動態水分傳遞法比較幾種織物的吸濕速干排汗性

1 引言

近年來隨著生活水平的提高，越來越多的人開始關注健身，吸濕速干排汗服裝逐漸走入人們的生活。所謂吸濕速干排汗服裝是指當人體劇烈運動產生大量汗液后，可以迅速吸收汗水，并迅速傳導至織物外表面迅速揮發，從而使身體保持干爽舒適的功能性服裝。那么織物又是如何完成吸濕速干排汗這一過程的呢？簡單來講，織物材料中親水基團多，纖維的吸水率就高；纖維與空氣接觸的面積大，纖維的放濕速度也就越快，織物越能快速干爽，使人體舒適，同樣的纖維孔隙多，氣流通道順暢，水汽傳遞就快，干爽舒適性越好[1]。織物的吸濕和放濕都要好，才能使服裝表現出優秀的吸濕速干排汗性。

目前市場上獲得這一功能的方式主要有三種：一是通過改變噴絲板微孔的形狀，使普通的聚酯纖維獲得帶溝槽的異形結構，該纖維綜合了棉的舒適性和聚酯纖維的速干性，使皮膚保持干爽，從而達到快速的吸濕排干；二是利用紡紗和織造結構，兩面配置不同組織結構等，通過這種方式使汗水迅速向外部放出；三是通過后整理，使織物獲得好的吸濕速干和排汗性，但是由于這種織物多次洗滌后效果會大大受到影響，不利于服用效果，所以本論文選取用前兩種方式獲得此功能的織物，通過測試比較其吸濕速干排汗性能，分析選出吸濕速干排汗性能好的面料，以為供費者和企業設計選擇時提供參考依據。

2 試驗

2.1 測試樣品

由于吸濕速干排汗特性與多種因素有關，如織物本身的克重、纖維成分、纖維截面的物理形態結構以及織物的組織結構等，都會對織物的吸濕速干排汗性能產生影響。而目前市場上較為常見的服用功能的產品基本就是這4種影響因素的一種或多種組合。所以本文針對市場上較為常見的，明示為吸濕速干排汗的7種面料做了對比試驗，樣品面料的組織結構、成分組成、纖維截面的物理形態結構和平方米質量如表1所示。

表1 試驗所用面料

2.2 測試方法

目前國內有兩個標準來檢測吸濕速干排汗性，一是GB/T 21655.1—2008[2]《紡織品 吸濕速干性的評定 第1部分：單項組合試驗法》，該方法標準中以織物對水的吸水率、滴水擴散時間和芯吸高度表征織物對液態汗的吸濕性能，以織物在規定空氣狀態下的水分蒸發速率和透濕量表征織物在液態汗狀態下的速干性能，該標準優點是更為直觀，缺點是耗時、受主觀因素影響較大，無排汗性考核指標；二是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》，該標準是采用液態水動態傳遞法來測定紡織品吸濕速干和吸濕排汗的方法和評價指標。該方法優勢明顯，更能模擬人穿著時服裝的吸濕速干排汗特性，同時儀器正常精確情況下，測試的穩定性相對比較高，評價指標比較全面完善。本文將采用GB/T 21655.2—2019[3]動態水分傳遞法對7種面料的吸濕速干排汗性進行比較分析。

GB/T 21655.2—2019[3]動態水分傳遞法的基本原理是：將織物水平放置，測試液態水與其浸水面接觸后，會發生液態水沿織物的浸水面擴散，并從織物的浸水面向滲透面傳遞，同時在織物的滲透面擴散，含水量的變化過程是時間的函數。當試樣浸水面滴入測試液后，利用與試樣緊密接觸的傳感器，測定液態水動態傳遞狀況，計算出一系列性能指標，以此評價紡織品的吸濕速干性和吸濕排汗性。

依據此標準測試，調濕和試驗用測試條件為：（20±2）℃，（65±4）%，測試設備為美國亞太拉斯Atlas動態水分傳遞測試儀，測試液：9g/L氯化鈉溶液[電導率在25℃為（16.0±0.2）ms]，將每種織物樣品剪為兩塊，一塊用于洗前試驗，一塊用于洗后試驗，洗滌方法按GB/T 8629—2017中A型洗衣機4N（40℃）程序連續洗滌5次，烘箱干燥[4]。

3 結果與討論

3.1 浸濕時間分析

從液體接觸到織物表面，到織物開始吸收水分所需的時間。以含水量與時間的關系曲線上第一次出現效率大于等于tg15°時的時間來表示[3]，洗前、洗后的織物浸濕時間見圖1。

圖1 織物浸濕時間

浸濕時間是表征織物吸濕性的一個重要指標，浸濕時間越短，說明織物越易潤濕。由圖1中可以看出，7種織物的浸濕時間均在20s以內，均能達到標準中對浸水面和滲透面浸濕時間的要求，且洗前洗后相比沒有發生較大變化。其中2#和7#的浸濕時間最短，這是由于這兩種布料成分是純棉，而棉作為天然纖維素纖維本身的特性決定了其優異的吸濕性能。

3.2 吸水速率分析

織物單位時間含水量的增加率。在含水率變化曲線上為測試時間內，含水率變化曲線的斜率平均值[3]，洗前、洗后的織物吸水速率見圖2。

圖2 織物吸水速率

吸水速率是評價織物吸濕性能又一重要指標。從圖2中可以看到，1#、3#、4#和6#織物吸水速率均達不到30.1%/s，1#織物最差，這是因為1#是普通聚酯纖維，吸水性較差。2#織物洗前吸水速率最差，而洗后有較大增加。5#和7#相比之下，吸水速率效果好，且洗前洗后均能有很高的吸水速率。

3.3 最大浸濕半徑分析

織物開始浸濕到規定時間結束時浸濕區域最大半徑。在含水率曲線上，從曲線的斜率第一次出現大于等于tg15°到測試時間結束時潤濕區域的最大半徑[3]，洗前、洗后的織物最大浸濕半徑見圖3。

圖3 最大浸濕半徑

最大浸濕半徑是表征織物速干性的重要指標。從圖3中可以看到，1#織物洗后最大浸濕半徑下降較為明顯，2#織物雖原料是純棉，但相比于其他織物洗前洗后的最大浸濕半徑都具有較好的表現，可能是由于克重較小利于水分蒸發，占了比較大的優勢。另外7#織物由于其斜紋組織和克重的雙重影響，其最大浸濕半徑也較大，且洗前洗后幾乎無變化。

3.4 液態水擴散速度分析

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[3]，洗前、洗后的織物液態水擴散速度見圖4。

圖4 液態水擴散速度

液態水擴散速度也是表征織物速干性的另一個指標。擴散速度越快，織物速干性越好。從圖4中可以看到，2#和7#織物液態水擴散速度最大，與最大浸濕半徑原因一樣，主要是克重的影響，說明克重對織物的速干性起到了非常重要的作用。4#、5#和6#3種織物洗前洗后也均能達到速干性的要求。3#織物卻表現得不太理想，主要還是克重的影響，在所有織物中克重最大，影響了纖維截面和組織結構對速干性作用的發揮。

3.5 單向傳遞指數分析

液態水從織物浸水面傳遞到滲透面的能力。以織物兩面吸水量的差值與測試時間之比表示[3]，洗前、洗后的織物單向傳遞指數見圖5。

圖5 單向傳遞指數

單向傳遞指數是表征排汗性的指標。單位時間內滲透面與浸水面含水量差值越大，液態水由內表面傳導到外表面的能力越強，說明織物的排汗性能越好。從圖5中可以看到，1#到7#7種織物的單向傳遞指數均大于100.1，均滿足排汗性的要求。其中2#和7#洗前相比之下較其他織物較好，4#和7#洗后較好，特別是7#織物洗前洗后結果都是最好。可能是由于4#和7#克重相當，且都有特殊的組織結構，利于液態水從浸水面向滲透面傳遞。

4 結論

通過對7種織物進行了浸濕時間、吸水速率、最大浸濕半徑、液態水擴散速度以及單向傳遞指數的洗前洗后的測試比較可知：7#和5#織物整體性能最為突出，其他5種織物或多或少都有些指標不能滿足吸濕、速干或者排汗性能的要求，比如2#、3#、4#和6#織物的吸水速率都達不到30%/s，1#織物吸水速率、最大浸濕半徑以及液態水擴散速度均無法滿足要求。對吸濕速干和排汗綜合性能比較，7#＞5#＞4#＞2#＞6#＞3#＞1#，在市場上選購運動服裝和面料時，優先選擇原料是異形截面纖維和有網眼組織結構的織物，同時克重的影響不能忽視，要特別注意同種情況下盡量選擇克重小的織物，綜合評估。另外7#織物由于是機織純棉面料，無彈性，在選用時可用制作襯衫等。以上可供消費者和企業設計選擇時作為參考。