織物密度對三維正交機織物吸水導濕性能的影響

韋鑫　沈蘭萍　黃河柳

摘要：采用不同纖度的細旦丙綸絲和黏膠長絲織造6種緯密相同、經密變化的三維正交機織物，以差動毛細效應為理論基礎，對各織物的吸水導濕性能進行測試分析。結果表明：當細旦丙綸絲333 dtex（300 D）/72根、粘膠長絲278 dtex（250 D）/48根、細旦丙綸絲167 dtex（150 D）/48根所對應的功能層經緯密度分別為70X100根/10cm（導濕層），105×150根/10cm（吸水儲水層），105×105根/10 era（導濕層）時，織物的吸水導濕性能表現最優。

關鍵詞：差動毛細效應；織物密度；三維正交機織物；吸水導濕

在平板狀三維機織物中，正交結構使用較多，其結構簡單，三個系統的紗線，即地經紗、緯紗和接結經紗，呈正交狀態配置而組成一個整體。三維正交機織復合材料作為一種新型材料，目前人們對其力學性能已有大量的研究，其結構的整體穩定性為吸水導濕織物的應用提供了更多可能。

當采用純合成纖維編織雙層結構織物時，織物里層纖維之間形成較粗的毛細管，織物外層纖維之間形成較細的毛細管，這樣在織物兩層界面之間就會產生附加壓力差，以引導織物中的液態水自發地從里層流到外層，從而織物導濕快干，這就是所謂的差動毛細效應?？椢锢锿鈨蓪又g的附加壓力差是形成差動毛細效應的條件，也是織物中液態水自發從里層流到外層的動力。

本研究根據產生附加壓力差的原理，織造了三層結構的織物，并通過改變原料、各功能層密度來探究織物吸水導濕性能最優時的結構參數。具體做法是采用不同纖度的細旦丙綸絲和粘膠長絲，利用細旦丙綸絲的高導濕性和黏膠長絲的高吸水性，同時結合差動毛細效應設計了三個功能層，依次是內層（導濕）、中間層（吸水儲水）、外層（導濕），織造了6種不同經緯密的正交機織物，測試了各織物的吸水率、吸水速率、液態水擴散速度、浸濕時間、最大浸濕半徑，分析了織物密度對三維正交機織物吸水導濕性能的影響，優選出了三維正交機織物吸水導濕性能最佳的織物經緯密度。

1.實驗部分

1.1材料和儀器

材料：細旦丙綸絲333 dtex（300 D）/72根、167 dtex（150 D）/48根（瑞安市遠霞丙綸絲經營部），粘膠長絲278 dtex（250 D）/48根（新鄉市尚麗紡織有限公司），蒸餾水（市售）。

儀器設備：SGA598型半自動小樣織機（江陰市通源紡機有限公司），GB204電子分析天平（南京安鐸貿易有限責任公司），M290 MMT動態水分管理測試儀（錫萊亞太拉斯（深圳）有限公司）。

1.2織物設計與織造

在紗線原料以及比例一定的情況下，織造了6種不同密度的15層三維正交機織物，各層紗線原料及功能如表1所示。

實驗設計的三維正交機織物的經向剖面圖和上機圖如圖1、圖2所示。

在織造過程中，各層織物所用緯紗原料與該層對應的經紗原料相同，綜合考慮15層三維正交機織物在小樣織機上的可織性，以及紗線原料的直徑關系，最終確定每根綜絲穿入紗線數為細旦丙綸絲4根，黏膠長絲和細旦丙綸絲分別為6根，穿筘為每筘4人，各織物保持緯密變化一致，每層的經密不宜過大，相應功能層對應的規格參數如表2所示。

上機織造時，打緯順序按照綜片提升和降落時經紗的升降來確定，在一個組織循環中其緯紗用量用法為：第1-7行緯紗用333 dtex×2的細旦丙綸長絲，第8-12行緯紗用278 dtex×3的粘膠長絲，第13-16行緯紗用278 dtexX 3的細旦丙綸長絲，第17行緯紗用278 dtexX 3的粘膠長絲，第18行緯紗用167 dtex；K3的細旦丙綸長絲，第19行緯紗用278 dtex×3的粘膠長絲，第20行緯紗用167 dtex×3的細旦丙綸長絲，第21-22行緯紗用278 dtex×3的粘膠長絲，第23行緯紗用333 dtex×2的細旦丙綸長絲，第24行緯紗用278 dtex×3的粘膠長絲，第25行緯紗用333 dtexX 2的細旦丙綸長絲，第26行緯紗用278 dtexX 3的粘膠長絲，第27-30行緯紗用333 dtexX 2的細旦丙綸長絲。

1.3性能測試

織物的吸水率測試標準及方法：參照GB/T21655.1-2008（（紡織品吸濕速干性的評定第1部分：單項組合試驗法》測定。

織物的吸水速率、液態水擴散速度、浸濕時間、最大浸濕半徑的測試標準及方法：參照GB/T21655.1-2009（（紡織品吸濕速干性的評定第2部分：動態水分傳遞法》測定。

2.結果和討論

不同緊度三維正交機織物的吸水導濕性能測試參數包括吸水率、吸水速度、液體擴散速度、浸濕時間、最大擴散半徑的測試結果如表3所示。

參照GB/T21655.1-2008（（紡織品吸濕速干性的評定第1部分：單項組合試驗法》中的機織類產品技術要求，可知各類不同緊度的三維正交機織物的吸水率均遠遠大于國家規定的100%，儲水能力較強。參照GB/T21655.1-2009《紡織品吸濕速干性的評定第2部分：動態水分傳遞法》中的性能指標分級標準，1#織物的吸水速度為2級（慢速），其余織物的吸水速度均達到3級（中速）；6#織物的液體擴散速度為4級（快速），其余織物的液體擴散速度均為5級（極速）；各織物的浸濕時間均為5級（極速）；各織物浸濕后的最大擴散半徑顯示：1#和2#織物大部分浸濕，3#和4#織物處于中間水平，5#和6#織物小部分浸濕。吸水速度越快表示織物吸水性能較好，從表3可知，各織物的吸水率和吸水速度為：1#<2#<3#<6#<5#<4#，明顯可以看出，4#織物的吸水性能最好；液體擴散速度和擴散半徑代表了液體導濕性能的好壞，從表3可知，各織物的液體擴散速度為：6#<5#<1#<2#<3#<4#，明顯可以看出，4#織物的導濕性能最好；織物的擴散半徑為：5#、6#<3#、4#<1#、2#；浸濕時間都達到了極速，不考慮對比。綜合比較各性能指標，結果表明，4#織物的吸水導濕性能表現最優。

在織物密度較小情況下，隨著緊度的增加，織物的吸水率、吸水速度以及液體擴散速度提高，但緊度增加到一定程度時，織物的吸水率、吸水速度以及液體擴散速度又會隨著織物緊度的增大而降低。一方面，隨著織物緊度的增加，紗線擠緊，紗線間的空隙減小，紗線內及紗線間可以容納的水分減少；另一方面，織物密度越大，具有吸水導濕功能的紗線數量越多。因此各織物的吸水率、吸水速度以及液體擴散速度同時受紗線間的空隙和功能紗線的數量兩個因素的影響。

在織物組織相同而密度不同的情況下，1#織物的浸濕時間最短，這是由于1#織物經緯密相對較小，紗線之間的緊密程度較小，水分對織物的潤濕及浸透較快，因此織物的浸濕時間相對較短。

在織物組織相同的情況下，水分的最大擴散半徑隨著織物緊度的增加而減小，主要是隨著織物的經緯密度增加，織物表層的保水能力增加，因此，織物表層的水分最大擴散半徑逐漸減小，織物被水分浸濕部分也逐漸減少。

3.結論

a）根據差動毛細效應原理，合理選擇織物內外層纖維纖度，能夠獲得吸水導濕性能良好的三維正交機織物。

b）采用細旦丙綸絲和黏膠長絲設計織造的不同密度的三維正交機織物吸水導濕性能表現優良，是一種理想的新型面料。

c）三維機織物的吸水導濕性能受緊度的影響，綜合各項性能指標，4#織物吸水導濕性能最優，各原料對應功能層的經緯密度分別為為：細旦丙綸絲（333 dtex/72根）70×100根/10cm，粘膠長絲（278 dtex/48根）105×150根/10 cm，細旦丙綸絲（167 dtex/48根）105×150根/10cm。