（纺织工程专业论文）彩棉涤交织集层针织面料吸湿快干性能研究.pdf

摘要 天然彩色棉是采用杂交、基因等现代生物工程技术培育出的一种 在吐絮时就具有天然色彩的棉花。天然彩色棉在加工中无须染色，从 而减少了污水的排放，避免了禁用染料、有毒助剂对人体的危害及对 环境的破坏，降低了能源消耗，从而大大降低了成本，有力地提高了 它的竞争力。但天然彩棉纤维自身存在着不可克服的缺陷，如纤维品 质差；色素遗传性不稳定；色系比较单调。要扩大天然彩棉的市场占 有率，只有赋予天然彩棉一些特殊功能，提高它的附加价值。 论文介绍了捷克b r n o 针织研究所编织的一种新型复合层针织 物。该针织物由两层组成，层是疏水渗出层，另一层是吸收层。通 过连结线从吸收层穿过织物的厚度到达渗出层的表面，因此，该织物 具有很高的汗液传递率。据此，将天然彩棉的生态、绿色、环保等特 性与异型截面涤纶快速吸湿导湿性相结合，开发出集功能性、舒适性、 天然环保性为一体的灯芯点集层结构类导湿快干天然彩棉织物，它的 市场应用前景将十分开阔。为此，本课题进行了大量实验研究，主要 实验内容如下： 1 、采用哈氏纤维切片仪制作纱线横截面切片，并利用普通显微 镜辅助c c p 投影仪观察纱线的微观结构； 2 、采用日本福原v l e c 4 b s 电脑提花双面纬编机编织各类天然 彩棉灯芯点结构集层织物和常规空气层结构织物； 3 、在传统煮练工艺基础上，对各类针织物的煮练工艺进行探讨 与优选； 4 、采用液滴法测量织物的导湿性能和织物内层干燥性能；在模 拟人体出汗状态下，利用蒸发法测量织物的整体快干性能。 5 、对织物进行亲水处理，并利用二次通用旋转组合设计探讨织 物的定形工艺； 6 、综合织物导湿比s s ：，内层干燥时间t 和织物的整体干燥性 能v 三项指标建立织物导湿快干性能的综合评价指标z 。 通过多项研究和理论分析，得出以下结论： l 、确定织物的最佳前处理工艺为：n a ：c o 。浓度3 ；肥皂2 9 1 ； j f c3 9 1 ；浴比1 ：2 0 ；温度9 0 c ；时间1 2 0 m i n 。 2 、确定织物的最佳定形工艺为定形时问2 3 6 9 s ，定形温度 1 8 8 2 7 。 3 、在课题研究的灯心点密度范围内，当灯心点密度为1 2 5 时， 织物的导湿快干性最好。 4 、采用涤棉混纺纱做灯心点原料比采用化纤、纯棉纱做灯心点 原料织物的导湿快干性能好。 5 、建立的导湿快干综合评价指标z 能客观、准确地反映出织物 的导湿快干性。 关键词：彩棉，导湿，快干，灯芯点结构，舒适性织物 s t u d yo nt h em o i s t u r ea b s o r p t i o na n dm o i s t u r e f r e e c h a r a c t e r i s t i c so fd o u b l e l a y e rk n i t t e df a b r i c s i n t e r l a c e db yc o l o r e dc o a o na n dp o l y e s t e r a b s t r a c t n a t u r a lc o l o r e dc o t t o ni sb o r nw i t hn a t u r a lc o l o r , i t sc h a r a c t e ri s a t t a i n e db yh y b r i d i z i n ga n dg e n ec o n v e r s i o nm o d e m b i o e n g i n e e r i n g t e c h n o l o g y c o m p a r e dw i t hp r o c e s so fo t h e rc o t t o n ，n a t u r a lc o l o r e d c o t t o nn e e dn o td y ep r o c e s s ，w a t e rs o u r c ep o l l u t i o na n df o r b i d d e nd y e a n dh a r m f u la s s i s t a n tc a nb ea v o i d e d i tr e d u c e s e n e r g y s o u r c e c o n s u m p t i o n ，s 0i tm a k e si t sc o s tl o wa n di m p r o v e si t sc o m p e t i t i o n n a t u r a lc o l o r e dc o t t o ni se n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o ns p e c i e s a n d e c o l o g i c a la d a p t a t i o n ，b u tt h e r ea r ei r r e s i s t i b l ed i s a d v a n t a g e s ：p o o r f i b e rp r o p e r t y , u n s t a b l ep i g m e n td e s c e n d i b l i t y , m o n o t o n i cc o l o rl u s t e r s c o p e i n o r d e rt oe x t e n di t sm a r k e t o c c u p a t i o n ，s o m es p e c i a l f u n c t i o n sm u s tb eg i v e nt on a t u r a lc o l o rc o r o n t h i sp a p e ri n t r o d u c e san e wk i n dd o u b l e l a y e rk n i t t e df a b r i c w h i c hi sd e v e l o p e db yc z e c h i cb r r n ok n i t t e dr e s e a r c hi n s t i t u t e t h i s f a b r i ci sc o m p o s e db ym o i s t u r ea b s o r p t i o nl a y e ra n dm o i s t u r e f r e e l a y e rc o n s t i t u t e t h et w ol a y e r sa r ec o n n e c t e db ys p e c i a ly a r n ，t h i s f a b r i ch a sh i g hs p e e do fw a t e rt r a n s m i s s i o n s od o u b l e 1 a y e rk n i t t e d f a b r i cc o n s i s t so fn a t u r a lc o l o r e dc o t t o na n dp o l y e s t e rw i t hs p e c i a l c r o s s s e c t i o n ，t h ef a b r i ch a sc o m f o r t a b l ea n dn a t u r a lf u n c t i o n i t sw i l l h a v eag o o dm a r k e tp e r s p e c t i v e o nt h i sb a s i s ，m a n ye x p e r i m e n t sa r e c a r r i e do u t ，a sf o l l o w ： 1 、i no r d e rt oo b s e r v em i c r o c r o s s s e c t i o no ff i b r e ，m a k e c r o s s - s e c t i o ns l i c e sw i t hf i b r es l i c e ra n do b s e r v e t h e mw i t h m i c r o s c o p e 2 、d o u b l e l a y e rk n i t t e df a b r i c so f d i f f e r e n to u t e ry a mf i n e n e s s 、 d i f f e r e n tl a m p w i c kd e n s i t y 、d i f f e r e n tl a m p w i c km a t e r i a la n dr i b b e d s t r u c t u r ef a b r i c sa r ek n i t t e d 3 、a c c o r d i n gt ot r a d i t i o n a ls o u r i n gp r o c e s sa n dt h en e wm i x e d k n i t t e df a b r i cf r o mp o l y e s t e ra n dc o t t o ny a r na r ec o m p a r e d 4 、f a b r i c sa r et r e a t e d b yh y d r o p h i l i c i t y , d i s c u s sd i m e n s i o n a l p r o c e s sb ys t a t i s t i c sm e t h o d 5 、m o i s t u r ea b s o r p t i o na n dm o i s t u r e f r e ef u n c t i o n so ff a b r i ca r e t e s t e db yd r o pm e t h o d u n d e ri m i t a t i n gh u m a nb e i n g ss w e a t ，w h o l e d r ya b i l i t yo ff a b r i c sa r et e s t e db yw a t e re v a p o r a t i o nm e t h o d 6 、c o m b i n i n gl i q u i dt r a n s p o r t a b i l i t yr a t i o $ 1 $ 2 ，i n t e rd r yt i m et a n dw h o l ed r ya b i l i t yvb u i l das y n t h e t i ci n d e xzw h i c hc a ne v a l u a t e l i q u i dt r a n s p o r t a b i l i t ya n df a s td r ya b i l i 够o ff a b r i c s t h e f o l l o w i n gr e s u l t sc a nb ed e r i v e df r o me x p e r i m e n t a ld a t e ： 1 、b e s ts o u r i n g p r o c e s si sn a 2 c 0 3 ，3 ；s o a p ，2 9 hj f c ，3 9 l ；w a t e r r a t i o ，1 2 0 ；t e m p e r a t u r e ，9 0 4 c ；t i m e ，1 2 0 m i n 2 、b e s td i m e n s i o n a lp r o c e s si sf i g u r a b l et i m e2 3 6 9 s ，f i g u r a b l e t e m p e r a t u r e18 8 2 7 3 、w h e nl a m p w i c kd e n s i t yi s12 5 1 i q u i dt r a n s p o r t a b i l i t ya n d f a s td r ya b i l i t yo ff a b r i c sa l eb e s ti nm yr e s e a r c hs c o p e 4 、m o i s t u r ea b s o r p t i o na n dm o i s t u r e f r e ef u n c t i o n so ff a b r i c s w h i c hu s et cy a r na sl a m p w i c km a t e r i a la r eb e t t e rt h a nt h o s ew h i c h u s ep u r ep o l y e s t e r 、p u r ec o t t o na sl a m p w i c km a t e r i a l s 5 、s y n t h e t i ci n d e xzc a no b j e c t i v e l ya n da c c u r a t e l ye v a l u a t e s l i q u i dt r a n s p o r t a b i l i t ya n df a s td r ya b i l i t yo ff a b r i c s h o u q i u p i n g ( t e x t i l ee n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db y ：a s s o c i a t ep r o f g uz h a o w e n d o c t o rw a n gq i k e yw o r d s ：n a t u r a lc o l o r e d c o t t o n ，m o i s t u r ea b s o r p t i o n ， m o i s t u r e f r e e ，c o r n f o r t a b l ef a b r i c 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本 人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用 的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的 内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律 结果由本人承担。 学位论文作者签名： r 期：砂 年f 肋勿日 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借 阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密 学位论文作者签名：色秽牟 1 日期：咿眇汐日 指导教师签名：五 东产人学坝t 学位论义 第一中缔论 第一章绪论 第一节国内外对针织服装舒适功能性的研究 服装舒适性是功能性研究的一个分支，也可称为舒适功能性。关于服装穿着舒 适性的定义，虽然有种种说法，但一般认为舒适性是在一个适宜的温度下，服装穿 着者感觉不出任何不舒适的因素，既不感到硝凉，也不觉得微热，在实际上和心理 上总处于舒适的状态。要使人保持舒适的状态，从物理范畴而言，要求服装材料有 良好的透湿保暖性，有适当的热阻和浔阻。从生理机理而占，产散热必须达到动态 平衡，人体才能维持正常的舒适感。这种动态平衡依靠生理调节和行为调节获得。 儿利用人体固有的生理功能达到动态平衡称之生理调节，凡利用着装等人为方式达 到人体产散热动念平衡称之行为调节。 一、国外对针织服装的舒适功能性研究 国外对服装穿着热湿舒适性的研究已有4 0 多年的历史。自7 0 年代以 柬，服装舒适功能性的研究受到普遍重视，发展较快，使这项研究步 步深人，产品层出不穷。此类研究的特点是以运动服装为先导，不断 向其它服装领域渗透；从简单的测试方法发展到复杂的测试方法；从 测试单一指标变为测试综合指标：从物理方面到生理与心理方面全面 地研究服装穿着热湿舒适性；从织物的组织结构到纤维原料及后整理 工艺上采取全方位积极投入。经过多年的努力，此类研究课题芷不断 地向纵深发展。 从国外对服装穿着舒适性的研究情况看，大体可分为两个阶段：从 4 0 年代至7 0 年代仞为第一阶段：7 0 年代初至今为第二阶段。 第一阶段，人们主要是建立某种测试装霄或仪器，从事基础理论方 面的探索。这一时期取得的许多重大科研成果影响至今。如1 9 4 1 年 g a g g e 等人提出用克罗( c l o ) 值这一服装热阻的单位来评价服装防寒 东毕大学坝i 学位论史第一章绪论 隔热的性能。又如，1 9 6 2 年a h w o o d c e c k ”、提出用服装透湿指数( i ) 作为热气候条件下穿着舒适与否的评价杯准，这阶段所创建的理论 与测试方法为第二阶段的发展和深入奠定了基础，创造了条件。 第二阶段，人们在静期研究的基础上逐步地认识到人体一服装一环 境是一个不可分割的系统。在这一阶段主要注重和强调从多角度对服 装穿着舒适功能性展开全面的研究，并出现了模拟人体服装一环境系 统的仪器与各种类型的假人。1 9 7 2 年m e c h le s s 研制了皮肤模型装置并 用这套装旨测试服用织物的干态导热性与热浔传递性。1 9 8 2 1 9 8 3 年同 本1 1 相继报道了用服装微小气候模拟装置和用电子计算机模拟服装 热湿传递性能的研究方法，并提出了用服装的内气候来作为评价服装 舒适性标淮的新理论。 在湿热舒适性测试仪器的研究方面，美国、西欧把能够模拟人体各 部位功能的暖体假人和由计算机控制的假体铜人作为研究的重点。而 同本则把研究的重点放在微气候仪方面。 国外对功能性舒适性针织服装织物的研究主要侧重于其吸湿、快干 机理上，即在动态的坏境下，服装面料本身要具备对“环境一衣服一 人体”三者之间进行综合调节平衡的功能，使服装内气候保持在舒适 的范围内。以空气层为基本特征的集层针织物是这一阶段舒适功能性 针织服装面科研究的重点，1 9 8 4 年在第2 9 届国际针织工艺家协会上集 中讨论了集层舒适性功能针织结构原理问题，捷克斯洛伐克布尔诺针 织研究所由此设立了一组研究课题，全面系统地研究了丙纶与棉交织 的集层针织物服用性能”1 。集层织物通过对织物结构层次进行合理设 计，使内层具有将汗水向外层传导，而外层具有吸湿扩散快干的功能 使与皮肤接触一僦总处于干燥状态，以此来提高服装的舒适性。 在对服装舒适性的研究中，英国锡莱纺织研究所与西德h o h e n s t e i n 实验室和巴黎服装工业技术研究中芯( c e t i e ) 合作开展了服装舒适性的 研究工作，试图要将所有与舒适性有关的实验室试验结果建立一个三维 模式。其目的是要使织物新品种的生产者能预见到其最终成品的舒适性 能，以使服装生产者能预测到在各种情况下衣服的实际舒适性，而无需 进行昂贵费时的穿着试验，以加快纺织服装产品的开发速度，减少穿着 东牛大学颀卜学也论文第一审绪论 不舒适产品上市的可能性和因此而产生的产品滞销现象。 二、国内对针织服装的舒适功能性研究 我国从8 0 年代初彳丌始丌展对舒适功能性服装的研究，比国外迟了 近4 0 年。但在过去短短的二十年罩，我国纺织业广大科技人员和学者经 过共同努力，取得了不少的科研成果，并在国际和国内学术刊物上发表 了许多有一定水平的研究论文。如1 9 8 2 年中国纺织大学对织物的热传递 性能进行了研究，并在1 9 8 5 年研制成功了服用织物传热透湿装置。1 9 8 3 年西北纺织工学院对纺织品热、浔舒适性测试方法进行了研究，并先后 研制出了i 型、i i 型织物微气候仪，同时还提出了用热阻、渝阻、当量热 阻、热阻率、溻阻率、当量热阻率等6 项指标作为织物热、湿舒适性物理 指标。又如天津纺织工学院子1 9 8 7 年开始，根据西德皮肤模型的原理， 1 9 9 0 年研制成功了能模拟人体出汗和体温皮肽的模型以及与其配套的人 工气候箱和织物汽相缓冲代用仪“。用该装置束测试织物的热阻抗和浔阻 抗及透湿指数。据了解，该院萨在研究第二代人造皮肤模型，以增加动 态测试功能。其研究论文己在亚洲纺织刊物上发表。这些都在不同 程度上反映了我国在测试仪器和理论上的研究水平。 第二节湿传递理论研究状况 织物渝传递性能是服装穿着服用性能中的主要性能之一。通过服 装的湿传递主要有汽态湿传递和液念水灞传递两种形式，因而关于湿 传递理论的研究也集中在汽念湿传递和液态水湿传递两大方面。 自1 9 3 9 年h e n r y 1 首次提出并分析纺织纤维的热湿传递性后， 国内外许多学者在热平衡理论的基础上从纤维、织物、服装等方面对 汽态湿传递进行了大量研究，如：l f o u r ”，k h o n g ”等对水汽通过纤 维进行热湿传递机理研究；m e w h e l a n 1 、l f o u r “、f t p e i y c o 1 等对水汽通过织物进行热湔传递机理研究；j h w a n g “”、j p f o h r “”、 p h g i b s o i l ”等对水汽通过多层织物进行热湿传递机理研究； a h w o o d c o c k “”对水汽通过服装系统进行了热湿传递机理研究。 东华大学使十学位论义 第一章绪论 另一方面，由于处于隐汗状态的人体的湿传递过程主要是汽态水 的传递，它对服装穿着的影响主要是热平，镛，而显汗不仅影响热平衡 ”，而且影响皮肤的触觉感受，严重影响穿着的舒适性，关于液态水 的传递性能的研究也成为学者们研究的一个热点。 w a s h b u r n 对多孔结构和毛细管流动关系进行了研究，并在芯吸理 论的基础上设计了一些实验束研究吸水性和毛细管传递性之间的关 系，提出了被广泛认为是液体芯吸的动力学描述的w a s h b u r n 方程。 m i n o r 等人研究了各种液体在纤维束中的移动，并且用纤维组合系统的 洞湿理论来解释液滴在织物中穿透的现象。s c h w a r t z ”从热力学观点 解释了这一性能。熊杰等利用铺展因子和散失速率两个模拟量得出 机织物结构特种参数与织物液态水传递性能的关系。邱冠雄妇引等以滴 在织物上的水在毛细效应下沿纤维运动的形态变化为依据，并以水滴 接触织物到水滴完全消失所用的时日j 为吸湿标准，探讨了织物对液态 水的导湿机理。姚穆等研究指出，织物具有多种结构且各层次在湿传 递中的表现和作用各不相同，并对各层次导湿孔洞的物理量进行描述。 姚穆1 ，y o u - l oh s ie h “，b m i l l e r 7 1 等还应用涧浔理论和毛细管理 论研究了液态水在织物中传导的机理。邢孟秋似们等通过试验定性研究 了纱线的捻度、单丝纤度、单丝横截面形状以及助剂对芯吸的影响。 王其们等研究了差动毛细效应在织物液态水传递中的应用及形成差动 毛细效应的条件，在假设纱线和织物中的纤维为完全规整排列的前提 条件下建立了差动模型，并在忽略了线圈的空1 日j 几何形态的条件下计 算了针织物的毛细输水量。c r o w 和o s c z e v s k i ”1 、庄勤亮1 等研究了 外压力对液体在针织物问传递的影响，探讨了针织物间液体传导的机 理。 第三节吸湿- 决干织物的工艺设计 要想获得具有优良的吸湿快干性能的织物，需要从三个方面入手： 新型导湿纤维丌发研究、针织物组织结构设计和新型后整理技术的应 用。 4 东牛人学颂i 学位论史 第一审绪论 一、新型导湿纤维的开发研究 在对舒适功能性服装的开发与研究过程中，人们对化学纤维有了 新的认识。同时，近年来化学纤维工业的迅猛发展，出现了一大批具 有天然纤维性能的差别化纤维及其纱线，如超细纤维、多孔、中空、 高吸水、包芯等，为舒适功能性针织服装面料的开发提供了充足的“粮 食”， 目静国内外各种高吸湿纤维的具体特性如下： a 、高吸放溺聚氨酯纤维”“：r 本旭化成公司酋刨的高吸放湿聚氨 酯纤维，其特点是吸渝量大，且放湿速度快，能迅速地把蒸汽和汗液 向外释放，保持舒适感。这种聚氨酯纤维几乎1 0 0 放湿，即，在运动 或高温的环境下纤维从皮肷吸收水分，在静止或低温环境下可以迅速 放湿，从而恢复吸河性能，因此又把此类纤维称为“能呼吸的纤维”。 b 、细旦丙纶纤维：实验表明，丙纶单丝纤维愈细，芯吸透湿效应 愈明显，且手感越柔软。因此细旦丙纶纤维织物导汗透气，穿着时可 保持皮肤干爽，出汗后没有棉织物的浔凉感，也没有其他合成纤维的 闷热和汗臭感，从而提高了织物的卫生性和舒适性。 c 、高去漏四沟道聚酯纤维：杜邦公司用于生产c 0 0 lh l s x 织物的四 沟道( t e f r a c h a n n e l ) 聚酯纤维，具有优良的芯吸能力，将疏水性合成 纤维制成高导湿纤维，将高度出汗皮肤上的汗液用芯吸的方式导到织 物表面蒸发冷却“。实验证明， 3 0m i n 后的湿度去除百分率：棉为 5 2 ，四沟道聚酯纤维达9 5 。将此类纤维应用于运动服装能保持皮肤 干爽和舒适，并具有优良的保暖御寒作用。 d 、聚酯多孔中空截面纤维w e l l k e y ：“w e l l k e y ”是聚酯中空纤维， 从纤维表面看，有许多贯通到中空部分的细孔，液态水可以从纤维表 面渗透到中空部分。这种纤维的结构以最大的吸水速度和含水率为目 标，具有优良的吸汗快干和干爽型的独特风格。 e 、导湿干爽型涤纶长丝：此类纤维通过改变纤维截面形状使单纤 之间的空隙增大。由于表面积的增大及毛细管效应使此类纤维导湿性 能大大提高。采用该纤维生产的织物导湿性能、水分扩散性能佳，与 东。产入学坝l 学位论史第一帝绪论 棉等吸湿性好的纤维搭配，采用合理的组织结构，效果更好。 f 、高吸放湿性尼龙：f 1 本东丽公司的q u u p 是在尼龙中混入特殊 的高吸湿性聚合物而制得的均匀楣溶的聚合物混合体。这种特殊的商 吸湿性聚合物在高温的环境中具有很高的平衡吸湿率，而且纤维的吸 湿率随着这种聚合物添加率的增加而提高，既保持了尼龙原来的特 性，又能使吸湿性提高2 倍。所以用q u u p 制成的运动服，内在的湿度 较低，闷热感等舒适性指标能得到很好的改善。 g ，h y g r a 纤维“：闩本尤尼契卡公司的h y g r a 纤维是把吸湿聚合 物作为芯的复合纤维，因而具有高吸湿性。纤维的表面是常规的尼龙， 湿润时有滑爽的感觉。无论是吸放湔能力、吸放湿速度，h y g r a 纤维都 比棉好，尤其是在吸收服装内的湿气和内衣外释放湿气方面，优于其 它产品。 h 、挥汗纤维：此类纤维表面涂有电离子体，并混入了一些无害的 化学物质，从而具有吸水性强，而且放湿速度快的特点，赋予该纤维 面料无闷热感、不沾身、汗水挥发快的功能。 i 、s o p h is t a 纤维“：它利用了复合纺丝的方法，将e v o h ( 乙烯一 乙烯醇共聚物) 和聚酯制成双组分皮芯型的复合纤维。该纤维的表层为 具有亲水性集团( 0 1 t 基) 的e v o h 芯层为聚酯纤维。在穿着s o p h is t a 纤维制作的运动装时，出于亲水性基团的存在，汗水很快被纤维表面 吸收并扩散出去。由于芯层的聚酯几乎不吸浔，此类纤维内部吸收的 水分与棉纤维相比要少得多，因此，从皮肤吸入纤维内部的水分可很 快扩散蒸芨出去。从而有干爽舒适的穿着感，织物不会粘在身上。 二、针织物组织结构的设计 在早期研究中，首先考虑的是单层结构织物，一般由1 0 0 合成纤 维或棉纱织成纬平针或交错集圈、添纱等组织，也可采用不同原料进 行交织。 对服装舒适性的研究中发现：采用双层结构要比单层针织面料能 更好地满足舒适性能的要求，双层结构更能体现服装生理卫生功能的 苯1 人学碗i 学位论文第一审绪论 优越性。但在研究初期，人们用疏水性的化纤和亲水性的天然纤维交 织成两面派织物，片面地强调了面料有外观的挺括性和皮肤的接触舒 适性，而忽视了天然纤维具有浸涧膨胀、堵塞织物f 日j 隙的缺点，妨碍 人体的热浔交换。另一方面，过量的吸湿也会引起吸渝放热，然后随 着吸湿的饱和，吸湿放湿逐渐停止，织物中的纤维反过来吸收人体表 面的热量，并使潮湿的衣服与人体粘贴，使人先觉得斛热，然后又觉 得湿冷。这主要是因为天然纤维例如棉的吸湿能力较强，吸收汗液后 不能及时把水分导出。 后来，人们发现了这种织物的缺点，并对其进行了改进。近年来 双层或多层结构织物发展的最大特点是打破了人们以往习惯用棉之类 天然纤维作服装罩层的旧观念，科学地采用以疏水性合成纤维作里层， 以吸渝性天然纤维作表层的新方法。此类产品集舒适性、功能性和流 行性于一体，既保持针织物的优良品质又具有透湿、散热、透气和吸 汗快于的功能，克服了原来以棉作内层出汗后发生皮肤与织物粘连， 使人体发冷的感觉。这类产品主要有以下几种”“： a 、内层用疏水性纤维外层用亲水性纤维 这类织物内外层分别由疏水性纤维和亲水性纤维构成。织物内层一 般用合成纤维，外层用天然纤维。织物内层与皮肤产生点接触。其特 点是气念汗可由天然纤维等吸灞性纤维吸收，液态汗则利用黾层合成 纤维的毛细管现象把汗吸到表层，由表层的吸浔纤维吸收，再向外界 空气散发。出于织物与皮肤是点接触，从而使织物内层与人体皮肤接 触保持干燥。而且所形成的空气层具有保温效果，因此在出汗过后没 有发粘感、不透气和发冷的感觉。这类织物的典型产品有t b 结构和 s p a s s y 结构。 b 、内外层用不同规格的合成纤维 这种结构的织物以合成纤维为原料，内外层分别采用不同规格和种 类的疏水纤维构成，它的吸湿机理与天然纤维截然不同，其织物结构 系采用毛细管效应不同的纱线组成两层或三层结构 1 。表面采用较细毛 细管或细特丝，罩层采用较粗的毛细管或粗特丝，则表面的毛细管引 东华大学硕i 学位论义 第一章绪论 力比罩层大，构成表层与里层的i 晦界面存在着压力差，使液体从里层 吸到表层，这样可以做到表层有汗液而罩层没有汗液的效果”。 c 、具有灯芯绒状吸收点的复合结构织物 此类织物是捷克b r n o 针织研究所编织的一种新型复合层针织物。 该织物具有很高的汗液传递率，它由两层组成，一层是疏水渗出层( 反 面) ，办称保健层，另一层是吸收层( 讵面) ，吸收层通过许多连接 点与渗出层相复合，连接点呈灯芯状按预定的顺序分向在织物中。织 物中的连接点含有亲水纤维( 如棉纤维) 。编织时，连接点处的连结 线从吸收层穿过织物的厚度到达渗出层的表面( 织物反面) 。 三、新型后整理技术的应用 新型后整理技术可通过改变纤维的表面性能而赋予合成纤维亲水 性。改变纤维的表面性能主要是增加纤维的微孔性结构。形成毛细管 效应而提高纤维的亲水性。处理的实质是在织物表面上加一层亲水性 化合物( 也称亲水整理剂) ，目前使用的亲水整理剂有两类：一类是丙 烯酸系单体，另一类是结构为亲水部分和固着部分的表面活性剂，采 用浸渍法和浸轧法加工处理”。 第四节本课题研究目的和内容 一、本课题的研究目的 近年来，世界各国尤其是欧荚等发达国家相继制定了一系列环保 法规和标准，对迸口纺织品实旋安全检测，限制了非生态纺织品的市 场流通和消费。生态纺织品标准的产生，在国际贸易中掀起了一股“绿 色浪潮”。天然彩棉以其不含任何化学物质，不刺激皮肤，柔软舒适， 保健且色泽自然柔和、古朴典雅、质地柔软，符合人们返璞归真、崇 尚天然的心态，因而其纺织品堪称为“2 l 世纪的宠儿”，被誉为“人 类第二肌肤”。天然彩棉的发展符合绿色、环保、健康、舒适等服装 流行趋势，是实现可持续发展要求的新型纺织原料。天然彩棉织物迎 东毕人学坝l 学 亟论义第一章绪论 合了市场的需求，是2 l 世纪国际绿色纺织品市场上最具发展潜力的产 品之一。 虽然彩棉纤维具有生态性和环保性，但是它自身也存在着不可克 服的缺陷，如纤维品质差，长度短、比强度低、整齐度差异大，成熟 度低，色素遗传性不稳定，色泽变化大，而且投入市场使用的只有绿 色和棕色两种颜色，色泽比较单调”1 。就目前情况来看，近期内要 想获得五彩缤纷的天然彩棉织物不太现实。要扩大其市场占有率，只 有赋予天然彩棉一些特殊功能，提高它的附加价值。为此，本课题的 目的在于将天然彩棉的生念，绿色、环保等特性与异型截面涤纶快速 吸湿导湿的功能性相结合，丌发一种集功能性、舒适性、天然为一体 的灯芯点复合结构的吸湿快干彩棉织物，以满足市场对生态性功能纺 织品的需求。 二、本课题的研究内容 1 、为了了解纱线的微观截面，利用哈式纤维切片仪做纱线横截面 切片，并利用普通显微镜辅助c c p 投影仪进行观察。 2 、利用闩本福原v l e c 4 b s 电脑提花双面纬编机编织不同外层纱 线粗细、不同灯芯点密度、不同灯芯点原料的灯芯点结构织物和罗纹 空气层结构织物。 3 、根据传统煮练工艺，对涤棉交织织物的煮练工艺进行探讨与优 选。 4 、对织物进行亲水处理，并利用二次通用旋转组合设计探讨织物 的定形工艺。 5 、采用液滴法测量织物的导 ! 性能和织物内层干燥性能；在模拟 人体皮肽的出汗状态下，利用蒸发法测量织物的整体快干性能。 6 、综合织物的导湿比s ，s ：，内层干燥时间t 和织物的整体干燥时 间t 三项指杯建立织物导湿快干性能的综合评价指标z 。 9 东申大学硕i 学位论义 第一章织物原科选择 第二章织物原料的选择 第一节织物原料的选择 导湿快干功能性面料可通过织物原料选择、组织结构设计等方式， 改交织物对水分之吸湿、移动、放湿等性质，同时使织物具有导湿和 快干性。 在大运动量条件下，服装面料的舒适性与其所含原料的性能有很 大的关系，尤其是纤维的导湿性能。异型涤纶为当i j l 的新型功能性吸 湿快干纤维，具有较强的导湿性能，在织物中加入异型涤纶纤维将大 大提高织物的液态水的传导能力，使人体所产生的大量液态汗能够迅 速被织物吸收，并且快速导出织物表面，散失于环境空气中。导湿性 的化学纤维利于液态水的传递和散渝，适合大运动量条件下的人体着 装舒适性需求，是导湿快干功能性面料的最佳原料之一。 人体在大量运动、出汗状态下，化学纤维织物较天然纤维织物更 有利于提高人体的着装舒适性，尤其在湿传递性能方面。但聚酯纤维 由于其成纤聚合物分子上缺少亲水基团，吸湿性差，聚酯纤维服装穿 起来使人感到闷热。天然纤维织物有较好的吸渝性能，在人体静态或 轻度运动状态下有较好的舒适性能。但人体在大运动量状态下，皮肤 要经历大量出汗一蒸发一干燥的过程，而织物也要经历干燥一吸湿一 放湿一干燥的过程。此时，天然纤维大量吸湿后，天然纤维的杨氏模 量大幅度地降低，产生较大的膨润，对汗水的蒸发有阻碍作用。由于 人体所产生的大量汗液无法迅速导出，产生的热量也无法通过汗水的 蒸发来扩散，其吸湿速度、水分扩散速度和蒸发速度都不尽如人意， 因此，在大量出汗后，人体的湿舒适性较羞”。 综上所述，本课题采用具有导渝快干性能的化纤和天然彩棉相结 合。原料中的c 0 0 l b s t 、c o o l m a x 和普通圆形截面涤纶同属于聚对苯二 摩毕人学j 季! i 学位论史 第一幸织物原料选择 甲酸乙二酯纤维，但c 0 0 1 b s t 和c 0 0 l m a x 纤维通过了化学物理改性处理。 对涤纶的改性主要通过化学和物理改性的方法赋予涤纶纤维较高的吸 水性、输水性，以提高涤纶织物穿着的舒适感。丌发出的异形截面涤 纶纤维，主要通过改变喷丝孔形状在纤维侧壁丌设沟槽柬提高纤维材 料在织物中的毛细管效应，从而提高涤纶纤维导湿性。由于纤维在纵 向形成了许多沟槽，从而提高了纤维在织物中的毛细管效应，使织物 由于纤维上或纤维间的毛细通道产生芯吸作用而具有干爽导湿性能。 一、c o o i b s t 长丝 c o o l b s t 采用全新的纤维截面形状设计，将毛细管原理成功地运用 到织物结构，使其能够快速吸水、疏水、扩散和挥发，从而保持人体 皮肤的干爽”。同时，由于聚酯纤维具有较高的湿屈服模量，在湿润 状态时也不会像棉纤维那样倒伏，能够始终保持织物与皮肤问舒适的 微气候状态，达到了提高舒适性的目的。 为了了解纱线微观截面，利用哈氏纤维切片仪制作纱线横截面切 片，利用普通显微镜附加c c d 投影仪进行观察，纱线横截面如图2 一l 所示。 二、c o o i m a x 长丝 图2 - 1c 0 0 l b s t 纤维的横截面绐构 c o o l m a x 是出杜邦公司研究丌发的具有四条排汗管道的异型截面 聚酯中空纤维。纤维横截面形态呈扁平型的四凹槽截面结构，因而能 东牛人学坝i 学位论文 第一帝织物原车耳选择 使相邻纤维易于靠拢，并形成许多毛细管效应强的细小芯吸管道。正 是由于纤维的独特物理结构，导致了c o o i m a x 具有很好的毛细效应。 这种毛细效应可随时将皮肤上的汗液抽离皮肤传输到面料表面，从而 使皮肤保持干爽和舒适。此外，这种纤维的比表面积要比同旦数的普 通圆形纤维大，因而在汗水排至织物表面的同时，也能快速蒸发。 利用哈氏纤维切片仪制作纱线横截面切片，并利用普通显微镜附 加c c d 投影仪进行观察，纱线的横截面图2 - 2 所示。 三、普通涤纶长丝 幽2 - 2c o o i m a x 纤维的横截面结构 本论文采用了两种细度的普通涤纶长丝，但纱线中单纤细度相同。 利用哈氏纤维切片仪制作纱线横截面切片，并利用普通显微镜附加c c d 投影仪进行观察，纱线的横截面图2 3 所示。 圈2 3 酱通涤纶纤维的横截面结构 东牛人学确 学位论义 第一幸织物原料选择 四、涤棉混纺纱 利用哈氏纤维切片仪制作纱线横截面切片，并利用普通显徼镜附 加c c d 投影仪进行观察。纱线的横截面见图2 - 4 所示。 五、天然彩色棉纱 图2 - 4涤棉混纺纱横截面结构 经观察，本课题应用的棕色彩棉截面与自棉相似，两者截面均呈腰 圆形且有中腔，但棕色彩棉的色彩呈片状，主要分布在纤维次生胞壁 内。成熟度好的纤维，截面比较圆润，胞腔较小，成熟度差的纤维，截 面扁平，中腔较大。同白棉相比天然棕色彩棉的品质稍差，棕色彩 棉的主体长度稍短，短绒率稍高，纤维离散比较大。但同普通白棉相 比，天然彩色棉纤维细度较细。 为了了解纱线截面，利用哈式纤维切片仪制作棕色彩棉纱线横截 面切片，利用普通显微镜附加c c d 投影仪进行观察如图2 5 所示。 酗2 - 5棕色彩棉纱横截面结构 东牛人学硕i 学位论史 第一章织物篡料选择 天然彩棉纤维在吸湿方面与普通白棉没有太大的区别，但天然彩 棉与本白棉相比较，天然彩棉纤维比本自棉纤维细得多。相同支数的 纱线中，天然彩棉纤维根数明显多于本自棉纤维根数，从而在天然彩 棉纱中形成的毛细管根数多于本白棉纱中毛细管根数，这就使得天然 彩棉在吸湿方面性能可能优于白棉。 第二节纱线原料规格 本课题选取的纱线原料为1 8 2 t e x 和1 4 6 r e x 棕色彩棉纱、 14 5 t e x 混纺纱( 7 0 h 型截面涤3 0 棉) 、1 8 5 t e xh 型截面涤纶纱、 c o o l m a x 长丝、c 0 0 1 b s t 长丝、1 6 7r e x 和1 1 1 t e x 普通涤纶长丝等。 纱线的规格性能如表2 1 所示。 表2 1实验纱线原料规格表 编号品名 细度t e x 规格 l彩棉纱1 8 2纯棉 2 彩棉纱1 4 6纯棉 3 涤棉混纺 1 4 5 t 7 0 c 3 0 4 c 0 0 l b s t 短 1 8 5h 戳面 ， 5 c 0 0 l b s tk 8 6 h 截面 6 c 0 0 1 m a xk 8 9 四沟梢截面 7 酱通涤纶1 6 7圆形截面 8 普通涤纶 1 1 1 圆形截面 东毕大学硕 学位论文第二章织物编织工兰和物理性能 第三章织物的编织工艺和物理性能 第一节织物组织的选择 开发舒适功能性导湿快干织物，必须从构成织物的纤维原料、组 织结构、编织工艺等各方面着手研究，同时考虑到织物的服用功能性 和穿着舒适性。 1 9 8 4 年在第2 9 届国际针织工艺家协会上集中讨论了集层舒适性 功能针织结构原理问题，捷克斯洛伐克布尔诺针织研究所研究出一种 具有很高液态汗传递速率的织物结构一灯芯点结构针织物。该织物有 两层，一层是疏水渗出层( 内层) ，另一层是吸收层( 外层) ，疏水渗出 层通过许多连结点与吸收层相复合。连结点由纱线组成，呈灯芯点状 按预定的顺序分布在织物中，这些连结点含有一定的亲水性纤维。吸 收点从吸收层穿过织物厚度到达渗出层的表面。灯芯点结构针织物最 大的特点是灯芯点吸水点将液态汗从保健渗出层传递到吸收层效果非 常惊人。灯芯点不仅从保健层的表面，而且从保健层罩面的原料中快 速向外传递汗液，从而使保健层干燥。 捷克斯洛伐克布尔诺针织研究所认为，灯芯点应有规律地、均匀 地分布在织物内层，每平方厘米含有1 0 一2 0 个灯芯点是比较适宜的， 灯芯点原料中包含吸湿性纤维的纱线重量应不大于总重量的1 0 15 。 对灯芯点结构针织物来说，含有吸湿纤维比例在5 0 7 0 比较适宜“1 。 本课题以捷克斯洛伐克弗尔诺针织研究所研究的灯芯点结构针织 物为依据，采用h 型截面吸湿快干涤纶和彩棉交织，设计灯芯点结构 天然彩棉织物。编织所使用的具有“h ”型截面的功能性涤纶纤维采用 了全新的纤维截面形状设计，能将毛细管原理成功地运用到纺织品表 面结构，使其能够快速吸水、输水、扩散和挥发，从而保持人体皮肤 的干爽。同时，由于聚酯纤维具有较高的湿屈服模量，在湿润状态时 东华大学做 学位论义 第二市织物编织t 艺和物理件能 也不会像棉纤维那样倒伏，所以始终能够保持织物与皮肤问的微气候 状态，达到提高舒适性的目的。由于c o o l b s t 纤维截面为异型，故其 抗弯性能优于其它圆形截面纤维，消除了圆形截面纤维织物的粗硬感，