新型复合面料的双层结构导水性分析

陈剑峰 林国生 易志伟

（拱北海关技术中心，广东珠海 519000）

随着人们消费水平的提高，逐渐树立的消费意识，传统的服装面料已经无法被消费者的欢迎。市场上，各种新颖面料应运而生，其具有很高的舒适性，而且还具有一些特殊的功能。其中，比较流行的是具有防晒功能的面料，可以提高消费者的舒适度。虽然这种面料在夏天能起到防晒隔热的作用，但人体会有闷热,大量汗液堆积，造成各种不适[1]。单向导水的纺织材料的出现，可以很好地解决这方面的问题,现有的单向导水面料,大多是通过复合面料实现的。

1 具有导湿性能的高舒适性面料

涤纶不具有很好的吸湿性，穿在身上汗液不能快速散去，给人以闷热的感觉，天然纤维织物，吸湿性很好的，但是清洗不是很容易，不能达到快干的效果，所以当前专业领域重点研究的纤维是有很好的吸湿性，而且能够快干。具有这项特点的纤维已经受到广泛关注。通过研究表明，织物要吸湿性良好，还要具备很好的导湿性，这与织物纤维自身所据别的性能有关，同时还与织物的多种因素有关，比如织物本身的阻止结构、纤维的密度以及布料的紧度等等。为了与不同的环境有很好的适应性，需要考虑到服装款式的不同以及服装用途的不同，对织物提出一些特殊的要求，主要涉及质地、厚度、风格、紧度以及外观等等。织物的纤维不是一成不变的，且组合上存在变化，组织结构也会相应地变化，其紧度、厚度存在差异，甚至纱线在结构上也会产生很大的变化，其性能都会有所不同。研究吸湿性好，干的速度快的面料，需要明确其导湿性能以及所具备的舒适度，就需要对单向导水性能以及双面结构织物导湿性能进行分析。

2 纺织品单向导水性能的实现

在研究单向导湿效应的时候，不仅需要对织物内层所产生的毛细管效应深入考虑，还需要织物外层能够很好地扩散水分。面料具备单向导湿功能，是基于导湿快干展开研究的，皮肤能够接触到的面料里层一旦产生湿热，这种面料则会启动导湿的作用，热量快速散发出去，通过内层传递到面料外层，外层与空气接触，湿气就会很快蒸发，这样湿气和热气都不糊在里层停留。这种面料还有一个重要的优势，就是不会粘贴在皮肤上，穿在身上非常舒适，有广阔的应用空间。

单向导湿快干织物具备良好导水性能，主要是由于内层织物与外层织物的亲水性不同和疏水性不同所引起的，也就是说，织物外层具有很好的亲水性，内层则具有疏水性，内层有小部分具有亲水性，汗液从内层向织物的外层传输，外层具有亲水性，蒸发的速度快。内层大部分是疏水性的，即便人体出汗，衣服也不会沾身，面料外层吸收了水分之后，能够快速蒸发，可以将大量的热量带走，从而令人人体感觉干爽、凉快。单向导湿快干织物存在这一特殊性质，提高了纤维的舒适度，这种织物可以随着外界的环境变而自动有所反应，所以，这种织物有可能被智能化，通过织物的复合技术可以实现这一功能。

3 复合织物技术

复合织物是多层织物粘结起来，或者将织物与高聚物复合，或者与其他的材料复合成为整体，这样的复合体有多重功能。近年来，诸多专业领域在研究复合织物的时候，重在提高防水性，而且能够达到透湿、透气的效果，而且具有良好的导电效果，对静电有一定的抵抗力，能够防护电磁波，同时还具备光催化性能和调节温度的性能，还将复合织物作为增强基的复合材料等。将与织物复合在一起的材料作为划分标准，复合织物可以划分为三类，即织物之间的复合、高聚物与织物复的合以及金属与织物的复合。从工艺技术的角度而言，织物的复合要得以实现，需要通过织物结构展开设计，采用具有可行性的技术，诸如涂层技术以及织物层压技术等，可以采用化学镀技术、溅镀技术以及真空镀技术等。

3.1 织物结构的设计

在设计织物结构的时候要保证其合理性，使机织物与针织物之间复合。如在制作经纱和纬纱的时候选用玻璃纤维，将高强涤纶作为针织纱编织的机织针织复合织物。

3.2 层压技术

将织物与织物复合，能够促使织物复合，这也是最直接的方式，比较具有典型意义的结构是由外层织物、粘合剂、中间薄膜层组合，还要使用粘合剂，与里层织物粘贴，这就是层压织物。织物层的材料并不局限于某一种材料，可以是天然纤维，也可以是化学纤维，包括涤纶、锦纶等。所使用的织物可以是机织物，也可以是针织物，还可以是非织造布。中间层主要采用薄膜，也可以是纤网结构，膜材的原料主要包括三类，即聚氯乙烯类、聚氨酯类和聚四氟乙烯类，之后笔者会对这类面料进行测试。

3.3 涂层技术

纺织涂层是在织物表面上均匀涂上高分子化合物，在织物表面形成薄膜，可以是一层，也可以是多层，织物的外观以及风格都能够得到改善，织物的功能也会有所增加，使织物有多种功能，即防水功能、耐水压功能，而且还具有良好的透气性和透湿性，不仅阻燃、防污，而且还具有遮光反射功能。

3.4 聚合法

按照织物所具备的性能，为了满足其需求，将高聚物材料与织物复合，就可以将具有特殊功能的复合织物制备出来。

3.5 化学镀技术

将金属纤维混合到普通纺织纤维中，就可以形成混纺织物，经过交织之后，就可以将金属类的复合织物制备出来。这种复合织物应用化学镀技术就可以得到，产生化学反应之后，金属就可以还原成原子或分子，在纤维或者纱线的表面沉积。

3.6 真空镀、溅镀技术

处于真空环境中，真空镀织物促使金属形成蒸汽之后，在织物表面沉积，就可以获得金属化复合织物。在超真空环境中，溅镀织物利用阴阳电极的高电压，使惰性气体速度加快，促使离子向金属靶撞击，金属原子或分子释放出来，使其不会附着在织物上，复合织物就制成。

4 处理后的双面结构织物导湿性能测试分析

4.1 织物含水量测试

这次测试采用的面料采用压层技术形成针织物和机织物的双面结构，通过涂层技术将等离子体聚合沉积于机织物表面进行改性。首先我们分别测试水从织物两面分别滴入液态水，机织物面和针织物面在120 s内的含水量变化，验证这种织物的定向导水特性。

通过分析图1可以明确，当液态水由未经表面处理的针织面滴入时，针织物表面含水量在20 s～30 s内可以增加到700%左右，而机织物表面含水量是变化比较缓慢，直到50 s之后接近60 s才会提升到100%，至此保持稳定状态。当水从通过等离子体聚合沉积的机织物表面滴入时，水通过织物表面并且被针织物表面吸收，针织物表面含水量迅速增加，接近400%，然后缓慢下降到300%左右；但机织物面的含水量仍存在缓慢增加的趋势，最终维持在100%。总的来说，无论水滴是从织物表面还是从针织物表面滴到织物上，没有等离子体聚合沉积的针织物表面都更容易吸水。然而，经等离子体聚合沉积处理的机织物表面含水量相对较低，且增长缓慢。最高含水量小于100%。究其原因，一方面，针织物的线圈结构有更大的容纳液态水的空间；等离子体的单侧聚合和沉积导致织物的亲水性和疏水性不对称，液态水更容易从疏水性机织物表面向亲水性针织物表面扩散；另一方面，拉普拉斯力很难从亲水表面扩散到疏水表面。从而验证了该经等离子体处理的双面织物具有明显的定向导水性。

图1 织物含水量曲线

4.2 导水性测试指标对比分析

用直径为152.4 mm的铁环固定试样。样品处于张紧状态，表面平整无褶皱。从标准喷嘴以45°的角度喷洒250 ml蒸馏水，并在喷嘴下方150 mm处喷洒样品25 s～30 s。用试样轻敲铁环底部一次，试验面与固体相对。然后将铁环旋转180°并再次敲击。将喷涂样品表面与标准绘图卡进行比较和分级，以评估织物的拒水性。针对织物的定向导水性，在液态水测试系统中引入了润湿时间、最大吸湿率、铺展速度和液态水传导综合指数等一系列指标为了比较分析双面织物在厚度方向和平面上的典型液态水传递特性。机织物具有更强的液态水传导性，这是因为机织物的经纬交织结构有利于液态水沿经纬方向的纵向传递和横向传递，而针织物的线圈结构则更容易吸收和容纳液态水。因此，双面结构织物既有针织结构又有机织结构，能使机织表面与针织表面之间的导水性和吸水性产生差异，保证亲水性针织表面织物能最大限度地吸水，不会反渗透到疏水性织物表面；机织物表面良好的导水能力，可以促进其在液体水平面内的快速铺展和传导，保证表面干燥，也有利于亲水表面吸水。这进一步验证了针织表面作为吸水亲水表面和编织表面作为导水疏水表面的可行性[2]。

通过对表1分析可以明确，传统机织物和针织物的液体导水综合指数较低；当液态水从机织物表面滴到双面织物上时，液态水传导的综合指数为115；当液态水从针织物表面滴到双面织物上时，液态水传导的综合指数为-289，说明液态水有从机织物表面向针织物表面转移的趋势，但是反向传导是困难的。当液态水从针织表面滴落时，很难通过针织表面进入机织物表面。相反，它是蔓延在针织表面和针编织接口。然而，当液态水从机织表面滴落时，它会通过机织物表面被针织表面吸收。因此，如果将机织物表面作为服装的皮肤表面穿着，汗液会沿着机织物表面扩散并迅速转移到针织表面，从而迅速排出；相反，如果针织物表面贴着皮肤穿着，很容易造成水分积聚，给穿着者带来潮湿闷热的不适感，其传导机理如图2所示。

表1 液态水传递指标测试结果

图2 传导机理

4.3 触觉舒适性的简单分析

触觉舒适性可以显示织物与皮肤接触时产生的冷暖感；持续作用于皮肤的清爽触感，主要表现在纤维的表面形态和接触表面的湿导电性；动态穿着感是指覆盖人体的服装产生的压力刺激、人体生理特性产生的各种热刺激以及服装在皮肤上滑动而形成的综合感觉。粘性、弹性和接触温暖感是夏季服装触觉舒适性的要素。

对该用织物进行触觉舒适性测试，主要是测试其两面的最大弯曲力、弯曲度、弯曲斜率、平均摩擦力和拉伸斜率等参数，采用公式计算织物的刚度触觉值，从而评价该织物的触觉有较高的舒适度[3]。同时随机寻找了6个主观评价者均给出的舒适度较高的评价。由于篇幅有限，这项内容不在本文中展开。

5 结束语

通过上面的研究可以明确，通过等离子体聚合的沉积处理的双面织物，具有不对称润湿特性。同时，双面织物的针织表面具有良好的吸湿性能，机织物表面沿经纬方向有很好的面内导水性，织物的结构特征对面内水传导率的差异起到重要作用。等离子体处理的双面织物可以实现厚度方向上的定向导湿和平面上的微分导湿，起到吸湿排汗等功能。