彈性針織物吸濕排汗功能測試方法的比較

李寬緒

（江門市新會德潤紡織有限公司，廣東江門 529142）

在勞作或者運動過程中，人體不斷釋放熱量和汗水，織物經過吸濕、傳導、蒸發，將體表的熱量和水汽向外傳送，維持體溫恒定和舒適感覺，這就是織物的吸濕排汗功能。具有良好吸濕排汗功能的服裝面料可以解決悶熱、出汗粘身等問題，能夠保持皮膚干爽，使人體感覺舒適。近些年，人們生活水平不斷提高，運動、健身已經成為基本生活需求，符合運動特征的彈性針織面料得到廣泛應用，其中運動內衣、瑜伽服等對吸濕排汗功能有著更明確的要求。

1 織物獲得吸濕排汗功能的途徑

彈性針織物是指含氨綸的經編或者緯編織物，與氨綸搭配的纖維是滌綸或者錦綸。我國將聚對苯二甲酸乙二酯質量分數大于85%的纖維商品名稱為滌綸［1］87-88，是合成纖維的主要品種之一。滌綸纖維親水性極差，因此滌綸織物透氣性差、吸濕性差，汗液不能及時散發，穿著者有潮濕、悶熱感［2-3］。錦/氨針織物由錦綸絲和氨綸絲交織而成，錦綸是聚酰胺纖維的商品名［1］89-90，在標準狀態下的吸濕率僅4.5%左右，穿著舒適性也差。氨綸的學名是聚氨基甲酸酯彈性纖維，氨綸分子中基本不具有強親水性基團，而是具有較多疏水性的亞甲基鏈和少量芳基（例如二異氰酸酯中的苯環），也是一種疏水性纖維。吸濕排汗要求織物同時具有良好的吸水性和快干性，天然纖維由于特定的分子結構和表面形態，一般都具有良好的吸濕排汗功能；而大部分合成纖維織物，由于其固有的疏水特性和光滑的表面形態，吸濕排汗效果差，需要改善。

一般從以下方向進行改善：（1）從纖維的化學結構改性入手，改善其吸濕性；（2）通過纖維的物理形態結構改性，使之借助毛細管效應改善吸濕和導濕性能，如中空、溝槽、異截面、表面微孔等；（3）合理的織物織造結構設計，可達到增強吸濕排汗功能的目的；（4）適當的后整理，可賦予織物良好的吸濕排汗功能。

例如葉美明［4］研制了截面為Y 形、T 形、十字形、五葉形的錦綸纖維，主要是利用異形截面噴絲板噴絲孔的不同形狀來制得異形截面纖維。利用聚合物共混或復合紡絲法將含親水性基團的聚合物與錦綸切片混合紡絲；或者利用接枝共聚方法，在大分子結構內引入親水性基團，以增強纖維的吸濕排汗功能［5］。含親水性鏈段或基團的反應性聚氨酯可以通過活性基團結合到織物纖維表面，使得疏水性的化學合成纖維具有一定的親水性。染整工序主要是添加吸濕排汗助劑，工藝主要有染缸內染色后浸潤法、定形浸軋法、染色同浴法［6］，或者相互結合使用；要注意影響錦/氨織物吸濕排汗耐洗性的因素［7］。深色、需要還原清洗的滌綸織物在染色同浴中不合適添加吸濕排汗助劑，效果會大打折扣，在還原清洗后添加效果更好。

2 測試方法與選擇

2.1 國家標準評價吸濕速干性的方法

2.1.1 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附能力，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［8］。被測樣品洗前、洗后的各項指標均達到表1即可明示為吸濕速干產品。

表1 GB/T 21655.1—2008標準指標

2.1.2 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》

織物試樣水平放置，測試液與其浸水面（貼膚面）接觸后，液態水會沿織物的浸水面（貼膚面）擴散，并從織物的浸水面（貼膚面）向滲透面（正面）傳遞，同時在織物的滲透面（正面）擴散，含水量的變化過程是時間的函數。當在試樣浸水面（貼膚面）上滴測試液后，利用與試樣緊密接觸的傳感器測定液態水動態傳遞狀況，計算得出一系列性能指標，以此評價紡織品的吸濕速干性和吸濕排汗性［9］。測試樣達到表2 測試標準的性能技術要求和表3 的性能指標分級，即可明示其吸濕速干性或吸濕排汗性具體級數。GB/T 21655.1—2008 和GB/T 21655.2—2019 所考核的指標、評級方式不一樣，不能相互替代。

表2 GB/T 21655.2—2019的性能技術要求

表3 GB/T 21655.2—2019的性能指標分級

2.1.3 測試方法的選擇

（1）以合成纖維中的滌綸為例，滌綸原本吸水性差、透濕性差，運動時容易產生悶熱感；實際生產通過改變噴絲孔形狀，在纖維的縱向產生大量溝槽，可以提高纖維的比表面積，改善滌綸的吸濕速干性。此類面料可選擇GB/T 21655.1—2008進行測試。

（2）以天然纖維中的棉為例，棉織物的吸濕性好、穿著舒適，但是水分蒸發速率較慢，運動時容易產生冷濕感。由于棉纖維的速干性較差，多數情況下不建議選擇GB/T 21655.1—2008進行測試。

（3）實際生產通過合理地設計織物組織結構，使織物正反兩面存在明顯的各向異性，此類面料可選擇GB/T 21655.2—2019進行測試。

（4）按照品牌訂單指定的測試方法或者品牌自己約定的測試方法進行測試。

2.2 其他性能測試方法

2.2.1 吸濕性

水滴被吸收的時間越短，吸濕性越好。對應的標準有美國的AATCC 79—2018《紡織品的吸水性測定》。

2.2.2 傳導性能

傳導性能測試也稱爬升高度測試，分經緯向取樣，比較傳導性能的好壞。在相同的時間內，爬升越高，試樣對濕度的傳導性能越好。對應的標準有日本的JIS L1096—2018《織物和針織物的試驗方法》、JIS L1907—2010《紡織品吸水性試驗方法》。

2.2.3 透濕性能

在相同時間內，蒸發速率越高即表示透濕性能越好。對應的標準有英國的BS 7209—1990《水蒸氣能滲透的衣料規范》、美國的ASTM E96/E96M—2014《測定材料水蒸氣滲透性的標準試驗方法》和日本的JIS L1099—2012《紡織品透濕性試驗方法》。

3 實驗

3.1 材料與儀器

第1 組實驗織物（A、B）：經編平紋布3.89 tex/24F錦綸（77%）+31.11 tex 氨綸（23%）；第2 組實驗織物（C、D、E）：緯編雙面布2.22 tex/24F 錦綸（62%）+3.33 tex 氨綸（38%）；第3 組實驗織物（F、G）：經編網布5.56 tex/48F錦綸（74%）+31.11 tex氨綸（26%）。

儀器：AK-SL300 型雙液流高壓高速染色機（中國臺灣亞磯），MONFONGS 828 TwinAir8F 型拉幅定形機（德國門幅士），毛細管效應測定儀，Panosonic 標準洗衣機（日本松下）。

3.2 生產流程

平幅水洗→預定形→染色→固色→功能后整理→檢測。

3.3 測試執行標準

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》。

3.4 染化料

染色工序染化料如表4所示。

表4 染色染化料

不同商品品牌或者批次之間的染料、勻染劑、酸、分散劑對織物吸濕排汗功能影響小，可以忽略，所以沒有標明具體的商品名稱。實驗后整理定形工藝助劑及用量如表5 所示。后整理定形溫度為160 ℃，機速為30 m/min，超喂3%。

表5 后整理定形助劑及用量

3.5 結果與討論

3.5.1 第1 組實驗

第1 組實驗探討吸濕排汗助劑與親水柔軟劑對織物吸濕性、速干性的影響。平紋織物染色（不添加吸濕排汗助劑和柔軟劑）脫水開幅后，分成兩部分進行定形，A不加吸濕排汗助劑，只添加親水軟油10 g/L；B 加吸濕排汗助劑10 g/L，不加親水軟油。A 產品測試結果顯示，雖然部分產品指標符合標準要求，但不是全部符合，不能標識為吸濕速干的產品。因為織物是錦/氨針織物，合成纖維本身的吸濕性不好，A 產品定形中只添加親水軟油，其側重點不在吸濕排汗功能，不完全符合測試標準。B 產品測試結果符合吸濕速干的指標（如表6 所示），定形工序中添加吸濕排汗助劑，可以明顯改善織物的吸濕速干性，吸水率明顯提高，B 產品可以標識為吸濕速干產品。這驗證了織物在定形工序添加吸濕排汗助劑可以有效改善織物的吸濕排汗功能，而親水軟油不具備這種效果，不能直接替代。

表6 實驗A、B 的測試結果

目前，市場上常用的吸濕排汗助劑為聚酯聚醚嵌段共聚物，其分子結構是由疏水芳環鏈段和親水聚醚組成，適用于各類滌綸及其混紡織物的吸濕排汗整理，可以賦予織物優異的吸濕速干性；還有聚酰胺聚醚共聚物，與錦綸結構相似，常應用于錦綸及其混紡織物。

3.5.2 第2 組實驗

第2 組實驗探討吸濕排汗助劑的用量對吸濕性、速干性的影響。緯編雙面布染色（不添加吸濕排汗助劑）脫水開幅后，分成3 部分進行定形，C 不加吸濕排汗和軟油，只過清水；D 加吸濕排汗助劑10 g/L 和親水軟油10 g/L（改善手感）；E 加吸濕排汗助劑20 g/L和親水軟油10 g/L（改善手感），第2 組實驗的測試結果如表7所示。

表7 實驗C、D、E 的測試結果

測試由公司測試中心完成，第2 組實驗沒有測試透濕量。由表7 可以看出，吸濕排汗助劑用量從0 g/L增加到10 g/L，有效改善了織物的吸濕排汗功能；由10 g/L 增加到20 g/L，實際織物的吸濕排汗功能沒有增強，反而略有下降。這說明隨著整理劑用量的增加，織物的吸濕速干性逐步提高，但當整理劑超過了一定用量后，吸濕速干性反而有所減弱。因為整理劑用量增大，纖維表面的親水性基團數量增加，吸濕速干性明顯提高；但是當整理劑達到一定用量，和纖維表面反應的整理劑已經飽和，彼此間相互作用，不利于保持纖維集合體中的孔隙結構，從而影響浸潤時間、液態水傳遞速率及單項傳遞指數。所以實際生產中要注意總結織物吸濕排汗助劑的飽和用量，過量使用，從效果上看，功能不增強反而略有下降；從成本上來說造成浪費；從環保角度考慮，增加污水處理壓力，也增加污水治理成本，所以助劑的合理使用顯得格外重要，也是很多工廠忽視的地方。每種織物的吸濕排汗助劑用量都不是固定的，需要結合織物的組織結構和纖維特性，以及吸濕排汗助劑的有效含量和染整工藝來確定。第2 組實驗織物是緯編雙面布，吸水率最好，雖然氨綸含量最高，但紗線的細度明顯優于第1 組和第3 組，所以第2 組織物的吸濕性能最好，這也就導致織物在吸濕排汗功能整理時整理劑容易超量（雖然都是20 g/L，但是第3 組實驗時20 g/L 的助劑還不能達標）。

經吸濕排汗助劑整理后的面料，吸水速率和最大潤濕半徑均隨整理劑用量的增加而增大。生產中，車間一般在定形工序添加吸濕排汗助劑的同時，加一定量的親水柔軟劑來改善手感；部分織物為了達到良好的吸濕排汗效果，在染缸也添加部分吸濕排汗助劑（例如第3 組實驗）。研究表明，分散染料與吸濕排汗助劑同浴染色會造成分散染料上染率降低，尤其是在中高溫時下降更大；因為吸濕排汗劑含有聚酯鏈段，與高溫型分散染料有較強的結合力，且結合后難解吸，導致分散染料上染率下降［10］。

3.5.3 第3 組實驗

第3 組實驗織物為粗氨綸網布，第3 組吸濕排汗測試結果如表8所示。

表8 實驗F、G 的測試結果

織物吸濕排汗性能的好壞涉及到織物紗線、織造結構、纖維特性等。第3 組實驗織物是粗氨綸網布，其速干性比較容易達標，但其吸濕性就比較難達標。根據實際生產經驗，實驗時預先在染缸內添加吸濕排汗助劑2%，在后定形工序再加吸濕排汗助劑，吸水率還是不合格，測試結果不能達標。由表8 可以看出，實驗G在后定形工序吸濕排汗助劑用量為20 g/L，對比實驗F，滴水擴散時間得到改善（合格），但是吸水率依舊不合格。

對比第1 組實驗（表6）和第3 組實驗（表8），織物中的氨綸都是相同的粗氨綸，但織物組織結構不同，明顯第1 組實驗平紋織物的吸濕性更強，這是由織物的組織結構特點決定的。這也驗證了織物的紗線和組織結構對吸濕排汗功能均有較大影響。紗線的選用要提前與織造廠研發溝通，盡量選用合適的紗線及細度，符合產品訂單的吸濕排汗要求，還要滿足規格等方面的要求。

同時要注意吸濕排汗助劑對顏色色光和色牢度的影響。紡織產品吸濕排汗功能的檢測目前尚無單一的方法或參數可以涵蓋所有不同種類吸濕排汗紡織產品的檢測。

后整理過程中改善吸濕速干性的措施簡單有效；織造存在特殊性和成本問題，相同紗線、不同組織結構的織物對吸濕排汗效果的影響沒有對比具體數據；而紗線的選擇需要考慮到織物規格、彈性等其他因素，因此染整工序中添加吸濕排汗助劑是改善織物吸濕排汗功能簡單有效的方法，也是目前經常采用的方法。

4 結論

（1）針織面料的吸濕排汗功能與織物組織結構、纖維紗線和染整工藝緊密關聯，通過纖維原料的化學結構和物理形態改性，合理設計織物組織結構，合適的后整理工藝都可以賦予織物良好的吸濕排汗功能。

（2）吸濕排汗助劑的使用要注意飽和用量，過量時織物的吸濕排汗功能不增反降，也增加了不必要的成本和環保壓力。

（3）滌綸織物一般通過后整理添加助劑來改善吸濕排汗功能。