功能性面料吸濕速干性能的檢測方法與設計分析

鄒菲

［伊士曼（中國）投資管理有限公司，上海201210］

0 引言

隨著國民生活水平的提高，人們對于高品質生活的追求不斷提升，對運動類服飾產品的需求也在日益增加，尤其對功能性面料的需求呼聲不斷增強。液態水管理（moisture managemen，又稱吸濕速干）類面料作為一種功能性服飾面料，近年來不斷獲得人們的青睞。

吸濕速干，顧名思義就是面料既能很快地吸收水分，又能及時地將水分排出，從而保持人體的干爽狀態[1]。單從纖維角度看，兼顧吸濕和速干特性的纖維較少，例如：棉、黏膠等纖維素纖維的吸濕性能優良，但很難快干；滌綸、丙綸等合成纖維快干性能較好，但吸濕性相對較差。如何使面料實現吸濕速干的功能，目前常用的方法主要有3種：利用改性纖維材料設計出所需的功能面料，這種方法主要通過物理方法改變纖維的形態結構，借助于毛細管效應改善面料的吸濕和導濕性能；結合織物結構和其他纖維配搭設計，實現紡織品的吸濕速干功效；采用后整理技術（如吸濕排汗整理或者吸濕速干整理等），賦予織物良好的吸濕速干性能。

1 紡織品吸濕速干性的檢測方法

國內外對面料吸濕速干性能的測試和評價存在多種方法，有的先測試紡織品的某項指標（如吸水性、擴散性、芯吸性、干燥速率），再結合其中的某幾項性能指標來綜合評價紡織品的吸濕速干性；有些是通過動態測試方式同時監測液態水與紡織品之間的相互作用和影響來評價紡織品的吸濕速干性。常用于測試面料吸濕速干性的方法主要有GB/T 21655.1—2008《紡織品 吸濕速干性的評定第1部分：單項組合試驗法》（以下簡稱 GB/T 21655.1）、GB/T 21655.2—2019《紡織品吸濕速干性的評定第2部分：動態水分傳遞法》（以下簡稱GB/T 21655.2）、AATCC 79—2014《紡織品的吸水性》（以下簡稱AATCC 79）、AATCC 197—2013《紡織品的垂直芯吸性》（以下簡稱AATCC197）、AATCC 195—2017《紡織品液態水分管理性能》（以下簡稱AATCC 195）、AATCC 201—2014《面料速干性：熱板法》（以下簡稱AATCC 201）等。

1.1 國內常用表征和評判吸濕速干性的方法

1.1.1 GB/T 21655.1（單向組合試驗法）

GB/T 21655.1通過利用5個單向指標的測試結果來綜合評判織物整體的吸濕速干性能，常用織物的吸水率、滴水擴散時間和芯吸高度來表征面料的吸濕性能，用織物對水分的蒸發速率和透濕量來表征面料的速干性能。吸水率，指試樣吸水后在水中浸潤5 min后取出至無滴水時，試樣所吸收的水分對原始質量的百分率。滴水擴散時間，指將約0.2 mL的水滴在試樣上，從水接觸試樣至其完全滲透至織物內所需要的時間。芯吸高度，指試驗材料毛細效應的度量，垂直懸掛的紡織材料一端被水浸濕時，水通過毛細管作用在一定時間內（30 min）沿紡織材料上升的高度。蒸發速率，指將一定量的水滴在試樣上后懸掛在標準大氣中至水分全部蒸發，其時間-蒸發量曲線上線性區間內單位時間的蒸發質量。透濕量（吸濕法），指把盛有干燥劑并封以織物試樣的透濕杯置于規定溫度和濕度的密封環境中，根據一定時間內透濕杯質量的變化來計算織物的透濕量。

根據GB/T 21655.1的測試方法，對面料綜合評價指標要求詳見表1。需要注意，面料洗滌前及洗滌5次后的各項性能均需達到該標準的技術要求，才可被評判為具有吸濕速干功能的面料。

表1 GB/T 21655.1產品技術要求

1.1.2 GB/T 21655.2（動態水分傳遞法）

GB/T 21655.2通過動態水分傳遞法來評價紡織品的吸濕速干性能，即：水滴與織物測試面接觸后，液態水沿織物的測試面（浸潤面）擴散，并從織物的測試面（浸潤面）向滲透面擴散，利用與試樣緊密接觸的傳感器來測定液態水動態傳遞狀況，獲得一系列性能指標，并以此評價紡織品的吸濕速干和吸濕排汗性能。其中，浸濕時間指從液體接觸織物表面到織物開始吸收水分所需的時間，常用含水量與時間的關系曲線上第一次出現的斜率≥tan 15°時的時間表示；吸水速率指織物單位時間含水量的增加率；最大浸濕半徑指織物從開始浸濕到規定時間結束時潤濕區域的最大半徑；液態水擴散速度指織物表面浸濕后擴散到最大浸濕半徑時沿半徑方向液態水的累計傳遞速度；單向傳遞指數指液態水從織物浸水面傳遞到滲透面的能力，常用織物兩面吸水量的差值與測試時間之比表示。

評級時應先對所有單個項目進行評級。只有產品洗滌前和水洗5次后的性能均達到表2的技術要求時，才可標示為具有吸濕速干性或吸濕排汗性。例如：當產品浸潤時間、吸水速率、滲透面最大浸濕半徑和滲透面液態水擴散速度均≥3級時，則可評價為吸濕速干性；當產品的滲透面浸濕時間、滲透面吸水速率和單向傳遞指數均≥3級時，則可評價為吸濕排汗性。由此可見，GB/T 21655.1和GB/T 21655.2對紡織品吸濕速干性能的耐用性均有一定的要求，尤其對通過后整理方式實現吸濕速干功能的紡織品的品質有一定的保證。

表2 GB/T 21655.2性能評定技術要求

由表1和表2可知：GB/T 21655.1（單向組合試驗法）是通過對5個單向指標的測定來綜合評判紡織品的吸濕速干性能，測試原理相對簡單，設備成本投入少，在面料開發過程中預判面料性能相對容易操作，且每個單向試驗之間是獨立進行的，在液體與紡織品發生作用時各項指標之間并無直接的相互影響和關聯；GB/T 21655.2（動態水分傳遞法）是在液體與紡織品接觸的瞬間同時記錄每個測試項目，會考慮各測試指標之間的相互作用和影響，該檢測方法的測試原理相對復雜，需用專業的液態水動態性能測試儀（設備昂貴）才能進行性能測試，否則面料研發過程中的預判難度顯著增大。

1.2AATCC系列標準

1.2.1 AATCC 79和AATCC 197標準

AATCC 79和AATCC 197是國外常用于評判面料吸濕性單項性能的檢測標準。AATCC 79是針對織物吸水性進行測試，其測試原理為：向織物表面滴1滴水（0.05 mL），計算從水滴在織物測試面開始到織物上的水滴無光反射時所需的時間。AATCC 197是針對紡織品垂直芯吸性進行測試，即通過試驗材料的毛細管效應進行度量，常用兩種方法表示，其中：方法A指記錄達到某一高度（150 mm）所需的時間；方法B指記錄在一定時間內（30 min）水分沿紡織材料上升的高度。

AATCC 79和AATCC 197是單一評價紡織品濕態管理某一方面的性能，其測試原理與GB/T 21655.1中的滴水擴散時間和芯吸高度的測試原理類似。

1.2.2 AATCC 195標準

AATCC 195是通過液態水分管理測試儀（MMT）測量織物潤濕時間、吸水速率、最大潤濕半徑、擴散速度和單向傳輸能力來計算織物綜合吸濕、導濕和快干的能力，以表征織物的吸濕速干性能。單向傳輸指數表征了織物內、外層平均含水量的差別，是判定單向導濕織物的一個重要指標，其測試原理與國標GB/T 21655.2類似，但這兩個檢測方法對面料性能的評判存在差異，詳見表3。

表3 AATCC 195與GB/T 21655.2對面料性能的評判

1.2.3 AATCC 201標準

AATCC 201是通過熱板法對面料速干性進行測定，也是近年來常用的檢測標準。該標準不同于以往通過在一定時間內稱量面料吸水后質量變化的方式來評判面料的干燥速率和干燥時間，而是采用熱板的測試方法，通過模擬人體在穿著過程中汗液對人體微環境的影響，以及織物的干燥情況和人體的感知之間的關聯。其測試是基于含水的織物在氣流環境下水分蒸發帶走熱量使表面溫度降低的原理，利用高精度的紅外溫度傳感器偵測織物表面的溫度來精確判斷紡織品是否完全干燥。最初，吸濕速干紡織品的研發初衷是為改善紡織服裝在穿著過程中因為人體的排汗而讓人感覺濕冷，以及服裝因濕冷而粘連皮膚的不適感?；跈z測溫度的變化來評判織物干燥與否的測試思路非常精巧，將這一感知上的訴求通過精確的測量給出更直觀的表達。

GB/T 21655.1標準中有蒸發速率的指標評判，是通過一定時間內面料質量的變化來反映織物的快干性能；GB/T 21655.2中并無直接的干燥速率和干燥時間指標，而是通過最大浸潤半徑和液態水擴散速度這兩個指標側面反映織物的快干能力；AATCC 201標準中并未給出面料性能的評級標準，該方法目前更多用于不同面料速干性能之間的比較，或者在一定的數據基礎上自行設定判定面料速干效果的評級標準。

2 吸濕速干性的測試結果分析

2.1面料組成

試驗所用幾種面料主要是由導濕速干滌綸長絲、導濕速干滌綸短纖混紡材料、普通滌綸短纖混紡材料、棉纖維和莫代爾纖維與氨綸按不同比例制成的針織彈力單面汗布，他們的結構相同，面密度相近。

2.2 面料吸濕速干性的測試

采用上述介紹的國內外常用檢測方法對面料的吸濕速干性進行測試，通過對不同面料的測試結果分析，進一步探討纖維材料、面料結構、檢測方法對面料吸濕速干功能的影響。

2.2.1 參照AATCC 201測試

用AATCC 201熱板法測試面料速干性時，其干燥速率的數值越大，表明面料的速干性能越好，對應面料干燥所需要的時間越少。圖1為參照AATCC 201熱板法測試面料速干性的結果。

由圖1可以看出：由滌綸長絲制成的面料速干性能表現最佳，遠好于其他滌綸短纖維純紡、混紡材料或者纖維素纖維制成的面料；在短纖維材料中，由導濕速干滌綸與竹纖維混紡所制成面料的速干性能表現最好，優于由其他短纖維材料制成的面料；普通滌綸短纖維所制面料的速干性能介于純棉和純莫代爾纖維制成的面料之間。由此可見，從模擬人體感知出汗后面料快干性能上來看，所選材料的回潮率對于面料的快干性的影響不成線性關系，但增大纖維比表面積卻可以改善纖維材料的導濕性、擴散性，如導濕速干滌綸材料長絲和短纖維對于面料的速干性能有著正向的幫助。

2.2.2 參照AATCC 195測試

圖2為參照AATCC 195液態水分管理性能測試面料速干性的測試結果。采用AATCC 195紡織品液態水分管理性能的測試結果評級時，單項性能評級越高，說明該項性能越好。

由圖2可以看出：在所用4塊面料的測試結果中，由棉、莫代爾或多種材料混紡制成的針織彈力汗布，除單向傳遞指數指標的評級外，面料的浸潤時間、吸水速率、最大浸潤半徑和液態水擴散速度4項指標都表現良好，評級水平均在3.5～4.5級；莫代爾/滌綸混紡面料和棉/滌混紡面料的液態水分動態管理的4項性能比純莫代爾面料和純棉面料略好，這是由于纖維素纖維吸濕后膨脹，對于水分的傳遞和擴散有一定的影響，混紡一定比例的滌綸或功能性滌綸對于水分傳遞有一定的正向作用。然而，這4塊面料的單向傳遞指數評級卻較差，約為1～1.5級，這4款面料都是由同一種材料制成的單面單一結構或單一材料。由此可見，面料結構的設計方式對面料的單向傳遞指數有一定的影響。

2.2.3 參照GB/T 21655.2測試

圖3為采用GB/T 21655.2動態水分傳遞法評價紡織品吸濕速干性能的測試結果，其中，圖3（a）為對面料吸濕速干性能的評價結果，圖3（b）為對面料吸濕排汗性能的評價結果。每項性能的評級越高，說明該項性能越好，且綜合評判時每項指標的評級結果均達到3級才可以稱為吸濕速干或吸濕排汗面料。

由圖3可以看出，采用功能性滌綸長絲制成的面料的原樣和經5次水洗后的樣品均可達到吸濕速干標準的要求，但面料單向傳遞指數只有2級，未達到吸濕排汗面料的要求；另外2塊短纖維面料的原樣測試結果達到吸濕速干的標準，但經5次水洗后卻未能達到國標吸濕速干的要求，且這2塊面料的單向傳遞指數評級為1～2級，未達到國標中吸濕排汗面料的要求。

從國標GB/T 21655.2動態水分傳遞法和美標AATCC 195液態水分管理性能的測試結果看，7塊不同材質的面料均為采用單一原料的單面針織結構，面料的單向傳遞指數表現較差，在面料的開發過程中需要考慮挑選適合的面料結構以及纖維材料配搭才能達到良好的單向傳遞效果。

2.2.4 參照GB/T 21655.1測試

圖4為采用GB/T 21655.1單向組合試驗法測試面料的吸濕速干性能測試結果。為便于將各個單向指標的性能反映在一張圖表中便于分析和對比不同面料性能之間的差異，試驗時將圖中顯示的數據做了指數化的調整，圖中顯示的數據均為測試的實際數值與該項性能技術要求的比值。若比值達到100%，說明該項性能達到國標GB/T 21655.1的性能要求；若比值低于100%，說明該項性能未達到國標GB/T 21655.1的性能要求。

由圖4可以看出：竹纖維/導濕速干滌綸所制面料的各項性能均可達到GB/T 21655.1標準的要求，而由導濕速干滌綸長絲制成的面料吸水率卻未達到GB/T 21655.1標準的要求。然而，當這2塊面料參照GB/T 21655.2標準所測面料速干性的結果卻與之完全相反（詳見圖3）。由此可見，GB/T 21655.1和GB/T 21655.2測試方法的差異對針織面料的開發具有較大的影響。

從吸濕速干滌綸長絲所制面料（改性滌綸通過改善毛細管效應的方式達到吸濕速干效果）測試結果可以看出，在吸濕量完全達到飽和狀態時，該面料的吸濕率仍不能達到國標GB/T 21655.1中的技術要求。因此在面料設計時，可以考慮配搭吸濕性（回潮率）較好的纖維素纖維，幫助提高面料的吸水率，或通過調整吸濕速干滌綸長絲面料的面密度和結構來改善面料的吸濕率，但需注意兼顧面料的蒸發速率、透濕量等性能要求。而GB/T 21655.2的測試方法對于紡織品與液態水在短時間內的浸潤和擴散要求較高，在面料設計過程中要考慮纖維的導濕性、織物表面的平滑程度、面料的結構設計及后整理的影響。

3 結論

（1）參照不同的檢測方法測試面料的速干性能，獲得的結果可能存在明顯的差異。

（2）在面料開發過程中，需要考慮因測試方法導致面料功能性測試結果的差異，從而有針對性地進行面料設計。從纖維材料的選擇及配搭、面料結構的設計、后整理技術等方面考量和選擇，確保所制面料的吸濕速干功能可以滿足客戶的需求。