摘要：采用經(jīng)紗為純棉股線，緯紗依次為純棉股線、漢麻/棉混紡紗股線、錦綸絲股線的原料，織造兩組規(guī)格相同的織物，每組各含 3 類織物，探討了紗線捻度、緯紗纖維種類及緯紗線密度不同對其表面性能和涼爽性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，纖維的吸濕、導(dǎo)濕、透濕等濕性能優(yōu)異會促進織物導(dǎo)熱性能的提高，增大紗線捻度是提高織物導(dǎo)熱性能的重要手段，緯紗為漢麻/棉混紡紗股線的織物具有很好的 “涼”和“爽”的使用性能。

　　關(guān)鍵詞：輕工業(yè)論文發(fā)表,纖維種類,紗線捻度,織物表面性能,導(dǎo)熱性能,濕性能

　　Study on the Coolness Property of Summer Bed Fabric

　　Abstract： Two groups of fabric each with three kinds of fabric in same specifications were woven respectively with pure cotton ply-yarn， hemp/cotton blended ply-yarn and polyamide filament ply-yarn， and based on which， how will different twist as well as different fiber types and densities of weft yarn influence each fabric’s surface properties and coolness property was investigated. The results show that the excellent hydroscopicity， moisture penetrability and liquid permeability of the fiber can improve the heat conductivity of fabric， and the increase of yarn twist is an important means for improving the heat conductivity of fabric and the fabrics which use hemp/cotton blended ply-yarn as weft can provide the fabric with good “cool” and“fresh” performance.

　　Key words： fiber types; yarn twist; fabric surface properties; heat conductivity; moisture behavior

　　炎炎夏日里消費者對織物涼爽性能提出了更高的要求，為使消費者擁有清涼的感覺，織物需同時具備“涼”和“爽”兩方面的性能。“涼”是指織物能對人體起到快速降溫的作用，該性能主要由纖維的導(dǎo)熱性能決定;“爽”即干爽，是指織物經(jīng)芯吸、擴散、傳輸?shù)确绞綄⑷梭w產(chǎn)生的氣態(tài)汗、液態(tài)汗迅速排放到織物的外層進而蒸發(fā)，從而在人體皮膚表面與織物內(nèi)側(cè)形成干燥的微氣候區(qū)。目前，國內(nèi)外在這方面作了一些相關(guān)研究，研究多集中在開發(fā)高散熱、低比熱、高吸濕的涼爽纖維和異形截面吸濕排汗類纖維，以及涼爽羊毛織物的研發(fā);但對服用中應(yīng)用最為廣泛的棉織物及棉紗與其它成分紗線交織而成織物的涼爽性能研究卻較少。

　　織物的涼爽性能受多種因素的影響，其中纖維種類的影響尤為顯著。纖維種類不同，其吸濕、導(dǎo)濕、透濕及導(dǎo)熱能力也不同，這些性能都會影響到織物給人的涼爽感。因此，本文設(shè)計了兩組各 3 類織物：純棉類織物(經(jīng)緯紗均為純棉股線)、含漢麻類織物(經(jīng)紗為純棉股線，緯紗為漢麻/棉混紡紗股線)以及錦綸類織物(經(jīng)紗為純棉股線，緯紗為錦綸絲股線)，每組織物的規(guī)格參數(shù)基本相同;研究緯紗成分及紗線捻度不同對其導(dǎo)熱系數(shù)、芯吸高度、透濕率等熱濕舒適性指標(biāo)的影響，并分析預(yù)測緯紗線密度對各指標(biāo)的影響趨勢，從而為涼爽織物設(shè)計、性能分析和試織提供理論依據(jù)。

　　1 實驗部分

　　1.1 實驗樣品及其基本參數(shù)

　　本文設(shè)計織造樣品的規(guī)格參數(shù)見表 1、表 2。表 2 為純棉紗、棉/漢麻混紡紗及錦綸紗的單紗捻度。

　　1.2 實驗測試項目及方法

　　1.2.1 纖維形態(tài)的觀察

　　采用JSM-5610型掃描電子顯微鏡對棉纖維、漢麻纖維及錦綸纖維的橫截面與縱向結(jié)構(gòu)進行觀測。

　　(2)芯吸高度測試

　　利用YG(B)871型毛細(xì)管效應(yīng)測試儀，參照標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 01071 ― 2008《紡織品毛細(xì)效應(yīng)試驗方法》測試試樣每間隔 5 min的芯吸高度，并直至芯吸高度不變時停止試驗。每種織物經(jīng)緯向各測試 3 塊，取芯吸高度平均值來表征，每塊試樣尺寸為25 cm×3 cm。

　　(3)透濕量測試

　　采用YG601-II型電腦式織物透濕儀來測量織物的透濕量，按照GB/T 12704.1 ― 2009《紡織品織物透濕性試驗方法第 1 部分：吸濕法》測試織物透濕率的方法進行，試樣直徑為70 mm。

　　1.2.5 織物導(dǎo)熱性能的測試

　　利用PBW-25智能平板式織物保溫儀，按照GB/T 11048 ― 2008《紡織品 生理舒適性 穩(wěn)態(tài)條件下熱阻和濕阻的測定》測定試樣導(dǎo)熱系數(shù)λ。試樣尺寸為30 cm×30 cm。

　　纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)直接影響到織物的導(dǎo)熱、透氣、導(dǎo)濕等性能。本文中采用的棉纖維、漢麻纖維、錦綸的縱橫向形態(tài)特征如圖 1 所示。

　　從圖1(a)、(b)可以看到，棉纖維橫截面近似為腰圓形，中腔呈干癟狀，縱向呈扁平帶狀，有天然轉(zhuǎn)曲;圖1(c)、(d)可以看到，漢麻單纖維橫截面呈不規(guī)則橢圓形，有壓扁的中腔，縱向平直無扭曲，表面粗糙，有麻節(jié)，且有縫隙和孔洞，并與纖維內(nèi)腔相連;從圖1(e)、(f)可以看出，錦綸縱向有明顯溝槽，橫截面呈三菱形，纖維間呈自由排列。 　　圖 2 所示為各織物表面粗糙度(SMD)的測試結(jié)果，SMD值越大說明織物表面凹凸不平感越強。由圖 2 可知，緯紗為錦綸絲時，織物的凹凸不平感最強;緯紗為純棉時，織物的平整度最好。分析織物的經(jīng)緯向緊度可知，經(jīng)向緊度遠大于緯向緊度，故這 3 類織物都為經(jīng)支持面織物。對于錦綸類織物，其緯紗股線的捻度近似為170捻/m，單紗的捻度為183捻/m，且錦綸絲本身的初始模量較小，故紗線中的纖維松散，抱合力小，受外力作用時紗線易被壓扁而產(chǎn)生變形，因此其對經(jīng)紗的支撐作用變小，導(dǎo)致經(jīng)紗彎曲程度變大，織物表面的凹凸不平感變強;而對于純棉類織物，其緯紗股線捻度近似為250捻/m，單紗捻度為662捻/m，紗體較剛硬，對經(jīng)紗的支撐作用較大，故經(jīng)紗彎曲程度較小，織物的平整度較好;含漢麻類織物的緯紗股線捻度與純棉類織物近似相同，單紗捻度為871捻/m，較大的捻度使得經(jīng)紗的彎曲程度也較小，但緯紗中的漢麻纖維初始模量較大，與棉纖維混紡后導(dǎo)致緯紗表面的毛羽增多且剛性增大，緯紗表面的粗糙度變大，故其表面平整度較純棉類織物差。由圖 2還可發(fā)現(xiàn)，同類織物的比較中，隨著緯紗線密度的增大，織物表面的凹凸不平感在增強，這可能與織物厚度增大導(dǎo)致測試探頭行走的路徑及阻力變大有關(guān)。

　　2.4.1 織物的吸濕性能

　　織物的吸濕性是指織物能夠吸收空氣中氣態(tài)水的性能，可用回潮率進行表征。由圖 4 各試樣織物回潮率的測試結(jié)果可看出，含漢麻類織物的回潮率最高，純棉類次之，錦綸類最小。在標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境下，漢麻的回潮率為10% ～13%，棉為7% ～ 8%，錦綸為4.2% ～ 4.5%。分析可知，織物回潮率的變化規(guī)律與緯紗中纖維回潮率的變化規(guī)律一致，可見纖維材料的吸濕性能對織物吸濕性能的影響尤為顯著。

　　2.4.2 織物的導(dǎo)濕性能

　　由于織物中存在大小和形狀各異的空隙，容易形成毛細(xì)壓差，因此織物就具有了芯吸效應(yīng)，可用其來表征織物的導(dǎo)濕性能。各試樣織物芯吸效應(yīng)的測試結(jié)果見圖 5 ― 圖 8。

　　織物的芯吸效應(yīng)過程較復(fù)雜，涉及到組織結(jié)構(gòu)、紗線捻度、纖維及紗線間空隙及織物孔隙率等多種因素;但關(guān)系較為密切的仍是纖維本身，一般要求纖維本身具有吸濕性能，或者具有能使水分高效傳輸，即與吸濕性配套的微觀結(jié)構(gòu)。由圖 5 ― 圖 8 可以看出，錦綸類織物的芯吸高度最高，純棉類最低。分析可知，織物的導(dǎo)濕性能受纖維內(nèi)與吸濕性配套的微觀結(jié)構(gòu)及紗線捻度影響顯著。錦綸類織物中的錦綸絲截面為三菱形，縱向形成的利于毛細(xì)傳遞導(dǎo)濕的溝槽比表面積大于棉纖維和漢麻纖維取向上的溝槽所形成的比表面積，使纖維更易形成毛細(xì)效應(yīng)，且錦綸單紗的捻度遠小于其它兩類單紗，纖維間的縫隙較大，有利于水分傳遞上升，故其導(dǎo)濕能力較好。含漢麻類織物中的漢麻纖維縱向平直無扭曲，且有縫隙和孔洞，形成了利于水分芯吸傳遞的通道，但緯紗股線捻度和單紗捻度都較大，使得纖維抱合緊密，影響了纖維間隙間水分的傳遞上升，故其導(dǎo)濕能力低于錦綸類織物。而對于純棉類織物，棉纖維良好的吸濕性使得纖維吸濕后徑向膨脹明顯，纖維間及紗線間的孔隙會進一步變小，導(dǎo)致水分在織物中的流量和傳遞速率下降，故其導(dǎo)濕能力最差。

　　2.4.3 織物的透濕性能

　　透濕性通常是指織物將人體散發(fā)的汗液以水蒸汽的形式透過織物，并向周圍環(huán)境擴散飄逸的能力，可用透濕率來表征。由圖 9 各試樣織物透濕率的測試結(jié)果可知，含漢麻類織物的透濕性能最好，錦綸類次之，純棉類最差。眾所周知，水汽透過織物主要是通過兩種方式實現(xiàn)：一是通過纖維自身的吸濕能力，將高濕一側(cè)空氣中的水汽吸附，將其從織物的一側(cè)輸送到另一側(cè)，并向低濕空氣中釋放;二是水汽直接通過纖維間或紗線間的孔隙進行透濕。由于兩組試驗所織造試樣的緊度相近，因此可認(rèn)為 3 類織物透濕性的差異主要是由纖維自身吸濕和排濕能力不同所致。

　　由上述織物回潮率測試可知，含漢麻類織物的吸濕性能最好，且漢麻纖維中的細(xì)長空腔與纖維表面分布著的裂紋和小孔相連又使其具有良好排濕性能，故其透濕性能最好;錦綸類織物中，錦綸纖維的三菱形截面使得每根纖維在軸向存在微型溝槽，為其導(dǎo)濕和排濕創(chuàng)造了條件，但此類織物的吸濕能力較差，故其透濕性能低于含漢麻類織物;對于純棉類織物，雖然其吸濕性能優(yōu)良，但纖維吸濕后徑向膨脹使得纖維間及紗線間的孔隙進一步變小，故其排濕性能較差，水汽不能很好的輸送到低濕側(cè)，整體表現(xiàn)出的透濕率低于其它兩類織物。從圖 9 還可發(fā)現(xiàn)，同類織物的比較中，隨著緯紗線密度的增大，織物透濕性能在降低。這是因為當(dāng)緯紗變粗時，織物在變厚且緯向緊度也在增大，二者的綜合作用增大了濕汽透過織物的阻力，因此織物的透濕性能變差。

　　2.5 織物的導(dǎo)熱性能

　　作為纖維集合體的織物，其內(nèi)部纖維之間、紗線之間的縫隙相對較小，且織物中的空氣通常處于靜止?fàn)顟B(tài)，對流傳熱極少，而纖維材料彼此又互相貼近，溫差很小，輻射散熱微不足道，故織物的熱傳遞以纖維材料熱傳導(dǎo)為主。在溫度為20 ℃的環(huán)境中，棉纖維的導(dǎo)熱系數(shù)為0.071 ～ 0.073 W/(m?℃)，錦綸為0.224 ～ 0.337 W/(m?℃)，靜止干空氣為0.026 W/(m?℃)，純水為0.697 W/(m?℃)。可見水的導(dǎo)熱系數(shù)約為干纖維的幾倍到一個數(shù)量級，且測試是在標(biāo)準(zhǔn)溫濕度環(huán)境下進行的，故纖維回潮率的不同，對纖維導(dǎo)熱系數(shù)的影響也是不同的。因此，織物的導(dǎo)熱系數(shù)受纖維的結(jié)構(gòu)與排列，纖維間、紗線間的空氣含量及水分含量的影響。

　　由圖10各試樣織物的導(dǎo)熱系數(shù)測試結(jié)果可以看出，含漢麻類織物的導(dǎo)熱性能最好，純棉類次之，錦綸類最差。由上述織物回潮率的測試可得，含漢麻類織物緯紗的股線捻度近似為250捻/m，單紗捻度為 871捻/m，纖維間抱合緊密，含氣量小，織物的吸濕性能最好，且漢麻纖維中的細(xì)長空腔與纖維表面分布著的裂紋和小孔相連使其具有良好排濕性能，水汽的散濕蒸發(fā)會帶走部分潛熱，故其導(dǎo)熱系數(shù)最高;對于純棉類織物，緯紗中單紗捻度為662捻/m，含氣量較含漢麻類織物高，盡管其吸濕能力較好，但導(dǎo)濕能力較差，故其導(dǎo)熱系數(shù)低于含漢麻類織物;而對于錦綸類織物，緯紗中的錦綸絲由于其截面為三菱形，纖維間隨機排列導(dǎo)致纖維間縫隙增大，且緯紗的股線捻度近似為 170捻/m，單紗捻度為183捻/m，遠小于其它兩類紗線的捻度，故其可容納更多的空氣，且錦綸類織物吸濕能力較差，故整體表現(xiàn)出導(dǎo)熱系數(shù)最小。可見，紗線捻度及織物的吸濕導(dǎo)濕能力對其導(dǎo)熱性能的影響顯著。由圖10還可發(fā)現(xiàn)，同類織物的比較中，隨著緯紗線密度的增大，織物的導(dǎo)熱性能普遍變好，這與緯紗變粗導(dǎo)致織物緯向緊度增大，織物中含氣量降低有關(guān)。

　　(1)含漢麻類織物因其單紗、股線捻度最大，且吸濕導(dǎo)濕透濕性能優(yōu)異，故其導(dǎo)熱性能最強，說明織物的導(dǎo)熱性能受纖維種類及紗線捻度變化的影響明顯，增大紗線捻度及改變織物濕性能是提高織物導(dǎo)熱性能的重要手段。

　　(2)錦綸類織物的吸濕性能較其它兩類織物差，但其導(dǎo)濕性能較其它類織物優(yōu)異，說明纖維種類對織物的濕性能影響顯著，纖維所含親水基團的多少及纖維的橫截面形態(tài)、縱向排列狀況在很大程度上決定織物的濕性能，說明改變化學(xué)纖維物理形態(tài)結(jié)構(gòu)是改善織物濕性能的重要手段。

　　(3)同類織物的性能比較中發(fā)現(xiàn)，隨著緯紗線密度的增大，織物的導(dǎo)熱性能在趨好，但導(dǎo)濕透濕等濕性能趨差。

　　(4)對織物各項涼爽性能指標(biāo)進行綜合分析可得，經(jīng)紗為純棉股線，緯紗為漢麻/棉混紡紗股線的織物具有很好的“涼”和“爽”的使用性能。

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