（纺织材料与纺织品设计专业论文）吸湿排汗纤维无缝内衣结构与性能的研究.pdf

摘要 与传统的针织生产方式相比，无缝内衣工艺的服装款式、花型设计过程简单，上机操 作方便，节省了劳动成本。从机器上直接编织下来的产品已经具有许多成品的特征，如尺 寸已到位、已装有弹性腰口、有裁剪标记线和扎口等，缩短了产品的加工工艺流程。在加 工完毕后，同一种产品不会因为缝制、裁剪而出现误差，从而保证了尺寸、外观等的完全 一致性，为提高产品的质量和成品率打下了基础。而在服用性能方面，无缝产品减少了侧 缝，比传统的针织品具有更高的合体性和舒适性。 本文结合无缝内衣设计工艺，确定了底纱、面纱、组织结构、线圈单位长度作为考查 无缝内衣织物吸湿排汗性能的四个影响因素。选择了c o o l m a x 、c o o l p l u s 、c o o l b s t 和 s e n s i l l a q u a r i u s 四种吸湿排汗纱线作为底纱，1 4 6 t e x 棉纱、7 7 8 t e x 4 8 f 锦纶长丝、 7 7 8 t e x 6 8 f 锦纶网络丝、6 1 1 t e x 涤纶长丝四种普通纱线作为面纱，再设计了平纹、1 1 罗纹、2 2 罗纹、相错组织四种组织结构，同时设定了四个不同数值的线圈单位长度，按 照正交试验设计方法，采用l ，。( 45 ) 正交表安排无缝内衣织物的编织方案，选择圣东尼 s m 4 一t r 2 单面电子提花圆机编织。 评价织物吸湿排汗性能的主要指标有透湿性能、液态水传导性能和快干性能。本文选 择透湿量、芯吸高度、扩散面积、快干性能作为综合评判领域建立模糊因素集，通过确定 上述各指标的权重系数，获得无缝内衣织物的吸湿排汗性能综合评价效果。在l ，。( 4 5 ) 正交表中分析吸湿排汗性能综合评价效果，找出各影响因素的主次顺序，并确定吸湿排汗 无缝内衣织物的最佳编织方案。 影响织物吸湿排汗综合性能的因素，按主次依次为底纱、面纱、组织结构及线圈单位 长度。其中底纱、面纱对织物吸湿排汗综合性能的影响较大，而组织结构和线圈单位长度 的影响相对较小，且两者的影响程度相当。 吸湿排汗无缝内衣织物的最佳方案为a ，b ，c 。d ，与此方案最接近的是3 试样。只 需把3 撑试样的组织结构由2 x 2 罗纹改为相错组织就是最佳方案。 关键词：无缝内衣，吸湿排汗，性能测试，模糊评价 s t u d yo f s t r u c t u r ea n dp e r f o r m a n c eo fm o i s t u r ea b s o r p t i o na n ds w e a t v o l a t i l i t yf i b e rs e a m l e s su n d e r w e a rf a b r i c a b s t r a c t c o m p a r e dw i t ht h et r a d i t i o n a lk n i t t i n gp r o d u c t i o nm o d e ，c l o t h i n gs t y l ea n df l o w e rd e s i g no f s e a m l e s su n d e r w e a ra r es i m p l ea n de a s yt oo p e r a t eo nt h em a c h i n e ，s oi tc a ne c o n o m i z el a b o u r c o s t p r o d u c tw e a v i n gd o w nd i r e c t l yo nt h em a c h i n ea l r e a d yh a v eal o to fc h a r a c t e r i s t i c so f f i n i s h e dp r o d u c t ，s u c ha st h ed i m e n s i o nh a sa r r i v e da tap l a c e ，h a sp a c k e dt h ee l a s t i cm i d d l e m o u t h ，h a v et a i l o r i n gt h em a r kl i n ea n dp r i c k i n gm o u t h ，s h o r t e nt h et r e a t i n gp r o c e s sf l o wo f p r o d u c t a f t e rp r o c e s sb e i n gf i n i s h e d ，t h es a m es p e c i e sp r o d u c tn e v e rh a v ee r r o rb e c a u s eo f s e w i n ga n dc u t t i n g ，e n s u r et h ec o m p l e t ec o m p a t i b i l i t yo fd i m e n s i o n ，a p p e a r a n c ea n ds oo n ，s o l a i dd o w nb a s i sf o rr a i s i n gp e r f o r m a n c ea n dr a t eo ff i n a lp r o d u c t so fp r o d u c t i nt h ef i e l do f w e a r a b i l i t y , t h es e a m l e s sp r o d u c th a sd e c r e a s e dl a t a s u t u r e ，m o r ef i ta n dc o m f o r t a b l et h a nt h e t r a d i t i o n a lk n i t t e df a b r i c t i e dw i t ht h es e a m l e s su n d e r w e a rd e s i g nt e c h n i c s ，m a k es u r ey a mi n s i d e ，y a r no u t s i d e ， s t r u c t u r ea n dc o i lu n i tl e n g t ha sf o u rf a c t o r st oe x a m i n em o i s t u r ea b s o r p t i o na n ds w e a tv o l a t i l i t y p e r f o r m a n c eo fs e a m l e s su n d e r w e a r c h o o s ef o u rk i n d sm o i s t u r ea b s o r p t i o na n ds w e a tv o l a t i l i t y y a ms u c ha sc o o l m a x ，c o o l p l u s ，c o o l b s ta n ds e n s i l l a q u a r i u sb yw a yo fy a r ni n s i d e ，a n d c h o o s e14 6 t e xc o t t o ny a r n ，7 7 8 t e x 4 8 fp o l y a m i d ef i l a m e n t ，7 7 8 t e x 6 8 fp o l y a m i d en e t w o r k f i l a m e n t 、6 11t e xp o l y e s t e rf i l a m e n tb yw a yo fy a mo u t s i d e d e s i g nf o u rk i n d ss t i t c ha n dm a k e s u r ef o u rd i f f e r e n tv a l u eo fc o i lu n i tl e n g t h a c c o r d i n gt oo r t h o g o n a l i t yt e s t sd e s i g np r o c e d u r e s ， u s el 1 6 ( 45 ) o r t h o g o n a l i t yt a b l e t oa r r a n g ek n i t t i n gp l a no fs e a m l e s su n d e r w e a rf a b r i ca n dc h o o s e s a n t o n is m 4 一t r 2s i n g l ej e r s e yc i r c u l a re l e c t r o n i cm a c h i n et ow e a v e m a i ni n d e xo fe s t i m a t i n gm o i s t u r ea b s o r p t i o na n ds w e a tv o l a t i l i t yp e r f o r m a n c eo ff a b r i c i n c l u d e s v a p o r t r a n s m i s s i o n p e r f o r m a n c e ，l i q u i d w a t e rt r a n s m i t i o n p e r f o r m a n c e a n d q u i c k - d r y i n gp e r f o r m a n c e c h o o s ev a p o rt r a n s m i s s i o nv a l u e ，w i c k i n gh e i g h t ，d i f f u s i o na r e aa n d q u i c k d r y i n gp e r f o r m a n c ea ss y n t h e t i c a le s t i m a t i n gf i e l dt ob u i l dm i xu pf a c t o rc o l l e c t i o n a c c o r d i n gm a k es u r ew e i g h tm o d u l u so fe a c hi n d e xa ss a i da b o v e ，g e ts y n t h e t i c a le s t i m a t i n g e f f e c to fm o i s t u r ea b s o r p t i o na n ds w e a tv o l a t i l i t yp e r f o r m a n c eo fs e a m l e s su n d e r w e a rf a b r i c a n a l y s es y n t h e t i c a le s t i m a t i n ge f f e c to fm o i s t u r ea b s o r p t i o na n ds w e a tv o l a t il i t yp e r f o r m a n c ei n l 1 6 ( 45 ) o r t h o g o n a l i t yt a b l e ，f i n do u tp r i m a r ya n ds e c o n d a r yo fe a c hf a c t o r s ，a n dd e c i d et h eb e s t w e a v ep l a no f m o i s t u r ea b s o r p t i o na n ds w e a tv o l a t i l i t ys e a m l e s su n d e r w e a rf a b r i c t h ef a c t o r si n f l u e n c em o i s t u r ea b s o r p t i o na n ds w e a tv o l a t i l i t yp e r f o r m a n c eo ff a b r i ca c c o r d i n g t op r i m a r ya n ds e c o n d a r ya r ey a r ni n s i d e ，y a mo u t s i d e ，s t i t c ha n dc o i lu n i tl e n g t h y a mi n s i d ea n d y a r no u t s i d eh a v eb i g g e ri n f l u e n c et h a ns t i t c ha n dc o i lu n i tl e n g t ho nm o i s t u r ea b s o r p t i o na n d s w e a tv o l a t i l i t ys y n t h e t i c a lp e r f o r m a n c eo ff a b r i c s t i t c ha n dc o i lu n i tl e n g t hh a v ea l m o s te q u a l i n f l u e n c eo nm o i s t u r ea b s o r p t i o na n ds w e a t v o l a t i l i t ys y n t h e t i cp e r f o r m a n c eo ff a b r i c t h eb e s tp l a no fm o i s t u r ea b s o r p t i o na n ds w e a tv o l a t i l i t ys e a m l e s su n d e r w e a rf a b r i ci s a 3 b2c 4 d3 ，t h em o s tc l o s ep l a ni ss a m p l e3 a n do n l yn e e dt oc h a n g e2 2r i bs t i t c hi n t o c r o s ss t i t c h ，t h es a m p l e3 f j b e c o m e st h eb e s tp l a n k e yw o r d s ： s e a m l e s su n d e r w e a r , m o i s t u r ea b s o r p t i o na n ds w e a tv o l a t i l i t y , p e r f o r m a n c et e s t ， f u z z ye v a l u a t i o n 浙江理工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。除文中己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：莽节 日期：年月日 浙江理工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。本人授权浙江理工 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。 本学位论文属于 学位论文作者签名： 日期：年月 保密口在 不保密口 象等 日f 年解密后使用本版权书。 指导教师签名：炒 日期：年月日 浙江理t 大学硕：t 学位论文 第1 章绪论 无缝内衣产品与传统纬编针织品相比，具有以下三个明显优点：( 1 ) 两侧大身没有 侧缝，具有更高的合体性和舒适性：( 2 ) 服装款式、花型设计简单，上机操作方便；( 3 ) 下机的产品具有许多成品的特征，可以缩短产品的加工工艺流程。无缝内衣工艺代表了纬 编的一个发展方向，极具发展潜力。 无缝内衣行业在经历了一段高速发展的黄会时期后，尽管目前仍然红火，但必须未雨 绸缪，结合自身产品的特性及对市场需求的准确预判，开发适销对路、产品附加值高的新 产品，以保证整个行业的可持续发展。目前市场上对吸湿排汗类的功能面料及服装需求强 劲，将具有吸湿排汗性能的新型纱线应用于无缝内衣产品，一方面可以避免同质化，延伸 产业宽度，另一方面可以利用新型纱线提高产品的附加值，有着积极的意义。 1 1 吸湿排汗纤维国内外研究现状 随着生活水平的不断提高，人们对服用纤维材料提出了更高的要求。传统的合成纤维 自问世来凭借其良好的性能己广泛应用于人们生产、生活的各个领域【l 】。但由于大多数化 纤的亲水性都比较差，如涤纶在标准大气条件下回潮率只有0 4 1 2 1 ，使得在吸湿性要求较 高领域中的应用受到了限制。而棉纤维吸湿会膨胀，导致织物透气性下降并粘贴在皮肤上， 同时水分的扩散速度也变慢，不易干燥，给人以湿冷感。 在这种情况下，人们开始研究吸湿排汗纤维的开发。美国杜邦和日本帝人公司起步较 早，国内的研究则相对较晚。目前市场上的吸湿排汗纤维，主要有杜邦公司的c o o l m a x 、 中兴纺织的c o o l p l u s 、远东公司的t o p c o o l 、中国石化仪征化纤股份有限公司的c o o l b s t 、 顺德金纺集团c o o l n i c e 、泉州海天轻纺有限公司c o o l d r y 掣3 1 。 1 1 1 吸湿排汗机理 通过改变对水分的吸收、传输和排出，使得纤维同时具有优良的亲水性和快干性。纤 浙江理j ：人学硕士学位论文 维表面通过异型喷丝孔制得的微细沟槽，不仅增强了纤维问的毛细效应，使纱线传输水分 的能力增强，而且增大了纤维的比表面积，加快了水分在织物表面的蒸发速率。亲水性能 的提高是通过化学改性的方法在纤维大分子结构中接入或引入亲水基团。这样，汗水经浸 润、芯吸、传输等作用，迅速传导至织物表面并快速蒸发，从而保持人体皮肤的干爽感。 同时，纤维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间舒适的微 气候状态，从而达到提高舒适性的目的【4 1 。 1 1 2 吸湿排汗纤维的主要加工方法 纵观吸湿排汗纤维的研究丌发，主要是通过物理改性和化学改性两种方法进行。 1 1 2 1 物理改性 ( i ) 改变喷丝孔形状 在化学纤维生产中，采用改变喷丝板孔形及纺丝工艺条件等方法制造各种非圆形截面 形状的纤维，统称异形纤维。由于纤维的截面形状与纤维的特性密切相关，借助于纤维截 面形状的改变可获得人们所需要的各种特性。改变喷丝孔形状制造异型截面纤维是提高纤 维吸湿排汗性能简单、经济和行之有效的方法。随着异形孔喷丝板加工技术的不断发展和 完善，喷丝板的种类不断增加。据不完全统计，到目前为止已有近百种，用于工业生产的 主要有三角形、四叶形、三叶形、多叶形、菱形、中空形和异中空等【5 1 。 ( 2 ) 纤维细旦化 细旦纤维织制的织物表面立起的细纤维形成无数个微细的凹凸结构，相当于无数个毛 细管，因此织物芯吸效应明显增加，能起到传递水分子的作用，大大改善织物的透气性能 和输水导汗性能。织物的吸水作用是通过三个途径进行的，即通过纤维自身的微孔、纤维 表面及纤维间隙所形成的毛细管。同样线密度丝束中，超细纤维单丝根数比普通纤维多， 从而改变了织物密度。因此，细旦纤维织物结构比普通纤维织物结构细密，纤维间隙小， 极易形成毛细现象而吸水【6 】。 2 浙江理一 人学硕士学位论文 ( 3 ) 双组分复合共纺 利用共轭熔融纺丝技术，将两种聚合物分别通过两台螺杆挤压机连续熔融挤出，经过 各自的熔体管道，并经过量泵定量输入纺丝组件，在组件内适当部位两组分以一定方式复 合，从同一块喷丝板喷出后卷绕成型，最终得到截面为星形、米宇形、橘瓣形结构，单纤 细度小于0 3 d t e x 的裂片型复合超细纤维或单丝纤维小于0 0 8 d t e x 的海岛型复合超细纤维。 如聚酯和其它亲水性聚合物复合共纺，将亲水性聚合物作为芯层，聚酯作为皮层，两种组 分分别起吸湿和导湿的作用，可以制得具有皮芯复合形式的异型截面吸湿排汗纤维【6 】。 ( 4 ) 中空微孑l 纤维 中空微孔纤维通常是指芯部有中孔，皮层有微孔的差别化纤维，其中有部分微孔成为 从表面到中空部分的贯穿孔【7 】。如以问苯二甲酸一5 磺酸钠作为第三单体合成共聚酯，再与 普通聚酯共混纺出中空纤维，然后对其织物进行碱减量处理。由于共聚酯容易为碱液所水 解，在纤维内部形成许多与中空部连接的微孔，就制得了多孔中空截面纤维【8 】。 研究发现，当纤维横截面上毛细管和轴向上毛细管当量半径不同且对接在一起时，其 界面处就会产生附加压力差。这种压力差会加速引导毛细管中的液态水从当量半径大的一 侧流向当量半径小的一侧，并且液流方向不可逆。所以该种纤维运用于衣着面料时，人体 排出的汗液就会从纤维的径向微孔不断的流向中间空腔，通过中腔将汗液迅速沿纱线轴向 向织物平面扩散，再通过自由毛细管将汗液输送到织物表面蒸发，使织物与人体皮肤接触 的纤维表面保持相对干燥【9 1 。 1 1 2 2 化学改性 ( 1 ) 用亲水性基团接枝共聚 用亲水性基团接枝共聚是指在聚酯纤维分子的构造中，引入醚键、羟基、磺酸基等亲 水性基团，在大分子上进行接枝共聚，从而增强聚酯纤维的吸湿性【1 0 1 。由于聚酯纤维分子 链结构具有紧密的敛集能力和高的结晶度，并且大分子上没有活性基团，接枝共聚要在放 射线、电子线等强烈辐射引发条件下才能进行。接枝共聚的改性纤维，虽吸湿率可达 4 一1 3 4 ，但因成本较高，因而未能工业化1 1 1 。 浙江理 ：人学硕十。学位论文 ( 2 ) 用亲水性化合物进行涂层处理 疏水性除与其化学结构有关外，与其表面组成也有很大关系。用整理剂对纤维进行涂 层处理以改变疏水表面层性能是应用较广的方法。国内外已经推出了多种以亲水性为主， 兼有防污、抗静电性能的整理剂。但是这种方法常因亲水剂与纤维结合不牢导致吸湿没有 耐久性，经过洗涤，吸湿功能会渐渐降低1 2 】。 为了使纤维表面亲水化，通常使用亲水性高分子覆盖于表面，但要求在洗涤时该亲水 性化合物不易脱落。对涤纶纤维用的聚乙二醇的共熔结晶型聚酯是最出名的加工剂。亲水 剂苯二甲酸的苯环部分与其相连接的酯键部分和聚酯纤维有完全相同的结构，在用这样结 构的亲水加工剂处理后进行加热，具有相同结构的部分成为如同熔合的状态，经冷却后进 入聚酯纤维的结晶结构之中而形成共熔结晶。通过共熔结晶而获得耐久性，一般认为由聚 乙二醇链段而获得亲水性。 通过物理改性方法得到吸湿排汗纤维，工艺简单，成本较低，而且能保持纤维原有的 优良性能，目前使用较多。 1 2 本课题研究的意义及内容 1 2 1 本课题研究的意义 我国是世界上最大的无缝内衣产品生产国， 目前拥有百余家生产企业，产业集群效应明显， 生产基地。 以浙江义乌为代表，经过短短几年的发展， 已经成为全国乃至全世界无缝内衣的最大 但问题同样存在。尽管生产企业众多，但大多数都是只有几台、十几台的小企业，真 正上规模的只有棒杰、怡婷等少数几家。这就决定了小企业只能按照客户的来样生产，没 有能力进行新产品开发。而像棒杰这样的大企业，凭借规模优势，在与小企业的竞争中占 尽优势，生产旺季时尽管加班加点顶单还是排不过来，需要其他企业帮其生产。在这种情 况下，企业老板自然不会有进行新产品开发的迫切意愿。因此，义乌各无缝内衣企业的产 品都是常规品种，如吊带、裹胸、内裤等，大同小异，这几年都没有让人眼前一亮的新产 品推出。 4 浙江理： 人学硕十学位论文 以棒杰服饰有限公司为例，这是一家义乌规模最大的无缝内衣企业，义乌市无缝内衣 协会就是由该公司董事长陶建伟先生创立并担任协会秘书长。棒杰的无论机器设备，打样 师还是企业影响力在义乌地区都是首屈一指的。但就是这么一个行业内的龙头企业，其生 产还是以客户来样加工为主，只有内销的少数产品是自主设计的。 有一点无可否认，无缝内衣行业的黄金时期已经过去。现在无缝内衣产品的利润随着 竞争的日益激烈而逐渐降低，特别是只有几台机器的小企业为了生存，靠压低产品价格来 争取定单，这样就使整个无缝内衣行业陷入了恶性竞争之中。同时，为了利润，在不断压 低价格的情况下，迫使企业主只能在原料上下功夫。原料越用越差，产品质量自然也越用 越差。质量差了，客户就要求厂家凋低价格，这样利润空间就进一步压缩。长此循环下去， 只会使消费者把无缝内衣产品定位为低端产品，对整个行业发展及产品附加值提升的负面 影响都是无可估量的。 为了应对同益激烈的行业竞争，就必须求新求变。将无缝设备的功能地进行内衣以外 的其它服装领域的开发，甚至应用于其它生产行业和技术领域，这是无缝内衣行业未来发 展的方向，但目前在技术上还不成熟。圣东尼公司新推出了一款机型：s m 9 3 w ，使产品 的外衣化成为可能。棒杰公司也曾试用过，但由于机器编织原理过于复杂，公司打样师没 有能够顺利打出小样，因此也就无法进行外衣领域的新产品丌发。至于应用于其它生产行 业和技术领域，技术难度则更大。 在这样的情况下，应用吸湿排汗纱线，开发无缝内衣产品，不仅可以实现产品的差异 化，避开常规产品的激烈竞争，还可以利用吸湿排汗纱线提升产品的附加值。这么做虽然 只是迈出了一小步，但目前在整个义乌地区，进行这样的新产品开发的企业少之又少，绝 大多数的企业都仍在使用普通纱线生产常规无缝内衣产品。因此，进行吸湿排汗纤维无缝 内衣的结构与性能有着积极的意义。 1 2 2 本课题研究的内容 ( 1 ) 将吸湿排汗纱线引入无缝内衣产品，结合无缝内衣设计工艺，采用正交试验设 计方法【”1 确定底纱、面纱、组织结构、线圈单位长度作为四个因素，每个因素各取四个水 平，使用l 。( 45 ) 正交试验表安排试样的编织。 ( 2 ) 确定了试样吸湿排汗性能的各项测试指标，然后应用模糊数学方法f 1 4 1 建立综合 评判的数学模型，通过确定各指标的权重系数，获得织物吸湿排汗的综合评价效果。 5 浙江理人学硕+ 学位论文 ( 3 ) 在正交试验表中分析织物吸湿排汗综合评价值，根据极差r 判定各影响因素的 主次顺序，并在实际最优的试样基础上确定理论最优的编织方案【13 1 。 6 浙江理i ：人学硕七学位论文 第2 章织物吸湿排汗原理 人体出汗分无感出汗和有感出汗两种。皮肤表面无感出汗时，汗液在汗腺孔附近甚至 在汗腺孔内即蒸发成水汽，整个皮肤表面上看不到汗液。这时，通过织物湿传导初始状态 的是水汽。皮肤表面有感出汗时，汗液分布在皮肤表面上。这时通过织物湿传导初始状态 的是液态水。二者通过织物的湿传导通道不完全相同，主要有三种类型： ( 1 ) 汗液在微气候区中蒸发为水汽，气态水经织物中纱线问和纤维间的缝隙孔洞扩 散转移外层空间； ( 2 ) 第二类是汗液在微气候区蒸发为水汽后，气态水在织物内表面纤维孔洞和纤维 表面凝结成液态水，经纤维内孔洞或纤维间空隙毛细运输到织物外表面，再重新蒸发成水 汽运移到外空间； ( 3 ) 第三类是汗液通过直接接触以液态水形式进入织物内表面，通过织物中纱线间、 纤维间的缝隙孔洞毛细运输到织物外表面，再蒸发成水汽，扩散运移到外空间。 人体在无感出汗时，以第一类兼及第二类为主要方式，而在有感出汗时以第三类兼及 第二类为主要方式。各类方式运输水量的比例，视出汗速率、织物品种结构及环境条件等 而变化1 1 5 j 。 2 1 织物透湿性能概述 2 1 1 织物透湿原理1 1 6 1 汗液蒸发为水汽，之所以能够透过织物逸散到外层空气中，是因为织物内外层空气中 的水蒸汽因浓度不匀而呈现梯度差，水蒸汽分子将按热力学第二定律，由浓度高的区域向 浓度低的区域扩散。 根据菲克第一扩散定律( f i c kd i f f u s i o nl a w ) ，有 丽d q 一筹 沼) 7 浙江理一i j 大学硕上学位论文 式中：q 为运输的水蒸汽的质量，k g ； 彳为运输的截面积，盯； t 为运输的时间，s ； d 为扩散系数。 按混合气体的气体状态方程，在气压不高、浓度不大及不计水分子极性、空间形态不 对称等条件，可近似认为： 尸：c r t ( 2 2 ) m 式中：p 为水蒸汽分压，p a ； c 为水蒸汽浓度，k g m3 ； 丁为温度，k ； m 为水的摩尔浓度， r 为气体常数，8 3 1 4 4 j k m o l ； 将( 2 2 ) 代入( 2 - 1 ) ，得湿流量：g = 一里r 丝t 旌d r , 。 2 1 2 织物汽态水传递途径1 1 5 i 汽态水通过织物的传递主要有两个途径： ( 1 ) 经织物中纱线间和纤维间的缝隙孔洞扩散转移外层空间； ( 2 ) 纤维内部分子的吸、放湿。 前者在织物的湿汽传递中起主要作用，即水蒸汽主要是通过织物中纱线间和纤维间的 缝隙孔洞进行传递。 2 2 织物液态水传导性能概述 液态水与纺织品接触时，就可能发生润湿和芯吸现象。润湿是液体在固体表面扩散， 以液一固界面取代气一固界面的过程【1 7 】；芯吸是指织物中纤维形成的毛细管处于水平位置 时，毛细管中的液态水虽然没有外力场的势能差，但由于毛细管力的作用，能自动引导液 浙江理t 大学硕士学位论文 体流动的现象【1 8 1 。润湿和芯吸并不是两个互不相干的过程，两者之问存在着不可分割的关 系。润湿足芯吸发生的前提，不可润湿的固体就不会产生毛细现象。 2 2 1 织物的浸润及接触角 芯吸的前提条件是浸润。度量液体对固体表面的浸润程度，最直观的方法是用接触角 秒表示【1 9 】。三相接触达到平衡时，从三相接触点沿着液一气界面作切线，它与固一液界面 的夹角，称为接触角秒。 接触角秒的大小，与接触的两相界面张力有关。液体与固体相接触点受到三个力的作 用，这三个力互相平衡，合力为零，即： 吒一窖= 吒一j + q g c o s ( 2 3 ) c o s 秒：o s _ g 一o s _ l( 2 4 ) o l g 此式称为杨氏方程【2 0 1 ，可判断体系润湿情况，故又称为润湿方程。由式( 2 4 ) u - - 矢n ，秒与 各界面张力的相对大小有关。 应用接触角表示润湿能力【19 1 。秒 9 0 。称为不润湿( 如汞不润湿玻璃) ，乡 9 0 。称为润湿 ( 如水润湿玻璃) 。秒越小润湿性能越好，秒趋近零或不存在时，称为铺展。 2 2 2 织物芯吸原理概述 图2 1 液滴在固体平面上的平衡状态示意图 静止液体表面一般为平面，但某些特殊情况下，例如在毛细管中，则是一个弯曲表面。 由于表面张力的作用，在弯曲液面内外，受到压力不相等。设在液面上墩某一小面积a b ， 9 浙江理t 大学硕士学位论文 沿a b 四周，a b 以外表面对a b 有表面张力，方向与周界垂直，而且沿周界处与表面相切。 如果液面是水平的( 如图2 2 ( a ) ) ，此时液体表面内外的压力相等，而且等于表面上的压力 p o 。 如果液面是弯曲的，沿a b 周界上表面张力坏是水平的，其方向如图2 2 ( b ) 、 ( c ) 所示。平衡时，表面张力将有一合力p 当液面为凸形时，合力指向液体内部，当液面为凹 形时，合力指向液体外部，这就是附加压力的来源。对于凸面，平衡时表面内部的液体分 子所受到压力必大于外部压力。对于凹面液面内部压力将小于外面压力。总之，由于液体 表面张力作用，在弯曲表面上的液体与平面下的液体不同，会受到附加的压力作用1 2 。 f ，已 一= 仨一 ( b ) ( c ) 图2 2 弯曲表面附加张力 根据l 印l a c e 方程f 2 2 】： 尸吨b i l 像5 ， 式中：卜附加压力( p a ) ； o l g 一液气界面张力，2 0 c 时0 0 7 2 5 n m , 墨一弯曲面一轴向的曲率半径； 浙江理t 大学硕士学位论文 是一弯曲面另一轴向的曲率半径。 由于毛细管非常细，如将所有毛细管视为圆管，有r = r = r ，所以： p ：2 0 m( 2 6 ) 尺 当毛细管不是完全润湿时， 尺：二一 ( 2 7 ) c o s 0 式中：，毛细管当量半径； 乡一固液接触角。 故尸：2 0 l g c o s 0 ( 2 8 ) 2 2 3 织物的芯吸高度1 2 3 i 当液态水在垂直毛细管中向上传导时，附加压力p 为： a p ：p - p g h ：2 0 - m c o s 0 一p g h ( 2 9 ) ， 当p = o 时，垂直芯吸高度h 达到最大，最大芯吸高度h 一为： 。：一p ：2 0 # , g c o s 0 ( 2 1 0 ) p gp g r 式中：p 一液体密度( k g m 3 ) 。 从式( 2 8 ) 和式( 2 1 0 ) 可以看出，毛细管当量半径厂、固液接触角0 越小，附加压 力越大，芯吸高度越大。 2 j 织物干燥性能概述 纤维、纱线、织物中毛细管内壁面从空气中吸收水分，水蒸汽分压达到一定值时，会 在毛细管中凝结成液态水并放出能量。反之，当空气中水蒸汽分压低于一定值时，液态水 将蒸发成水蒸汽并吸收热量【2 4 1 。w t h o m s o n 在1 8 7 1 年发表t k e l v i n l 2 5 ，2 6 ，2 7 2 8 1 方程，解决了 曲面上水蒸汽凝结成水的条件。 浙江理t 大学硕j ：学位论文 汽态半衡时的状念万栏为： f 竺1 ，：上尺丁h l p( 2 11 ) t , a z gj吼gb 式中：彳一液气界面的表面积； r 一界面半径； r 一温度； 吼g 一液气界面张力； 一水蒸汽的比容； 气体摩尔体积，个大气压时为2 2 4 1 0 。3m 2 m o l 。 a b 基塞列耶夫发表了基塞列耶夫方程，解决了在弯曲液面上的蒸发条件问题。 k i s e l e y e v 2 6 】方程为： 以：lrl n p d v l ( 2 1 2 ) a h g m 、t 札r s 谢= 罢哇毗 沼 刎：一旦 e l n p d v ( 2 1 4 ) a l g v g m “r s d a ：一旦f l l l l d 口 ( 2 1 5 ) 吒g 南b 式中，础一蒸发时液气界面面积的变化量( m 2 ) 。 当气相和液相平衡发生在毛细管中时，设毛细管有效半径为，；气相和液相的界面为 一球面，球的半径为r 。在此条件下【2 9 ，3 0 3 1 】： f 一丝1 _ 一三：一2 c o s 0 ( 2 1 6 ) l 一一i = 一一= 一一 三一 la 圪 尺， 式中负号表示圪体积增大时表面积a 将减少。 因此，对于圆柱形毛细管，将式( 2 1 6 ) 代入式( 2 1 2 ) ，得： 一2 c o s 0 ：l r t l n p( 2 1 7 ) r q 秽g mp s 所以，临界半径为： 浙江理工大学硕十学位论文 咯：一2 a l 矗v a m f c o s 0 r t i n _ 二一 b ( 2 1 8 ) 在一定温度r 和一定蒸汽分压尸条件下，毛细管半径， 气时，将可以蒸发，否则不 可以蒸发。 按照定义，尸b 实际为空气相对湿度r h ，即 n 尼h = 二一1 0 0 ( 2 2 1 ) b 因此，在一定温度丁和相对湿度r h 条件下可以求得水蒸汽凝结和液态水蒸发的条件。 当、秒一定时，由式( 2 2 0 ) 和式( 2 2 1 ) 可知： ( 1 ) 当温度一定时，相对湿度越大，蒸发和凝结的临界半径越大。 ( 2 ) 当相对湿度一定时，温度越高，蒸发和凝结的临界半径越小。 ( 3 ) 纤维中毛细管的当量半径越大，对水蒸汽的蒸发和凝结越有利。 所以减小相对湿度，提高温度和增加毛细管半径有利于纤维中水分的蒸发，即对织物 的干燥有利。 1 3 浙江理t 大学硕士学位论文 3 1 无缝内衣概述 第3 章吸湿排汗纤维无缝内衣织物的设计 3 1 1 无缝内衣的产生及发展3 2 i 针织服装以其轻松舒适，活动自如，柔软贴身，无束缚感等特点，深受广大消费者的 喜爱，在人们的日常生活中占有越来越大的比重。科技的发展使得针织服装也具有越来越 多的功能和个性。但是采用传统加工方法的针织衣片都有一定的缝合，而缝合的厚度往往 会影响针织服装特别是紧身、束身款式的舒适性和外观效果。随着人们对服装特别是内衣 的服用要求越来越高以及针织技术的进一步完善，新一代全成型针织无缝内衣应运而生。 无缝针织的概念始于2 0 世纪8 0 年代，当时的生产设备主要用于袜子及针织衣物的工业 化生产。早在1 9 8 4 年，意大利胜歌公司申请了一项无缝内衣针织机的专利，并与一家以色 列公司合作制造了一些无缝内衣针织机的样机。从那时起，人们就开始了无缝内衣针织机 的开发。随着生产技术的完善，无缝内衣针织机得到了进一步的开发和改进，人们不断将纬 编大圆机技术和袜机技术应用于其中，逐渐采用电脑技术，引进新原料氨纶进行编织， 使其无缝内衣产品的服用性能越来越完善。 3 1 2 无缝内衣的性能特点 无缝内衣工艺是采用电脑技术，以人体曲线和生理机能为基础，依托电脑c a d 设计款 式，采用智能的数字化加工生产手段，使成品以立体的、一片的造型结构直接从机器上生 产出来的一种技术。 与传统的针织生产方式相比，无缝内衣工艺的服装款式、花型设计过程简单，上机操 作方便，节省了劳动成本。从机器上直接编织下来的产品已经具有许多成品的特征，如尺 寸已到位、已装有弹性腰口、有裁剪标记线、扎口等，缩短了产品的加工工艺流程。在加 工完毕后，同一种产品不会因为缝制、裁剪而出现误差，从而保证了尺寸、外观等的完全 1 4 浙江理t 大学硕： 学位论文 一致性，为提高产品的质量和成品率打下了基础。而在服用性能方面，无缝产品减少了侧 缝，比传统的针织品具有更高的合体性和舒适性【3 2 】。 3 1 3 无缝内衣的生产工艺流程 无缝内衣产品的工艺流程与一般的针织产品有很多相似之处，同时又具有自身的特 点：原料进厂一上机织造一检验_ 染色一烘干一检验_ 缝制_ 检验_ 包装一成品出厂( 彩 棉套装及使用色纱织造彩条产品时不需要再进行染色处理) 。 3 2 吸湿排汗纤维无缝内衣织物的方案设计 针织服装产品的款式造型、组织结构是产品设计与开发的一个重要内容。对于无缝内 衣圆机来说，当筒径、机号确定后，其针筒针数是固定的，产品款式结构的变化是通过原料 及组织结构的变化来实现的。因此，无缝内衣产品的开发可以从原料选择、组织结构改变 这两个方面着手3 引。 3 2 1 原料的选择和组合 在原料的应用上，无缝内衣针织产品除了常见的天然纤维如棉、毛、丝、麻等和化学 纤维外，还可运用大量的特色纤维如莱卡、莫代尔等。而为了使无缝内衣产品具有优良的 特性，可以使用一些功能性纱线如抗紫外线纱线、抗菌纱线、保暖性纱线、吸湿排汗纱线 笙 3 3 1 弋丁。 目前市场上对吸湿排汗类的功能性面料及服装需求强劲，具有吸湿排汗功能的无缝内 衣产品前景广阔。对于单面针织物来说，开发吸湿排汗产品就需要应用吸湿排汗纱线。 选择了c o o l m a x 、c o o l p l u s 、c o o l b s t 和s e n s i l l a q u a r i u s ( 以下简称s e n s i l l ) 四种吸湿 排汗纱线。c o o l m a x 、c o o l p l u s 、c o o l b s t 这三种不同价位的吸湿排汗纱线是目前工厂比较 常用，而s e n s i l l 是以色列屹立公司新推出的吸湿排汗锦纶纱线，目前在国内市场还没有销 售使用，所用的s e n s i l l 为屹立公司提供的样纱。 s e n s i l 在国内市场还没有销售，因此对它的吸湿排汗性能并没有多少认识。选择这一 1 5 浙l l 理i 凡学硕十学位论文 _ _ l l 湿排汁纱线，通过对其织物歧m i lf p ? r 方咖指标的试验对托技湿钏 【性能就会f 比鞍 清晰的认识，埘于以后埘其的使川电具柏 j t 的指导意义。 ( 1 ) c o o l p l u s 采用的c o o l p l u s 是台湾c l 必j f i 的第代产一恼。c o o l p i u s 模仿自然乍态并利丌j 材料溶 解陆差异，赋予纤维表面无数微细孔洞( 虬圈3 - 1 ) ，经e h 这些细k 4 l i r i 产生的毛细现象可 以将肌肚表层州j l5 的灌气。，汀水经由，占l 啦、扩敞、传输的作用瞬i l l 出体外，从川史叭胺 保持干爽z ，凉队。纤维表面的，1 狭缝构造使光线产生漫反射且人部份被纤维内部吸收， 使得封也的椿色陛人增、提高j 鲜明发l m 瞍纤维i i 仃浓染设粜。c o o p l u s 极埸进行铖c 虻哥 处理，纤维强力随减量率增加【叮i 、降，使织物n ：碱减量处理厉具柏抗起屯起球特肚。另外， 山于c o o l p l u s 袁商的无数微细孔洞，使得它比一般涤纶质地轻1 _ 。 ( 2 ) s c n s i i i 5 i 图3 - 2c o o l p l u s 截面切片形状 s e n s t l 加入了种特辩_ 的添加物来提高其亲水眭能，其槭而为i 倍t 型，通过这种特 蛛截面产生的微型沟槠把水分带离身体，从而使人体感到舒爽。特殊的1 、型截l f f i 增加了比 表l 秘，i - ，以提高水分的蒸发速率。 懿塑 矧3 3s e n s i l 纤维纵向截【n i图3 4s e n s i l 纤维横向槭叫 r p l i f t r 缸公司”垃l w ；r ij jf 9 0 , l 川维乐1 几j 丁全, i j i f l j “】| ”【_ j 截改，j 崩7 玎 维旧毛细竹效成，同叫也增加j 比在j 积。j 血j 纤绯戒细微的沟