（纺织工程专业论文）针织物导湿性能研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

摘要 当今时代，休闲、运动、健身成为一种生活时尚，人们对服装的 内在品质有了更高的要求。消费者对服装的要求不仅从外表追求美观， 对舒适性的要求也越来越高。近年来，服装舒适性的研究，特别是如 何快速排汗，已引起业内学者的关注。因此，导湿快干针织面料的性 能研究和开发有着重要的意义。 本课题研究分为两大内容：一是收集了4 种异形截面和圆形截面 的长丝、2 种异形截面和圆形截面的短纤纱、3 种不同混纺比的异形截 面涤纶和棉的混纺纱以及棉纱作为试样原料，从亲水处理、纤维异形 度、涤棉混纺比等方面研究针织物的导湿快千性能：二是将先进的数 字图像处理技术引入纺织领域，利用数字图像处理技术来测试润湿面 积以提高测试精度，为进一步研究针织物导湿机理作准备。 本论文的主要研究工作如下： 1 在单面大园机上编织4 种单面纬平针织物，并对织物进行不同 的后整理( 作亲水处理和不作亲水处理) ，研究和探讨毛细管数量及亲 水处理对聚酯针织物导湿性能的影响。 2 在双面大园机上编织1 1 种双面双罗纹织物，以研究纤维截面 形状、涤棉混纺比对针织物导湿快干性能的影响。 3 通过滴液法和垂直芯吸法对双罗纹织物进行了液态水传导性能 的研究。 4 对双罗纹织物进行了快干性能的测试和分析。 5 运用摄像装置拍摄织物润湿全过程，并通过计算机编程对图像 进行一系列处理( 图像的灰度修正、图像的平滑、图像的二值化处理、 澜湿面积的计算等) ，以提高测试精度。 通过多项研究和理论分析，得出以下结论： 1 亲水剂对聚酯织物的导湿性能起了重要作用。较难被润湿的织 物，仅增加纤维中的孔洞，并不能明显改善其导湿性。 2 液态水在纯涤纶、涤棉和纯棉针织物中垂直方向传导时， l a u g h l i n 方程比w a s h b u r n 方程适应性更强。 3 聚酯针织物经亲水处理后，异形纤维能形成毛细管越多，织物 导湿能力就越好。 4 在导湿纤维中加入棉纤维对短时间内液态水在垂直方向的传导 不利，却能减慢液态水在垂直方向上的传导速度的衰减程度，但不能 改善其在水平方向的传导速度。 5 针织物的快速干燥能力与织物的润湿面积密切相关， f g 湿面积 越大，织物与空气接触面越大，干燥能力越强， 6 非线性对数变换能使润湿图像中润湿区域的细节得到加强同时 又能压缩背景区域的灰度( 非润湿区域) ； 7 中值滤波一方面能消除润湿图像中的噪声，另一方面还能避免 润湿区域边缘模糊。 8 熵阀值最大化分割法适合解决润湿图像分割，能良好地分离润 湿区域与背景区域， 9 图像处理技术能较好地实现提高润湿面积的测试精度。 关键词：亲水处理，异形纤维，芯吸，润湿，图像处理技术 s t u d y o n l i q u i dt r a n s p o r t a b i l i t y o fk n i t t e df a b r i c s a b s t r a c t t h e l e i s u r e ，s p o r t a n do u t d o o re x e r c i s ea r e b e c o m i n gi n c r e a s i n g l yp o p u l a r n o w a d a y s c o n s u m e r sr e q u i r et h eg a r m e n t st oh a v en o to n l yt h ep l e a s a n tl o o k i n go f n e w p a t t e r n a n da l s ot h ei n n e r p r o p e r t i e s ，p a r t i c u l a r l y t h e w e a r i n gc o m f o r t t h e r e s e a r c h e r si nt h et e x t i l ef i l e dh a v ep a i dm o r ea t t e n t i o nt ot h eg a r m e n tc o m f o r t a b l e ， e s p e c i a l l yh o w s w e a ti st r a n s f e rt ot h eo u t e rq u i c k l yi nt h er e c e n ty e a r s i ti se s s e n t i a lt o s t u d yo nl i q u i dt r a n s p o r t a b i l i t yo f k n i t t e df a b r i c s t h ee x p e r i m e n t a la r r a n g e m e n ta n di t st h e o r e t i c a la n a l y s i sa r ed e s c r i b e di nt h ef i r s t p a r to ft h et h e s i s t h ey a r n su s e di nt h e s ee x p e r i m e n t sc o v e raq u i t ew i d er a n g ei n c r o s s s e c t i o n ，t h a ti s ，4p ep r o f i l ef i l a m e n tf i b e r , 2s t a p l ep ep r o f i l ef i b e ra n do n eo f w h i c hi sb l e n d e dw i t hc o t t o n a n o t h e rp a r ti st h a tt h ea d v a n c e dd i g i t a li m a g ea n a l y s i s t e c h n i q u e sa r ei n t r o d u c e dt ot e x t i l ef i l e d t h ew e t t e da r e ai sm e a s u r e db y d i g i t a li m a g e a n a l y s i st e c h n i q u e si no r d e r t oi m p r o v em e a s u r e m e n tp r e c i s i o na n ds t u d yo nt h et h e o r y o f l i q u i dt r a n s p o r t a b i l i t yo f k n i t t e df a b r i c sf u r t h e r t h e f o l l o wm e t h o d sa r eu s e d ： 1 f o u r s i n g l e 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 a l l y a n du n h y d r o p h i l i c a l l y ， r e s p e c t i v e l y t h ed r o pm e t h o di su s e dt os t u d yt h ee f f e c t so ff a b r i cs u r f a c ep r o p e r t i e s a n dt h es u mo f c a p i l l a r i e so n w a t e r t r a n s p o r tp r o p e r t i e s 2e l e v e nd o u b l e - f a c e sf a b r i c sa r ek n i t t e df o rs t u d y i n gt h ee f f e c t so fc r o s s s e c t i o n a n dt h ed i f f e r e n tb l e n d i n gr a t i oo f p o l y e s t e rt oc o t t o no nw a t e rt r a n s p o r tp r o p e r t i e sa n d d r y i n ga b i l i t y 3w a t e r t r a n s p o r tp r o p e r t i e so f t h ed o u b l e f a c ef a b r i c sa r et e s t e db yd r o pm e t h o d a n ds t r i pm e t h o d 4d 聊n g a b i l i t yo f t h e d o u b l e f a c ef a b r i c sa r et e s t e da n da n a l y z e d 5t h ei m a g e so ft h ew e t t i n gp r o c e s s e sa r ep h o t o e dq u i c k l ya n dt r e a t e db ym e a n s o f p r o g r a m t oi m p r o v em e a s u r e m e n tp r e c i s i o n t h e f o l l o w i n gr e s u l t sc a n b ed e r i v e df r o m e x p e r i m e n t a ld a t a ： 1i t i s v e r yi m p o r t a n t t h a t p o l y e s t e r k n i t t e df a b r i c ss h o u l d b et r e a t e d b y h y d r o p h i l i c a l l yt oi m p r o v i n g t h e i rl i q u i dt r a n s p o r t a b i l i t yt h el i q u i dt r a n s p o r t a b i l i t yo f f a b r i c sw i t hl a r g ec o n t a c ta n g l ec a n n o tb ei m p r o v e db yi n c r e a s i n g t h es u mo f c a p i l l a r i e s o n l y 2 t h e l a u g h l i n l se q u a t i o n c a nd e s c r i b ei n l o n g i t u d i n a lw i c k i n g k i n e t i c so f p o l y e s t e rw e f tf a b r i c s ，t c b l e n d e dw e f tf a b r i c sa n dc o t t o nw e f tf a b r i c sb e t t e rt h a n w a s h b u r n se q u a t i o n 3 a f t e rp o l y e s t e rw e f tf a b r i c st r e a t e db yh y d r o p h i l i c a l l y ，t h em o r et h es u mo f c a p i l l a r i e si nt h en o n c i r c u l a rf i b e ra r e ，t h eb e t t e rt h el i q u i dt r a n s p o r t a b i l i t yo f k n i t t e d f a b r i c si s 4t h et cb l e n d e dk n i t t e df a b r i c si sn o tg r e a t e ri nt h el o n g i t u d i n a ld i s t a n c eo f l i q u i da d v a n c e m e n ti ns h o r tt i m e ，b u td e l a yt h ed e c r e a s ei nt h el o n g i t u d i n a lt r a n s p o r t v e l o c i t ya n d d on o ti m p r o v et h eh o r i z o n t a ll i q u i dt r a n s p o r t a b i l i t y 5 t h ed r y i n ga b i l i t yo ft h ek n i t t e df a b r i c sh a sag o o dr e l a t i o n s h i pw i t ht h e i r w e t t i n ga r e a t h eb i g g e rt h ew e t t i n ga r e ai s ，t h eb i g g e rt h ea r e ac o n t a c t i n gw i t ha i ri s ， a n dt h eb e t t e rt h ed r y i n ga b i t i t yi s 6t h el o g a r i t h mt r a n s f o r m sc a ne n h a n c et h ew e t t i n ga r e aa n dc o m p r e s s i o nt h e n o n - w e t t i n g a r e a 7t h em e d i a n - f i l t e rc a nn o to n l yc u td o w nt h ei m a g en o i s eb u ta l s or e t a i nt h e o u t l i n e & w e t t i n g a r e a 8t h et h r e s h o l db ym a x i m a l e n t r o p y i ss o l v e dt ot h e w e t t i n gi m a g es e g m e n t a t i o n 9 d i g i t a li m a g ea n a l y s i st e c h n i q u e s c a nb eu s e dt o i m p r o v e m e a s u r e m e n t p r e c i s i o n x i e m e i d i ( k n i t t i n ge n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db y ：p r o ff e n g x u n w e i k e y w o r d s ：h y d r o p h i l i ct r e a t m e n t ，n o n c i r c u l a rf i b e r ，w i c k i n g ，w e t t i n g ， d i g i t a li m a g ea n a l y s i st e c h n i q u e s 2 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：蠲寸铀绵 日期：j 柙堆年月，护日 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 都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 不保密函。 学伊论文作者签名：粕聿遗吻 指导教师签名：冶秽 日期：川怍f 月tp 日 日期：以p 年f 月一日 第一章绪论 第一章绪论 在人体一一服装一一环境这一复杂系统中，人体的舒适感主要取决 于他自身的热量和向周围环境散失的热量之间的平衡。在一般生理环 境中，人体皮肤汗腺一直处于释放汗液的状态。当人体处于低代谢水平 状态时，汗液在汗腺孔内或汗腺孔附近蒸发成永汽，皮肤上不呈现润湿 状态( 称为无感出汗或隐汗) ；当人体处于高代谢状态时，汗液以液态 水形态遍及皮肤表面，甚至流淌( 称为有感出汗或显汗) 。 皮肤表面无感出汗时，通过服装的湿传导的初始状态是水汽，而皮 肤表面有感出汗时，通过服装的湿传导的初始状态是液态水。无感出 汗和有感出汗的传导通道并不完全相同。湿传导通道主要有三种类型： 1 ) 汗液在微气候区中蒸发成水汽，汽态水经织物中的纱线间和纤维间 的缝隙孔洞扩散运移到外层空问；2 ) 汗液在微气候区蒸发成水汽后， 在织物内表面纤维孔洞和纤维表面凝聚结成液态水，经纤维内 l 洞或 纤维问空隙毛细运输到织物外表面。再重新蒸发成水汽扩散运移到外 空间：3 ) 汗液通过直接接触以液态水形式进入织物表面，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， 扩散到外空间。人体在无感出汗时，以第一类兼及第二类为主，而在 有感出汗时以第三类兼及第二类为主，即织物以毛细管作用传递液态 水为主 2 1 。因此，人体通过服装的湿传递主要有汽态湿传递和液体湿传 递两种形式f ”。 第一节湿传递理论研究的状况 织物湿传递性能是服装穿着服用舒适性中的主要性能之一。正如 前面所述人体通过服装的湿传递主要有汽态湿传递和液体瀑传递两种 形式，因而关于湿传递理论的研究也集中在汽态湿传递和液态水传递 两大方面。 自1 9 3 9 年h e n r y 首次提出并分析纺织纤维的热湿传递性后，国内 第一章绪论 外许多学者在热平衡理论的基础上从纤维、织物、服装等对汽态湿传 递进行了大量研究，如：l f o u r t t ”，k h o n g 6 】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 l 7 i 、l f o u r t t ”、f t p e i r c e t 9 1 等对水汽通过 织物进行热湿传递机理研究；j h w a n g l 、j p f o h r f “j 、p h g i b s o n i t 2j 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 f ”】对水 汽通过服装系统进行热湿传递机理研究。 另一方面，由于处于隐汗状态的人体的湿传导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衡f l ”，不很剧烈，而显汗不仅影响热 平衡，而且影响皮肤触觉系统，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。 沃什伯恩( w a s h b u r n ) 对多孑l 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，设计了一些实验来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。迈纳f 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 合系统的润湿理论来解释液滴在织物中穿透的现象。施瓦茨( s c h w a r t z ) 从热力学观点解释了这一性能5 1 。熊杰u s l 等利用铺展因子和散失速率两 个模拟量，得出机织物结构特征参数与织物液态水传递性能的关系。邱 冠雄【1 7 】等根据滴在织物上的水是在毛细效应下沿织物中的纤维向内渗 透，但不同织物其渗透的时间不同的原理，通过分析水滴在织物上的形 态变化，并以水滴滴到织物到水滴完全消失所用的时间为吸湿标准，探 讨了织物对液态水的导湿机理。姚穆 2 1 等研究指出织物具有多种层次结 构且各种层次在湿传导过程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 i e h t ”1 ，b m i l l e rl ”1 等应用润 湿理论和毛细管理论研究了液态水在织物中传导的机理。邢盂秋等通 过实验定性地研究了纱线的捻度、单丝纤度、单丝横截面形状以及助剂 对芯吸性的影响。王其等m 1 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，假设纤维在纱线和织物中完全规整排 列的前提下建立了差动模型，并在忽略了线圈的空间几何形态对导湿量 第一章绪论 可能产生影响的前提下计算针织物的毛细输水量。c r o w 和 0 s c z e v s k i l 2 3 1 、庄勤亮 2 4 1 等研究了外加压力对液体在针织物问传递的影 响，分析针织物间液体传导的机理。 第二节导湿针织物的研究和开发情况 随着生活水平的提高，人们更加懂得如何善待自己、追求健康轻 松、高质量的现代生活，讲究生活的舒适，休闲、运动、健美将成为 一种生活时尚。这种生活观念直接影响到人们的着装消费观念。消费 者对服装的要求不仅是从外表追求美观，而且对服装的内在品质有了 更高的要求。舒适性，特别是如何快速排汗，已逐渐成为消费者对服 装的第一需要。 为了适应这一潮流，许多学者和体育运动服装的专业生产厂都积 极地投入了研究和开发。国际上著名体育用品公司，如a d i d a s ，n i k e ， p u m a 等都设有运动服装研究机构。一些纤维生产公司如美国杜邦、德 国拜尔、日本帝人、钟纺、东丽公司等也积极开发导湿纤维。 纵观导湿针织物的研究开发历程，导湿针织物的研究开发可分为 三大部分：导湿纤维开发研究、新型针织物组织结构的设计以及后整 理的研究。 、导湿纤维的开发研究情况 近年来，国际上的各个公司所研制的导湿纤维都是围绕聚酯、尼 龙、聚丙烯等化纤展开，其中以聚酯纤维为多，主要是通过聚合物的 物理改性和化学改性来赋予纤维导湿功能。如：日本东洋纺公司研制 开发的y 型涤纶长丝，能产生快速吸汗的毛细管效应。将这种y 型截 面长丝和中空长丝混纺，可使长丝之间形成的空隙增大，毛细现象增 强，从而提高吸水速度和吸水能力；同时使得汗水的蒸发和扩散面积 增大，干燥效率提高，制成的织物手感干爽，穿着清凉舒适1 2 5 。日本 帝人公司推出的中空微多孔纤维，构造较奇特：纤维侧面有微多孔与 中空部分连通，微多孔尺寸分布在0 叭至3 微米之间，中空率约为15 第一章绪论 2 0 。利用这些微多孔使毛细管效应显著增强，同时还可把汗水吸收至 中空部分储存，或将中空部分汗水利用体温蒸发，再借由这些微多孔 排出体外1 2 6 j 。近年来，杜邦公司研制开发了具有4 道沟槽的c o o l m a x 涤纶纤维。也是同样的原理：其纤维内管道的增加使得纤维的毛细效 果增强，引发了持续的市场跟风，出现了许多异形截面及中空微多孔 化学纤维。在国外导湿纤维的冲击下，国内导湿纤维也迅速崛起。如： 仪征新开发的c o o i b s t 长丝和短纤的纤维，其截面为“工”字形。福建 泉州海天研制出五沟槽涤纶纤维c o o l d r y 其毛细效果也非常理想。 二、新型针织物组织结构的设计 近几年来，利用毛细效应原理开发的新型针织面料引起了人们广 泛重视。这些导湿面料的组织结构大致可分为以下几种： i 单层结构 单层结构通常由1 0 0 的合成纤维或棉纱织成纬平针、交错集圈、 添纱等组织，也有采用两种不同原料交织形成的。采用合成纤维编织 的单层结构的针织导湿面料主要是利用特种纤维的毛细管效应 27 。山 东纺织工学院的韩光亭等充分利用亲水纤维和疏水导湿纤维的各自性 能设计的单面h 结构模型( 图1 1 ) ，既能满足人体小量出汗又能满足 人体大量出汗时的舒适性要求 2 8 】。 穗水导湿纤键 素水性扦推 圈1 1 单面h 结构 2 双层结构 近年来双层以及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里层材料的旧观念，科学地采用疏水型 合成纤维作里层，以吸湿性天然纤维作表层的新方法，该产品集舒适 性、功能性和流行性于一身，既保持了针织物的优良品质，又具有透 熟、透湿、透气和吸汗、快干的功能，克服了由原来以棉作内层汗后 第一章绪论 发生皮肤与织物粘贴、发冷的感觉。双层结构主要产品有 2 7 1 【2 9 ”1 ： ( 1 ) 依据芯吸原理和利用天然纤维的良好的吸湿性设计的双层针织 物：内外层分别由疏水性合成纤维和亲水性天然纤维构成，织物内层 设计成与人体皮肤产生点接触或线接触。其特点是汽态水可由天然纤 维等吸湿性纤维吸收，液态水则利用里层合成纤维的毛细管现象把水 吸到表层，由表层的吸湿纤维吸收，再向外界空气散发。由于织物与 皮肤是点或线接触，且纤维本身不吸水，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、不透汽和发冷的感觉。 ( 2 ) 双面t 形结构：如图1 2 所示，此结构模型也是由疏水性纤维和 亲水性纤维构成，其特点是：当人体处于隐汗状态时，汽相汗可被亲 水性纤维吸收，人体并不感到湿冷。当处于显汗状态时，液态汗使亲 水性纤维膨胀，堵塞了排汗通道，但由于疏水性导湿纤维贯穿织物两 侧，大量的汗液可有疏水性纤维通过芯吸效应将汗水排出。尽管亲水 性纤维吸湿后与人体接触，但呈现局部接触，人体并不会产生湿冷感。 磕水导漫纤雉荣水性纤维 图1 2 双面t 结构 ( 3 ) 依据差动毛细效应设计的双层织物：利用疏水性合成纤维编织双 层结构的织物，织物里外层纤维细度不同，里层纤维粗，外层纤维细， 在织物内外层界面之间产生差动毛细效应，将织物中的水从里层导向 外层，织物内层一般设计成凹凸结构。该类产品特点是：液态水可从 皮肤表面迅速地向织物表层输送，不会倒流；边出汗边输送，表层既 能大量蒸发，又能大量吸收：汗水不进入纤维结构内部，而在织物表 层大面积蒸发，所以干燥快，洗涤后也可很快穿着；里层为凹凸结构。 贴身感觉良好，穿着时无骡冷感和粘贴感；由于采用纯合成纤维原料， 织物免烫性能好，湿润时伸长稳定性也很高。 第一章绪论 ( 4 ) 灯芯状复合层结构：捷克的b r n o 针织研究所进行的一项研究成 果是编织一种新颖复合层针织物，它具有很高的液态水的传递速率。 该织物也有两层，一层所谓疏水渗出层( 反面) ，亦称保健层，另一层是 吸收层( 正面) ，它通过许多连结点与渗出层相复合，连结点由纱线组成， 呈灯芯状按预定的顺序分布在织物中，这些连结点含有亲水纤维f 即棉 纤维) ，它从吸收层穿过织物的厚度到达渗出层的表面( 织物反面) 。其 摄大的特点是灯芯状吸水点将汗液从里层吸到外层的效果非常惊人。 灯芯点加速了汗液的传递从而使里层保持干燥。 3 多层结构1 2 7 1 此种织物实际上是以上两大类双层结构的复合，一般通过双面衬纬 或集圈编织得到，外层多为粗特长丝，中层为吸湿性好的棉或涤棉纱， 内层为疏水性细特长丝。两层结构的导湿面料由于外层大多采用棉等天 然纤维，所以耐磨性较差。为了增加耐磨性，在双层结构的基础上：变 化为三层结构的集层织物。诸如此类的织物有：p c k 三层结构： 里层纤维是导湿性好的涤纶，与皮肤既呈点或线接触，汗液通过毛细管 作用传导到中层，使人体出汗时无骤冷感。中层用吸湿性良好的涤棉 混纺纱，它具有吸入气相汗并把液相汗输送到表层的功能。表层是耐磨 的涤纶变形丝，因而具有良好的耐冲击、耐磨特性。 三、后整理的研究 后整理的研究主要几集中在对合成纤维进行亲水处理方面，由于 对合成纤维亲水处理不仅能消除或减小静电，而且能提高纤维的导温 能力，亲水剂的开发研究也成为一个热点，杜邦、海天等各大公司也 相继推出与之产品相关的亲水剂使导湿纤维达到最佳的导湿状态。此 外用低温等离子体处理或射线法使纤维改性，也是开发导湿织物的一 种新颖的后整理方法，其方法为：将织物的一面用等离子体照射或射 线照射，然后通过接枝聚合而得到兼有亲水性和疏水性的合成纤维织 物。 第一章绪论 第三节液态水传导性能测试方法 一、现有的液态水传导测试方法 液态水传导测试方法很多，常用的有垂直芯吸法、滴液法、虹吸 法、平皿法等。 1 垂直芯吸法 垂直芯吸法在国际上有两种标准：英国的b s 3 4 2 4 1 ”i 标准和德国的 d i n 5 3 9 2 4f ”1 标准。前者是测试传导速度很慢的涂层织物，判定指标是 织物阻碍芯吸的程度，测试时间长达2 4 小时：后者适合于测试导湿速 度较快的织物以及用于分析织物服用性能，其判定指标是织物的吸水 程度，该法要求每隔1 5 s 就测量一次液态水上升的高度，测试装置如 图1 3 所示。 图1 3 滴液法 2 滴液法 滴液法是在水平放置测试织物上滴上水滴，观察水滴完全消失时 织物润湿面积或时间。液滴法标准有英国b s 3 5 5 4 ( 1 9 7 0 ) 和美国a a t c c 方法3 9 ( 1 9 7 7 ) 。 最好的方法是模拟人体出汗时汗液从织物内层向外层传导，并在 第一章绪论 外层表面蒸发的特点，在织物内层表面滴一滴水，然后在一定时间后 测量织物外表面的润湿面积s ( 润湿区域的形状被认为近似于椭圆形) 。 大部分功能织物都由两层构成，里外两层原料不同，导湿能力不同， 并且有很强的方向性，最理想的织物是里层润湿面积小，外层润湿面 积大。润湿面积s 可按式( 1 一1 ) 计算： s = 动 a 椭圆长轴； b 一一椭圆短轴： 图1 4 液滴法 试织物 影响润湿面积的因素有很多，如纤维特性方面的纤维细度、接触 角，纱线和织物结构方面的织物厚度、孔隙率、毛羽，以及液态介质 方面如粘度、界面张力、比重等。 由于各织物厚度h 各不相同，可以按照等式( 1 2 ) 计算织物的 导湿体积v ： v = s h ( 1 2 ) 由于织物平方米克重g 各不相同，可以计算其导湿重量g ： g = s g ( 1 3 ) 为综合评价织物导湿性能，东华大学王其博士按照多相指标图将 导瀑面积、导湿体积、参与导湿的织物重量进行综合，认为这三者对 第一章绪论 导湿影响均等，将它们进行修正，按同一数量级运算， 值： z = l ( s g + v g ) 3 虹吸法 得出导湿综合 ( 1 4 ) 如图1 5 所示，虹吸法是将测试织物端浸入水槽中，将液体水从 另一端传导出，进入个放置较低的烧杯中。一定时间内织物所传导 液态水量可以通过烧杯重量测量出，作为织物液态水传导性能的指标。 虹吸法没有统一的试验标准。 圈1 5 虹吸法 4 平皿法 平皿法是使用一个水平烧结玻璃平皿，烧结玻璃上有孔洞，液态 图1 6 平皿法 9 第章绪论 水可以通过，模拟皮肽出汗情况。烧结玻璃上放置测试织物，织物上 有一定重压，如图1 6 所示。织物吸收的水分可以通过细管中液柱的变 化测出。平皿法也没有统一的标准。 二、 现有测试手段的缺陷 综观这几种测试方法，前面两种测试方法是目前使用最为普遍， 但测试手段和测试装置比较简陋，在快干导湿面料的测试过程中由于 芯吸爬高速度以及滴液法的水滴扩散速度在短时问内都比较快，用目 测丈量法迅速测量芯吸高度或者润湿区域的长短轴，对操作者来说具 有较大的难度，测试结果受人为因素影响较大，误差较大，另一方面 对于滴液法，l _ _ j 于润湿区域的形状，有的近似于椭圆或园( 如图1 7 r a l 所示) ，有的则与椭圆形状相距甚远( 如图1 7 ( b ) 所示) ，这些都对测试 精度带来影响；而后面两种没有统一标准。因此需要进一步提高和改 进实验手段和测试方法1 3 6 1 。 图1 7 润湿图像 1 0 第一章绪论 第四节本课题研究的内容和目的 近几年来尽管国内外不少研究者对导湿快干织物进行了大量研 究，并取得了不少科研成果。但从对消费者对运动类、休闲类、旅游 类服装的大量需求、从我国纺织品市场和功能性服装的设计生产水平 来看，导湿功能性面料的开发，已成为当务之急。因此，对影响针织 物的导湿快干性能的因素作进一步研究将有着重要的理论和实际意 义。 另方面，由于目前落后的测试手段影响了测试精度从而影晌 到针织物导湿性能的研究，如何改进测试手段，提高实验精度，也己 成为一个不可忽视的方面。 因此，本课题拟从两个方面进行研究：一是进一步研究影响针织 物导湿性能的因素；二是借助于图像处理的方法来探讨如何提高液惫 水测试手段精度。主要工作如下： 1 探讨亲水处理对针织物导湿性能的影响。用c o o l d r y 长丝、普通涤 纶长丝编织纬平针织物，并对织物进行亲水处理和不作亲水处理， 比较毛坯、不作亲水处理和作亲水处理的光坯织物的导湿性能。 2 对几种不同截面形状的长丝，短纤纱、涤棉混纺纱编织的双罗纹织 物进行导湿性能测试( 测试方法：垂直芯吸法、滴液法) 和快干性 能测试，分析纤维截面形状、涤棉混纺比对针织物导湿快干性能的 影响。 3 改进滴液法测试手段。运用摄像装置拍摄测试全过程，并通过计算 机编程对图像进行处理，以提高测试精度。 第二章导湿针织物试样编织 第二章导湿针织物试样编织 第一节织物原料的选用 为了进一步研究影响针织物导湿性能的因素，本课题选用了几种 不同截面形状的涤纶长丝和涤纶短纤纱、不同混纺比的涤棉短纤纱( 涤 纶为十字形的异形涤纶) 。此外为了作对比实验，还选用了常规圆形截 面的涤纶长丝和短纤纱、以及纯棉纱。( 具体规格如表2 1 ) 涤纶纤维是合成纤维中的三大主力纤维之一，其化学名称是聚对 苯二甲酸己二酯，简称聚酯纤维。涤纶自问世以来，曾以其悬垂性好、 强度高、表面平整、外观挺括、洗后稍凉即干等优良服用性能而被作 为主要纺织原料，广泛应用于服装面料以及其它非服装领域。但由于 它的疏水性，限制了其在对吸湿性或吸水性要求较高的领域中的应用。 通过对涤纶纤维进行改性，是目前开发导湿织物最广泛采用的方法。 表2 1 实验纱线原料规格表 编号商品名厂家原料类型细度单纤度d p f截面形状 lc o o l d r y海虹涤纶长丝 1 6 7 h 1 5 0 d 7 4 f ) 2 0 2 7五叶形 2 翔鹭涤纶长丝1 6 7 1 y 1 5 0 d 4 8 f ) 3 1 2 5 圆形 3 c o o l d r y 海虹涤纶长丝11 i t ( 1 0 0 d 4 $ f )2 0 8 3五叶形 4翔鹭涤纶长丝11 i t ( 1 0 0 d 3 6 f )2 7 7 8圆形 5 c o o l d r y仪华涤纶长丝8 3 h 7 5 d 3 6 f )2 0 8 3五叶形 6芳丽丝东丽涤纶长丝 8 3 t f 7 5 d 3 6 f ) 2 0 8 3十字形 鹭爽丝翔鹭涤纶长丝 8 3 “7 5 d 7 2 f ) 1 0 4 2十字形 8 翔鹭涤纶长丝8 3 t f 7 5 d , 3 6 f ) 2 0 8 3 圆形 9c o o l m a x杜邦涤纶短纤纱1 4 7 6 t ( 4 0 s )1 5 d * 3 8 m m 狗骨形 l oc o o l d r y仪华涤纶短纤纱1 4 7 6 t ( 4 0 s )1 5 d * 3 8 m m十字形 1 1 三纺厂涤纶短纤纱 1 4 7 6 t ( 4 0 s )1 5 d * 3 8 m m 圆形 1 2 仪华3 5 t 6 5 c 涤棉混纺纱 1 4 6 5 t ( 4 0 s )1 5 d * 3 8 r a m 五叶形c o o l d r y 1 3 仪华5 0 t 5 0 c 涤棉混纺纱1 4 6 8 t ( 4 0 s )1 5 d * 3 8 m m五叶形c o o l d r y 1 4 仪华6 5 t 1 3 5 c 涤棉混纺纱 1 4 7 t ( 4 0 s )1 5 d + 3 8 m m 五叶形c o o l d r y 1 5华纶棉纱1 4 5 8 t ( 4 0 s )1 5 d 3 $ m m 第章导湿针织物b 样编织 第二节纱线原料的横截面分析 为能从微观，解纱线的截面形状，利用纤维切片器将纱线进行切 片，并利用显微镜和s e a g u l l 牌z o x 一1 型照丰h 机进行拍照。各种异形 纤维横截而照片如图2l 所坩i 图21 纤维截面形状 第三节试样准备和物理指标测试 、毛坯准备 为了探讨亲水剂、纤维截面形状以及不同的涤棉混纺比对针织物液 态水传递性能的影响，, t f j 1 4 写纱线在规号为2 4 g ，筒径为3 0 英、j 的单面圆纬机上编织纬平针织物：用5 15 号纱线在简径为3 4 英寸， 机号为2 8 g 火园机k 编织双岁纹织物。 第二章导湿针织物试样编织 二、光坯准备 1 纬平针织物的染整工艺 为了探讨亲水剂对针织物液态水传递性能的影响，将纬平针织物 毛坯布分别采用两种不同的后整理工艺进行整理： ( 1 ) 末作亲水处理的光坯织物的后整理工艺： 热水皂洗一清水洗脱水一烘干一定型 ( 2 ) 作亲水处理的光坯织物的后整理工艺： 热水皂洗清水洗脱水，亲水剂处理脱水一烘二 定型 其中热水皂洗工艺如图2 2 所示。 r n 。3 0 m n 6 0 。进 图2 2热水皂沈工艺 浴比：i ：2 0 皂粉用量：3 克l 为做对比实验，另取下机后平摊静置4 8 小时处于完全干松弛状态 的毛坯试样一组，并将各种不同处理方法的织物编号如表2 2 所示 表2 2 不同后整理方式的纬平针织物编号 织物编号 纱线编弓 干松弛后的毛坯织物未作亲水处理的光坯织物作亲水处理的光坯织物 1s m ls w l s o t 2s m 2s w 2 s q 2 3s m 3s 、3 s q 3 4s m 4 s w 4 s q 4 第二章导湿针织物试样编织 2 双罗纹织物的染整工艺： 由于编织原料不同，对所编织的双罗纹毛坯织物将按不同的染整 工艺进行后整理，其中5 1 1 号按纯涤纶织物染整工艺进行整理，1 2 1 4 号按涤棉混纺织物染整工艺进行整理，1 5 号按纯棉织物染整工艺进 行整理，经后整理后的各织物编号如表2 3 所示。 表2 3 双罗纹织物的编号 l 纱线编号 567 8 l 织物编号c lc 2c 3c 4 l 纱线编号 91 01 11 2 1 31 41 5 i 织物编号 d 1 d 2d 3d 4d 5d 6d 7 ( 1 ) 纯涤纶双罗纹织物的染整工艺流程 重去油一染色一轻还原洗-缸加亲水剂一脱水 一剖幅一定型 ( 2 ) 涤棉混纺双罗纹织物的染整工艺流程 煮练一氧漂一染涤一套棉一缸加亲水剂一脱水 一烘干一割幅一定型 ( 3 ) 全棉双罗纹织物的染整工艺流程 煮练一氧漂一脱氧一染色一脱水一烘干一剖 幅一定型 三、各试样物理指标的测试 织物的密度用t c l 型织物密度分析镜测试，织物的克重用t l 0 2 型链条天平测试，织物厚度用y g ( b ) 1 4 l d 型织物厚度仪测试。各试样 物理指标的测试结果见表2 4 。 第二章导湿针织物试样编织 表2 4 试样的物理指标 纵密( 横列 横密( 纵行 总密度( 线圈数平方米克重 试样编号 厚度( m m ) s c m ) 1 5 c m ) 2 5 c m 2 )( p j m 2 ) s m l6 0 89 7 6 5 9 3 41 3 5 7 0 5 6 4 s m 26 0 49 6 45 8 2 31 1 6 80 5 6 2 s m 36 3 81 0 0 86 4 3 11 0 1 30 5 3 6 s m 46 3 29 7 46 1 5 6 9 2 20 5 2 8 s w l 6 4 0l o o 86 4 5 11 2 8 8o 5 0 8 s w 26 3 89 9 46 3 4 21 1 6 50 5 1 2 s w 36 5 81 0 5 66 9 4 8 8 8 了0 4 9 2 s w 46 5 01 0 1 46 5 9 l 8 2 7o 4 8 8 s q l 6 4 0 1 0 0 86 4 5 11 3 0 10 5 0 8 s q 2 6 3 89 9 ，46 3 4 21 1 7 7 o 5 1 2 s 0 3 6 5 81 0 5 。66 9 4 8 8 9 。60 4 9 2 s 0 4 6 5 01 0 l4 6 5 9 18 3 5 0 ，4 8 8 c 1 7 5 88 8 06 6 7 01 3 4 6 0 7 4 6 c 27 7 69 2 47 i 7 0 1 4 1 10 7 8 5 c 36 5 2 8 1 25 2 9 41 0 8 7 0 7 0 8 c 47 6 8 8 9 06 8 3 51 2 7 1 07 8 0 d l 7 2 88 6 46 2 9 0 2 1 9 20 8 3 6 d 27 4 2 8 8 06 5 3 02 2 4 2 0 8 7 0 1 ) 3 7 4 07 7 05 6 9 8 1 9 7 30 8 6 0 d 4 8 1 69 3 6 7 6 3 82 4 l t9 1 0 2 5 d 58 1 89 3 6 7 6 5 62 4 7 0 1 0 2 6 d 6 8 1 89 3 67 6 5 6 2 4 4 51 0 2 4 d 78 0 29 3 6 7 5 0 72 0 4 90 9 9 6 注：以上双罗纹光坯试样均由泉州海天轻纺有限公司。 1 6 第三章针织物导湿性能研究 第三章针织物导湿性能研究 第一节液态水传导的基本理论 服装对液态水的透湿途径主要有 3 7 1 ： ( 1 ) 由于织物空隙的存在，液态汗水从空隙中渗出。 ( 2 ) 织物的吸湿性使织物吸收水分，并向周围环境散发。 ( 3 ) 织物