单向导湿面料的研究现状与进展

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4隶体屈枚 2021年第3期
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重点研发方向 .
参考文献:
[1] HARMATHY T Z. Simultaneous Moisture and Heat Transfer in Porous Systems with Particular Reference to Drying] J ..Industrial & Engineering Chemistry Fundanientals,1969,8(1):92-103.
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结形式有关,接结点数目的增加有利于表里层之 间的水传递。 2 .3 .2 针织物
贺建国,章为敬[10]选用湿态保形性良好的 PBT长丝和具有吸湿快干功能的Cooldry长丝 为原料,通过两种长丝的组合和浮点型结构设计, 开发出具有持久单向导湿功能、优良快干性和服 用舒适性的针织面料。刘红玉等人「心采用涤纶 与阳离子改性涤纶作为织物外层,导湿性较好的 丙纶纱作为织物内层,在双面大圆机上开发了一 款具有单向导湿功能和提花效果的菱形方格针织 面料。 可实现单向导湿功能的针织物组织结构相 对较多,专利[12]中设计了一种双面平纹组织结构 的棉/锦复合针织单向导湿面料,面料内层为棉 纱,面料外层为超细旦锦纶长丝。专利[3]公开了 一次成型单向导湿的双针床经编面料及其制备方 法,采用双针床经编机织造的三层网布结构具有 良好的单向导湿排汗效果和透气性。 2.3.3 非织造织物
非织造织物通过结构设计实现单向导湿功能 的研究相对较少,近年一些学者采用静电纺丝法 制备具有单向导湿功能的非织造织物。其中, WUJ等人山]通过静电纺丝法,用聚氨酯和聚乙 烯醇纺制了双侧结构亲疏水不同的纳米纤维膜 , 由于两层纤维结构疏松程度不同,其形成的差动 毛细效应增强了单向导湿效果,使该纳米纤维膜 具有“导湿二极管效应”。WANG XF等人[15]通 过静电纺丝技术构筑树状分叉网络及表面能梯 度,制备了仿生多孔Murray单向导湿纤维膜,其 大孔-微米孔-亚微米孔特征的多级连通孔道网络 具有类似于植物蒸腾效应的多级分叉结构,遵循 Murray定律最大化物质输运原则。该纤维膜兼 具自驱动、可逆重力定向导水、快速吸放湿以及优 异的内层速干性能。
[2] LEWIS W K. The Rate of Drying of Solid Materials:J].The Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 1921, 13 (5):427-432.
[3] 姚穆,施楣梧,蒋素婵.织物湿传导理论与实际的研究第一 报:织物的湿传导过程与结构的研究[J].西北纺织工学院 学报,2001,15(2):1-8.
与相对于传统的化学湿法处理工艺相比,等 离子体处理聚合物材料有众多优势,如过程简便, 省时省力,环保无污染,节能节水,能耗低,效果耐 久性好等,具有广阔的应用前景.但因其设备及 反应条件等因素,在纺织工业化生产方面还处于 研发阶段.
4结语
单向导湿面料有着广阔的市场前景.体育用 品领域,如运动服、训练服等,现阶段仍使用传统 吸湿速干面料,而单向导湿面料因其优异的单向 排汗、速干性能有取代传统吸湿速干面料的趋势; 特定行业领域, 开 发 基 于 单向 导 湿功 能 的 多 功 能 面料,如医疗服装方面,结合抗菌纤维或者抗菌后 整理,开发具有单向排汗、“三防一阻”功能的手术 服;军用服装领域,结合防风、阻燃等功能开发多 功能作战服.在生产制备方面,针织和机织类产 品已进行了大量的生产实践,而非织造织物在结 构设计方面还需进一步研究。总体来说,简化工 艺流程、多功能集成、高耐久性是单向导湿面料的
收稿日期:2021-05-31 基金项目:公安部科技强警基础工作专项(2019GABJC23) 第一作者简介:李振(1984—),男,山东青岛人,工程师.
图2湿润梯度效应示意图
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根据前述基本原理,结合生产实际,目前,单 向导湿面料的实现方式主要有两种:一是通过组 织结构结合亲疏水性纤维配置实现,二是通过后 整理加工实现。
1原理及实现方式
关于面料的湿传导理论,自20世纪开始, Harmathy、姚穆等中外学者做了大量研究及 分析.基于这些理论,目前,实现单向导湿的原理 通常被总结为以下两种. 1.1 差动毛细效应
当面料外层纤维形成较细的毛细管,面料里 层纤维之间形成较粗的毛细管,在面料两层界面 之间就会产生附加压力差,引导面料中的液态水 自动地从里层传导到外层⑺,其原理如图1所示. 这种效应主要通过面料结构来实现, 并且最好结
2组织结构结合亲疏水纤维配置实现单
向导湿
2.1组织结构的基本要求 根据实现单向导湿功能的原理 ,此类面料组
织设计宜采用表层组织紧密,里组织疏松的结构, 可通过面料表里层不同的密度比、不同的面料组 织以及不同的纱线细度来实现⑺,或者结合亲疏 水性不同的纱线交织形成一面亲水,一面疏水(或 者疏水面部分亲水)的结构。 2.2纤维选择的基本要求
合具有亲疏水性差异的纤维.
水分蒸发
1.2湿润梯度效应 织物两侧亲疏水性不同,在织物厚度方向上
从疏水层向亲水层产生附加压力差,水分受到附 加压力差的作用实现单向导湿效应[6],原理如图 2所示.对于一般单向导湿面料而言,为了能够 将汗液更快速充分地传递到面料外层,面料内侧 会留有小部分亲水性区域,即面料内侧大部分疏 水小部分亲水, 面料外侧亲水. 这是实现面料单 向导湿功能的主要原理,在实际生产中,可以通过 结构设计结合亲水和疏水性纤维配制实现 ,或者 通过染整加工实现.
在组织结构设计中,单一性能的纤维可能无 法很好地实现面料的单向导湿功能,通常是采用 亲疏水性不同性能的纤维,从单向导湿的原理可 以看出,此类面料纤维材料的选择性比较广。主 要根据产品的应用及需求,对纤维原料进行合理 的选择及配置。 2.3相关研进展
通过对织物组织结构的设计结合亲疏水性纤 维的合理配置,将亲疏水性的纱线交织、分布在织 物的内外层和织物内外层结构的不同紧密度等均 可实现织物的单向导湿功能。随着研究的进行, 织物品种涵盖了机织物、针织物、非织造织物等。 2 .3 .1 机织 物
3后整理加工实现单向导湿
后整理实现面料单向导湿功能的加工方法有 化学整理、光催化整理、等离子体整理等。实际生 产中,主要通过化学整理剂对织物进行整理,赋予 织物双面不同的亲疏水性来实现单向导湿功能。 3.1基布的基本要求
通过功能整理可使织物具有亲、疏水性不同
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的双侧结构,这种方法可应用于多种织物,因此对 于基布的选择性比较广.对于化学整理法来说, 鉴于整理剂一般是印制或者涂覆在织物表面 ,因 此基布厚度应不宜过薄,组织紧密度不宜过于疏 松,以防止整理剂渗透到织物的另一侧. 3.2后整理加工的要求
面料的研究方向进行了展望。
关键词:单向导湿面料;结构设计;功能整理
中图分类号:TS101.8
文献标识码:A
文章编号:1009-3028(2021 )03-0053-04
目前,市面上传统的吸湿速干面料大多采用 异型、细特、自身不吸湿的纤维,利用纤维表面沟 槽及细特纤维束的毛细效应,让汗液在芯吸通道 内传导,经由细特纤维束较大的表面积进行蒸发. 当人体皮肤产生大量的汗液时,传统吸湿速干面 料无法将汗液快速导出,并且由于其内外侧的导 湿性相同,汗液容易回流到内层,面料就会黏肤贴 身,产生不舒适感.单向导湿面料可将汗液单向 地从接触皮肤的面料内层传导至面料外层,并在 面料外层快速地蒸发,且外层汗液不会回渗到面 料内层,从而保持皮肤干爽,维持面料与人体皮肤 之间微环境的湿热平衡.
邬淑芳等人皿通过对纱线的处理,获得亲水 性和疏水性的不同莱赛尔纱线,选用纬二重组织 和连接双层组织设计开发了 6种不同的单向导湿 机织物,测试分析发现:连接双层织物因其内外层 是由两个系统的经纬纱交织而成,其亲水面和疏 水面之间的相互影响较小,亲疏水性差异较大。 纬二重织物因外层组织是由亲水和拒水纱线共同 交织而成,减弱了织物两侧的亲疏水性差异,单向 传导能力下降。刘杰,王府梅[9]构建了一种导湿 梯度结构模型,并据此设计试织了表里层不同松 紧组织、不同接结方式、不同原料的9种机织织 物。研究分析发现:在其它规格相同情况下,表里 层采用松、紧组织孔隙呈梯度结构的织物的导湿 性能好;液态水的传递效果与接结点的分布和接
光催化整理获得的单向导湿性能受光照的影 响,具有可恢复性,但光催化反应时间长,在单向 导湿面料方面的应用还有待更深入的研究. 3.3.3等离子体处理
等离子体处理是依靠电能激发气体产生的等 离子体直接与纤维材料反应,使材料表面产生物 理改性或化学改性,能改变材料表面浸润性和表 面张力等性能[27-28] . TIAN等人[29]将聚四氟乙 烯纤维织物的一侧用O和H2组成的等离子体处 理,发现处理后织物一侧呈亲水性,而未经处理的 另一侧仍然呈疏水性.
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2021年第3期
单向导湿面料的研究现状与进展
李 振】,鄢友娟2,吴 爽2,韦红莲1
(1.思迈(青岛)防护科技有限公司,山东青岛266000;2.公安部第一研究所,北京100048)
摘要:单向导湿面料可将液态水从织物内层向织物外层转移,且外层水分难以渗入织物内层,可
提高服装穿着的舒适度,非常适合用于运动服装。本文介绍了面料单向导湿的原理及两种主要实现途 径,并针对这两种实现途径,分别阐述了其纤维材料选择、结构设计、后整理方面的要求,并对单向导湿
化学整理中,整理剂在织物表面的涂覆面积 和整理剂的渗透深度, 对织 物导 湿性 能 也 会产生 重要影响.这就需要在整理过程中对整理剂浓 度、用量、整理面积比以及烘燥温度等进行优 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ[16-18]
3.3研究进展 3.3.1化学整理
化学整理法即使用化学助剂对面料进行功能 整理,可采用印花、刮刀涂层、喷淋、泡沫整理等方 式对面料进行单面疏水整理、单面亲水整理和亲 疏水双面整理.陈百顺等人"]通过印花工艺,用 疏水助剂对经过亲水处理的面料的内表面进行无 色印花的微型窗整理,制备出具有单向导湿性能 的网眼组织针织面料.汪南方等人[0]分别采用 喷雾法、满地印制法和留白印制法对纯棉织物进 行了单面疏水整理,并比较了三种方法的整理效 果,最终确认使用留白印制法并优化了工艺,制备 出具有优良单向导湿性能的织物。另外,郭馨等 人[1]采用泡沫整理技术分别对聚酯织物表面进 行单面亲水处理,纯棉织物表面进行疏水整理,开 发出单向导湿织物面料.徐宏等人[幻提出一种 静电喷淋法,通过改变喷嘴和静电场对未沾染拒 水剂的面料进行单面疏水处理,将拒水剂液滴直 径控制在50 - 200 “m,在织物上形成直径为 0. 1〜2. 0 mm且间距为0. 1〜2. 0 mm的液滴, 使织物获得了良好的单向导湿效果,并且此法工 序流程短,能耗低.高丽贤等人[3]先用圆网印花 对棉织物的一面进行了防水整理,然后在定型机 上对另一面进行了亲水整理,制备了具有单向导 湿功能的纯棉针织面料. 3.3.2光催化整理
光催化型导湿织物紫外光照射的一侧超亲 水,另一侧仍保持疏水性,其一般是结合化学整 理,先对织物进行疏水整理再进行紫外线照射处 理.WANG HX等人[4]先用凝胶-溶胶法对织物 两面进行超疏水纳米涂层整理,然后在织物一面 用紫外光照射获得永久亲水性,使织物双侧分别
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具备亲疏水性,整理后的织物能将水分从疏水性 面迅速转移到亲水性面,具有显著的单向导湿效 果.LI HQ等人[5]用二氧化钛溶胶,通过浸轧法 和喷雾法对棉织物进行了整理,再将织物的一面 经紫外照射,使织物受光面实现由疏水向亲水的 转变,具备单向导湿效果.有研究对这种转化机 理进行了探讨,发现二氧化钛经光照后羟基含量 升高,这是由于二氧化钛经光照后产生光生空穴, 吸附空气中的水解离子,形成亲水微区,从而具备 润湿性,停止光照后化学吸附的羟基被空气中的 氧取代,又恢复到疏水状态[26].
[4] 姚穆,施楣梧.织物湿传导理论与实际的研究第二报:织物 湿传导理论方程的研究[J].西北纺织工学院学报,001,5 (:92-)14.
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