吸湿速干纺织品的性能及测试方法

姜利利++孙运

摘要：

简要介绍了吸湿速干纺织品的发展概况及性能，针对吸湿速干纺织品的特殊功能性总结了国内外的检测方法，并提出综合的评价体系，为纺织品的功能性检测提供依据。

关键词：吸湿速干纺织品；检测方法；评价体系

近年来，人们不仅对衣服的保暖性、款式有较高的要求，而且对服装面料的舒适性、健康性、安全性和环保性的要求也越来越高，既要求服装有良好的舒适性，又要求在大量活动而出现汗流浃背的情况时，服装不会粘贴皮肤而使人产生湿冷感。于是人们对面料提出了吸湿速干功能新要求[1]。

1 吸湿速干纺织品的发展概况

吸湿速干产品的兴起可追溯到上世纪80年代。早在1982年初，日本帝人公司就开始了吸水性聚酯纤维的研究，到了1986年，正式推出中空微多孔纤维第一代产品专利，并命名为Wellkey；1986年美国杜邦公司首次推出名为“Coolmax”的吸湿排汗聚酯纤维，纤维外表具有4条排汗沟槽，可将汗水快速带出，散发到空气中，制成的衣料洗后30min几乎已完全干透，夏季穿着仍能保持皮肤干爽；1999年杜邦公司推出升级换代Coolmax Aim系列布料。自杜邦公司推出吸湿排汗功能的Coolmax后，我国台湾的许多纤维生产商依托自身的技术优势，先后投入巨资开发具有吸湿排汗功能的相关产品，如远东纺织研制成功的Topcool十字形截面吸湿排汗纤维、华垄中兴纺织出品的十字断面Coolplus新型高科技功能性改性聚酯纤维、台湾豪杰股份集团开发的Technofine吸湿排汗聚酯纤维。目前杜邦的Coolmax、远东纺织的Topcool、豪杰的Technofine、中兴纺织的Coolplus等吸湿排汗纤维制成的产品已投入市场[2]。

相比而言，我国大陆对于吸湿排汗纤维的研究在技术上还存在一定的差距，近年由于市场兴起“吸湿排汗”纤维开发和应用的热潮，加上后道织物产品开发对吸湿排汗纤维需求的增加，大陆的研究机构也逐渐投入大量的精力研究相关的课题。

2 吸湿速干纺织品的原理

吸湿性指纤维表面或内部吸附或吸收气相水分的特性，放湿性指纤维吸湿后向外界环境放湿的特性，图1形象地展示了服装产品在穿着时的湿传导过程。吸湿速干，顾名思义就是面料能很快地吸收水分，又能及时将水分排出，从而保持人体的干爽状态，无论天然纤维还是合成纤维都很难兼具这两种性能，如何能使一种纤维同时具有快速吸湿、散湿的高舒适性能，纺织专家尝试各种技术开发吸湿速干面料，目前研究比较多的主要是通过以下几个途径：一是通过合理的织物组织结构设计，达到吸湿速干的功效；二是采用适当的后整理技术（包括涂层整理加工）赋予织物良好的吸湿排汗功能；三是通过纤维材料的物理形态结构改性，使之借助毛细管效应而改善其吸湿和导湿的性能，如中空、沟槽、异截面、表面微孔等纤维差别化技术的运用。

如果纤维大分子在化学结构中有亲水基团存在，这些亲水基团能与水分子形成水合物，纤维就具有吸湿性，所以纤维大分子存在亲水基团是纤维具有吸湿能力的主要原因。纤维中的大分子在结晶区中紧密而有规则地排列在一起，在此晶区中，活性基团之间形成交联，如纤维素中的羧基间形成氢键，聚酰胺中的酰胺基间形成氢键，所以水分子不容易渗入结晶区，如果要使晶区分子吸湿，必须破坏这种结构，使活性基团处于游离状态，才能具有吸湿作用。因此纤维的吸湿主要发生在无定形区，所以纤维的结晶度愈低，吸湿能力愈强。此外，微孔结构使纤维的吸湿率提高很多，化学纤维的吸湿率大多比不上天然纤维，这是因为合成纤维一般比较致密，而天然纤维组织中有微隙[2]。在吸湿速干织物的开发过程中，除了采用的纤维原料外，织物的组织结构、印染工艺、后整理技术及物理形态的结构改性等都对织物的吸湿速干性能有着非常大的影响。

3 吸湿速干纺织品的测试方法

吸湿速干面料的检测技术与其设计原理和所采用的加工工艺紧密关联，目前国内外尚无单一的方法或标准可以涵盖所有不同种类的吸湿速干纺织产品，各国的测试方法也不尽相同。

3.1 我国标准GB/T 21655.1—2008的测试方法

GB/T 21655.1—2008《纺织品 吸湿速干性的评定 第1部分：单项组合试验法》采用组合法，以多项指标综合评价纺织品的吸湿性与速干性，原理简单、测试方便。该方法主要测试纺织品的吸水率、滴水扩散时间、芯吸高度、蒸发速率和透湿量5项指标。

3.1.1 吸水率的测试

每个样品取5块试样，每块试样尺寸至少为10cm×10cm，在标准大气下调湿平衡，将试样放入盛有三级水的容器内，试样吸水后自然下沉，在水中浸润5min后取出，自然平展地垂直悬挂，水分自然下滴，当试样不再滴水时，用镊子取出试样称重。试样的吸水率等于浸湿后的质量与原始质量的差值占原始质量的比值，计算5块试样的均值。

3.1.2 滴水扩散时间的测试

每个样品取5块试样，每块试样尺寸至少为10cm×10cm，在标准大气下调湿平衡，将试样平放在试验平台上，用滴定管吸入适量的三级水，将约0.2mL的水轻轻地滴在试样上，滴管口距试样表面应不超过1cm。观察水滴扩散情况，记录水滴接触试样表面至完全扩散所需时间，若水滴扩散较慢，一定时间后仍未完全扩散，可停止试验，并记录扩散时间大于设定时间。

3.1.3 蒸发速率的测试

每个样品取5块试样，每块试样尺寸至少为10cm×10cm，对每块样品称重，记为m0，将试样进行滴水扩散时间的测试，试验完成后立即称取质量并自然平直悬挂于标准大气中，每隔（5±0.5）min称取一次质量，直至连续两次称取质量的变化率不超过1%，结束试验。如水滴不能扩散，可以加入润湿剂，或以玻璃棒捣压水滴，如果水滴仍不能扩散，停止试验，报告试样不吸水，无法测定蒸发速率。按公式（1）和公式（2）计算试样在每个称取时刻的水分蒸发量，绘制“时间—蒸发量曲线”。

△mi=m-mi （1）

Ei=△mi×100/m0 （2）

△mi——水分蒸发量，g；

m0——试样原始质量，g；

m——试样滴水润湿后的质量，g；

mi——试样在滴水润湿后某一时刻的质量，g；

Ei——水分蒸发率，%。

正常的时间—蒸发量曲线通常在某点后蒸发量变化会明显趋缓，在该点之前的曲线上作最接近直线部分的切线，求切线的斜率即为水分蒸发速率，分别计算洗涤前和洗涤后5块试样的平均蒸发速率。

3.1.4 芯吸高度和透湿量的测试

芯吸高度按FZ/T 01071的规定执行，裁取6块试样，其中3块试样的长边平行于织物经向（或纵向），另3块的长边平行于织物的纬向（或横向）。记录30min时芯吸高度的最小值，分别计算洗涤前和洗涤后2个方向各3块试样芯吸高度最小值的平均值。

透湿量按GB/T 12704方法A吸湿法执行。

3.1.5 吸湿速干性能技术要求及评定

按表1或表2评定产品的吸湿速干性能，产品洗涤前和洗涤后的各项指标均达到技术要求的，可明示为吸湿速干产品，否则不应称为吸湿速干产品。对于吸湿产品，仅考核吸湿性的3项指标；对于速干产品，仅考核速干性的两项指标。

3.2 美国材料与试验协会ASTM的测试方法

竖直杯法（ASTM E96-80-Procedure-B）。该试验方法是在温度为23℃、相对湿度为50%的情况下将织物盖在盛有水的杯上，织物下表面距离水面0.019m，水汽不断地通过织物传输到外界，因此杯中水量逐渐减少，通过周期性地称量杯内水的重量，从而得到该织物对水汽的传输速率，单位为g/（ m2·d）[2]。该装置简单，操作方便，对各种织物有比较性，由于织物下表面与水面仅有0.019m的距离，因此基本消除了对流的影响，属于纯扩散控制，与基本出发点完全吻合，适合于低等或中等透气性的织物的测定，但对于具有高透气性的材料，由于其较高的透气性会导致材料上方的空气进入下方杯中，破坏了杯中的静止空气层，使测试结果的准确性受到影响。

3.3 日本JIS L1096的测试方法

3.3.1 A法

将织物做成20cm×20cm的试样片10片，向织物滴一滴水，从水滴落在织物上开始到织物上的水滴没有光反射为止，记录时间，单位为s，取10次平均值，保留至小数点后一位。该法反映了织物对水的浸润性质，所测得的时间越短，织物对水的浸润性越好。

3.3.2 B法

将织物做成20cm×2.5cm的试样片，纵向、横向各5片，在装有（20±2）℃水的水槽上安装一水平棒，把试验片固定于棒上，试验片下端线浸于水面，用一直尺测量10min内由毛细现象水上升的高度（mm），取5次平均值，保留到整数。

3.3.3 C法

将织物做成1cm×1cm的试样片3片，平放入（20±2）℃的水中，记录从放入到试验片浸湿后开始下沉所需的时间，单位为s，取5次平均值，保留到整数。

3.4 美国纺织化学师与印染师协会AATCC79：2000的测试方法

3.4.1 织物的干燥性能（水分蒸发率）

将6cm×6cm的试样置于（20±1）℃、相对湿度（65±2）%的环境下24h，以滴定管口距受测织物表面1cm距离，滴0.05mL水于织物表面后（织物湿态质量为ms），置于准确度0.001g的微量天平悬空测试，12min后测（织物的质量为mt）其水分蒸发率，如公式（3）所示，取测试5次的平均值。

水分蒸发率=[（ms-mt）/0.05]×100% （3）3.4.2 滴水面积法

将织物展平，悬空撑平，向织物滴0.04mL水，3min后测量浸润面积，这种方法简单直观，观察者不但可从浸润面积的大小对织物做出对比，而且也可以从其浸润过程织物的不同表现来判断它的吸水特性。

4 吸湿速干纺织品的评价体系

织物对液态水的传递可看成是一个多环节的完整过程。它包括：①织物和液体的接触、润湿与吸收；②液体输送；③保水；④液态水蒸发散逸4个环节。由于吸湿速干特性与多种因素有关，如织物本身的性质、纤维表面的平滑程度、纤维的宏观形态结构（如中空、微孔等）以及纱线的构成方式、织物的编织结构等。所以评价织物的吸湿速干性能并不能停留于单一的吸湿速干指标的高低，辅助指标同样重要，只有充分满足辅助指标的最低要求，并且同时具备高性能的吸湿速干特性的织物才能称之为吸湿速干织物。[3]我们认为，一个完备的吸湿速干织物的测试与评价体系框架应该如图2所示。

参考文献：

[1] 商成杰.功能纺织品[M].北京：中国纺织出版社，2006.

[2] 姜怀.功能纺织品开发与应用[M].北京：化学工业出版社，2012.

[3] 廉志军，潘菊芳.吸湿速干聚酯织物测试与评价体系.2004涤纶产业链技术研讨会[C].桂林：中国纺织工程学会.2004：178-182.

（作者单位：宿迁市纤维检验所）