一種涼感導(dǎo)汗速干皮芯型纖維的應(yīng)用實(shí)踐探索

劉慶備

（廣東彩艷股份有限公司，廣東 江門 529100）

近幾年，人們對服裝面料的舒適性、健康性、安全性和環(huán)保性要求越來越高。隨著人們戶外活動時(shí)間的延長，休閑與運(yùn)動相互滲透、融為一體，深受廣大消費(fèi)者青睞。戶外服裝的面料既要有良好的舒適性，又要保證穿著者運(yùn)動時(shí)汗液不會粘在身上而產(chǎn)生冷濕感，于是，對面料的纖維提出了吸濕排汗功能的新要求。

1 棉和化纖的局限性

天然纖維材質(zhì)以棉為例，吸濕性能好，穿著舒適。但棉纖維內(nèi)部的中空結(jié)構(gòu)使棉纖維像一根很細(xì)的吸管，水分子可以通過“毛細(xì)效應(yīng)”被吸入棉纖維內(nèi)部，同時(shí)，中空的結(jié)構(gòu)也給水分子留下了充足的儲存空間，提高了棉纖維的吸水性能，而吸收大量水分后需要更長的時(shí)間揮發(fā)。因此，棉質(zhì)衣物一般比化纖衣物干得慢。當(dāng)人的出汗量稍大時(shí)，棉纖維會因吸濕而膨脹，透氣性下降并粘貼在皮膚上，同時(shí)水分發(fā)散速度也較慢，給人一種冷濕感。在滿足社會日益增長的衣著需求方面，合成纖維早就擔(dān)負(fù)起重要責(zé)任。合成纖維以滌綸為例，吸水性差，因靜電積累易導(dǎo)致穿著糾纏，尤其在活動時(shí)，人體容易產(chǎn)生悶熱感。自滌綸工業(yè)化以來，關(guān)于滌綸改性的研究從未間斷，當(dāng)然，提高滌綸的吸水性和透濕性能是各國滌綸生產(chǎn)和科研部門的重要研發(fā)方向。

2 導(dǎo)汗速干功能纖維的研發(fā)進(jìn)展

一些吸濕排汗功能性纖維采用纖維截面異形設(shè)計(jì)，高異形度的四通道纖維斷面結(jié)構(gòu)及蓬松的紗線結(jié)構(gòu)，為紗線增加了毛細(xì)管作用。織物憑借纖維上或纖維間的毛細(xì)通道產(chǎn)生芯吸作用，能快速吸水、輸水、擴(kuò)散和揮發(fā)，保持人體皮膚的干爽[1]。同時(shí)，因?yàn)榫埘ダw維在濕潤狀態(tài)時(shí)也不會像棉纖維那樣伏貼，所以能始終保持織物與皮膚間的微氣候狀態(tài)，達(dá)到提高舒適性和干爽性的目的。在開發(fā)吸濕性纖維方面，美國杜邦、韓國和日本帝人公司起步較早，如美國杜邦公司的Coolmax纖維，已取得相應(yīng)的專利。目前，臺灣的一些化纖廠商也相繼開發(fā)出各具特色的具有吸濕排汗功能的異形滌綸纖維，如臺灣遠(yuǎn)東紡織的Topcool纖維、臺灣中興紡織的Coolplus纖維等[2]，都是通過纖維截面異形化來增加毛細(xì)管作用，使織物因纖維上或纖維間的毛細(xì)通道產(chǎn)生芯吸作用而形成干爽導(dǎo)汗性能。但是，這些纖維一般都是長絲，織物產(chǎn)品不夠蓬松，手感粗糙，關(guān)鍵是很難同時(shí)擁有快吸與速干兩種性能。更重要的是，這些纖維一般都是滌綸，屬于酯類聚合物，只含有烴基和酯基，都是典型的憎水基團(tuán)。研發(fā)人員企圖通過纖維表面的凹槽形成毛細(xì)管，促進(jìn)吸濕導(dǎo)汗。實(shí)際上，如果纖維表面拒水，由于毛細(xì)管現(xiàn)象，織物會更加不親水、不導(dǎo)汗。目前，市面上大部分導(dǎo)汗速干面料的導(dǎo)汗效果都是通過表面處理劑實(shí)現(xiàn)的[3-4]，但是表面處理劑的效果持續(xù)時(shí)間短。根據(jù)現(xiàn)有國標(biāo)，評價(jià)運(yùn)動面料吸濕排汗功能的依據(jù)是芯吸高度、吸水率、透濕量、滴水?dāng)U散時(shí)間和水分蒸發(fā)速率等指標(biāo)。本研究試圖為非大運(yùn)動量、大排汗場景提供更舒適的服裝面料，發(fā)揮涼感、綿柔、導(dǎo)汗、速干的功能，用作嬰幼兒貼膚面料、學(xué)生服面料、導(dǎo)汗速干休閑運(yùn)動功能面料等。

3 解決問題的新思路

基于現(xiàn)有化學(xué)纖維織物難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)快吸與速干兩種性能的問題，嘗試使用一種特殊功能纖維，用于加工單向?qū)Ш顾俑擅媪希康氖峭瑫r(shí)解決普通化纖面料 “不吸汗”和棉質(zhì)面料“干得慢”兩個(gè)問題，兼具手感柔軟、穿著舒適的特點(diǎn)。

設(shè)計(jì)一種雙層面料，內(nèi)層采用涼感導(dǎo)汗速干纖維，首先讓貼近皮膚的面料內(nèi)層具有涼感、吸濕、導(dǎo)汗性能，汗液從皮膚表面疏導(dǎo)至面料外層，讓皮膚保持干爽，解決“不吸汗”的問題；內(nèi)層綿柔、透氣、導(dǎo)濕、速干、不粘身，無冷濕感，能保障皮膚舒適干爽。服裝外層的汗水沒有接觸皮膚，皮膚和“干得慢”的棉之間有一層“干爽”的特種纖維，人體就不會產(chǎn)生濕冷的不適感。面料的內(nèi)層親水導(dǎo)汗，但不鎖水、不存汗；面料外層材質(zhì)的吸汗性能比仿生特種纖維強(qiáng)，例如棉、黏膠纖維、天絲等，實(shí)現(xiàn)了單向?qū)Ш构δ堋Ａ鞒鰜淼臐駳夂秃顾鼙谎杆傥詹U(kuò)散到外層，擴(kuò)大汗水的蒸發(fā)面積，從而加快干燥速度，達(dá)到速干的目的。

4 纖維的設(shè)計(jì)和加工

導(dǎo)汗速干皮芯型仿生纖維是由質(zhì)量比為50∶50的皮層和芯層紡制得到的短纖維，芯層的成分為聚酯，皮層主要是導(dǎo)熱性能良好、有涼感的聚乙烯及親水母粒。這種功能纖維類似喬木皮芯結(jié)構(gòu)，皮層如樹皮，吸濕導(dǎo)汗；芯層如樹芯，提高物理機(jī)械性能，且不吸汗、不鎖水、不存汗，保證纖維能速干（圖2）。根據(jù)使用需要，可以適度調(diào)整皮層中親水母粒的添加比例，控制皮層的親水性能，緩解吸水性與速干性之間的矛盾。皮層親水能保證面料迅速吸濕導(dǎo)汗，但親水只限于皮層，有效控制纖維的存水量；芯層不吸水、不鎖水，因此能達(dá)到速干效果。反之，若芯層吸水，吸水量增加，就需要更多的時(shí)間汽化，延長干燥時(shí)間，達(dá)不到快干效果。

采用廣東彩艷股份有限公司生產(chǎn)的PE親水母粒，占聚合物質(zhì)量的3.0%。親水母粒采用復(fù)合高吸水性物質(zhì)制作，包括載體樹脂和其他親水性材料，具有優(yōu)良的親水性，安全無毒，分散性好，不傷皮膚，在纖維中添加親水母粒可以代替親水后處理工藝，使制品永久保持親水性，并保留產(chǎn)品原有的物理機(jī)械性能、強(qiáng)度、布面光潔度、爽滑度、不易起毛球、纖維不易剝落、透氣性好的特點(diǎn)，對紡絲工藝也幾乎沒有影響。

纖維皮層中還添加了色母粒、柔軟母粒和抗菌母粒。芯層采用聚酯，如PET，芯層樹脂中添加了拒水母粒。采用常見的皮芯結(jié)構(gòu)短纖維紡絲方法生產(chǎn)。

（1）將聚乙烯與占聚乙烯3.0%的聚乙烯親水母粒和2.5%抗菌母粒（TFA13）切片共混，得到皮層混合物。

（2）將聚酯與占聚酯2.5%的色母粒（EFB06，藍(lán)色）和2.5%的柔軟母粒切片共混，得到芯層混合物。

（3）將所得皮層混合物與芯層混合物（質(zhì)量比為50∶50）進(jìn)行熔融法紡絲，得到仿生皮芯結(jié)構(gòu)纖維半成品。

（4）將所得仿生皮芯結(jié)構(gòu)纖維半成品依次進(jìn)行80 ℃熱水拉伸、120 ℃蒸汽拉伸、卷曲、80 ℃熱定型，得到仿生皮芯結(jié)構(gòu)纖維（圖1）。

圖1 仿生皮芯結(jié)構(gòu)纖維結(jié)構(gòu)示意

5 面料的設(shè)計(jì)和產(chǎn)品特色

采用針織雙層珠地編織方法，包括奇數(shù)針穿仿生皮芯結(jié)構(gòu)纖維、偶數(shù)針穿棉紗、第一橫列奇數(shù)針和偶數(shù)針同時(shí)成圈、第二橫列奇數(shù)針集圈和偶數(shù)針成圈、第三橫列奇數(shù)針和偶數(shù)針同時(shí)成圈、第四橫列奇數(shù)針成圈和偶數(shù)針集圈。編制密度：外層成品紗長為100 mm/40 N，內(nèi)層成品紗長為106～108 mm/40 N。得到的穿透型導(dǎo)汗速干復(fù)合面料具有以下性能和特點(diǎn)。

（1）將仿生皮芯結(jié)構(gòu)纖維與棉或黏膠纖維等親水纖維混織，加工成蓬松透氣、導(dǎo)汗速干、具有濕度微平衡功能的穿透型復(fù)合面料，質(zhì)地輕便、舒適輕薄，不貼身，防濕重，防濕冷。

（2）仿生皮芯結(jié)構(gòu)纖維的聚乙烯皮層使纖維如白云般輕便綿柔，擁有真絲般滑爽的手感和涼感，而且免熨燙；通過改性，具備快吸導(dǎo)汗功能，類似樹干的皮層。仿生皮芯結(jié)構(gòu)纖維的芯層能提高纖維的強(qiáng)度，保障纖維必要的物理機(jī)械性能和可紡性，同時(shí)不吸水，維持纖維的速干性能。

按照GB/T 21655.2—2019《紡織品 吸濕速干性的評定 第2部分：動態(tài)水分傳遞法》進(jìn)行最大浸濕半徑測試，結(jié)果如表1所示。

由表1數(shù)據(jù)對比可知：（1）實(shí)施例復(fù)合面料內(nèi)層與外層的最大浸濕半徑差距明顯，內(nèi)層的浸濕半徑小，外層的浸濕半徑大，水分容易從內(nèi)往外擴(kuò)散，難以從外往內(nèi)擴(kuò)散。面料內(nèi)層的最大浸濕半徑越小，面料外層的最大浸濕半徑越大，于是形成蘑菇穿透型的透汗模式。（2）在對比例1中，棉纖維具有中空的微細(xì)結(jié)構(gòu)，能吸收大量水分，因此，在吸收同等水分的情況下，對比例1內(nèi)外層的最大浸濕半徑都比較小。（3）在對比例2中，滌綸面料內(nèi)外層的最大浸濕半徑都比較大，這是因?yàn)闇炀]纖維不吸水，水分只能留在纖維表面，所以擴(kuò)散面積大，人體一出汗，全身都濕漉漉的。

表1 最大浸濕半徑測試結(jié)果

將穿透型導(dǎo)汗速干復(fù)合面料、對比例1純棉面料與對比例2滌綸面料進(jìn)行性能對比，結(jié)果如表2所示。

用簡單模型對比解釋，如圖2所示。

6 結(jié)語

不同的場景對運(yùn)動服的具體要求不同。本研究試圖為非大運(yùn)動量、非大排汗、對彈性和延展性方面沒有要求的場景提供更舒適的導(dǎo)汗速干服裝面料。經(jīng)過試制達(dá)到了一定的效果，但并不全面和完善，希望相關(guān)研究能得到廣泛關(guān)注，推動企業(yè)轉(zhuǎn)型、產(chǎn)品和新原料的開發(fā)。