纺织新产品开发技术 (2)

纺织新产品开发技术题目吸湿快干功能性纺织品开发专业班级学生教师2017年7月4日吸湿快干功能性纺织品开发随着社会的不断发展进步，人们对服装面料的舒适性、健康性、安全性和环保性等的要求变得越来越高。

随着人们在户外活动时间的增加，休闲服与运动服相互渗透和融为一体的趋势也日益受广大消费者的青睐。

而这类服装的面料，既要求有良好的舒适性，有要求在尽情活动，一旦出现汗流浃背情况，服装不会粘贴皮肤而感到冷湿感。

相信正处炎热夏季的我们都深有体会或者苦不堪言吧。

于是在此对服装面料提出了吸湿快干的功能[1]。

吸湿快干产品的兴起可追溯到上世纪七十年代。

在生物学观点：通常，人体在从事剧烈运动时才会明显感到大量汗液的排出，。

而其实，即使在一般环境状态下，人体也需不断地“无感蒸泄”，来释放人体本身新陈代谢所产生的热量和水汽，以维持体温的恒定，因此如何借助与皮肤近距离接触的纺织服装，将体表的热量和水汽向外界传送，经过“吸湿—传导—蒸发”这一连串过程，不仅构成了纺织服装吸湿快干功能的核心，也是目前所有纺织产品吸湿快干功能检测方法发展的基础。

随着生活质量的提高和技术的发展，吸湿快干功能性纤维织物的优异性能越来越被人们认可，目前，国外一些公司对吸湿快干功能性纤维制品全方位的研究开发，也形成了一定规模的市场，包括从纤维、染色、织布、整理、成衣，将进一步推动生产技术的发展和完善，产品的性能和品质也将进一步得到提高。

目前，知名品牌的吸湿排汗纤维与普通产品价格相距较大，未来，吸湿快干聚酯纤维物除了用在运动服、休闲服、内衣裤之外，将朝多用途发展，如衬衫、西装、军用品、医疗家居、鞋类等。

吸湿快干聚酯纤维还可通过与抗菌、抗紫外线、棉等混纺，使其具有多种功能，可获得更加广阔的应用空间，新型吸湿快干聚酯纤维的开发及其相关织造技术的发展为设计舒适服装提供了更多的选择[2]。

一. 吸湿快干纺织品应用及发展状况为提高服饰的舒适性，美、日、韩、中国台湾的著名纤维公司相继研究并推出具有吸湿快干的聚酯纤维。

此类产品都是通过纤维截面异形化来增加毛细管效应，使织物由于纤维上或纤维间的毛细通道，产生芯吸作用而具有吸湿导湿性能[3]。

研究发展情况：美国主要产品有：杜邦公司独立研究开发的Coolmax功能纤维面料，它通过异形截面形状“十”字形和“CO”形来散湿快干；Optimer公司开发的Dri-Release高吸湿纱线，采用“微混法”，在棉纤维纺织过程中，纺入少量特殊涤纶，把棉和涤纶的优点发挥到最大限度来吸湿快干。

日本主要产品有：东洋纺开发成功的CoolDry涤纶纤维面料，通过Y形界面来散湿，韩主要产品有：晓星公司开发的Aercool新型聚酯纤维，通过像“苜蓿草”的四叶子形的细微沟槽和孔洞来吸湿排汗；东国贸易株式会社研发的I-COOL 系列纤维，也是通过异形截面的毛细管现象来吸湿排汗[4]。

国家纺织产品开发中心与泉州海天轻纺集团联合开发的CoolDry，通过具有特殊表面沟槽来实现吸湿排汗功能；广东顺德金纺集团与东华大学合作开发的Coolnice纤维，通过异型截面吸湿导汗。

二.吸湿快干的基本原理从理论上讲，只要织物完成对汗液的吸湿—导湿—放湿过程，就能达到舒适性要求。

但实际过程要复杂得多，它涉及到纱线捻度、线密度、混纺比、织物组织、织物空隙以及外界环境的影响。

归根结底，纤维本身的吸湿，导湿与放湿能力为本质原因，三者之间是相互协调，相互制约的。

三者之间的协调作用是保持织物干爽、人体舒适的必要条件。

一般来说，纤维的亲水基因多，纤维的吸水率就高；纤维与空气接触的面积就越大，纤维的放湿速度就越快，干爽舒适性就越好。

以往制造舒适性面料多以棉等亲水性纤维原料为主，或采用天然与合成纤维的复合，主要利用天然纤维的吸水性吸取皮肤上的汗水。

但由于吸水后棉纤维的膨润，会导致织物纱线间隙变小，透气性下降，致使水分不能及时向空气传递散发，此时就会粘贴在皮肤上使人感觉不舒服。

现代吸湿排汗性纤维主要是通过纤维截面异形化来实现的。

其吸湿排汗机理是基于纤维表面微细沟槽产生的毛细现象使汗水经芯吸、扩散、传输等作用，迅速移至织物表面并发散，从而达到导湿快干的目的。

也有人将吸湿排汗纤维称为“可呼吸纤维”。

可以说毛细管现象是最常见也最直观的方法，可以表现吸汗能力及扩散能力[5]。

三. 吸湿快干的主要技术途径天然纤维由于其特定的超分子结构和表面形态，一般具有良好的吸湿排汗功能，但对于大多数合成纤维而言，其固有的疏水特性和光滑的表面形态难以承担人体所需的吸湿排汗功能。

为了使织物具有吸湿快干的功能，可以从纤维原料的化学结构改性入手，改善其吸湿性能；也可以从纤维材料的物理形态结构改性，使之借助毛细管效应而改善其吸湿和导湿的性能，如中空、沟槽、异截面、表面微孔、细旦化等纤维差别化技术的运用。

亦或者合理的织物组织结构设计，达到增加吸湿排汗的功效；而且采用适当的后整理技术也可以赋予织物良好的吸湿排汗功能。

3.1物理改性法[6]①异形截面法异形截面法使纤维和纤维之间形成通道，通过这些沟槽的芯吸效应起到吸湿快干的功效。

②多孔中空截面法多孔中空截面纤维就是从纤维表面到中空部分有许多贯通的细孔的中空纤维，其生产工艺是：先于特殊的微孔形成剂共混，然后再将其溶出。

③双组分复合共纺法借助共轭熔融纺丝技术，将2种聚合物分别通过2台螺杆挤压机连续熔融挤出，经过各自的溶体管道，并经过量泵定量输入纺丝组件，在组件部位内适当部位2组分以一定方式复合，从同一块喷丝板喷出后经卷绕成型，最终得到截面为星形、橘瓣形、米字形结构，单丝纤度小于0.3dtex的裂片型复合超细纤维或单丝纤维小于0.08dtex的海岛型复合超细纤维。

④纤维细旦化法细旦纤维织制的织物表面立起的细纤维形成无数个微细的凹凸结构，相当于无数个毛细管，因此织物毛细芯吸效应明显增加，大大改善织物的透气性能和输水导汗能力，现在细旦导湿工艺主要用于丙纶织物。

3.2化学改性法[7]①共熔结晶型聚合物应用亲水性化合物制备聚乙二醇的共熔结晶性聚酯，是一个典型的例子。

国外相关报道表明，为了使纤维表面亲水化，通常使用亲水性高分子覆盖于纤维表面但要求在洗涤时该亲水化合物不易脱落。

②共聚物共混纺丝如以间苯二甲酸-5-硫酸钠作为第3单体合成共聚酯，再与普通聚酯共混纺出中空纤维，然后对其织物进行碱减量处理。

③丝胶朊聚酯用化学方法将真丝织物煮练中所提出的丝胶朊附着于聚酯纤维分子上，丝胶朊具有良好的吸湿性，而且与构成人体皮肤的氨基酸组成相近，因此纤维更具有吸湿功能，而且对皮肤无任何不良作用。

④接枝共聚同过接枝共聚方法，在大分子结构内引入亲水基因，以增加纤维吸湿排汗功能。

通常是引入羧基、酰胺基、羟基和氨基，增加对水的亲和性。

在原料改性的同时，还要有适当的纺丝工艺，使纤维具有多孔结构和更大的比表面积等。

吸湿快干整理是纤维表面改性技术，因此要每根纤维表面都获改性处理，才能使产品发挥良好的效果。

从目前吸湿排汗涤纶工业化状况看来，主要是利用物理方法，纺“+”、“Y”和“T”3种异形纤维，再加上其表面数量不等的微细沟槽，以利加强导湿排汗功能。

3.3 组织结构设计[8]固定原料种类和织物经密，改变纬密，从而改变织物的纬向紧度，织物的吸湿导湿性能随着纬向紧度的增加，先提高后下降，织物的纬度在最大值时织物的吸湿性最好。

织物的吸湿导湿性能与组织结构有着密切的联系，组织中纱线的交织频率过大或者过小都会影响织物的吸湿导湿性的提高。

当交织频率在012~014之间时织物的吸湿导湿性较好。

经纬纱组合分别采用55156dtex和83133dtex吸湿快干低弹网络涤纶丝时，选则组织为5枚缎纹或4枚斜纹，经密为64根Pcm、纬密为37~45根Pcm，织物的毛细效应和水滴扩散能力均较好，是吸湿快干面料较理想的工艺参数。

3.4 后整理加工[9]染整加工的重要目的是使吸湿排汗快干纤维表面亲水化，使织物中的无数微细毛细管通道具有强大的吸附湿气和水分的原动力，塑造成性能优良的吸湿排汗快干产品。

3.4.1 前处理前处理无论是冷轧堆工艺还是热蒸高温工艺，为了防止微细沟槽受到损伤，碱液浓度，堆放时间，汽蒸温度和时间适当调整，避免聚醋分子的过分碱水解而影响纤维表面的异形结构。

染色时，由于异形聚醋纤维的表面积比常规圆形聚醋纤维的大，使分散染料的吸附速率要快得多，应控制上染速度，和适当降低染色温度等方面，采取必要的措施。

3.4.2 亲水化技术亲水化技术是提高聚酯纤维表面的临界表面张力，使之大于水的临界表面张力，使水滴能瞬间被聚酯纤维吸收，并自动沿织物中的毛细管道迅速扩散。

而且这种表面亲水化处理技术又要有足够的耐久性，能满足织物的服用要求才行。

当前聚酯纤维表面的亲水化处理方法有三种：一是在纤维表面形成一薄层亲水性膜；二是在纤维表面分子上接亲水性化合物；三是用低温等离子技术改变纤维表面原子组成结构。

目前已工业化应用的是第一种方法，即在纤维表面施加具有亲水性基因的聚合物，而其他两种方法尚在不断完善中。

3.4.3 亲水整理亲水整理剂顾名思义是能赋予纤维亲水性能的一种功能整理助剂，基于亲水整理剂用于原来是疏水性的吸湿快干纤维后，能生产吸湿快干功能，因而，有些这类商品称为吸湿快干整理剂的，主要用的四种：①吸湿排汗整理剂TF-2620吸湿排汗整理剂TF-2620一端是疏水芳环链段，另一端是亲水聚醚键。

因此，它具有疏水和亲水两种特性。

它的疏水芳环链段与涤纶分子结构非常相似。

涤纶在高温状态下，芳环之间的链段受热伸展，吸湿排汗剂的疏水链段与涤纶的芳环中心相似相容，能进入到纤维内部。

温度降低后涤纶芳环之间的链段重新收缩。

而将吸湿排汗剂嵌在中间紧密亲和。

吸湿排汗剂的亲水聚醚伸向纤维的外部，形成连续的亲水薄膜。

②GX-212亲水整理剂GX-212亲水整理剂的主要结构为聚酯和聚醚段和聚酯分子组成相似，产生共结晶，从而聚醚链段，起到了亲水的作用，从而改善了聚酯织物的吸湿性。

③汽巴精化的欧特菲HSD汽巴精化的欧特菲HSD是含亲水性聚硅氧烷和亲水性聚酯的分散体。

由于其分子结构中有与涤纶分子结构相似的苯环，在高温作用下，可使分子链段锚固在涤纶表面，使涤纶的疏水性表面变成耐久的亲水性表面。

④吸湿排汗柔软剂XL2F02吸湿排汗柔软剂XL2F02适用于涤纶及其混纺产品的亲水柔软整理，XL2F02分子中含有大量的亲水基因，是良好的抗静电剂，同时还是优良的柔软、亲水和防污易去污整理剂。

XL2F02可以吸收环境中的水分，因此可以赋予织物较好的穿着舒适性，同时也改善了合成纤维表面的气候条件。

四. 功能性纺织品的功能评价方法纺织品吸湿排汗功能的评价方法纺织产品品吸湿排汗功能的检测技术与其设计原理和所采用的加工工艺紧密相连，因此目前国内外尚无单一的方法或标准可以涵盖所有，而目前采用的方法包括：吸湿性的测定：以水滴从固定高度处滴落到平坦的测试样表面上，测量水滴被试样吸收所需要的时间，通常以秒为单位。