有較強(qiáng)的疏水性。

組織四與組織一、組織二和組織三不同的是，編織進(jìn)線時采用了三種紗線，即紗線（1）、紗線（2）和紗線（3），分別對應(yīng)前文所描述的高疏水性紗、中疏水性紗和低疏水性紗。此種組織編織時按添紗組織結(jié)構(gòu)編織的方式進(jìn)線，形成了高疏水紗覆蓋中疏水紗，中疏水紗又覆蓋低疏水紗的添紗單面針織物，如圖7 所示。

圖7 組織四編織圖

3 織物性能測試分析

結(jié)合生產(chǎn)實際與純棉保暖內(nèi)衣服用場景，對上述4 種組織結(jié)構(gòu)的針織物（編號分別為#1、#2、#3 和#4）試樣進(jìn)行功能性測試，包括芯吸高度、顯汗導(dǎo)濕性、毛細(xì)效應(yīng)與透氣性4 項測試，試樣在測試前均采用相同的前處理條件，即：用皂粉和Na2CO3的混合溶液對樣布進(jìn)行4h 充分水洗，在流動水下充分沖洗兩次，最后在空氣中懸掛到自然晾干。

3.1 芯吸高度

測試結(jié)果如圖8 所示。由圖8 可知，在第10 分鐘的時候，芯吸高度從大到小的排列順序為#2＞#4＞#3＞#1，可見在短時間內(nèi)樣品#2 的潤濕能力更強(qiáng)；在第20分鐘的時候，芯吸高度從大到小的排列順序為#2＞#1＞#3＞#4，且樣品#2 的芯吸高度明顯高于樣品#1、#3、#4的芯吸高度，說明在前20 分鐘內(nèi)組織二織造所得樣布的潤濕能力領(lǐng)先于組織一、組織三、組織四。在第30 分鐘的時候，樣品#1 和樣品#2 的芯吸高度已經(jīng)保持一致，二者的芯吸高度高于樣品#3、#4，說明在半小時的時候，樣品#1 和樣品#2 均有較強(qiáng)的芯吸潤濕能力。綜合比較各個時刻樣品的芯吸高度指標(biāo)，樣品#2 的芯吸能力更為優(yōu)異。這可能與四種組織結(jié)構(gòu)緊密程度有關(guān)[10]。

圖8 各種組織針織物試樣透濕率

3.2 顯汗導(dǎo)濕效果測試

測試裝置如圖9 所示：鋁板、織物共兩層，鋁板中央有一個5cm×5cm 區(qū)域，織物尺寸為8cm×8cm，鋁板尺寸為12cm×12cm。實驗開始前先對棉布進(jìn)行稱重，將0.3mL 純凈水均勻滴在水區(qū)域，再將織物覆蓋到12cm×12cm 鋁板上，然后將織物用雙面膠固定在鋁板上以保證織物接觸水的面積相同，5min 后對棉布進(jìn)行稱重，利用公式（1）求得織物的透濕速率。

圖9 顯汗導(dǎo)濕效果測試示意圖

各種組織針織物試樣顯汗導(dǎo)濕效果如圖10 所示。由圖10 可知，組織一織物試樣顯汗的散失效果明顯高于其他三種組織，組織二次之，這可能是因為組織一與組織二同時擁有集圈組織所導(dǎo)致，通常當(dāng)織物中的集圈組織數(shù)量增加時，織物會變得疏松多孔，而組織一是一隔一集圈，組織二是一隔三集圈，相比于組織一，組織三的浮線更長，浮線組織中浮線自由浮在已有舊線圈的背面增加了織物厚度，阻礙了顯汗從織物內(nèi)層向織物外層傳遞，顯汗散失效果降低。

圖10 各種組織針織物試樣顯汗導(dǎo)濕效果

3.3 織物吸濕性能的測試

測試方法：分別裁剪面料#1（對應(yīng)組織一）、面料#2（對應(yīng)組織二）、面料#3（對應(yīng)組織三）、面料#4（對應(yīng)組織四）10 cm×10 cm 大小用作樣品，在100℃下干燥2 h,然后放入干燥器內(nèi)平衡24 h，再放在溫度和濕度都相對穩(wěn)定的環(huán)境中（室溫20℃，濕度65%）自然吸濕，每隔一定時間稱取一次各樣品重量，以此來計算織物的含濕率隨時間的變化。參照公式（2）計算。

各種組織針織物試樣吸濕性能測試結(jié)果如圖11所示。由圖11 可知，在織物試樣吸濕達(dá)到穩(wěn)定以后，組織二試樣的含濕率最大，說明在短時間內(nèi)，組織二的吸濕性更好。分析組織二的結(jié)構(gòu)可知，組織二是一隔三集圈組織，擁有更長的浮線，交叉浮線組織針織物的面密度高于單面平針組織針織物，使其比普通針織物更疏松且易于儲存水分，短時間內(nèi)吸濕效果更好，織物含濕率更高。而組織四由于織物結(jié)構(gòu)緊密，短時間內(nèi)織物無法吸收大量水分，故其含水率更低，吸濕性更差。

圖11 各種組織針織物試樣吸濕性能測試結(jié)果

3.4 干燥性能

測試方法：分別裁剪面料#1（對應(yīng)組織一）、面料#2（對應(yīng)組織二）、面料#3（對應(yīng)組織三）、面料#4（對應(yīng)組織四）10 cm×10 cm 大小用作樣品，先將樣品浸泡在蒸餾水中，待飽和吸水以后，用軋車對織物做浸軋，每個織物的軋液率保持在（75±5）%，然后將各樣品放置于溫度和濕度都相對穩(wěn)定的環(huán)境中（室溫20℃，濕度65%）等待它們自然干燥，每隔10min 稱取一次各樣品的重量，計算出織物在各個時刻的含水率，參照公式（3）計算。

各種組織針織物試樣干燥性能測試結(jié)果如圖12所示。由圖12 可知，組織三試樣的含水率變化在前30min 內(nèi)明顯快于另外3 種組織，在第80min 時4 種組織含水率均趨于穩(wěn)定，且含水率低于10%，說明在較短時間內(nèi)，高疏水性纖維與皮膚的接觸面積越大，織物的干燥速度也隨之提高。這可能是由于織物中部分高疏水性纖維的存在降低了織物吸收液態(tài)水之后的溶脹[11]，促進(jìn)了織物中所吸收水分的揮發(fā)，加快了織物自我干燥的速度，從而達(dá)到快干的效果。

4 結(jié)語

綜合考慮織物透濕性、顯汗導(dǎo)濕性、吸濕性與干燥性，由于組織三試樣的干燥性最佳且其透濕性與吸濕性較好，組織三織物可在保暖針織內(nèi)衣中使用，改善純棉針織內(nèi)衣具有高吸濕卻不易排汗從而影響舒適度的現(xiàn)狀。另外再結(jié)合實際生產(chǎn)情況，組織三織物結(jié)構(gòu)簡單，在生產(chǎn)活動中應(yīng)用更加廣泛，生產(chǎn)工藝相對簡單，生產(chǎn)條件成熟，能更快投產(chǎn)。