纺织纤维能吸收水分,不同结构的纺织纤维,吸收水分的能力不同。天然纤维和再生纤维具有较高的吸湿能力,称为亲水性纤维。大多数合成纤维吸湿能力较低,是疏水性纤维。纤维既能吸收空气中气相水分,也有从水溶液中吸收液相水分的能力,统称为纤维的吸湿性。有时把前者称为吸湿性,后者称为吸水性。纺织纤维的吸湿性是关系到纤维性能、纺织工艺加工以及纺织品服用舒适性的一项重要特性。常用回潮率W和含水率M表征纤维的吸湿程度,定义式如下:
式中:G——纤维湿重;
G0——纤维干重。
纤维的回潮率随着纤维所处环境的温湿度变化而变化。为了测试、计重和核价方便合理,需要对各种纤维及其制品的回潮率规定一个标准,这个标准称为公定回潮率。常见纤维的公定回潮率见表1-16。
表1-16 常见纤维的公定回潮率
几种纤维的混合物的公定回潮率可按混合比例的加权平均计算。混合后的公定回潮率W可按下式计算:
W=P1W1+P2W2+…+PnWn
式中:W——混合物的公定回潮率;
W1、W2、Wn——分别为第一种、第二种、第n种纤维的公定回潮率;
P1、P2、Pn——分别为第一种、第二种、第n种纤维的干燥重量百分比。
不同纤维的吸湿量各不相同,纤维结构是纤维吸湿的内部决定因素。在外部条件相同时,纤维的分子结构、聚集态结构、形态结构等有关因素决定了纤维吸湿性的大小。
纤维大分子中亲水基团的多少和作用强弱对纤维的吸湿性能有很大影响。天然纤维的长链分子中亲水性基团数量较多,因此天然纤维的吸湿能力较强。
一般情况下,结晶度低的纤维吸湿性好。例如,黏胶纤维在化学组成上与棉纤维相同,同为纤维素,但黏胶纤维的吸湿能力比棉纤维强得多。主要原因在于棉纤维的结晶度约为70%,而黏胶纤维的结晶度仅30%左右。(www.daowen.com)
纤维的吸湿能力还与其比表面积和内部空隙有关。单位质量的纤维所具有的表面积,称为纤维的比表面积。暴露在大气中的纤维表面会吸附一定量的水汽和其他气体。因此纤维越细,纤维中缝隙孔洞越多,比表面积越大,吸湿量就越多。在同样条件下,较细的棉型黏胶纤维比较粗的毛型黏胶纤维吸湿性好。纤维内部大分子排列越不规则,大分子间的孔隙便越多越大,纤维的吸湿能力也就越强。另外,纤维的各种伴生物和杂质对吸湿能力也有影响。
纤维吸湿后,由于水分子进入纤维内部,纤维的性能会发生变化。而这些变化对纤维制品和服装的服用性能产生重要影响,吸湿后纤维性能有以下几方面的变化:
(1)纤维吸湿后,纤维的重量增加,同时体积发生膨胀,其中横截面方向的膨胀较大,长度方向的膨胀很小,有各向异性特点。织物在浸水后,纤维的吸湿膨胀会使纱线直径变粗,织物中经纬线互相挤紧,导致织物收缩并变厚变硬。即使织物干燥后也无法回复到原来的状态,长度方向的减小称为织物缩水,缩水程度可用缩水率来度量。水龙带、雨衣、雨伞等织物的吸湿膨胀会使其防水性能更好,因此有水分存在的情况下它们能更好地发挥防水作用。
(2)纤维吸湿开始时,纤维的体积质量随着回潮率的增大而上升,随后逐渐下降。回潮率对纤维的密度有影响。
(3)纤维吸湿后,强力、断裂伸长率、弹性、刚性等方面的力学性能都有较大改变,这对纤维的纺织工艺、纤维制品及服装的洗涤条件和方法均有很大影响。除棉、麻等天然纤维素纤维的强力随回潮率上升而增大外,绝大多数纤维的强力随回潮率的上升而降低,其中黏胶纤维尤为突出。涤纶因吸湿性很差,在吸湿前后强力几乎不变。除涤纶吸湿后断裂伸长率没有变化外,绝大多数纤维吸湿后的断裂伸长率都有所提高(图1-4)。纤维吸湿后,内部分子间作用减弱,不能回复的变形增加,弹性降低。同时湿润的纤维较为柔软、易变形,因受力而改变后的形状不易回复。因此吸湿后服装的抗皱能力和保形能力变差。
图1-4 相对湿度和纤维的干湿强力比
(4)纤维吸湿后会放热。纤维大分子上的极性基团能吸引并结合空气中的水分子,降低水分子的动能,其能量便转换成热量放出。纤维在一定回潮率时吸着1g水所放出的热量,称为“吸湿微分热”,单位为J/g(水),各种纤维的吸湿微分热大致接近,为830~1260J/g(水)。1g干燥纤维从吸湿至达到某一回潮率时所放出的总热量称为“吸湿积分热”,单位为J/g(干纤维)。通常采用1g纤维吸湿至完全润湿时的积分热来比较各种纤维的吸湿积分热,称为“润湿热”。常见几种纤维的润湿热见表1-17。
表1-17 几种常见纤维的润湿热
纤维吸湿放热,有助于人体适应环境温湿度的突然变化。例如,从20℃、40%相对湿度的室内条件进入10℃、90%相对湿度的室外条件时,1kg羊毛服装约放出350kJ的热量,相当于人体静坐状态时释放的代谢热量,使人体体温在短时间内不至于明显下降。
在纤维及纤维制品(包括服装在内)的存储保管中,必须保持干燥、通风,否则会因吸湿放热而霉变,甚至引起自燃。
(5)纤维吸湿后导电性增大,电荷积聚会减少或消失,服装的静电现象可大为减少。
(6)随着回潮率的上升,纤维的折射率会下降,光泽会变差。
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