（纺织材料与纺织品设计专业论文）coolbst纤维及织物导湿透汽性能的研究.pdf

摘要 传统的天然纤维棉花具有较好的亲水性和自然的形态结构，但在 被汗浸湿以后，由于放湿特别慢，会发生纤维粘贴在皮肤上的现象， 带来极不舒服的感觉。普通聚酯纤维由于本身的疏水特性，有一定的 导湿性，但吸湿性差，影响服装的舒适性，限制了其在服装领域的应 用。c o o l b s t 纤维是江苏仪征化纤公司开发研制的导湿快干纤维，它采 用了全新的纤维截面形状设计，将毛细管原理成功地运用到纤维和纱 线结构，使其织物能够快速导湿、扩散和挥发汗液，从而保持人体皮 肤的干爽感，达到了提高织物舒适性的目的。 本文通过对c o o l b s t 长丝，c o o l b s t 短纤纱，c o o l m a x 短纤纱，中 空涤纶短纤纱，负氧离子涤纶长丝及针织物进行导湿性、透汽性试验， 发现：c o o l b s t 短纤纱针织物具有较好的导湿功能，这可能是由于 c o o l b s t 短纤纱中毛细管数量较多，毛细运输流量大的缘故；而c o o l b s t 长丝针织物毛细效应高度最低，这可能是由于c o o l b s t 长丝中毛细管数 量少，而液体材料接触角比较大，因而毛细流量小的缘故；c o o l b s t 纤 维具有较好的透汽功能，透汽功能超过c o o l m a x 纤维；纱线的毛细效 应高度预测值与对应织物的5 分钟毛细效应高度值之间有一个倍数关 系k ，对于本实验所测的纱线及对应织物来讲，此k 约为5 8 。所以， 我们可以用已测毛细效应参数代入毛细效应高度公式中得到纱线的毛 细效应高度预测值，再除以k ，可以褥到同类纱线编织的单面针织物5 分钟毛细效应高度值。反过来，用已测纱线参数方法代入毛细效应高 度公式计算纱线的毛细效应高度，可以用来定性评价纱线的导湿性和 其针织物的导湿性。通过对以上5 种织物进行抗弯性能测试，并通过 比较抗弯弹性模量，发现c o o l b s t 短纤纱针织物的抗弯弹性模量最小， 而c o o l b s t 长丝针织物的抗弯弹性模董最大。 通过对5 种纱线进行横截面切片的制作，并计算毛细管当量半径， 发现：c o o l b s t 短纤纱纱和长丝的毛细管当量半径分别为6 8 5 和6 3 3 1 1m ，小于负氧离子涤纶长丝和中空涤纶的当量半径，而大于c o o l m a x 短纤纱的当量半径。并建立了纱线的导湿结构模型，计算纱线的毛细 效应高度预测值和一根纱线中毛细管液态水运输的总流量。 通过对3 种c o o l b s t 织物进行亲水处理，得出亲水剂用量与导湿面 积的关系曲线和亲水剂对织物的最佳亲水处理工艺。并对亲水剂用量 与织物的导湿面积关系进行线性回归，回归方程的置信度大都大于9 0 ，说明回归方程与实验结果有很好的吻合，并可以对亲水剂用量与 导湿面积的关系进行预测和控制。最后为了更好的设计舒适功能织物， 利用棉与c o o l b s t 纤维进行混纺，并织成织物，通过比较发现，与纯 c o o l b s t 织物相比，混用了棉纤维的织物，其透汽性和柔软度都有了一 定程度的改善，织物的接触舒适性提高。 关键词：导湿性，透汽性，c o o l b s t ，亲水整理，毛细效应，当量半径 导湿模型。 t h es t u d yo nw e tp e r m e a b i l i t ya n dv a p o rt r a n s m i s s i o no f c o o l b s tf i b e ra n df a b r i c s a b s t r a c t t r a d i t i o n a ln a t u r a lf i b e rc o t t o nh a sg o o dh y d r o p h i l i c i t ya n dn a t u r a l s h a p es t r u c t u r e ，b u ti th a sav e r ys l o ws p e e do fv a p o rt r a n s m i s s i o na f t e r w e t t e db ys w e a t 。a sar e s u l t ，t h ec o t t o nf i b e rw i l ls t i c ko nt h es k i na n d t h i sb r i n g sa b o u tau n c o m f o r t a b l ef e e l i n g 。c o m m o np o l y e s t e rf i b e rh a s c e r t a i nw e tp e r m e a b i l i t yc a p a b i l i t yd u et oi t sh y d r o p h o b i c i t y ，b u ti th a s b a dm o i s t u r ea b s o r p t i o n ，t h u sa f f e c t st h ec o m f o r to fc l o t h e sm a d eo f p o l y e s t e rf i b e r sa n d i t sa p p l i c a t i o ni nc l o t h i n gac o o l b s tf i b e r ，p r o d u c e db y j i a n g s uy i z h e n gc h e m i c a lf i b e rc o m p a n yl i m i t e d ，h a sc o m p l e t e l yn e w c r o s ss e c t i o ns h a p e ，i ta p p l i e st h ec a p i l l a r yt h e o r yt of i b e r sa n dy a r n s s t r u c t u r e ，t h e r e f o r e ，f a b r i c sm a d eo fc o o l b s tf i b e r sc a nt r a n s f e rm o i s t u r e 、 d i f f u s ea n dv o l a t i l i z eq u i c k l y , t h i sm a k e st h es k i nd r ya n di m p r o v e st h e c o l f o r t 。 w e tp e r m e a b i l i t ye x p e r i m e n t sa n dv a p o rt r a n s m i s s i o ne x p e r i m e n t s h a v eb e e nm a d eo n k n i t t i n gf a b r i c sm a d e o fc o o l b s tc o n t i n u o u sf i l a m e n t 、 c o o l b s t y a r n s 、c o o l m a xy a r n s 、h o l l o wp o l y e s t e ry a r n s 、n e g a t i v e o x y g e n o u si o np o l y e s t e rc o n t i n u o u sf i l a m e n t 。f r o m t h ee x p e r i m e n t s ， w ed r a wt h e f o l l o w i n g s e v e r a lc o n c l u s i o n s ：k n i t t i n gf a b r i c sm a d eo f c o o l b s ty a r n sh a sb e t t e rw e tp e r m e a b i l i t y ，t h i sm a y b eb e c a u s et h e r ea r e m o r ec a p i l l a r i e si nc o o l b s ty a r n s ，w h i l et h ew i c k i n g h e i g h to fc o o l b s t c o n t i n u o u sf i l a m e n ti st h e s h o r t e s t ，m a y b e b e c a u s et h e r ei sl e s s c a p i l l a r i e si n i ta n dt h ec o n t a c ta n g l eb e t w e e nt h ey a r n sa n dt h ew a t e r i n c l u d i n gw a t e r i sl a r g e r ；c o o l b s tf i b e rh a sb e t t e rv a p o rt r a n s m i s s i o nt h a n c o o l m a xf i b e r s ；t h e r ei sac o e f f i c i e n tk ，b e t w e e nt h ep r e d i c t e dw i c k i n g h e i g h to ft h ey a r n sa n df i v e - m i n u t ew i c k i n gh e i g h to ft h ec o r r e s p o n d i n g k n i t t i n g f a b r i c s a sf o rt h e e x p e r i m e n t s t h a tw eh a v e m a d e ，ki s a p p r o x i m a t e l ye q u a l t of i v e p o i n te i g h t t h e r e f o r e ，w e c a n g e t t h e p r e d i c a t e dw i c k i n gh e i g h t o ft h e y a r n sa c c o r d i n g t ot h e p a r a m e t e r s m e a s u r e d a c c o r d i n gt ot h ep r e d i c t e dw i c k i n gh e i g h to f t h ey a r n sa n dk ， w ec a ng a i nt h ef i v e - m i n u t ew i c k i n gh e i g h to ft h ef a b r i c sm a d eo ft h e s a m ey a r n s 。o nt h ec o n t r a r y , w ec a nc a l c u l a t et h ew i c k i n gh e i g h to ft h e y a r n sa c c o r d i n gt ot h em e a s u r e dp a r a m e t e r so f t h ey a r n sa n dt h ef o r m u l a o f t h ew i c k i n gh e i g h t t h e nw ee v a l u a t et h ew e tp e r m e a b i l i t yo ft h ey a r n s a n dt h ef a b r i c s t h r o u g ht h eb e n dp r o p e r t i e se x p e r i m e n t s - w ef o u n dt h a t t h eb e n dm o d u l u so fc o o l b s ty a r n s k n i t t i n gf a b r i c si ss m a l l e s t 。w h i l e t h e c o o l b s tc o n t i n u o u sf i l a m e n tk n i t t i n gf a b r i c sh a sb i g g e s tb e n dm o d u l u s 。 t h r o u g hm a k i n gt h e c r o s ss e c t i o ns l i c eo ft h e s ef i v e y a r n s a n d c a l c u l a t i n gt h ea v e r a g er a d i u so fc a p i l l a r i e s ，w ef o u n dt h a tt h ea v e r a g e r a d i io f c a p i l l a r i e so fc o o l b s ty a r n sa n dc o o l b s tc o n t i n u o u sf i l a m e n ta r e 6 8 51 ima n d6 3 3um r e s p e c t i v e l y 。t h et w oa v e r a g er a d i i a r es m a l l e r t h a nt h a to fn e g a t i v eo x y g e n o u si o np o l y e s t e ra n do fh o l l o wp o l y e s t e r y a r n sb u t a r el a r g e rt h a nt h a to fc o o l m a x y a r n s 。b ye s t a b l i s h i n gt h ey a r n w e tt r a n s m i s s i o nm o d e l ，w ec a nc a l c u l a t et h ew i c k i n g h e i g h to fy a r n sa n d t h eo v e r a l lc a p i l l a r yl i q u i df l u xo fo n e y a r n h y d r o p h i l i ct r e a t i n ge x p e r i m e n t sh a v eb e e nm a d eo nt h r e ec o o l b s t k n i t t i n gf a b r i c ，f r o mt h ee x p e r i m e n t sw eg a i nt h er e l a t i o n s h i pc u r v eo ft h e d o s a g eo fh y d r o p h i l i cl i q u o ra n dw e tt r a n s m i s s i o na r e a 。w ea l s og a i nt h e b e s th y d r o p h i l i ct r e a t i n gt e c h n i c s ，a c c o r d i n gt ot h ee x p e r i m e n td a t a ，w e r e g r e s st h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n t h ed o s a g eo f h y d r o p h i l i cl i q u o ra n dw e t t r a n s m i s s i o n 。w ef o u n dt h a tt h eb e l i e v ed e g r e eo fm o s to ft h em u l t i p l e l i n e a rr e g r e s s i o ne q u a t i o ni s l a r g e rt h a nn i n e t yp e r c e n t ，t h i ss h o w st h a t t h er e g r e s s i o ne q u a t i o nh a sag o o d t a l l yw i t ht h ee x p e r i m e n t sd a t a 。b yt h e e q u a t i o n ，w ec a nc o n t r o la n df o r e c a s tt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ed o s a g e o f h y d r o p h i l i cl i q u o ra n dw e tt r a n s m i s s i o n a f i n a l l y ，i no r d e rt od e s i g n c o m f o r t a b l ec l o t h e sb e t t e r ，w eb l e n dt h ec o o l b s tf i b e r sa n dc o t t o nf i b e r s a n ds p i n ，t h e nk n i tt h e mi n t of a b r i c s ，w ef o u n dt h a tt h ef a b r i c si n c l u d i n g c o t t o nh a v eb e t t e rm o i s t u r ep e r m e a b i l i t ya n ds o f t n e s s 。 z h a o h e n g y i n g ( t e x t i l em a t e r i a l sa n dt e x t i l e sd e s i g n ) s u p e r v i s e db yy u j i a n y o n g ，w a n g q i k e y w o r d s ：w e t p e r m e a b i l i t y ，v a p o rt r a n s m i s s i o n ，c o o l b s t ，h y d r o p h i l i c t r e a t i n g ，w i c k i n g ，a v e r a g er a d i u s ，w e tp e r m e a b i l i t ym o d e l 。 附件一： 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：起球直坦一 日期；2 0 0 年月，弓日 附件二： 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 不保密留。 学位论文作者签名：崔球臣堑l 日期：2 伪午年i j 9f 妇 c 指导教师签名；乃地名 日期：j 。萨 年f 月哆日 东华大学硬士学位论文 第一章概述 第一章概述 第一节导湿快干纤维的市场需求 近几年来，随着人们对穿着舒适性要求的不断提高，服装面科的 各种高科技含量也越来越高，时尚流行舞台吹起了运动休闲风，人们 选择运动服不仅要穿得好看，更重要的是可以提供最周到的保护，可 以尽情的汗流浃背而无后顾之忧，所以对服装面料的导湿快干性能提 出了更高的要求。天然纤维吸湿性好、穿着舒适，但其缺点是当人体 排汗量较大时，衣服就会紧贴身体，给人体造成一种湿冷的感觉，这 主要是汗液不能及时排出的缘故。从导湿性能方面来看，化学纤维要 比天然纤维具有优势，但也不是所有的化学纤维都具有这种突出的特 点。导湿快干纤维是指利用纤维表面微细沟槽所产生的毛细现象使汗 水通过芯吸、扩散、传输等作用，迅速迁移至织物的表面，并发散达 到导湿快干的目的，人们也将该种纤维称为可呼吸纤维。此种纤维能 够广泛应用于运动服、休闲服、内衣、旅游服、外套及袜类产品等领 域。 美国杜邦目前在纤维产品与布料产品的研发上，已达到了新的里 程碑b 1 。加拿大国防部士兵衣物采购部门2 0 0 0 年指定采用美国杜邦公 司的“c o o l m a x ”作为质轻保暖内衣的原料，2 0 0 1 年又再度指定 “c o o l m a x ”作为加拿大国防内衣用布，指定提供给5 万名加拿大陆军 官兵使用，预计每位士兵将配给5 套中性内衣裤。台湾各家公司开发 的导湿快干纤维，除供台湾下游相关产业使用外，正在开发大陆市场， 同时也有外销日本、欧洲等国，由于其价格远较美国杜邦公司的 c 0 0 l m a x 纤维低，且通过与抗菌纤维、抗紫外线纤维、棉、远红外线 纤维等混纺，使产品具有不同的功能，提高了产品内外销的竞争力。 据统计，2 0 世纪9 0 年代后期，美国的运动服市场年销售额达5 5 0 多亿 美元、欧洲为3 5 0 多亿美元、日本为1 2 0 多亿美元、其它地区总和约 为1 2 0 多亿美元的市场消费量。2 0 0 3 年全世界运动服的销售预计将达 到2 6 0 0 亿美元，比1 9 9 9 年增长2 3 。导湿快干纤维在运动服和休闲 东华大学硕士学位论文 第一章概述 服领域将被充分应用，在未来的国际市场中有不可限量的发展潜力。 目前，运动服装虽已普遍流行，但运动服装的市场还有待进一步 开拓，有关数字显示，在西方发达国家经常参加体育锻炼的人口达到 其总人口的5 0 6 0 ，我国的这一数字也达到了3 0 左右。这一庞大 的目标群体，对我国乃至世界运动服装业来说都是一个充满诱惑力的 巨大市场。而随着全民健身运动的开展无疑给我国运动服装业带来了 难得的发展机遇和广阔的开拓前景。由于导湿快干纤维在运动服、休 闲服、内衣、旅游服装产品等领域的广泛应用，其市场前景将是非常 可观的。 第二节导湿快干纤维的研究和发展情况 导湿快干是指使不亲水的织物同时具有导湿性和快速干燥性，导 湿快干纤维是着眼于导湿、排汗特性和衣服内的舒适性的功能纤维。 以前是以天然纤维和合成纤维的复合为主流，用途只在狭窄的范围内 开展，现在则以中空截面纤维或异形截面纤维之类使纤维自身特殊化 以及吸湿、排湿聚合物共混的加工方法为主流。 要知道，凡是具有导湿快干功能的纤维一般都具有高的比表面积， 表面有众多的微孔或沟槽，截面一般设计为特殊的异形状，利用毛细 管原理，使得纤维能够快速的输水、扩散和挥发，能迅速吸收皮肤表 面湿气和汗水，并排放到外层蒸发。其织物比其它功能性布料更干爽 一比纯棉快干5 倍，比尼龙快干2 倍。 导湿快千纤维的研究开发，主要是通过物理改性和化学改性两种 方法得以实施。物理改性是指通过改变喷丝板的微孔的形状，纺制具。 有表面沟槽的异形纤维；或采用与含有亲水基团的聚合物共混和复合 共纺的方法，研制生产具有导湿快干性能的纤维。而化学改性则是通 过接枝共聚的方法，在大分子结构内引入亲水基团，从而增加纤维吸 湿快干性能。常采用引入羟基、酰胺基、羧基、氨基等。 2 1 国外的研究情况 1 、高吸放湿的聚氨酯纤维：聚氨酯纤维由于其良好的弹性而被 2 东华大学硕士学位论文 第一章概述 广泛地应用于体操、健美操、技巧、游泳、田径等项目的运动服装中。 随着专业运动员对服装的舒适性要求的不断提高，聚氨酯纤维的技术 开发已从单纯的伸缩功能扩大到与用途相适应的高功能性纤维的开发 上来。日本旭化成公司首创的高吸放湿的聚氨酯纤维，其特点是吸湿 量大，而且排放湿速度快，能迅速地把蒸汽和汗液向外释放，保持舒 适感。其吸湿性能与棉材几乎在同有水平上。如果说，棉的排放湿是 吸湿的5 0 的话，这种聚氨酌纤维几乎1 0 0 排放湿，而且排放湿的 速度极快。也就是说，在运动或高温的环境下纤维从皮肤吸收水分， 在静止或低温环境下可以迅速得排放湿，又能重新发挥吸湿性能。因 此也把这种纤维称为“能呼吸的纤维”。 2 、高导湿四沟槽聚酯纤维：杜邦公司独家研究开发的功能性纤维 c o o l m a x 啦，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通过芯吸效应传导到织物表面蒸发冷却。实 验证明，在3 0 m i n s 后湿度去除百分率：棉为5 2 ，四沟槽聚酯纤维 9 5 。以这种纤维制成的面料糅合了先进的降温系统，它能将人体活 动时所产生的汗水迅速排至衣服表层蒸发，保持皮肤清爽，使活动倍 感舒适。c o o l m a x 。是一种异形纤维，截面为四淘槽形。在导湿方面， 相同细度的异形截面的纤维比圆形纤维表面积大，使液态水传导面积 增大，特别是四沟槽形，不论是短纤维还是长丝，都具有良好导湿性 能。另外，异形纤维之间和异形纤维束之间形成的毛细管数量比相同 细度的圆形纤维之间和圆形纤维束之间形成的毛细管数量要增加许 多，纤维充实度减小。形成毛细效应时，虽然毛细管当量半径变小， 但总的来说，毛细效应比圆形纤维明显，这也导致异形纤维导湿性的 提高。c o o l m a x 。纤维的开发不仅仅是为了提高导湿性，还要提高舒适 性。与普通涤纶纤维相比，由特殊工艺生产的杜邦c o o l m a x 。纤维的透 气性得到提高，而且所有的这些特点是耐久的，它也不像其它芯吸纤 维那样需要化学处理。由于其横截面成独特的扁的十字形。形成四槽 形设计，拥有比一般纤维多出2 0 的表面积，所以其排汗功能远超其 他同类纤维，使运动员在任何情况下也能保持干爽。在炎热的夏天， 东华大学硕士学位论文 第一章概述 运动员多用作技术性外衣，而在冬季可作为内衣穿着，又能放进洗衣 机内清洗及干衣机内烘干，无需特别处理。d u p o n tc o o l m a x 。纤维寿命 长、耐用、不易磨损及收缩变形，所以常常是运动家的首选，它不仅 可以满足在赛跑、赛车和爬山等高强度运动时的最高性能要求，也可 以提供在打高尔夫球、网球、步行等一般运动时的凉爽舒适，使你在 工作、出差或旅游时保持舒适。 3 、聚酯多孔中空截面纤维w e l l k e y ：纤维开发的目的是把液态 的汗水作为对象，实现彻底的吸汗快干。“w e l l k e y ”是日本帝人公 司开发的聚酯中空纤维，并且从纤维表面看，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。这种纤维的机构以 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，较适合用作运动服装或运动装的衬里。日本帝人公司还利用 独特的化学方法，将一种高吸湿性物质的丝蛋白，涂在吸水性纤维上， 研发出“吸湿性纤维”。此种纤维比吸水性纤维更具有吸汗快干的效果， 且有极佳的干爽感。日本帝人公司将此种纤维命名为“w e l l k e y m a ” 纤维，其织物的吸汗快干特性，比普通聚酯纤维强1 0 倍。 4 、h y g r a 纤维：日本尤尼契卡公司开发成功一种新型高吸放 湿性纤维，商品名为h y g r a ，以往开发的吸放湿纤维，大多是以聚酯 等为原料的纤维进行截面中空化或异型化，或在纤维表面形态上进行 改良，也有用亲水性成分共聚、共混、接枝共聚、亲水性聚合物的复 合纤维、或用天然物进行加工的方法。这是一种皮芯型的复合纤维， 皮是尼龙，芯部是尤尼契卡公司自己开发的具有特殊的网络结构的吸 水性聚合物，因而具有高吸湿性，无论是吸放湿性能力、吸放湿速度， h y g r a 纤维多比棉材好，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。 5 、s o p h i s t a 纤维u 1 ：s o p h i s t a 纤维是由日本可乐丽公司开发的。 它利用了复合纺丝的方法，将e v o h ( 7 , 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( o h 基) 的e v o h ，芯层为聚酯纤维。e v o h 的热传导率高。使面料的温度下 4 东华大学硕士学位论文 第一章概述 降，产生凉爽感，因此用e v o h 纤维面料制作的运动服还具有凉爽功 能。 6 、多孔中空纤维t 少音_ 1 ：此纤维是由日本帝人公司开发的 p e t 中空微孔纤维，l9 8 4 年先以短纤维上市，1 9 9 2 年又开发了长丝。 该纤维表面又有许多直径为o 0 0 10 0 0 3 n m 的微孔贯通至中空部。汗 液可迅速地自纤维表面侵入到中空部，由于毛细效应汗液可在中空部 移动至外部，扩散入外层空间，使服装速干，不感到粘贴或湿冷。适 于作内衣和运动服装的面料。吸湿、排放湿纤维1 儿年im a 也是 日本帝入公司的产品。它是用蚕丝生产时的下丝胶朊牢固地附着于 p e t 纤维上。由于丝胶朊是一种氨基酸，具有亲水性，在服装穿着时 丝筷朊贴皮肤而穿用，可被皮肤吸附收到保护皮肤的功能。日本日经 新闻曾介绍，丝胶朊对遗传性过敏性皮炎有疗效，可抑制人体内有机 - _ _ _ ”_ 。一、 物的氧化，在所有蛋白质中具有这一最强功能。 7 、日本东洋纺公司开发的一种y 形截面的涤纶称作“t r i a c t o r ”3 ： 该纤维y 形颜面例表面形成三条导湿沟槽。该公司根据感官测量技术， 采用专门的纺丝技术，优化产品的导湿性能。使原来疏水性的涤纶纤 维，通过改变纤维截面和纤维表面结构，成为导湿吸湿纤维。据称这 种纤维的吸水性和吸湿性可以与天然纤维相媲美。 8 、自从杜邦公司推出的导湿快干功能的c o o l m a x 后，台湾的许多 纤维生产商依托自身的技术开发优势，相继研制、开发具有导湿快干 性能的纤维“1 ，如远东纺织开发研制成功的t o p c o o l 导湿快干纤维， 中兴纺织出品的十字断面c o o i p l u s 。c o o l p l u s 是一种具有导湿快干功 能的新颖功能性纤维。通过纤维表面这些细微的孔洞和沟槽，产生毛 细效应，将人体肌肤表层排除的湿气和汗水迅速吸收到织物表层，这 就不仅改善了涤纶纤维的吸湿性，还可快速散发湿气和汗水，达到吸 湿快千的效果。这种纤维可广泛用于运动服、休闲服、内衣、衬衫、 长裤、手套、袜子、护膝、帽子和毛巾等。在用c o o l p l u s 纤维制成的 水平放置的织物上，滴下o 2 m l 水，2 0 s 后水的扩散面积达2 0 0 0 m m 2 以上。比全棉织物高出1 倍多。 东华大学硕士学位论文 第一章概述 2 2 国内的研究情况 相比而言，中国内地导湿快干纤维开发无论在时间还是技术上都 存在一定的差距，近一两年由于市场兴起“导湿快于”纤维开发和应 用的热潮，加上后道织物产品开发对导湿快干纤维需求的增加，引起 内地一些研究机构和纤维生产商的极大关注。目前主要有以下几种： 1 、导湿干爽型涤纶长丝n 1 ：广东珠江金纺集团开发的导湿干爽型 涤纶长丝，通过改变纤维截面形状使单纤维之间的空隙增大，由于表 面积的增大及毛细管效应使其导湿的性能大大提高。采用该纤维生产 的织物导湿性能、水分的扩散性能好，与棉等吸湿性好的纤维搭配， 采用合理的组织结构，效果更好，制成的运动服装干爽、清凉、舒适， 是夏季运动服装面料的首选。 2 、中空微孔并兼有表面凹凸构造的纤维妇1 ：王锐等将p e t 切片与 一种特制的易水解聚酯( e h d p e t ) 切片以8 5 l5 8 0 2 0 的比例共混， 在常规的熔体纺丝设备上进行共混纺丝，制成具有相分离的共混纤维。 控制原料组分在纺丝工艺条件下的熔体粘度比，使e h d p e t 均匀地以 微米小颗粒形式分散在p e t 中，经过适当的碱水解处理，使e h d p e t 被溶解掉而留下微小孔洞及表面呈现凹凸状构造，用同样的方法还制 成了非光滑表面的p a 6 纤维。该纤维与人体接触时不是以面或者线接 触，而是以点接触，具有凉爽感，不贴身，并有吸汗一导湿一速干功 能。同时表面的凹凸构造还会赋予纤维深的染色性，提高纤维的显色 性。 3 、江苏仪征化纤股份公司生产的c o o l l b s t 纤维：该纤维采用了全 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感。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，始终能够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。该产品被下游纺织用户广泛应用于高档运动服 装、衬衫、夹克、内衣等面料、服装的生产，具有广阔的市场前景。 4 、中科院化学所的“丝普纶”纤维。该纤维是一种高技术超细纤维 6 查兰查堂堡主堂垡笙奎，! ：塑! ：! 塑竺! ：墨二童壁 限8 1 3 2 d t e x ) ，用其织造的织物及服装具有独特的芯吸效应和单向导 湿透气性，能把人体运动后产生的汗液、水份迅速吸附并沿着丝普纶 纤维从织物里面向外表排出并被蒸发掉因而可在织物表里和人体皮 肤之间形成一种微气候循环，促进空气流动，保护人体皮肤干爽，既 不产生棉织物粘身的感觉，又无合纤织物的汗臭味，具有极佳的服用 舒适性，兼有排汗导湿、透气隔热的功能，被国外服装界赞誉为“人 体服装空调器”。 第三节导湿快干运动面料的研究和发展情况 要开发导湿快干运动面料，除了原料方面的因素如采用导湿快干 纤维之外，织物组织结构也是一个很重要的因素。下面就简要介绍导 湿快干运动面料的研究和发展情况。 3 1 国外的研究与开发情况： 在早期研究时首先是考虑单层结构的织物，一般由1 0 0 的合成纤 维或棉纱织成纬平针或交错集圈、添纱等组织，也有采用两种不同原 料交织形成的。采用合成纤维制作的单层结构的服装面料，主要是靠 改性的合纤原料性质( 如微孔结构) 和利用纤维毛细管效应吸收汗水，如 日本“东洋纺”公司采用包芯纱编织出“a i s a c e p r h 一5 0 ”舒适性功 能服装面料，这种织物主要是通过采用多层结构纱的特性来达到舒适 功能性的。 在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要求，双层面料能适应服装生理卫生功能优越性。 但是在研究初期，由于崇尚回归自然，人们容易单方面注重天然纤维 的使用，用棉之类的天然纤维作为服装里层材料，而忽视了其具有浸 润膨胀、堵塞织物间隙的缺点，它妨碍了人体的热湿交换。另一方面 过量的吸湿也会引起吸湿放湿热，然后随着吸湿的饱和，吸湿放热逐 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，使人先觉得闷热，然后又觉得湿冷。这主要是天然纤维 比如棉的吸湿能力较强，会把汗液吸收，而不能迅速的把水分导出。 7 东华大学硕士学位论文 第一章概述 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里层材料的旧观念，科学地采用疏水性合 成纤维作里层，以吸湿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身，即保持了针织物的优良品质，又具有透 热、湿、气和吸汗、快干的功能，克服了由原来以棉作内层出汗后发 生皮肤与织物粘连，发冷的感觉。这类产品主要有以下三类“1 ： 1 、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 一般为合成纤维，外层用天然纤维。织物内层与皮肤产生点接触。其 特点是气态汗可由天然纤维等吸湿性纤维吸收，液态汗则利用里层合 成纤维的毛细管现象把汗吸到表层，由衷层的吸湿纤维吸收，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 没有发秸感、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。 2 、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或 种类的疏水性纤维构成，它的吸水机构与天然纤维截然不同，其织物 结构系采用毛细管不同的纱组成两层或三层结构。表层采用较细毛细 管或细特丝，里层采用较粗的毛细管或粗特丝，则表层的毛细管引力 比里层的大，构成表层与里层的邻界面商存在者引力差异，使液体从 里层吸到表层，这样可做到袭层有汗液，而里层没有的效果。归纳起 来其产品有以下特点： 汗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，穿着时无骤冷感和粘贴感； 因为是多孔性结构，所以气相汗和空气的通过阻力小，通气性良好； 东华大学硕士学位论文第一章概述 由于采用纯合成纤维为原料，因此免烫性能好，湿润时伸长稳定性 也很高。 这类织物的产品主要有d i p s e n s o r 结构织物和f i e l d s e n s o r 结构织物。 3 、具有灯芯状吸收点的复合结构织物 这是一种新型的复合层针织物，它具有很高的汗质传递速率。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，这些连结点台有亲水纤维( 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 最大的特点是灯芯状吸水点将汗液从保健渗出层传递效果非常惊人。 汗液沿着灯芯状连结点快速传递到吸收层，灯芯状吸收点加速汗液的 传递，不仅是从卫生层的表面，而且从卫生层里面的原料中，因而使 卫生层干燥。组成灯芯状吸收点的纱线中至少台有一定比例的棉纤维 和粘胶人造丝，吸收点呈点状分布在保健渗出层的自由表面，内环状 或圈状构成。渗出层( 反面) 由聚丙纶或其他的硫水性合成纤维构成，而 吸收层( 正面) 由棉之类的亲水性天然纤维组成。这类织物是由捷克的 b r n o 针织研究所首先开发的。 3 2 国内的研究和发展情况 从国内的情况来看，最初开发的是丝盖棉产品。这类产品和国外 的早期复合结构织物比较相似，即采用纯棉( 也有用涤棉混纺) 做内 层，用化纤如涤纶低弹丝、锦纶低弹丝作为外层。但是由于棉纤维和 粘胶纤维的吸湿性，使得织物导湿效果不佳。 1 9 9 4 年山东纺织工学院的韩光亭等尝试通过对针织物组织结构的 分析和研究，设计出具有吸湿透气功能的针织物结构模型“1 。 在采用此模型时，在低湿状态，由于亲水性纤维的存在，可使人 体非显性蒸发的水汽得以吸收，维持人体的舒适感；在高湿热状态， 由于疏水导湿纤维贯穿织物两侧，虽然亲水性纤维逐渐吸水达到饱和 状态并膨胀，但却不能封闭导湿和气流通路，从而保证了疏水导湿纤 维通过其芯吸作用将水分及时转移到织物表面，湿热交换迅速，使服 9 东华大学硕士学位论文第一章概述 装与人体间的微气候得到调节，保持相对干燥。 经过研究发现，丙纶纤维具有良好的芯吸性能，所以开始将丙纶 纤维用于开发导湿快干运动面料，效果也不错。 随后人们开始尝试棉盖涤织物，即用涤纶长丝作为内层，棉纤维 作为外层。这种配置的导湿效果要远远好于丝盖棉。1 9 9 5 年中国纺织 大学的龙海如通过对几种超细纤维与棉双层针织物对于液态水从内层 向外层的传导，探讨了影响传导效应的因素和机理。得出结论，内外 层分别采用超细纤维与棉的双层针织物能将接触内层的液态水大部分 传到外层，具有较好的导湿快干和舒适效应，内层单纤维细，向往传 输水量最多，长丝与低弹丝相比以及丙纶与涤纶相比，均有着较好的 传导效果，织物结构和线圈的稀密与平整程度也影响到液态水的传导。 具有吸湿快干汗处理功能的两层或多层结构针织物是近两年来国 际市场广为流行的舒适功能性服装面料之一，我国部分地区对此也做 了一些尝试。如西北纺织工学院研制开发出了“吸湿、快于、卫生针 织物”。这是一种三层结构织物，系采用吸湿和保水能力小的聚丙烯( 丙 纶) 长丝组成织物内层并通过交错成团编织形成网状结构，使织物内 层表面与皮肤呈点接触织物中间层为棉包氨纶纱，采用直接衬入法 编织形成絮状层，作为织物的吸水层这样水分可以很快地从内层通 过毛细效应向第二层传导：织物外层为涤纶低弹丝，采用交错集团方 式形成小网眼结构，以使来自第二层的水分迅速蒸发，使皮肤始终保 持：厂燥、舒适的状态。 近一年来，东华大学的王其等通过建立差动毛细效应的模型，从 理论上探讨复合针织物里外层纤维密度与附加压力差的关系，织物里 外层厚度和纤维根数与液态毛细运输的流量的关系，织物里外层厚度 与液态水毛细运输速度的关系，并用实验结论做了说明，从而提出了 优化设计导湿快干织物的思路。 第四节本课题的研究目的、意义和研究内容 4 1 本课题的研究日的及意义： 1 0 东华大学硕士学位论文第一章概述 本课题通过对c o o l b s t 纤维针织物舒适性功能研究特别是湿舒适 功能研究，评价c o o l b s t 纤维和其它类比纤维的导湿、透汽等能力， 分析造成这种导湿透汽功能差异的成因，寻找有关规律，同时建立有 关导湿模型，定量预测导湿纤维和纱线的导湿功能。应用导湿纤维设 计不同的导湿织物面料，并利用不同的亲水剂进行亲水整理，得出最 佳的亲水剂用量亲水工艺，并进行综合的测试评价，用以指导此类产 品的开发。由于c o o l b s t 纤维的抗弯弹性模量比较大，因此与棉纤维混 纺织成织物，以改善其柔软性及透汽性能，提高织物的接触舒适性。 4 2 本课题的研究内容： 1 、对c o o l b s t 纤维针织物的舒适性进行研究和评价，主要包括以 下几点： 测试织物的导湿性； 测试织物的透汽性并计算湿阻； 评价纤维的导湿透汽功能； 测试织物的抗弯性，评价纤维的抗弯能力。 2 、制作纱线横截面切片，并计算其毛细管当量半径，统计毛细管 的分布数量。 3 、测试不同纤维液体材料接触角，分析材料表面的润湿性能。 4 、建立纱线毛细管液体流量预测公式。 5 、利用导湿纤维，设计不同织物，对设计的织物进行亲水处理，