（纺织工程专业论文）舒适性、功能性针织运动面料的研究与开发.pdf

摘要 当今时代，休闲、运动、健身成为一种生活时尚，越来越多的人参加到体育健 身运动中来。运动装是人们在进行剧烈体育运动时的服装穿着，此时身体产生大量 的汗液，如何将这些汗液迅速吸收、排离体表，保持身体的干爽舒适，显得尤为重 要。此外，对于户外运动装来说，避免紫外线对人体的灼伤；减少在运动中摩擦造 成静电荷的聚集，对保护人们健康，都是非常有益的。因此研究和开发具有导湿快 干舒适性和抗紫外线、抗静电功能性的运动服装面料有着重要的意义。 本文通过大量的国内外相关文献检索，归纳总结了开发运动服装所用原料的类 型、结构和特点，在对织物热湿舒适性机理进行理论研究的基础上，选取结构不同 的新型的纺织原料“y ”形、“+ ”形和“c o ”形纤维，配合科学的织物组织结构和 先进的染整工艺，设计开发了“l ，、“g ”两个系列，2 2 种运动服装面料，分别适合 大、小不同运动量时的穿着。并对其性能进行测试评价，分析影响织物导湿快干、 热湿舒适性的各种因素。 论文主要研究的内容有：( 1 ) 借助t e m 电镜对不同类型纤维的纵、横截面形状进 行分析，并利用计算机图像处理技术对其异性度进行计算，通过大量的实验研究了纤 维异形度与织物导湿快干性能的关系。纤维的截面形状越复杂，表面韵沟槽和微孔越 多，单纤细度越小，则纤维的异形度越大，形成的毛细管数量越多，织物的导水能力 越强；同时异形度越大，纤维的比表面积越大，水分蒸发面积就越大，即：纤维的异 形度是影响织物导湿快干性能的重要因素。( 2 ) 在单、双面针织大圆机上编织了不同 结构的2 2 种织物，探讨点接触、差动毛细效应对织物导湿快干性能的影响，并重点 研究了内外层单纤细度不同时，织物的定向导湿性能，结果发现：无论采用何种组织， 随着织物内外层单纤细度差异的增加，其差动毛细效应也增大，呈现出良好的单向导 湿性能，其中以三层织物为最好；( 3 ) 实验研究碱减量对异形纤维织物染色性能的影 响。在染色前对织物进行n a o h 碱减量处理，能明显改善织物的导湿性能和染色性能。 ( 4 ) 在不同工艺条件下对织物进行染色实验，发现在1 2 0 。c 和1 3 0 时染色的最高上染 量基本一致，即：异形纤维织物的染色温度可比常规涤纶染色下降i o9 c ，节约了能 源消耗。( 5 ) 在织物的染整工艺中加入纳米整理，使织物同时具有抗紫外线和抗静电 功能性。( 6 ) 对所开发的面料从基本性能、运动舒适性、热湿舒适性、功能性四个方 面进行测试评价，选出最优的产品。本课题所开发的内层为8 3 3 t e x 7 2 f “+ ”形丝，中 间连接层为8 3 3 t e x 1 4 4 f 细旦丝，外层为8 3 3 t e x 1 0 0 f “c o ”形丝的三层法式罗纹结 构织物，经国家棉纺织产品质量监督检验中心检测，其吸湿性、导湿性、快干性均优 于国际品牌n i k e 导湿快干运动衣。 该研究在理论和实践上对国内、外运动面料的生产和开发具有一定指导意义和 借鉴价值。 关键词：异形纤维、异形度、差动毛细效应、导湿快干、功能性、运动面料、针织 s t u d y & d e v e l o p m e n t o fc o m f o r t a b l e f u n c t i o n a l k n i t t i n gs p o r t - w e a rf a b r i c s t h el e i s u r e ，s p o r ta n do u t d o o re x e r c i s ea r eb e c o m i n gi n c r e a s i n g l yp o p u l a rw i t hp e o p l e n o w a d a y s ；m o r ea n dm o r ep e o p l ec o m ei n t os p o r t s p o r t - w e a ri st h eg a r m e n t sw h i c hc o u l d b ew o l f fi nt h es p o r t ，s i n c et h e r ei sm u c ho fs w e a t ，s oh o wt ot r a n s f e rs w e a tt ot h eo u t e r q u i c k l ya n dk e e p st h eb o d yd r yl o o k sv e r yi m p o r t a n t i na d d i t i o n , a st h eo u t d o o r s p o r t - w e a r , t oa v o i dt h eh u r to ft h eu l t r a v i o l e tr a yi n c r e a s i n g l ys e r i o u s , t ov o i dt h eh u r to f ag r e a td e a lo fs t a t i ce l e c t r i c i t yw h i c hb r i n gd u r i n gt h es p o r t , a n dt ok e e pt h eh u m a nb o d y h e a l t ha r eb e c o m i n gm o r ea n dm o r ei m p o r t a n t s oi ti se s s e n t i a lt os t u d ya n d d e v e l o p m e n t t h em o i s t u r e - t r a n s f e ra n df a s td r y i n gk n i t t e df a b r i c sw h i c hh a sa n t i u l t r a v i o l e tr a ya n d a n t i s t a t i cf u n c t i o n t h r o u g hr e a d i n gm a s s i v ed o m e s t i ca n df o r e i g nc o r r e l a t i o n sl i t e r a t u r e , t h i ss t u d y s u m m e du pt h et y p e s , s t r u c t u r e sa n dc h a r a c t e r i s t i c so ft h ef i b e rw h i c hc 柚b eu s e dt o d e v e l o p m e n ts p o r t - w e a r b a s e do nt h et h e o r e t i c a ls t u d yo ft h eb e a ta n dw e tc o m f o r to ft h e f a b r i c ，i tc h o s ed i f f e r e n tk i n d so fn e wt e x t i l em a t e r i a l s - - w h i c hc r o s ss e c t i o nj u s tl i k et h e “y ”，“4 - ”a n d “c - o ”，c o m b i n ew i t ht h es c i e n t i f i cf a b r i cc o n s t r u c t i o n sa n da d v a n c e d f i n i s h i n gt e c h n o l o g y , t h e ni td e s i g n e d “g ”a n d “rt w os e r i e s , t w e n t y t w ok i n d so f s p o r t - w e a rf a b r i cw h i c h c a nu s e di nd i f f e r e n tc o n d i t i o n t h e ni tt e s t e dt h ep r o p e r t i e so ft h e f a b r i c s s e p a r a t e l y , a n da n a l y s i s a l lt h ef a c t o r sw h i c hc a ni n f l u e n c ef a b r i c s m o i s t u r e t r a n s f e ra n df a s td r y i n gp r o p e r t i e s t h em a i nc o n t e n t so ft h i sa r t i c l ea r ea sf o l l o w s ：( 1 ) w i t ht h eh e l po ft e ma n dt h e 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 si tc o u n t e dt h ed e g r e eo ft h ef i b e r sp r o f i l e ，t h e nt h r o u g ha g r e a td e a lo fe x p e r i m e n t , i td r e wt h ec o n c l u s i o nt h a tt h em o r ea b n o r m a lo ft h ef i b e r s p r o f i l e ，t h eb e t t e ro ft h ew a t e r - t r a n s m i ta b i l i t ya n dt h ed r y i n ga b i l i t y ( 2 ) w i t ht h eh e l po f t h es i n g l ea n dd o u b l ec y l i n d e rk n i t t i n gm a c h i n e ，i tk n i t t e dt w e n t y - t w ok i n d so fs p o r t - w e a r f a b r i c w i t ht h et a l k i n ga b o u tt h ep o i n tc o n t a c ta n dt h ed i f f e r e n t i a lc a p i l l a r ya f f e c to f f a b r i c s ，i tm a i n l ys t u d i e dt h ed e f i n i t ed i r e c t i o nw a t e r - t r a n s m i tp r o p e r t yo ft h ef a b r i cw h e n t h ea v e r a g ef i b e rr a d i u si sd i f f e r e n t a sac o n c l u s i o n , i tf o u n do u tt h a tt h em o r ed i f f e r e n to f t h ea v e r a g ef i b e rr a d i u s , t h eb e t t e rd e f i n i t ed i r e c t i o nw a t e r - t r a n s m i tp r o p e r t yo ft h ef a b r i c ( 3 ) b yag r e a td e a lo fe x p e r i m e n t ，i ts t u d i e dt h ei n f l u e n c et h a tt h ea l k a l ip r e t r e a t m e n tt ot h e d y e i n gp r o p e r t i e st ot h ea b n o r m a ls h a p e f i b e rf a b r i c i t 啪o b v i o u s l yi m p r o v e dt h ef a b r i c s w a t e r - t r a n s m i tp r o p e r t ya n dd y e i n gp r o p e r t i e sb ye m p l o y i n ga l k a l ip r e t r e a t m e n tt ot h e f a b r i cb e f o r ed y e i n gp r o c e s s ( 4 ) w i t ht h eh e l po fe x p e r i m e n t , i ts t u d i e dt h ed y e i n g p r o c e s s e so ft h ef a b r i c i tf o u n d e dt h a tt h ec o l o rd e p t ho ft h ea b n o r m a ls h a p ef i b e rf a b r i c l o o k sl i k et h es a m ew h e nt h ed y e i n gt e m p e r a t u r ei s1 2 0 o r1 3 0 c ，s o1 2 0 ci so l ( ，i t c a nr e d u c en o to n l ye n e r g yb u ra l s or e s o u r c e s ( 5 ) i nt h ed y e i n ga n df i n i s h i n gp r o c e s s e s ，i t i m p u t e dn a n o - m e t e rf i n i s h i n g , w h i c h c a nm a d et h ef a b r i ch a v eb o t ht h ea n t i u l t r a v i o l e tr a y a n da n t i - s t a t i cf u n c t i o n s ( 6 ) t oa l lt h ed e v e l o p e d f a b r i c s ，i tf r o mt h ef u n d a m e n t a lp r o p e r t i e s ， t h em o v i n gc o m f o r t a b l ep r o p e r t i e s , t h eh o t w e tc o m f o r t a b l ep r o p e r t i e sa n dt h e f u n c t i o n a l i t yf o u ra s p e c tt od ot h et e s t ，a n dt h e nc h o s et h eb e s to n e ，w h i c hi saf r e n c hr i b c o n s t r u c t i o n , a n dm a d eb yt h r e ed i f f e r e n tf i l a m e n t ：t h e8 3t e x 7 2 f ”+ ”s h a p e sf i l a m e n ta s i n n e rl a y e r ，t h e8 3t e x 1 0 0f ”c o ”s h a p e sf d a m e n ta so u t e rl a y e r ，a n dt h e8 3t e x 1 4 4 f t h i n n e rf i l a m e n ti nt h ec e n t r el i n k su po ft h e m t h i sf a b r i ci sb e t t e rt h a nt h en i k e m o i s t u r e t r a n s f e ra n df a s td r y i n gs p o r t - s w e a t s ot h i ss t u d yh a sc e r t a i ng u i d i n gs i g n i f i c a n c ea n dd r a wv a l u et ot h eh o m ea n da b r o a d b o t ho nt h et h e o r ya n dp r a c t i c e c h e r tl i - n a ( t e x t i l ee n g i n e e r i n gm a j o r ) d i r e c t e db yp r o f e s s e so fm e n gj i a - g u a n ga n dx ur u i - c h a o k e yw o r d s ：m u l t i - l o b e df i l a m e n t ，a b n o r m i t yo ft h e c r o s ss e c t i o n s ，d i f f e r e n t i a l c a p i l l a r ya f f e c to ff a b r i c s , m o i s t u r e t r a n s f e ra n df a s td r y i n gp r o p e r t i e s , f u n c t i o n a l ， s p o r t - w e a rf a b r i c s , k n i t t i n g 西安工程大学学位论文知识产权声明 本人完全了解西安工程大学有关知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间 学位论文工作的知识产权归属西安工程大学。本人保证毕业离校后，使用学位论文工 作成果或用学位论文工作成果发表论文时署名单位仍然为西安工程大学。学院有权保 留送交的学位论文的复印件，允许学位论文被查阅或借阅；学校可以公布学位论文的 全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存学位论文。 c ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 狮积解3 栩 西安工程大学学位论文独创性声明 禀承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的学位论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和 致谢的地方外，学位论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果，不包括本人 已申请学位或他人已申请学位或其它用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研 究所作的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了感谢。 学位论文与资料若有不实之处，本人承担相关责任。 学位论文作者釜名：甭，罚卿 日 期：矿7 耳玛1 1 弓 1绪论 绪论 1 1 功能性、舒适性针织运动面料的市场需求情况 近年来，随着人们生活水平的提高，人们更加追求健康的生活方式，希望通过强 身健体来抵御疾病，健康长寿，更好地享受生活；而且人们对于自身健美的追求也越 来越高，生活讲究质量和舒适。因此，越来越多的人参与到健身和体育运动中来。运 动在现代生活中无处不在，我们能够不断地感受到它正改变着我们的生活并影响着时 尚，运动己成了新时代的象征，在我们生活中的作用正变得越来越为重要。在这个时 代里，男女老少都穿上了运动衣，休闲服成为大街上随处可见的风景。运动在给我们 的生活带来变化的同时，也为纺织服装业带来了生机。在人们普遍接受运动思想的同 时，人们的着装观也受到了运动的影响，正统的职业装中加入了休闲的成分，各种功 能性面料也被应用到运动服装中，整个纺织服装也由于运动的到来更具有动感和活 力。运动已成了新时代的象征，运动服饰俨然已经成为生活品位的标准。 对于运动面料的需求主要来自于两个群体。第一种是不断追求胜利和破世界记录 的顶尖级职业运动员，他们需要运动面料能够为他们创造优异的体育成绩提供最佳的 身体外部环境；第二种是由于健康、爱好、交际关系的需要而进行经常体育运动的人， 他们也需要运动面料能够提供优异的舒适性，身体在运动过程中能保持舒适的状态。 目前，伴随着人们对运动关注程度的加强，第二个需求群体的队伍正在日益壮大。运 动服装业的发展也随着时代的进步和科技的发展不断前进着，对功能性和舒适性的要 求越来越高。面料是服装的载体，服装的发展刺激着面料的开发。 据统计，2 0 世纪9 0 年代后期，美国的运动服装市场年销售额达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1 2 0 多亿美元。目前， 国际市场上运动服及运动用品的年销售额达到2 0 0 0 亿美元。从1 9 9 9 年- 2 0 0 5 年，运 动服市场增长了5 0 。在西方发达国家经常参加体育锻炼的人口占总人口的6 0 - - 7 0 ， 我国也达3 5 左右，这一庞大的目标群体，对运动服装业来说是一个充满诱惑力的巨 大市场f 。 据估计，目前中国已有2 0 0 多家国内运动用品生产商，七八十家全球著名的运动 产品制造商以及俱乐部，运动用品以及装备的年销售额已达7 亿元。而2 0 0 2 年这个 数字还不到3 亿，2 0 0 0 年这个数字仅为6 千万元，由此可见，其发展速度非常惊人， 市场潜力非常可观。 1绪论 1 2 国内外运动面料研究开发现状 1 2 1 国外的研究开发现状 国外对运动面料的研究和开发集中体现在对纤维和纱线的研究上，即开发具有导 湿快干功能的纤维和纱线。主要利用物理改性和化学改性的方法，设计异形截面的喷 丝孔，这样制成纤维的截面布满了沟槽，形成毛细效应从而实现吸湿、排汗和透气特 性。目前开发比较成功且已经形成规模化生产的主要有以下几种。 a c o o l m a x 聚酯纤维c o o l m a x 是杜邦公司独家研究开发的功能性纤维，有两种 截面形状早期开发的纤维截面呈“十”字形，表面有四道沟槽，而且纤维的管壁还透 气。正是由于这种纤维的独特物理结构，比表面积增加，使汗水容易蒸发导致了它的 吸湿、排汗和透气特性，也就使得用其制成的面料有很好的毛细效应可随时将皮 肤上的汗水抽离皮肤，传输到面料表面从而迅速蒸发，使皮肤保持干爽和舒适1 2 1 。最 近杜邦公司又研制开发出了一种新型结构的c o o l m a x 导湿快干纤维，纤维截面呈“c - - o ”形，管壁上有很多细小的微孔，并且圆形纤维为中空状。该纤维的截面异形度 大，且纤维的平均线密度只有0 0 8 t e x ，属于细旦纤维，因此其导湿快干能力更强。 用c o o l m a x 功能性纤维织成的面料与其它面料干燥率进行比较发现，无论在短 时间或较长时间内，c o o l m a x 功能性纤维面料的干燥速率都明显好于其它面料，并且 c o o l m a x 面料还具有轻而软、耐久、易护理、洗后不变形、不缩水、不霉变等特点， 因此已被广泛应用在高档内衣、运动服装及夏季服装上。1 9 9 9 年，c o o l m a x 被加拿 大国防部的军装服装计划指定选作新式轻盈保暖内衣系统；2 0 0 0 年，c o o l m a x 被选 为悉尼奥运会中国乒乓球队比赛用服；2 0 0 2 年，世界杯足球赛中，超过二十支球队 采用c o o l m a x 傲的队服i 卅。 b d d r e l e a s e 高吸湿放湿纱美国o p t i m e r 公司采用“微混法”，在棉纤维的纺纱 过程中，纺入少量的特殊涤纶，开发了一种高性能纱线。把棉和涤纶的优点发挥到最 大限度。通过实验对比，d r i - r e l e a s e 纤维的干燥时间比棉纤维快4 倍。含有这种纤维 的混合纤维中含有大量羟基，可将汗水从皮肤上吸入织物中，而这种纤维中的涤纶高 聚物却有去湿作用，并且能将汗水排离针织物表面，所以d r i r e l e a s e 能保持这种放 湿性能。在多次洗涤之后，常规的纤维将不再有放湿性能，而d r i r e l e a s e 即使在汗 水浸湿状态下也比棉和其它纤维穿着更舒适1 4 】。 c y 形截面涤纶纤维日本东洋纺开发成功一种y 形截面的具有透气、吸水、快 干性能的涤纶纤维，通过控制y 形截面三根“条”为特定形状，它所形成的空间可使纤 维的毛细管作用最大化，纤维吸水速率和能力大为改善，能将肌肤表面的汗水和湿气 迅速吸收、传输至织物的表面并散发掉1 5 l 。同时高异形度的纤维断面结构及蓬松的纱 线结构，使c o o l d r y 的透气性大大增加，达到提高舒适性的目的，是运动、休闲、家 2 l绪论 居服饰的理想选择。 d h y g r a 高吸水纤维日本尤尼契卡纤维公司( o n i t i l 【a ) 推出的吸水能力为自重3 5 倍的高吸水纤维h y g r a ，是将有特殊网络构造的吸水聚合物包覆在锦纶上形成复合纤 维，兼有吸水性和放水性。这种纤维1 6 1 的吸放湿能力和吸放湿速度均优于天然纤维， 而且放湿速度比吸湿速度更快。该品种长丝的吸水性略逊于棉纤维，而短纤维纱的吸 水性却比棉纤维更胜一筹 e q u u p 高吸湿尼龙纱日本东丽公司研制的q u u p 是一种基于聚合物的新型尼龙 丝。通过先进的纱丝制造技术成功地将尼龙与特殊的高吸湿、放湿性聚合物聚合成一 种新型的聚合物混合体。尼龙织物体现出优良的吸湿、放湿性能它的吸湿率是4 ， 这个数值是常规尼龙的2 倍，接近棉的吸湿性能( 5 ) 。它具有柔软的手感和易染深 色的特点，同时还具有优良的多用性、实用性。 f a e r o c o o l 吸湿排汗聚酯纤维a e r o c o o l 是韩国晓星公司开发的一种具有良好吸 湿排汗功能的新型聚酯纤维参照“苜蓿草”的四叶子形吸湿捧汗程序，利用纤维表面 的细微沟槽和孔洞，将肌肤表层排出的湿气与汗水经芯吸、扩散、传输的作用，迅速 捧出体外，使肌肤保持干燥与清凉。此外，韩国东国贸易株式会社利用纤维表面异型 截面的毛细管现象以及比表面积大的特点，研发出i - c o o l 系列吸湿排汗纤维川该原 丝表面的水分可以很快被吸收和干燥，从而使织物具有吸湿排汗的功能，让肌肤保持 干爽和舒适感。 1 2 2 国内的研究开发现状 我国国内对运动面料的研究开发起步较晚，大致思路上与国外基本相同，即主要 是对异形截面纤维的研究与开发，也有科研单位及高等院校对高功能性、舒适性的运 动面料做了研究和开发，但目前产业化生产的不多。主要由以下几种： a c o o l d i y 【明 国家纺织产品开发中心与泉州海天轻纺集团联合开发了具有吸湿 捧汗功能的纺织品c o o l d r y 通过改变喷丝板微孔的形状并利用聚合物的流变学原 理，纺制具有特殊表面沟槽的异形纤维。c o o l d r y 纤维的截面形状与美国杜邦c o o l m a x 相似，也为十字形，截面填充率在6 0 8 0 之间，纤维比表面积比圆形截面增加4 0 - 5 0 ， 目前，c o o l d r y 系列产品主要有： c o o l d r y 纤维：d t y f d y ：1 5 0 d 7 2 f ，1 5 0 d 4 8 f , 1 0 0 d 4 8 f ，7 5 d 3 6 f ，7 5 d 7 2 f ； c o o l d r y 纱线：1 0 0 c o o l d r y ：2 0 s 5 0 i ；c o o l d r y $ ：2 0 s 5 旷各种混纺比； c o o l d r y 羊- 毛：2 0 s 5 0 5 各种混纺比； c o o l d r y 服装包括运动服、休闲服、衬衫、内衣及各类袜予鞋帽等。 在2 0 0 4 年雅典奥运会上，著名运动服装品牌h u n a m e l 利用c o o l d r y 面料为丹麦国家 队制作运动服，已成为北欧多个国家奥运会运动服面料供应商c o o l d r y 还被英国国 防部用来为英国军队打造军用服装，以适应某些恶劣环境下军队作业的要求。 3 1结论 。b c o o l b s t 差别化短纤中国石化仪征化纤股份公司生产的吸湿排汗聚酯短纤 c o o l b s t ，通过改变喷丝板微孔的形状来纺制具有三叶形表面沟槽的异形纤维，在相同 纤度下，该纤维拥有比一般纤维多出2 0 的截面积，其吸水性和吸湿性可与天然纤维 相媲美。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海绵纤 维那样倒伏，所以始终能够保持织物与皮肤间的微气候状态，达到提高舒适性的目的 填补了国内吸湿排汗差别化短纤的一项空白。 c t e c h n o f i n e 聚酯纤维t e c h n o f m e 吸湿排汗聚酯纤维，是台湾豪杰股份集团研制 开发并生产的。该纤维拥有超扁平的“w ”型结构特别断面结构，能大幅提升吸湿速 干的功能能提供细致的布料表面，触感柔软，降低对皮肤的刺激性。 d 其它导湿快千凉爽纤维顺德金纺集团与东华大学合作开发的c o o l n i c e 异形纤 维：佛山万山针织有限公司开发的c o o l c o o l 纤维；台湾中兴纺织厂开发的c o o l p l u s 等， 都采用四沟槽截面的聚酯纤维。台湾力鹏企业股份有限公司最新推出的s e c ot e c 纤 维，它是一种具有导湿快干功能的尼龙6 纤维，也采用十字形断面远东纺织股份有 限公司生产的e a st l o n 吸湿排汗纤维是中强力涤纶短纤，由特殊的交叉纤维面组成， 使纤维问产生较大的空隙而具有良好的毛细效应。同时添加特殊的聚合体，利用该材 料溶解性的差异，赋予纤维无数细微空洞。通过这些细微沟槽和空洞产生的毛细现象， 将肌肤表层捧出的湿气与汗水经由芯吸扩散、传输等作用，瞬间捧出体外，从而使肌 肤保持干爽舒适 以上纤维与美国杜邦公司生产的“+ ”形c o o l m a x 纤维结构相似，功能相同，但二 者价格相差几乎很多，具有成本上的优势，因此在国内外市场上很受欢迎 1 3 本课题研究的目的和意义 对运动面料来说，舒适性是消费者的首选指标，因为没有良好舒适感的服装体现 不出纺织品的价值，从而损失其商业价值。热湿舒适性、柔软性、弹形及耐折皱性等 是衡量纺织品运动舒适性的重要指标，特别是热湿舒适性。即导湿快干性是评价运动 服装舒适性能的重中主重。具有导湿快干性能的服装，可以使人们在夏季户外活动时， 即使在温度高达3 0 、湿度达9 0 以上时，也因其能快速地吸水、疏水、扩散和散 发而保持人体皮肤的干爽，使人们不会感到闷热，从而满足人们对运动服装“舒适、 健康、清洁、安全、安心”的需求，因而成为当前国内外针织工业竞相研制和开发的 热点。 为了满足人们对多功能服装的需求，运动面料在具备了舒适性要求的同时，还应 具有某些特殊的功能。近些年来，随着大气臭氧层被逐步破坏，紫外线对人体皮肤的 伤害越来越重。开发防紫外线纤维和面料正日益受到重视，以有效地抵挡紫外线的损 害，防止患上皮肤癌、皮炎等皮肤病，特别是作为为户外服装的运动服，其防紫外线 4 i绪论 功能尤其显得重要；此外，在运动过程中由于磨擦而产生的静电会给人体造成危害， 因此，运动服还应该具有防静电功能。 国外对服装熟湿舒适性的研究开发已逐步趋于成熟，如美国耐可公司开发的运动 衣，具有快速吸水、导湿快于的特性；国内对热湿舒适性纤维的研究开发也已起步， 如泉州海天开发的c o o l d r y 系列纺织品等。目前很多运动服装都采用+ 型、“r 型、 “i l ，型等异型截面的化学纤维与天然纤维如棉或毛进行交织，织物采用两层或者三层 的结构，其中化学纤维在织物的里层，天然纤维在织物的外层，利用异型截面化学纤 维的高导湿性和天然纤维的吸湿性达到导湿快干的目的。但这种产品只适合小运动量 的情况下穿着，此时人体只产生潜汗或气态汗因为人体在高温下剧烈运动时，会产 生大量的液态汗，这些汗液被织物表面的天然纤维吸收，而天然纤维吸湿后具有较高 的膨胀率( 如棉纱随纱线支数不同而异，最高可达2 4 ) ，膨胀的纤维会填充原有织物 的孔隙，限制空气的渗透，阻止里面的汗液向外传导，导致水汽和热量的集结，使服 装热湿舒适感很差，最终衣服被汗液浸透粘贴在皮肤上，使穿着者感到不舒服，因而 不具有高导湿性。 我国面料的研制开发上，往往是偏重一个方面而忽视了另一方面。尤其在对功能 性和舒适性要求都很高的运动服装面料的开发方面，更是空白。高档运动服装面料均 为进口，高档运动服装市场几乎完全被国外的服装品牌所占领。因此，如何很好地将 功能性与舒适性相结合，为人们提供“舒适、健康、安全”的服装，是2 l 世纪运动服 装面料的发展方向，是广大纺织科技工作者追求的目标，是纺织行业技术创新和创造 “中国品牌”及提升产业竞争力的需要。 新型运动面料的开发，必须突破过去以棉为主的局限，站在一个新的起跑线上， 将新型纺织原料与先进的加工技术、染色后整理技术相结合，使其既具有防紫外线、 防静电等功能性，又具有导湿透气、柔软合体、耐折皱等舒适性，才能满足人们的高 消费要求，繁荣我国的服装市场，提高我国纺织品的品牌和市场竞争力针织面料由 于其柔软合体、穿着舒适等特性，在运动服装市场具有独特的优势和很强的竞争力 中国纺织工业协会在纺织工业技术进步纲要) 中指出：今后十年中，纺织行业 要以面料开发为突破口，应用高新技术和先进适用技术改造传统产业，迸一步提高纺 织科技水平，以技术创新来增加纺织产品的技术含量和附加值，全方位提升我国纺织 行业在全球的竞争力。纲要还提出了目前纺织行业急需解决的四个方面2 5 项关键 技术，这些关键技术的解决将大大推动行业的技术进步和发展其中，“运用纺织新 材料和先进加工技术，生产高附加值、高品位的纺织产品”首当其冲。因此，本课题 站在纺织技术的发展前沿，对关键技术进行攻关，符合国家的纺织产业技术政策，对 迎接北京奥运会的召开，促进我国市场经济的繁荣，具有重要的现实意义和社会意义。 l肇论 1 4 本课题研究的基本思路 本课题旨在研制开发新型的针织运动面料，运用纺织新材料和先进的织造、染色、 整理加工技术和工艺，将舒适性和功能性统一在一起，使该面料在满足导湿快干、柔 软抗皱等舒适性的基础上，具有防紫外线、防静电等多功能性，又具有从而为运动服 装提供高附加值、高品位的理想面料该产品将会产生良好的社会效益和经济效益， 同时将填补国内空白、达到国际先进水平 课题开发的基本思路是：在对织物热湿舒适性机理进行理论研究的基础上，利用 性能不同的原料，特别是利用新型的纺织原料导湿快干纤维，选取科学的织物结 构模型和结构设计，使织物具有优良的热湿舒适性，然后通过功能性后整理实现面料 的防紫外线、防静电等功能。即从开发织物的导湿快干性入手，在后整理过程中进行 防紫外线、防静电等功能性整理，以达到功能性和舒适性的统一 1 5 本课题研究的主要内容 本项目旨在开发新型的针织运动面料，运用纺织新材料和先进加工技术，将服装 的功能性和舒适性完美地统一在一起，使其既具有防紫外线，防静电的功能性，又具 有导湿快干、凉爽透气、柔软、耐折皱等舒适性，从而为运动服装提供理想的面料， 克服传统运动服装不能二者兼顾的弊端。该研究包括如下五个方面： 乱织物热湿舒适性机理的研究具有良好舒适感的服装是是消费者的首选指标， 是纺织品商业价值的重要体现。热湿舒适性是评价运动服装舒适性能的重中主重。不 论是合成纤维还是天然纤维，织物对液态水不能及时传导是引起穿着者不舒适感的主 要原因。运动服装所要求的快速导湿排汗功能集中体现在两个方面：一是织物对液态 水的定向传导功能，即水分能够快速地将身体表面产生的汗液传递到织物的表面而不 倒流；二是快干的功能，即织物上的水分能够快速蒸发，从而保持干爽的功能。 b 原料性能的测试与选用本课题对形成导湿快于材料的方法进行了综述，并对“ 各种方法的优缺点进行了比较，所研究的原料包括纤维素纤维和化学纤维其中纤维 素纤维包括棉纤维、竹浆纤维和麻纤维，化学纤维主要有超细纤维( 超细涤纶和超细 锦纶) 、c o o l m a x 、c o o l b s t 、c o o l p l 璐等异性截面纤维，截面形状分为三叶形、四沟 槽、c o 型等通过大量的试验，研究各种纱线的基本性能，分析了纤维截面异形度 对织物导湿性能、快干性能的影响。 c 面料组织结构的设计及上机工艺根据织物的热湿舒适性机理，织物的结构及 其密度、多孔性、厚度等，是汗气和汗液在织物中传递的主渠道。因此，采用导湿快 干原料，再搭配合适的织物组织，是保证织物具有最佳热湿舒适性的重要因素。本课 题以织物组织结构的设计原理为基础，用不同原料进行交织，在针织圆机上分别编织 6 1绪论 动面料的差动毛细导湿性进行了大量的试验研究，分析了织物内外层不同单纤细度比 值及不同织物组织对织物导湿快干性的影响。 d 染整工艺的研究对上述编织的各种织物进行煮练工艺、染色工艺、整理工艺 的优化设计，确定各工艺的工艺参数、染料、助剂、染色条件等，使面料的功能性和 舒适性具有耐久性，不因水洗而逐渐减弱或消失。 e 织物综合性能的评价对功能性、舒适性针织运动面料的性能进行测试与评价 的目的，是为了充分了解织物的各项性能指标，通过比较与分析，从中选择最适宜的 产品方案来生产针织运动服装。功能性、舒适性针织运动面料的性能测试主要针对以 下四个方面：织物基本性能测试、织物运动舒适性测试、织物热湿舒适性测试、织物 的功能性测试。为了进行对比，在本课题中，我们共设计开发出了不同原料、组织、 结构等适合不同运动场合的面料2 2 余种，分别对其进行实验、测试，对比分析，综 合评价织物的服用性能，确定最佳产品，以达到理想的导湿快干效果和优良的防紫外 线和防静电功能。 1 6 本课题的研究的难点和创新点 1 6 1 本课题的研究的难点 ( 1 ) 本课题所选用的原料大都是长丝，在纺丝过程中以及在使用和制作切片的过程 中，纤维之间会有一定的积压、变形，此外计算异形度的方式很多，因此，制作清晰 有代表性的截面切片，并选择恰当的计算方式来表征纤维的异形度是本课题的难点之 一 ( 2 ) 本课题开发的织物要兼顾功能型和舒适性，即要求织物既要穿着凉爽透氡又要 具有防紫外线的功能，这两者几乎是矛盾的，如何找到二者的最佳结合点，是本课题 的难点之二。 ( 3 ) 导湿快干纤维大都是异性截面且表面又很多沟槽和微孔的聚酯纤维，用分散染 料进行染色时，上染速度快，解决染色不匀问题是本课题的难点之三。 - ： ( 4 ) 目前，对运动面料导湿快干性能的测试评价我国国家标准尚没有规定，国际上 也没有统一的标准，因此，选择恰当、有效的测试评价方法是本课题的难点之四。 1 6 2 本课题的创新点 ( 1 ) 借助t e m 电镜对不同类型纤维的纵、横截面形状进行分析，并利用计算机图 像处理技术对其异形度进行计算，通过大量的实验研究，找出了纤维截面异形度与织 物导湿快干性能的关系。 ( 2 ) 研究了织物两面采用不同的纤维细度时，以及不同的织物组织结构时面料的 差动毛细导湿性能，遥过大量的试验，找出了织物内外层不同单纤细度比值及不同织 物组织与织物导湿性能和快干性能的关系。最终设计的面料，可以适应高湿热状态下 7 1 结论 和大运动量时穿着，其吸湿性、导湿性、快干性均优于国际品牌耐克导湿快干运 动衣。 ( 3 ) 对导湿快干织物的前处理工艺和染色性能进行了大量的试验和研究。通过改 变过去涤纶织物前处理时只需进行精练这一传统工艺，采用碱减量前处理，明显地改 善了织物的导湿性能和染色性能，并确定了碱减量的工艺配方及最佳工序工艺参数； 通过对导湿快干织物的染色性能分析，找出了影响导湿快干织物染色性能的主要因 素，确定了染色工艺的最佳工艺路线及各工序的工艺参数和染料配方。特别是在试验 中发现，导湿快干纤维在1 2 0 、3 0 m i n 就完全可以实现最大染色，使得染色温度比 常规涤纶染色下降1 0 ，节约了能源的消耗。 8 2 织物热涅舒适性的机理研究 2 织物热湿舒适性的机理研究 热湿舒适性是指在不同的气候环境中人体的舒适感觉，它主要取决于人体本身产 生的热量和向环境散发热量之间能量交换的平衡。服装在能量交换中通过热湿传递过 程起着调节作用人们在剧烈运动时，皮肤与人体之间舒适的热平衡被打破，人体出 现液体汗，这些汗液应尽快从皮肤上排离，否则导致不利于人体健康的积热在这种 穿着条件下，对于运动类服装的一项重要的要求就是使织物具有良好的吸收汗液并迅 速捧出到服装外层、快速蒸发的功能，以保证服装的湿热舒适性和卫生性【l o 】 2 1 织物热湿传导的分类 在外界条件变化或进行不同运动量的活动时，人体通过自身的体温调节机制维持 体热平衡，这是维持正常生命活动的必要条件。人体皮肤表面水分的散失可以分为无 感出汗( 又称无感蒸发、非显汗和潜汗) 和有感出汗( 又称显汗) 两种方式【i 织物 中的水分传递可以分为织物水蒸气湿传递和液态水的传递。 2 1 1 气态汗的传导 气态汗即非显汗与人体汗腺活动关系很小，是指人体每时每刻从皮肤表面蒸发的 水分，主要以气态的形式存在。当人们在一般室温环境条件下正常活动时，人体不会 感到明显出汗，即无感出汗，这是产生的主要就是气态汗它只具有| s g m 2 h 的汗 量，这时，总散热量的9 7 通过皮肤以辐射、传导、对流和蒸发方式散失，其余3 随着呼吸等生理过程散失气态汗的传导主要借助于纱线和织物的空隙，与织物的透 气性关系密切。 2 1 2 液态汗的传导 液态汗即显汗与人体汗腺活动关系很大它是指当外界温度等于或超过皮肤温度 时，或者人体进行激烈活动时，汗腺分泌的汗液，主要以液态的形式存在。当环境温 度升高或产热量增加到使人体出汗时，人体新陈代谢加快，体内产热量增多，皮下血 管扩张，皮肤温度升高，液汗分泌增多，此时的出汗量可能超过1 0 0 9 m 2 h ，汗液也 可能与汗气同时存在。要使皮肤与服装间的微气候不呈现高湿热状态，保持生理上的 舒适感，就需要服装能迅速地进行热湿传递，将汗气和汗液尽快地传输到织物外表面， 蒸发后扩散到外界环境中去【1 2 】。因此，织物对液态水的传导速度，以及织物的干燥速 度等方面的要求变得十分重要。 本课题研究的针