棉/改性滌綸交織物的吸濕排汗性能評價

劉慧慧，周靜宜，王 銳，陳 放

（北京服裝學院材料科學與工程學院，北京 100029）

面料的開發朝著舒適、衛生、健康方向發展，以展現經濟性、舒適性和功能性為特色，吸濕速干面料即是其中重要的一類[1].具有吸濕速干功能的各種改性滌綸纖維早已相繼問世，如何評價這類纖維所制面料的吸濕排汗作用大小，其制成的貼身服裝究竟穿著舒適性如何，對此人們一直在尋找最佳的答案.目前，國內市場的吸濕、排汗、速干面料多為針織類織物，相關的研究和開發也多針對針織面料而進行，但機織面料也大量用于各種夏季服裝的制作，故對機織物的濕熱舒適性研究亦同樣重要.微量水分在織物中的動態傳遞性能可以間接反映出織物對汗液的吸收、擴散與傳導作用，即根據微量水分管理測試儀（MMT）所測各項指標的強弱可以判斷織物吸濕速干性能的優劣.本文采用MMT對經緯密度相同、經紗為18.2 tex棉、緯紗為3種不同改性滌綸長絲的機織物（每種材質各有平紋、斜紋和點格3種結構，共9塊）進行了動態水分傳遞性能研究，探討3種組織結構的織物在水分傳輸方面的差異；并利用模糊數學中的灰色關聯分析，對9塊織物中符合吸濕排汗指標要求的7塊織物進行了綜合性能排序，評選出吸濕排汗性能較為突出的織物，為吸濕排汗織物的優選提供了一種參考途徑.

1 實驗部分

1.1 實驗原料

規格均為 18 tex×11.5 tex、450根/10 cm×350 根/10 cm的棉/改性滌綸長絲（DTY）交織物9塊，委托北京京棉巨龍紡織有限公司織造.織物的材質、組織結構與編號如表1所示.

表1 織物編號與組織結構Tab.1 Fabric number and structure

平紋、斜紋和點格的組織圖及結構圖見圖1.

圖1 織物組織結構Fig.1 Fabric structure

1.2 微量水分管理測試

本文采用SDL Atlas公司生產的微量水分管理測試儀MMT（Moisture Management Tester），按照國標GB/T21655[2]，將每組5塊試樣剪成9.0 cm×9.0 cm的正方形，在溫度20℃、相對濕度65%的條件下，恒溫恒濕24 h；將試樣平置于MMT系統的樣品臺上，系統自動吸取一定量的模擬汗液-NaCl溶液滴于待測織物上表面，考察120 s內樣品上、下表面含水量隨時間變化的情況.測定指標包括:浸潤時間（s）；最大吸水速率（%/s）；最大浸潤半徑（mm）；擴散速率（mm/s）；單向傳遞指數；整體水分管理指數.

2 結果與分析

2.1 織物綜合動態水分傳遞性能比較

MMT測得的液態水在1～9號織物中的動態傳遞性能結果列于表2.

表2 微量水分動態傳遞性能指標Tab.2 Dynamic water transfer performance indicators

表2中各項性能指標均可分為5級，級數越高，對應的性能越好[3].按照國標GB/T21655的評級標準將表2中的數據變為等級制，結果如表3所示.

表3 微量水分動態傳遞性能等級值Tab.3 Grade of water transfer performance indicators

由表3可以看出:9塊織物的浸濕時間、吸水速率都達到或超過3級，均符合吸濕性織物的要求；從體現速干性的最大浸潤半徑、擴散速率和單向傳遞指數等級來看，除1*和7*織物的單向傳遞指數未達到速干性要求的3級及以上指標外，其他織物均滿足速干性能的等級要求.分析1*和7*織物，發現二者都為平紋組織，織物浮長短，交織點多；觀察同為平紋組織的4*織物，雖然其單向傳遞指數達到3級，但從表2的數值可以看出，其該項數值僅略高于1*織物，為3級的最低限；由此表明，平紋結構的織物不利于水分從織物的一面傳遞到另一面.

各織物試樣的單向傳遞指數以及整體水分管理指數比較如圖2和圖3所示.

圖2 織物單項傳遞指數Fig.2 Fabric one-way transportation index

圖3 織物整體水分管理指數Fig.3 Overall moisture management index of fabric

由圖2和圖3可以看出，就單向傳遞指數值和整體水分管理指數而言，3種不同改性滌綸作為緯紗分別與棉交織的織物隨織紋不同都表現出同樣的變化規律，斜紋織物的數值最大，點格織物次之，平紋織物最小.圖1顯示，斜紋樣品為3/1左斜紋，其背面為緯面斜紋，且緯浮長為3、經浮長為1，即浸水面以改性滌綸為主；而點格和平紋織物都為同面織物，點格中經浮長和緯浮長都由1到3變化，總體來看，點格織物的經或緯浮長高于平紋織物.由此可以推斷，織物結構對水分的單向傳遞、綜合速干性能影響顯著，即與汗液接觸面上改性滌綸的浮長越大，織物的綜合動態水分傳遞性能越好.

2.2 灰色關聯分析評價

從動態水分傳遞測試的結果看，織物的吸濕速干性能參數較多.本文嘗試采用模糊數學中的灰色關聯分析[4]理論對吸濕排汗速干[5]的織物進行比較、優選出性能最出色的織物.

動態水分管理測試中，多項指標表現為數值越大該項指標對應的性能越好；但織物的浸濕時間一項卻相反，數值越大，吸濕性越差；所以，評價時對該項做取倒數處理.此外，分析中以浸濕時間倒數、吸水速率、最大浸潤半徑、擴散速率和單向傳遞指數的最大值為比較所用的標準值.

標準數值構成數列X0'（k），其中k代表各性能指標.9塊織物中因1*、7*織物未達到排汗性能的要求，在此將二者排除，僅對其他7塊樣品進行性能評價.每種織物各性能指標構成的數列為Xi'（k），各性能參數物理意義不同致使數值的量綱不同，為確保比較時結論的正確性，用Xi（k）=Xi'（k）/X0'（k）[6]得出各比較數列的值，結果列于表4.

表4 織物各項性能與標準值的比值Tab.4 Ratios of fabric performance and standard values

對于一個參考數列X0，有7個比較數列X2～X6、X8、X9，各比較數列與參考數列在各個時刻的關聯系數εi（k）可由下列公式計算:

式中:i表示織物品種；k表示某個性狀；η為分辨系數，取值范圍為0～1，這里η取0.5.

根據式（1）求出的7塊織物關聯度系數列于表5.

表5 織物的關聯度系數Tab.5 Correlation coefficient of fabric

每種織物的關聯度系數達到9個指標，而信息過于分散不利于進行整體性比較，因此求取一個集中值，即關聯度.關聯度ri的計算公式如下:

式中:n為性狀的數量.

由于各性狀貢獻大小不同，考慮權重時，可由式（3）求出權重關聯度[7].

式中:ωk為權重系數.根據吸濕排汗速干性能組合的特點，取權重系數 ω1～ω8為 0.09、ω9為 0.28.

利用式（2）和式（3）分別求出各織物的等權關聯度和權重關聯度，并進行排序，結果如表6所示.

表6 織物的等權和權重關聯度及其排序Tab.6 Correlation coefficient of equal weight and weighted incidence of fabric and their sorts

表6顯示，8*和6*織物在等權關聯度和權重關聯度的排序中都位居第一和第二，位居三、四名的是4*或9*織物，3*、2*和5*織物排序比較靠后.說明3#和2#改性滌綸與棉的交織物較1#改性滌綸與棉交織物具有更好的吸濕排汗性；3#改性滌綸所織織物中，8*斜紋織物吸濕排汗速干功能最強；含2#改性滌綸的織物中，6*點格織物呈現最佳的濕舒適性.

3 結論

（1）織物組織對水分的單向傳遞作用有顯著影響，棉與改性滌綸交織物中，改性滌綸紗的浮長越大，越有利于汗液的排出，平紋織物對水分的單向輸送能力最弱.

（2）通過灰色關聯分析，優選出吸濕排汗速干性能相對最出色的為棉/3#改性滌綸的3/1斜紋織物和棉/2#改性滌綸的點格織物.

（3）從織物的等權和權重關聯度排序結果看，所有織紋的1#改性滌綸交織物均位居后3位，說明1#改性滌綸長絲的吸濕、導濕、散濕綜合能力不及3#和2#改性滌綸長絲.

[1]倪海燕，付世偉.Coolplus纖維針織物的的熱濕舒適性能研究[J].現代紡織技術，2008（4）:44－46.

[2]中國國家標準化委員會.GB/T 21655.2—2009紡織品吸濕速干性的評定第2部分動態水分傳遞法[S].北京:中國標準出版社，2009.

[3]任 惠，吳雄英，王善元.吸濕排汗滌綸織物性能評價[J].東華大學學報，2007，32（2）:256－259.

[4]汪學騫.模糊數學在紡織工業中的應用[M].香港:開益出版社，1992:169.

[5]何天虹.純纖維素纖維吸濕排汗速干織物的設計開發與研究[D].天津:天津工業大學，2007.

[6]劉思峰，黨耀國，方國耕.灰色系統理論及其應用[M].3版.北京:科學出版社，2004.

[7]孔令劍，晏 雄.灰色理論在麻織物熱濕舒適性研究中的應用[J].紡織學報，2007，28（4）:41－44.