針織內衣面料濕狀態下的透氣性分析

艾運瑞， 柯寶珠

(上海工程技術大學 紡織服裝學院，上海 201620)

隨著社會的發展以及國民生活水平的不斷提高，人們對服裝的需求已不僅是保暖、耐穿，而且包括服裝的個性化、功能化與舒適性[1],尤其對有“人體第二肌膚”之稱的針織內衣，更加關注其舒適性[2-3]。

黏附感與熱濕舒適性息息相關，是研究服裝舒適性的重要指標。人體劇烈運動會產生大量的熱和濕氣，如果無法通過服裝排出，將會污染人的體表和服裝組成的微氣候區，影響服裝穿著的熱濕舒適性[4-5]。海恩斯坦研究院通過調查得到緊貼身體的第一層內衣的基本要求:可以吸收人體排出的汗液，使人們無論在日常活動或是運動健身中，都能感到愉悅[6]。影響服裝熱濕舒適性的因素有織物的厚度、織物組織結構、材料的吸濕性能及緊密度[7]。于偉東等[8]通過跑步實驗發現，當二氧化碳質量分數超過0.08%、服裝與人體之間的空氣濕度超過60%時，人體就會產生不舒適和悶熱感。

針織內衣作為貼身穿著的服裝，與人體接觸緊密。文中研究不同濕狀態下針織內衣面料的透氣性及其變化規律，以期為服裝企業選擇不同針織內衣面料提供參考。

1 材料與方法

1.1 原料與設備

1.1.1原料選取6種市場上常見的針織內衣面料，具體規格見表1。

表1 面料規格

1.1.2儀器JA5003N電子分析天平，上海天平儀器廠制造；YG(B)141D型數字式織物厚度儀、Y8028型烘箱、YG461E電腦式透氣測量儀、Y511B型織物密度鏡，皆由寧波紡織儀器廠制造。

1.2 試樣制備

將實驗用6種面料進行裁剪。每種面料選取不同部位裁剪成大小相同的10 cm×10 cm試樣。將試樣放在恒溫恒濕室平衡24 h后，待測。

1.3 面料參數測試

1.3.1厚度根據GB/T 3820—1999《紡織品厚度的測定》測定6種不同面料試樣的厚度。

1.3.2面密度面料的面密度可表示為

(1)

式中：ρS為面料的面密度(g/m2)；m為被測面料的質量(g)；S為被測試樣的面積(m2)。 采用電子分析天平，分別稱量6種面料試樣的質量，利用式(1)計算其面密度。

1.3.3未充滿系數線圈長度和紗線直徑的比值稱為未充滿系數，具體公式[9]如下：

(2)

式中：L為線圈長度；D為紗線直徑。

未充滿系數與組成面料紗線的線密度成反比,與線圈的長度成正比，與紗線的體積質量呈負相關關系。

用織物密度鏡測量6種不同面料試樣中50 mm內線圈的個數與線圈長度。采用FZ/T 70002—1991《線圈密度測量法》測試線圈個數；再利用拆織物法，測量50 mm內試樣紗線的長度。

紗線直徑計算公式[10]如下：

(3)

式中：T為紗線的線密度(tex)；ε為體積質量 (g/cm3)。

根據紗線的面密度、厚度及面積可以計算出其體積質量[10]。經過測量和計算，得到6種面料的基本參數，具體見表2。

表2 面料的基本參數

1.4 面料透氣性測試

將6種不同面料試樣均勻浸濕在水中，取出靜置；先計算得到不同含水率試樣的質量，再利用烘箱逐漸烘去水分，采用電子分析天平稱其質量(3次稱量誤差在±0.01 g)，從而得到不同含水率的試樣。

根據GB/T 5453—1997《紡織品織物透氣性的測定》方法，采用數字式織物透氣性能測定儀測量6種面料試樣在不同含水率(0，10%，20%，30%，40%)條件的透氣率，具體數據見表3。

表3 不同含水率面料的透氣率

2 結果分析

2.1 面料成分與透氣性

由表1可以看出，1#，4#面料是含天然纖維素纖維，2#，3#，5#，6#均為化學纖維。結合表3可以看出，3#，5#面料雖然具有不同的原料成分，但其透氣性相差較小。所以，原料成分對面料透氣性的影響較小，可以忽略。

2.2 面料組織結構與透氣性

由表1可以看出，2#和6#面料的結構為網眼結構，其余幾種面料是羅紋組織；表3中2#，6#面料的透氣率是最好的。網眼面料是多孔組織，羅紋面料是平整組織，多孔的網眼面料有著更容易讓氣體通過的通道，因此網眼面料比羅紋面料具有更好的透氣性。

2.3 面料厚度與透氣性

6種面料厚度與透氣性的關系如圖1所示。由圖1可以看出，同為網眼結構的面料，在面密度、未充滿系數相差不大的情況下，2#面料的厚度比6#小，但其透氣性卻比6#的大。說明厚度對面料透氣性有影響，厚度越大，面料透氣性越差。

圖1 面料厚度與透氣性的關系

2.4 面料面密度與透氣性

6種面料面密度與透氣性的關系如圖2所示。由表1、表2和圖2可以看出，同為羅紋結構的3#，4#面料，二者厚度及未充滿系數相近，4#面料的面密度大于3#的，但其透氣性明顯低于3#的。說明面密度對透氣性有顯著影響，面密度越大，面料透氣性越差。

圖2 面料面密度與透氣性的關系

2.5 面料未充滿系數與透氣性

6種面料未充滿系數與透氣性的關系如圖3所示。由圖3可以看出，未充滿系數和面料透氣性有非常明顯的正相關性，隨著未充滿系數的增加，面料透氣性也越好。從式(2)和式(3)可以看出，未充滿系數與組成面料紗線的線密度成反比、與線圈的長度成正比，且與紗線的體積質量呈負相關；未充滿系數為線圈長度與紗線直徑之比，其值越大，面料越稀疏。2#，6#面料最為稀疏，故其透氣率最大。

圖3 面料未充滿系數與透氣性的關系

2.6 面料透氣性分析

圖4為6種不同面料的透氣性隨含水率變化的情況。

圖4 面料含水率與透氣率的關系

由圖4可以看出，6種面料的透氣性隨著含水率的增加基本呈下降趨勢，但下降的程度不同，有的大幅度下降，有的則是緩慢降低。究其原因，可能是纖維吸水膨脹導致紗線的體積質量增加，進而使未充滿系數減小，面料透氣性降低。

總體而言，6種面料中1#的透氣性最差， 2#則有優良的透氣性；比較同為羅紋組織的3#，4#，5#面料的透氣性，在10%，20%，30%含水率條件下，3#面料的透氣性好，而在0和40%含水率條件下，5#面料的透氣率好，由此說明同一面料在不同含水率條件下透氣率會發生變化，透氣率變化的幅度也不相同。

1#面料的透氣性變化幅度較穩定，隨著含水率的增加，其透氣性下降的幅度小。2#面料的透氣性在含水率為10%～20%范圍內明顯降低，在20%～30%時下降不明顯，在30%～40%時又開始下降，但降幅更小，說明錦綸含水量為15%左右時，紗線膨脹值較大。

表2中，2#，3#，4#，5#面料的厚度相近、面密度也相差不大，但2#面料的未充滿系數最大，其透氣率比3#，4#，5#的大很多，且這4種面料未充滿系數的大小排列順序與透氣率的保持一致。因此可以推斷，面料的未充滿系數越大，其透氣性越好。

2.7 利用灰色關聯度綜合數據分析

緯編針織內衣面料的透氣率受到其厚度、面密度、未充滿系數的影響。為了得到顯著的影響關系，根據灰色關聯度分析法，利用GTM 3.3軟件導出關聯度數值，具體見表4。

表4 相關性分析結果

由表4可以看出，未充滿系數對面料透氣率的影響最為顯著，厚度和面密度對面料透氣性的影響接近，其中，面密度對面料透氣率的影響更大些。

3 結語

1)紗線原料的成分對面料透氣性的影響非常小，沒有顯著的影響關系。

2)在面密度和未充滿系數相近的情況下，面料的厚度越大，其透氣性越差。

3)在厚度和未充滿系數相近的情況下，面密度增大，導致氣流流動阻力增加，面料透氣性變差。

4)紗線結構越蓬松，線密度越小，未充滿系數越大，透氣性越好；未充滿系數與紗線的結構、線密度以及組成線圈的長度有顯著的相關性；未充滿系數與面料透氣性有顯著的正相關關系。

5)通過灰色關聯度綜合數據分析，發現未充滿系數與面料的透氣性影響顯著；面料的未充滿系數越大，透氣性越好?？椢锏暮穸扰c面密度都影響著面料的透氣性能，但影響的程度沒有未充滿系數大，面密度比厚度對面料透氣性的影響更大。