针织内衣面料湿状态下的透气性分析

艾运瑞， 柯宝珠

(上海工程技术大学 纺织服装学院，上海 201620)

随着社会的发展以及国民生活水平的不断提高，人们对服装的需求已不仅是保暖、耐穿，而且包括服装的个性化、功能化与舒适性[1],尤其对有“人体第二肌肤”之称的针织内衣，更加关注其舒适性[2-3]。

黏附感与热湿舒适性息息相关，是研究服装舒适性的重要指标。人体剧烈运动会产生大量的热和湿气，如果无法通过服装排出，将会污染人的体表和服装组成的微气候区，影响服装穿着的热湿舒适性[4-5]。海恩斯坦研究院通过调查得到紧贴身体的第一层内衣的基本要求:可以吸收人体排出的汗液，使人们无论在日常活动或是运动健身中，都能感到愉悦[6]。影响服装热湿舒适性的因素有织物的厚度、织物组织结构、材料的吸湿性能及紧密度[7]。于伟东等[8]通过跑步实验发现，当二氧化碳质量分数超过0.08%、服装与人体之间的空气湿度超过60%时，人体就会产生不舒适和闷热感。

针织内衣作为贴身穿着的服装，与人体接触紧密。文中研究不同湿状态下针织内衣面料的透气性及其变化规律，以期为服装企业选择不同针织内衣面料提供参考。

1 材料与方法

1.1 原料与设备

1.1.1原料选取6种市场上常见的针织内衣面料，具体规格见表1。

表1 面料规格

1.1.2仪器JA5003N电子分析天平，上海天平仪器厂制造；YG(B)141D型数字式织物厚度仪、Y8028型烘箱、YG461E电脑式透气测量仪、Y511B型织物密度镜，皆由宁波纺织仪器厂制造。

1.2 试样制备

将实验用6种面料进行裁剪。每种面料选取不同部位裁剪成大小相同的10 cm×10 cm试样。将试样放在恒温恒湿室平衡24 h后，待测。

1.3 面料参数测试

1.3.1厚度根据GB/T 3820—1999《纺织品厚度的测定》测定6种不同面料试样的厚度。

1.3.2面密度面料的面密度可表示为

(1)

式中：ρS为面料的面密度(g/m2)；m为被测面料的质量(g)；S为被测试样的面积(m2)。 采用电子分析天平，分别称量6种面料试样的质量，利用式(1)计算其面密度。

1.3.3未充满系数线圈长度和纱线直径的比值称为未充满系数，具体公式[9]如下：

(2)

式中：L为线圈长度；D为纱线直径。

未充满系数与组成面料纱线的线密度成反比,与线圈的长度成正比，与纱线的体积质量呈负相关关系。

用织物密度镜测量6种不同面料试样中50 mm内线圈的个数与线圈长度。采用FZ/T 70002—1991《线圈密度测量法》测试线圈个数；再利用拆织物法，测量50 mm内试样纱线的长度。

纱线直径计算公式[10]如下：

(3)

式中：T为纱线的线密度(tex)；ε为体积质量 (g/cm3)。

根据纱线的面密度、厚度及面积可以计算出其体积质量[10]。经过测量和计算，得到6种面料的基本参数，具体见表2。

表2 面料的基本参数

1.4 面料透气性测试

将6种不同面料试样均匀浸湿在水中，取出静置；先计算得到不同含水率试样的质量，再利用烘箱逐渐烘去水分，采用电子分析天平称其质量(3次称量误差在±0.01 g)，从而得到不同含水率的试样。

根据GB/T 5453—1997《纺织品织物透气性的测定》方法，采用数字式织物透气性能测定仪测量6种面料试样在不同含水率(0，10%，20%，30%，40%)条件的透气率，具体数据见表3。

表3 不同含水率面料的透气率

2 结果分析

2.1 面料成分与透气性

由表1可以看出，1#，4#面料是含天然纤维素纤维，2#，3#，5#，6#均为化学纤维。结合表3可以看出，3#，5#面料虽然具有不同的原料成分，但其透气性相差较小。所以，原料成分对面料透气性的影响较小，可以忽略。

2.2 面料组织结构与透气性

由表1可以看出，2#和6#面料的结构为网眼结构，其余几种面料是罗纹组织；表3中2#，6#面料的透气率是最好的。网眼面料是多孔组织，罗纹面料是平整组织，多孔的网眼面料有着更容易让气体通过的通道，因此网眼面料比罗纹面料具有更好的透气性。

2.3 面料厚度与透气性

6种面料厚度与透气性的关系如图1所示。由图1可以看出，同为网眼结构的面料，在面密度、未充满系数相差不大的情况下，2#面料的厚度比6#小，但其透气性却比6#的大。说明厚度对面料透气性有影响，厚度越大，面料透气性越差。

图1 面料厚度与透气性的关系

2.4 面料面密度与透气性

6种面料面密度与透气性的关系如图2所示。由表1、表2和图2可以看出，同为罗纹结构的3#，4#面料，二者厚度及未充满系数相近，4#面料的面密度大于3#的，但其透气性明显低于3#的。说明面密度对透气性有显著影响，面密度越大，面料透气性越差。

图2 面料面密度与透气性的关系

2.5 面料未充满系数与透气性

6种面料未充满系数与透气性的关系如图3所示。由图3可以看出，未充满系数和面料透气性有非常明显的正相关性，随着未充满系数的增加，面料透气性也越好。从式(2)和式(3)可以看出，未充满系数与组成面料纱线的线密度成反比、与线圈的长度成正比，且与纱线的体积质量呈负相关；未充满系数为线圈长度与纱线直径之比，其值越大，面料越稀疏。2#，6#面料最为稀疏，故其透气率最大。

图3 面料未充满系数与透气性的关系

2.6 面料透气性分析

图4为6种不同面料的透气性随含水率变化的情况。

图4 面料含水率与透气率的关系

由图4可以看出，6种面料的透气性随着含水率的增加基本呈下降趋势，但下降的程度不同，有的大幅度下降，有的则是缓慢降低。究其原因，可能是纤维吸水膨胀导致纱线的体积质量增加，进而使未充满系数减小，面料透气性降低。

总体而言，6种面料中1#的透气性最差， 2#则有优良的透气性；比较同为罗纹组织的3#，4#，5#面料的透气性，在10%，20%，30%含水率条件下，3#面料的透气性好，而在0和40%含水率条件下，5#面料的透气率好，由此说明同一面料在不同含水率条件下透气率会发生变化，透气率变化的幅度也不相同。

1#面料的透气性变化幅度较稳定，随着含水率的增加，其透气性下降的幅度小。2#面料的透气性在含水率为10%～20%范围内明显降低，在20%～30%时下降不明显，在30%～40%时又开始下降，但降幅更小，说明锦纶含水量为15%左右时，纱线膨胀值较大。

表2中，2#，3#，4#，5#面料的厚度相近、面密度也相差不大，但2#面料的未充满系数最大，其透气率比3#，4#，5#的大很多，且这4种面料未充满系数的大小排列顺序与透气率的保持一致。因此可以推断，面料的未充满系数越大，其透气性越好。

2.7 利用灰色关联度综合数据分析

纬编针织内衣面料的透气率受到其厚度、面密度、未充满系数的影响。为了得到显著的影响关系，根据灰色关联度分析法，利用GTM 3.3软件导出关联度数值，具体见表4。

表4 相关性分析结果

由表4可以看出，未充满系数对面料透气率的影响最为显著，厚度和面密度对面料透气性的影响接近，其中，面密度对面料透气率的影响更大些。

3 结语

1)纱线原料的成分对面料透气性的影响非常小，没有显著的影响关系。

2)在面密度和未充满系数相近的情况下，面料的厚度越大，其透气性越差。

3)在厚度和未充满系数相近的情况下，面密度增大，导致气流流动阻力增加，面料透气性变差。

4)纱线结构越蓬松，线密度越小，未充满系数越大，透气性越好；未充满系数与纱线的结构、线密度以及组成线圈的长度有显著的相关性；未充满系数与面料透气性有显著的正相关关系。

5)通过灰色关联度综合数据分析，发现未充满系数与面料的透气性影响显著；面料的未充满系数越大，透气性越好。织物的厚度与面密度都影响着面料的透气性能，但影响的程度没有未充满系数大，面密度比厚度对面料透气性的影响更大。