为什么速干运动服能够始终保持干燥舒适?一文揭秘亲水快干面料的原理、制备方法以及吸湿排汗剂的应用
吸湿排汗速干功能性面料除日常穿着外,在运动、医用防护、消防、工业、家纺等领域应用广泛。近年来,国内外通过吸湿排汗纤维结构改性、纱线或组织结构设计、后整理等技术,以及结合异形纤维、纱线/组织结构与后整理技术多向复合的方式,成功开发出了各种优异的吸湿排汗速干面料。
一、吸湿排汗机理
汗液在皮肤、面料与外界间的传导是经过润湿—吸湿—扩散—蒸发步骤完成吸湿、排汗、速干的过程。
润湿过程是汗液对纤维和面料表面的润湿,亲水性差的纤维可通过化学法或采用吸湿排汗剂引入亲水基团,或通过物理法改变纤维表面或截面形状来增大水分和纤维的接触表面积提高纤维的亲水性,这2种方法同样适用于吸湿过程。
水分浸润纤维和面料表面后进入面料内部结构完成吸湿过程,水分从面料的内表面向外表面扩散,并在面料表面逐渐扩大吸湿面积,扩散过程主要依靠纤维和纱线间缝隙的毛细作用,再由面料向外界快速蒸发完成速干过程。
二、吸湿排汗速干面料的制备方法
1)纤维改性
纤维性能决定了面料最终的吸湿排汗速干效果,人体出汗时的汗液与湿气可在异形截面纤维表面的沟槽或微孔结构中沿纤维轴向向外层转移快速蒸发,此类纤维主要通过物理与化学改性。
①物理改性:
l 改变喷丝孔的形状使纤维截面异形化增大纤维表面积,生产异形截面差别化纤维。市场上典型的高导湿纤维有“十”字形coolmax纤维,其纵向具有4条沟槽,比一般纤维多出20%的面积。
l 将纤维与特殊的微孔形成剂共混再溶出,使纤维表面到中空部分有许多贯通的细孔。日本帝人公司开发内外贯通细孔的聚酯中空WELLKEY纤维。
l 与含有亲水基团的聚合物共混、复合纺丝,如日本可乐丽公司利用复合纺丝方法开发的sophista纤维,其表层为具有亲水性基团(-OH)的EVOH,芯层为聚酯。
②化学改性:
l 接枝共聚:接枝共聚在大分子结构内引入亲水性基团。如具有中空结构的亲水柔软聚酯中空短纤维Porel纤维,在纤维分子合成过程中加入亲水基团,纤维的中空结构形成良好的导湿系统,吸湿性和散湿性大大提高。吸湿排汗速干服装大多采用疏水性的改性化学纤维。
l 亲水性化合物制备共熔结晶型聚合物。如应用亲水性化合物制备聚乙二醇的共熔结晶型聚酯。
l 以间苯二甲酸-5-磺酸钠作为第3单体合成共聚酯,与普通聚酯共混纺出中空纤维,再对面料进行碱减量处理。共聚酯易被碱液水解,在纤维内部形成许多与中空部连通的微孔,具有良好的吸水透湿性
2)纱线结构设计
①皮芯结构:何天虹学者利用黏胶纤维设计内外层有细度梯度的包芯纱,亲/疏水性纤维分别分布在纱线内/表层,增强纱线的放湿速率。
②纤维替换:莫代尔纤维吸湿透气性优良,余进等学者采用莫代尔纤维与异形涤纶纤维纺制的混纺纱编织纬平针面料,与不同纤维原料的相同组织面料相比,该纱线水分达到平衡时的吸收水分百分数较小,水分蒸发率较高。
3)面料结构设计
基于差动毛细效应、灯芯点芯吸效应和梯度润湿效应原理,设计特殊的面料的组织结构,提升面料的吸湿排汗速干性能,并实现面料的单向导湿效果。
4)吸湿排汗后整理工艺
通过吸湿排汗剂(Texnology®X23)或亲水助剂与纤维发生亲水性共聚反应,在纤维表面产生亲水层而使面料具有吸湿排汗功能,面料的吸湿排汗速干后整理工艺较为常见,且操作便捷,经一浸一轧加工后的面料能够迅速将汗水和湿气导离皮肤表面,赋予涤纶、锦纶、醋酸纤维等化纤织物一定的柔软、滑爽手感,并改善化纤面料燥身、不透气和不吸汗的缺点。
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