醋酯纖維涼感面料開發與涼感檢測方法研究

高建平

［伊士曼（中國）投資管理有限公司，上海201210］

0 引言

隨著科技的發展，人們對生活品質有了越來越高的追求，功能型、舒適型的紡織品面料越來越受到市場的青睞，在現實生活中也得到廣泛的應用。其中，涼感面料無疑是近年來的一個熱點。伴隨著2020 年已處于公示階段（預估2021 年將會正式實施）的涼感面料產品標準FZ∕T 62042—2020《涼感面料床上用品》和FZ∕T 73067—2020《接觸涼感針織服裝》的問世，標志著涼感面料的設計開發以及涼感的檢測方法經過發展基本趨于成熟。

近年來，隨著醋酯纖維在服用紡織品領域的應用和發展，越來越多的醋酯纖維面料被應用到女裝、兒童服裝、內衣、床上用品等品類中。醋酯纖維與其他纖維素類纖維的混紡面料的瞬間涼感和舒適性，使其在床品和春、夏服裝領域的應用上得到市場的強烈關注。文中對目前醋酯纖維涼感面料的設計開發及涼感檢測方法的適用性進行探討，希望研究結果可為相關人士提供幫助。

1 醋酯纖維涼感面料的設計開發

所謂涼感面料，準確地講，是接觸瞬間有涼感的面料，且隨著時間的推移，這種涼感會逐漸減弱并消失。無論通過何種工藝生產的涼感面料，涼感產生的基本原理都是人體皮膚在接觸面料時，面料瞬間帶走皮膚表面的熱量而使皮膚獲得舒適和涼爽的感覺。很多瞬間涼感面料具有的一個主要特征就是接觸瞬間的涼感和吸濕導濕速干。換個角度看，是通過吸濕導濕速干給人體皮膚帶來的涼爽感。一方面，面料導熱性好，可以迅速吸收人體熱量并傳導到織物表面，給人帶來涼爽的感覺；另一方面，面料吸濕導濕性能優異，可通過快速吸收并蒸發或導出汗液，在帶走熱量的同時給人帶來干爽感。

1.1 導熱系數對織物涼感性的影響

影響面料傳遞熱量能力的因素有很多，其中纖維材料本身的特性就與其密切相關。表1 是在環境溫度為20 ℃、相對濕度為65%的條件下所測幾種纖維集合體的導熱系數（所謂紡織纖維集合體的導熱系數，就是纖維無規則排列集合體狀態的導熱系數的綜合值，即纖維、空氣和水分三者混合物的導熱系數值）。導熱系數越大，纖維的散熱或者熱量傳遞性能就越好。靜止空氣的導熱系數僅為0.026 W∕(m?K)，而水的導熱系數為0.697 W∕(m?K)（最大），所以面料中水分越多，則向外傳遞熱量的能力越強，涼感會越明顯。根據這一特性，企業在開發醋酯纖維涼感面料時，可將醋酯纖維與導熱性能更好的纖維材料進行交織或混紡，從而提升混紡面料的涼感。

另外，還可以超細旦的醋酯纖維，或帶溝槽的異形截面的醋酯纖維為原料，通過增加醋酯纖維表面的芯吸效應（也叫毛細效應），將皮膚表面的汗水快速擴散傳導到織物表面，借助于水分的蒸發帶走熱量，從而給人帶來涼爽的感覺。

表1 不同纖維集合體（纖維、水分、空氣）的導熱系數

1.2 紗線結構對織物涼感性的影響

研究表明，在相同條件下，紗線的線密度大小對織物吸濕性影響較大，對速干性無顯著影響；隨著紗線捻度的減小，織物的吸濕速干性提高；紗線的紡紗方式對織物的吸濕速干性能也有著顯著影響，環錠紡紗線制成的織物吸濕速干性能最好，緊密紡的性能次之，賽絡紡的性能第三[1]。因此，在設計醋酯纖維涼感面料時，不但要充分利用紗線結構的有效調整和不同紡紗方式的結合，還需要兼顧紗線、織物生產過程的難易程度等，從而確定最合適的紗線結構。

1.3 織物組織結構對面料涼感性的影響

織物的吸濕導濕性與其組織結構、經緯紗密度及經緯紗交織頻率等有著密切的關系。緯密過高或過低、交織頻率較大的平紋組織與交織頻率較小的大循環緞紋組織，均不利于導濕性能的提高。當織物的經緯密度設計比較適中時，組織結構為小循環的緞紋或斜紋時，織物的吸濕導濕性能較優[2]。借鑒此經驗，企業在設計醋酯纖維涼感面料時，應注意控制面料的面密度（克重），保持經緯紗密度適中，控制經緯紗交織頻率，且組織結構的循環不要過大。

1.4 后整理方式對面料涼感性的影響

一般情況下，企業可以通過涼感整理劑使面料和纖維表面覆蓋一層功能層，當皮膚表面的汗水接觸到功能層后，該功能層會發生吸熱反應，從而帶走體表熱量，產生涼感。這種涼感整理劑雖有很多，但其主要成份一般為木糖醇、赤糖醇等。此外，還有一類涼感整理劑是相變微膠囊，借助于黏合劑將相變微膠囊黏合在織物表面，當周圍溫度超過相變材料的轉變溫度時，相變材料會從固態變為液態，在這個轉變過程中因吸收周圍的熱量而使皮膚感受到涼爽。

2 瞬間涼感檢測的不同方法

目前，瞬間涼感檢測的方法主要有GB ∕T 35263—2017《紡織品 接觸瞬間涼感性能的檢測和評價》（以下簡稱GB∕T 35263）、FTTS-FA-019《織物瞬間涼感驗證規范》（以下簡稱FTTS-FZ-019）、ASTM D7984—2016《采用改性瞬態平面源（MTPS）儀器測量織物蓄熱系數的標準試驗方法》等，且不同方法測試織物瞬間涼感性的結果存在較大差異。

2.1 GB/T 35263標準

處于公示階段的紡織行業標準FZ∕T 62042—2020《涼感面料床上用品》和FZ∕T 73067—2020《接觸涼感針織服裝》，均要求面料涼感的檢測參照GB∕T 35263執行。其中，GB∕T 35263采用的是最大瞬間熱流量測試方法，并用接觸涼感系數（contact cool feeling coefficient）qmax作為評價指標，其單位用J∕(cm2?s)表示。接觸涼感系數qmax是將溫度高于試樣規定溫差（一般?T為15 K）的熱檢測板以一定壓力與試樣接觸，熱檢測板與試樣接觸后熱量傳遞過程中熱流密度的最大值。qmax值越大，表示織物與皮膚接觸的瞬間熱流量越大，人們感受到的瞬間涼感也越明顯。qmax一般出現在接觸后的瞬間（約0.2 s），測試時間在10 s 內。試驗時，通常將儀器的載樣臺溫度設為（20±0.5）℃，熱檢測板的溫度設為（35±0.5）℃。當qmax≥0.15 J∕( c m2?s) 時，可認為該面料具有接觸瞬間涼感性能。需要特別注意的是，當?T采用其他溫度時，這個評價指標是不適用的。

2.2 FTTS-FA-019規范

臺灣機能性暨產業用紡織品認證與驗證評議委員會（The Committee for Conformity Assessment of Accreditation and Certification on Functional and Technical Textiles）于1997 年發布的FTTS-FA-019《織物瞬間涼感驗證規范》在國際市場上被廣泛采用。FTTS-FZ-019 采用的測試設備和GB∕T 35263相同，均通過測量qmax作為瞬間涼感的評價指標。但其與GB∕T 35263 不同的是，在FTTS-FZ-019 中，溫差?T為10 K（GB∕T 35263 中溫差?T為15 K），要求冷板溫度設定為25 ℃、熱板溫度設定為35 ℃，從而導致兩者的評價合格標準不同，即要求：針織物瞬間涼感熱流量≥0.130 W∕cm2，梭織物瞬間涼感熱流量≥0.170 W∕cm2。

而在FZ∕T 62042—2020《涼感面料床上用品》中，要求涼感的測試參照GB∕T 35263 執行，且測試溫差?T為15 K，測試前需按照產品標簽上明示的洗滌方法進行水洗或干洗；未明示時，水洗程序采用GB∕T 8629—2017《紡織品 試驗用家庭洗滌和干燥程序》中A 型洗衣機4N 洗滌程序循環洗滌5 次，然后懸掛晾干；干洗程序參照GB∕T 19981.2—2014《紡織品 織物與服裝的專業維護、干洗和濕洗 第2部分：使用四氯乙烯干洗和整燙時性能試驗的程序》執行。對于面料涼感功能，要求：A級≥0.20 J∕(cm2?s)，AA級≥0.25 J∕(cm2?s)，AAA級≥0.30 J∕(cm2?s)

對于針織服裝的涼感測試，在FZ∕T 73067—2020《接觸涼感針織服裝》中要求按照GB∕T 35263執行，測試溫差?T為15 K，且耐久性能的測定采用GB∕T 8629—2017《紡織品 試驗用家庭洗滌和干燥程序》中A型洗衣機、標準洗滌劑3、4G洗滌程序循環洗滌5 次，并明示手洗的采用4H 洗滌程序連續洗滌5次，同時要注意洗滌過程中只允許添加一次洗滌劑，干燥方法采用程序A。對于面料涼感的要求，該標準要求：合格品≥0.18 J∕(cm2?s)，一等品≥0.20 J∕(cm2?s)，優等品≥0.25 J∕(cm2?s)。

通過qmax測試方法的基本原理和評價指標，可根據測試最大瞬間熱流量來表達面料的涼感，也就是短時間（約0.2 s）的涼感指標，但不能測量或者評價涼感的持續性效果。因此，用qmax評價通過涼感后整理或者涼感添加劑加工的醋酯纖維面料的涼感性能比較適合。

對于通過吸濕導濕快干的方式達到涼感的面料，除了通過qmax方法測量其接觸涼感系數以外，還可以利用溫度傳感器直接測量法，即利用GB∕T 29866—2013《紡織品吸濕發熱性能試驗方法》中的設備，通過直接監測滴了水的試樣上的溫度來評價其涼感功能。通過試驗記錄的溫度數據，獲得溫度—時間曲線，曲線中溫度最低點越低，皮膚獲得的涼感越明顯；測試時間結束時溫度越低，則表示面料保持涼感的時間越長。溫度傳感器直接測量法的原理簡單，測試結果可以通過溫度下降的數值來表達，但該方法并不適用于通過涼感后整理的面料、不吸水的面料和網眼結構的涼感功能面料。

ASTM D7984Standard test method for measure?ment of thermal effusivity of fabrics using a modified transient plane source（MTPS）instrument［采用改性瞬態平面源（MTPS）測量織物蓄熱系數的標準試驗方法］則是利用測量面料的導熱率（又稱導熱系數）來評價面料的涼感功能。導熱系數反映的是物質本身的熱傳導能力，且導熱系數越大，織物的散熱能力越強。因此，此方法適用于所有具有涼感功能的面料。然而，由于不同紡織材料的導熱系數之間的差異不大，這對監測設備的精度要求比較高。

3 結論和建議

（1）開發醋酯纖維涼感面料的方式主要有：利用醋酯纖維本身的物理特性和化學特性（如采用超細旦和帶有溝槽的異形截面的醋酯纖維）,與適當比例的其他類型纖維進行混紡或交織；在紡紗過程中通過調整捻度、紡紗方式，選擇適中的經緯紗密度、合適的組織結構等方法來開發具有吸濕導濕快干的涼感功能面料；通過涼感后整理加工技術（比如涼感整理劑），利用纖維或面料上的涼感功能層與汗水發生吸熱反應達到降溫目的；使用相變微膠囊，利用相變材料從固態變為液態的轉變過程中，吸收熱量，從而達到降溫的目的。

（2）由于面料涼感功能的實現原理不同，因而選擇合適的涼感測試方法進行評價是尤為重要的。

（3）qmax方法適合用于評價通過涼感后整理或者涼感添加劑加工的醋酯纖維面料。對于通過吸濕導濕快干的方式達到涼感的醋酯面料，除了qmax的方法測量其接觸涼感系數以外，可以利用溫度傳感器直接測量法。導熱系數方法測量的是面料本身的熱傳導能力，因而適合所有具有涼感功能的醋酯纖維面料的檢測。