织物密度对三维正交机织物吸水导湿性能的影响

韦鑫　沈兰萍　黄河柳

摘要：采用不同纖度的细旦丙纶丝和黏胶长丝织造6种纬密相同、经密变化的三维正交机织物，以差动毛细效应为理论基础，对各织物的吸水导湿性能进行测试分析。结果表明：当细旦丙纶丝333 dtex（300 D）/72根、粘胶长丝278 dtex（250 D）/48根、细旦丙纶丝167 dtex（150 D）/48根所对应的功能层经纬密度分别为70X100根/10cm（导湿层），105×150根/10cm（吸水储水层），105×105根/10 era（导湿层）时，织物的吸水导湿性能表现最优。

关键词：差动毛细效应；织物密度；三维正交机织物；吸水导湿

在平板状三维机织物中，正交结构使用较多，其结构简单，三个系统的纱线，即地经纱、纬纱和接结经纱，呈正交状态配置而组成一个整体。三维正交机织复合材料作为一种新型材料，目前人们对其力学性能已有大量的研究，其结构的整体稳定性为吸水导湿织物的应用提供了更多可能。

当采用纯合成纤维编织双层结构织物时，织物里层纤维之间形成较粗的毛细管，织物外层纤维之间形成较细的毛细管，这样在织物两层界面之間就会产生附加压力差，以引导织物中的液态水自发地从里层流到外层，从而织物导湿快干，这就是所谓的差动毛细效应。织物里外两层之间的附加压力差是形成差动毛细效应的条件，也是织物中液态水自发从里层流到外层的动力。

本研究根据产生附加压力差的原理，织造了三层结构的织物，并通过改变原料、各功能层密度来探究织物吸水导湿性能最优时的结构参数。具体做法是采用不同纤度的细旦丙纶丝和粘胶长丝，利用细旦丙纶丝的高导湿性和黏胶长丝的高吸水性，同时结合差动毛细效应设计了三个功能层，依次是内层（导湿）、中间层（吸水储水）、外层（导湿），织造了6种不同经纬密的正交机织物，测试了各织物的吸水率、吸水速率、液态水扩散速度、浸湿时间、最大浸湿半径，分析了织物密度对三维正交机织物吸水导湿性能的影响，优选出了三维正交机织物吸水导湿性能最佳的织物经纬密度。

1.实验部分

1.1材料和仪器

材料：细旦丙纶丝333 dtex（300 D）/72根、167 dtex（150 D）/48根（瑞安市远霞丙纶丝经营部），粘胶长丝278 dtex（250 D）/48根（新乡市尚丽纺织有限公司），蒸馏水（市售）。

仪器设备：SGA598型半自动小样织机（江阴市通源纺机有限公司），GB204电子分析天平（南京安铎贸易有限责任公司），M290 MMT动态水分管理测试仪（锡莱亚太拉斯（深圳）有限公司）。

1.2织物设计与织造

在纱线原料以及比例一定的情况下，织造了6种不同密度的15层三维正交机织物，各层纱线原料及功能如表1所示。

实验设计的三维正交机织物的经向剖面图和上机图如图1、图2所示。

在织造过程中，各层织物所用纬纱原料与该层对应的经纱原料相同，综合考虑15层三维正交机织物在小样织机上的可织性，以及纱线原料的直径关系，最终确定每根综丝穿入纱线数为细旦丙纶丝4根，黏胶长丝和细旦丙纶丝分别为6根，穿筘为每筘4人，各织物保持纬密变化一致，每层的经密不宜过大，相应功能层对应的规格参数如表2所示。

上机织造时，打纬顺序按照综片提升和降落时经纱的升降来确定，在一个组织循环中其纬纱用量用法为：第1-7行纬纱用333 dtex×2的细旦丙纶长丝，第8-12行纬纱用278 dtex×3的粘胶长丝，第13-16行纬纱用278 dtexX 3的细旦丙纶长丝，第17行纬纱用278 dtexX 3的粘胶长丝，第18行纬纱用167 dtex；K3的细旦丙纶长丝，第19行纬纱用278 dtex×3的粘胶长丝，第20行纬纱用167 dtex×3的细旦丙纶长丝，第21-22行纬纱用278 dtex×3的粘胶长丝，第23行纬纱用333 dtex×2的细旦丙纶长丝，第24行纬纱用278 dtex×3的粘胶长丝，第25行纬纱用333 dtexX 2的细旦丙纶长丝，第26行纬纱用278 dtexX 3的粘胶长丝，第27-30行纬纱用333 dtexX 2的细旦丙纶长丝。

1.3性能测试

织物的吸水率测试标准及方法：参照GB/T21655.1-2008（（纺织品吸湿速干性的评定第1部分：单项组合试验法》测定。

织物的吸水速率、液态水扩散速度、浸湿时间、最大浸湿半径的测试标准及方法：参照GB/T21655.1-2009（（纺织品吸湿速干性的评定第2部分：动态水分传递法》测定。

2.结果和讨论

不同紧度三维正交机织物的吸水导湿性能测试参数包括吸水率、吸水速度、液体扩散速度、浸湿时间、最大扩散半径的测试结果如表3所示。

参照GB/T21655.1-2008（（纺织品吸湿速干性的评定第1部分：单项组合试验法》中的机织类产品技术要求，可知各类不同紧度的三维正交机织物的吸水率均远远大于国家规定的100%，储水能力较强。参照GB/T21655.1-2009《纺织品吸湿速干性的评定第2部分：动态水分传递法》中的性能指标分级标准，1#织物的吸水速度为2级（慢速），其余织物的吸水速度均达到3级（中速）；6#织物的液体扩散速度为4级（快速），其余织物的液体扩散速度均为5级（极速）；各织物的浸湿时间均为5级（极速）；各织物浸湿后的最大扩散半径显示：1#和2#织物大部分浸湿，3#和4#织物处于中间水平，5#和6#织物小部分浸湿。吸水速度越快表示织物吸水性能较好，从表3可知，各织物的吸水率和吸水速度为：1#<2#<3#<6#<5#<4#，明显可以看出，4#织物的吸水性能最好；液体扩散速度和扩散半径代表了液体导湿性能的好坏，从表3可知，各织物的液体扩散速度为：6#<5#<1#<2#<3#<4#，明显可以看出，4#织物的导湿性能最好；织物的扩散半径为：5#、6#<3#、4#<1#、2#；浸湿时间都达到了极速，不考虑对比。综合比较各性能指标，结果表明，4#织物的吸水导湿性能表现最优。

在织物密度较小情况下，随着紧度的增加，织物的吸水率、吸水速度以及液体扩散速度提高，但紧度增加到一定程度时，织物的吸水率、吸水速度以及液体扩散速度又会随着织物紧度的增大而降低。一方面，随着织物紧度的增加，纱线挤紧，纱线间的空隙减小，纱线内及纱线间可以容纳的水分减少；另一方面，织物密度越大，具有吸水导湿功能的纱线数量越多。因此各织物的吸水率、吸水速度以及液体扩散速度同时受纱线间的空隙和功能纱线的数量两个因素的影响。

在织物组织相同而密度不同的情况下，1#织物的浸湿时间最短，这是由于1#织物经纬密相对较小，纱线之间的紧密程度较小，水分对织物的润湿及浸透较快，因此织物的浸湿时间相对较短。

在织物组织相同的情况下，水分的最大扩散半径随着织物紧度的增加而减小，主要是随着织物的经纬密度增加，织物表层的保水能力增加，因此，织物表层的水分最大扩散半径逐渐减小，织物被水分浸湿部分也逐渐减少。

3.结论

a）根据差动毛细效应原理，合理选择织物内外层纤维纤度，能够获得吸水导湿性能良好的三维正交机织物。

b）采用细旦丙纶丝和黏胶长丝设计织造的不同密度的三维正交机织物吸水导湿性能表现优良，是一种理想的新型面料。

c）三维机织物的吸水导湿性能受紧度的影响，综合各项性能指标，4#织物吸水导湿性能最优，各原料对应功能层的经纬密度分别为为：细旦丙纶丝（333 dtex/72根）70×100根/10cm，粘胶长丝（278 dtex/48根）105×150根/10 cm，细旦丙纶丝（167 dtex/48根）105×150根/10cm。