动态水分传递法比较几种织物的吸湿速干排汗性

1 引言

近年来随着生活水平的提高，越来越多的人开始关注健身，吸湿速干排汗服装逐渐走入人们的生活。所谓吸湿速干排汗服装是指当人体剧烈运动产生大量汗液后，可以迅速吸收汗水，并迅速传导至织物外表面迅速挥发，从而使身体保持干爽舒适的功能性服装。那么织物又是如何完成吸湿速干排汗这一过程的呢？简单来讲，织物材料中亲水基团多，纤维的吸水率就高；纤维与空气接触的面积大，纤维的放湿速度也就越快，织物越能快速干爽，使人体舒适，同样的纤维孔隙多，气流通道顺畅，水汽传递就快，干爽舒适性越好[1]。织物的吸湿和放湿都要好，才能使服装表现出优秀的吸湿速干排汗性。

目前市场上获得这一功能的方式主要有三种：一是通过改变喷丝板微孔的形状，使普通的聚酯纤维获得带沟槽的异形结构，该纤维综合了棉的舒适性和聚酯纤维的速干性，使皮肤保持干爽，从而达到快速的吸湿排干；二是利用纺纱和织造结构，两面配置不同组织结构等，通过这种方式使汗水迅速向外部放出；三是通过后整理，使织物获得好的吸湿速干和排汗性，但是由于这种织物多次洗涤后效果会大大受到影响，不利于服用效果，所以本论文选取用前两种方式获得此功能的织物，通过测试比较其吸湿速干排汗性能，分析选出吸湿速干排汗性能好的面料，以为供费者和企业设计选择时提供参考依据。

2 试验

2.1 测试样品

由于吸湿速干排汗特性与多种因素有关，如织物本身的克重、纤维成分、纤维截面的物理形态结构以及织物的组织结构等，都会对织物的吸湿速干排汗性能产生影响。而目前市场上较为常见的服用功能的产品基本就是这4种影响因素的一种或多种组合。所以本文针对市场上较为常见的，明示为吸湿速干排汗的7种面料做了对比试验，样品面料的组织结构、成分组成、纤维截面的物理形态结构和平方米质量如表1所示。

表1 试验所用面料

2.2 测试方法

目前国内有两个标准来检测吸湿速干排汗性，一是GB/T 21655.1—2008[2]《纺织品 吸湿速干性的评定 第1部分：单项组合试验法》，该方法标准中以织物对水的吸水率、滴水扩散时间和芯吸高度表征织物对液态汗的吸湿性能，以织物在规定空气状态下的水分蒸发速率和透湿量表征织物在液态汗状态下的速干性能，该标准优点是更为直观，缺点是耗时、受主观因素影响较大，无排汗性考核指标；二是GB/T 21655.2—2019《纺织品 吸湿速干性的评定 第2部分：动态水分传递法》，该标准是采用液态水动态传递法来测定纺织品吸湿速干和吸湿排汗的方法和评价指标。该方法优势明显，更能模拟人穿着时服装的吸湿速干排汗特性，同时仪器正常精确情况下，测试的稳定性相对比较高，评价指标比较全面完善。本文将采用GB/T 21655.2—2019[3]动态水分传递法对7种面料的吸湿速干排汗性进行比较分析。

GB/T 21655.2—2019[3]动态水分传递法的基本原理是：将织物水平放置，测试液态水与其浸水面接触后，会发生液态水沿织物的浸水面扩散，并从织物的浸水面向渗透面传递，同时在织物的渗透面扩散，含水量的变化过程是时间的函数。当试样浸水面滴入测试液后，利用与试样紧密接触的传感器，测定液态水动态传递状况，计算出一系列性能指标，以此评价纺织品的吸湿速干性和吸湿排汗性。

依据此标准测试，调湿和试验用测试条件为：（20±2）℃，（65±4）%，测试设备为美国亚太拉斯Atlas动态水分传递测试仪，测试液：9g/L氯化钠溶液[电导率在25℃为（16.0±0.2）ms]，将每种织物样品剪为两块，一块用于洗前试验，一块用于洗后试验，洗涤方法按GB/T 8629—2017中A型洗衣机4N（40℃）程序连续洗涤5次，烘箱干燥[4]。

3 结果与讨论

3.1 浸湿时间分析

从液体接触到织物表面，到织物开始吸收水分所需的时间。以含水量与时间的关系曲线上第一次出现效率大于等于tg15°时的时间来表示[3]，洗前、洗后的织物浸湿时间见图1。

图1 织物浸湿时间

浸湿时间是表征织物吸湿性的一个重要指标，浸湿时间越短，说明织物越易润湿。由图1中可以看出，7种织物的浸湿时间均在20s以内，均能达到标准中对浸水面和渗透面浸湿时间的要求，且洗前洗后相比没有发生较大变化。其中2#和7#的浸湿时间最短，这是由于这两种布料成分是纯棉，而棉作为天然纤维素纤维本身的特性决定了其优异的吸湿性能。

3.2 吸水速率分析

织物单位时间含水量的增加率。在含水率变化曲线上为测试时间内，含水率变化曲线的斜率平均值[3]，洗前、洗后的织物吸水速率见图2。

图2 织物吸水速率

吸水速率是评价织物吸湿性能又一重要指标。从图2中可以看到，1#、3#、4#和6#织物吸水速率均达不到30.1%/s，1#织物最差，这是因为1#是普通聚酯纤维，吸水性较差。2#织物洗前吸水速率最差，而洗后有较大增加。5#和7#相比之下，吸水速率效果好，且洗前洗后均能有很高的吸水速率。

3.3 最大浸湿半径分析

织物开始浸湿到规定时间结束时浸湿区域最大半径。在含水率曲线上，从曲线的斜率第一次出现大于等于tg15°到测试时间结束时润湿区域的最大半径[3]，洗前、洗后的织物最大浸湿半径见图3。

图3 最大浸湿半径

最大浸湿半径是表征织物速干性的重要指标。从图3中可以看到，1#织物洗后最大浸湿半径下降较为明显，2#织物虽原料是纯棉，但相比于其他织物洗前洗后的最大浸湿半径都具有较好的表现，可能是由于克重较小利于水分蒸发，占了比较大的优势。另外7#织物由于其斜纹组织和克重的双重影响，其最大浸湿半径也较大，且洗前洗后几乎无变化。

3.4 液态水扩散速度分析

织物表面浸湿后扩散到最大浸湿半径时沿半径方向液态水的累计传递速度[3]，洗前、洗后的织物液态水扩散速度见图4。

图4 液态水扩散速度

液态水扩散速度也是表征织物速干性的另一个指标。扩散速度越快，织物速干性越好。从图4中可以看到，2#和7#织物液态水扩散速度最大，与最大浸湿半径原因一样，主要是克重的影响，说明克重对织物的速干性起到了非常重要的作用。4#、5#和6#3种织物洗前洗后也均能达到速干性的要求。3#织物却表现得不太理想，主要还是克重的影响，在所有织物中克重最大，影响了纤维截面和组织结构对速干性作用的发挥。

3.5 单向传递指数分析

液态水从织物浸水面传递到渗透面的能力。以织物两面吸水量的差值与测试时间之比表示[3]，洗前、洗后的织物单向传递指数见图5。

图5 单向传递指数

单向传递指数是表征排汗性的指标。单位时间内渗透面与浸水面含水量差值越大，液态水由内表面传导到外表面的能力越强，说明织物的排汗性能越好。从图5中可以看到，1#到7#7种织物的单向传递指数均大于100.1，均满足排汗性的要求。其中2#和7#洗前相比之下较其他织物较好，4#和7#洗后较好，特别是7#织物洗前洗后结果都是最好。可能是由于4#和7#克重相当，且都有特殊的组织结构，利于液态水从浸水面向渗透面传递。

4 结论

通过对7种织物进行了浸湿时间、吸水速率、最大浸湿半径、液态水扩散速度以及单向传递指数的洗前洗后的测试比较可知：7#和5#织物整体性能最为突出，其他5种织物或多或少都有些指标不能满足吸湿、速干或者排汗性能的要求，比如2#、3#、4#和6#织物的吸水速率都达不到30%/s，1#织物吸水速率、最大浸湿半径以及液态水扩散速度均无法满足要求。对吸湿速干和排汗综合性能比较，7#＞5#＞4#＞2#＞6#＞3#＞1#，在市场上选购运动服装和面料时，优先选择原料是异形截面纤维和有网眼组织结构的织物，同时克重的影响不能忽视，要特别注意同种情况下尽量选择克重小的织物，综合评估。另外7#织物由于是机织纯棉面料，无弹性，在选用时可用制作衬衫等。以上可供消费者和企业设计选择时作为参考。