在寻找棉、麻、真丝等天然纤维来做“会呼吸面料”的同时,服装设计师更把精力集中在人工合成纤维上。因为在满足社会日益增长的衣着方面,合成纤维早就担负起了重要角色,特别是涤纶纤维,自工业化以来,提高涤纶纤维的吸水和透湿是各国涤纶纤维生产和科研部门最为关心的研发方向。然而,涤纶是一种结晶性很高的纤维。分子主链中没有亲水性基团,因此呈疏水性,吸湿排汗功能很差。因此服装穿着透湿性差,有闷热感。又有静电易于积累,引起种种麻烦。
“会呼吸”纤维是使纤维具备吸湿排汗功能
当液体和固体(纤维壁)之间的附着力大于液体本身内聚力时,就会产生毛细现象(上升)
异形纤维的吸湿排汗原理图
要使纤维“会呼吸”,就是使纤维具备吸湿排汗的功能,而纤维的吸湿排汗性能取决于其化学组成和物理结构形态。从皮肤表面蒸发的气态水分首先被纤维材料吸收(即吸湿),然后经由材料表面放湿;而皮肤表面的液态水分由纤维内部的孔洞(毛细孔、微孔、沟槽)以及纤维之间的空隙所产生的毛细效应使水分在材料间表面的吸附、扩散和蒸发(即放湿)。两种作用的结果导致水分发生了迁移,前一种作用主要与纤维大分子的化学组成有关,后一种作用则与纤维的物理结构形态有关。
所谓吸湿排汗,是指使不亲水的织物同时具有吸湿性和快干性。涤纶则是用聚对苯二甲酸二乙酯制成的聚酯经纺丝所得的合成纤维,也叫聚酯纤维,中国的商品名为涤纶。一般来说,无论是天然纤维还是合成纤维都很难兼具这两种特性,但是吸湿排汗加工技术可以做到这一点。吸湿排汗纤维一般具有较高的比表面积,表面有众多的激孔或沟槽,其截面一般为特殊的异形状,利用毛细管效应,使纤维能迅速吸收皮肤表面湿气与汗水,通过扩散、传递到外层带发。
纵观世界各国对“会呼吸”涤纶的开发,主要是通过物理和化学改性,或两者结合方法实施。几种典型的方法举例如下:
1.特殊异形纤维。改变喷丝孔形状是提高纤维导湿性简单、直观和行之有效的方法。主要在异形纤维的纵向产生许多的沟槽。纤维通过这些沟槽的芯吸效应起到吸湿排汗的作用。如美国杜邦公司生产的Coolmax涤纶就是一种高科技吸湿透气的涤纶纤维。其截面为独特的扁十字形,纤维表面纵向成四个槽。面积比常规圆形截面大20%,故排汗性能高于常规涤纶,具有强大的透气性和良好的湿气控制性,能将人体所产生的过多热量及汗水抽离皮肤,传输到面料表面,从而迅速蒸发。
目前应用最广且效果最好的,都是利用截面异形化生产的吸湿排汗纤维。除美国杜邦公司的Coolmax纤维外,还有我国台湾化纤厂推出的吸湿排汗纤维。
美杜邦公司的生产Coolmax纤维会呼吸机理
“Top Cool”纤维快干机理(www.daowen.com)
如台湾远东纺织开发的聚酯纤维Topcool,是一种具有很强的吸湿排汗功能的纤维,十字形截面有四道凹槽,利用导沟结构达到排水效果,迅速吸收皮肤表层湿气及汗水,并排至外层蒸发,使体内保持干爽舒适,能调节体温,并具有蕊吸性、可呼吸、速干、易洗、易处理等特性。当水珠滴落在上面时无法稳定滞留,沟槽产生加速的排水效果,人体的汗液利用纱中纤维上的细小沟槽被迅速地扩散到布面,是竞赛用运动服、休闲服装及健美操等服装的首选面料。
中兴纺织公司连续三年展出第三代吸湿排汗Coolplus新机能性纤维,纤维表面带有众多微孔及细微沟槽,可以产生毛细效应,可以将人体肌肤表层的汗水和湿气很快吸收到织物外层,快速散发湿气和汗水,使人体表面保持干爽、清凉、舒适,具有调节体温的作用。纤维截面为“+”型,表面为细微沟槽,同时添加特殊的聚合体利用该材料溶解性的差异,赋予纤维无数细微空洞。通过这些细微沟槽产生的毛细现象,将肌肤表层排出的湿气与汗水经由芯吸扩散、传输等作用,瞬间排出体外。Coolplus纤维应用广泛,能纯纺,也能与棉、毛、丝、麻及各类化纤混纺或交织,可梭织、也可针织。既拥有如棉、麻、丝、羊毛等天然纤维之触感,又超越了天然纤维。Coolplus织物无论在速干性、透气性、防褪色性、防缩性及防皱性上均优于天然棉,且进一步模仿大自然生态中的天然纤维。广泛用于运动服装、衬衣、内衣、袜子、手套、休闲服、胸罩、衬衫、长裤、护膝、帽子、毛巾等产品。
台湾新光合成纤维公司研制生产的Cool Tech吸湿排汗纤维,采用了特殊的十字断面沟槽设计,提供了快速传导水分的管道,使纤维同时具有良好吸湿、导湿及快干功能,再加上纤维与皮肤接触点因断面设计而减少,保证流汗后的肌肤依然保持干爽。产品用途有工作服、休闲类、时装、胸罩、帽子、手套、袜子、毛巾、运动衣裤,等等。
2.聚合苯乙烯稀物共混或复合纺丝。将含亲水基的聚合物与聚酯切片混纺丝,同时用特殊设计的异形喷丝板生产吸湿排汗纤维。
将涤纶切片和亲水性聚合物,用纺皮芯复合的异形的吸湿排汗纤维。通常将亲水性聚合物为复合纤维的芯层,而涤纶为皮层。亲水性聚合物一般是聚醚改性聚酯和亲水性改性的聚酰胺。两种聚合物分别发挥吸湿和导湿作用,这样的复合纤维有吸湿、导湿的作用,达到吸湿排汗的功效。
日本东丽公司通过先进的纱线制造技术成功地将尼龙与特殊的高吸湿放湿性聚合物混合成一种新型的聚合物混合体,称Quup高吸湿尼龙纱。这是一种基于聚合物的新型尼龙纱。它的吸湿、放湿性是常规纱线的两倍,同时还具有优良的多用性、实用性。尼龙织物体现出优良的吸湿放湿性能,它的吸湿性是4%,这个值是常规尼龙的两倍,具有手感柔软和易染色的特点。
日本东丽公司生产的Quup高吸湿尼龙纱内裤
日本开发会呼吸的涤纶
3.接枝共聚。通过接枝共聚方法,在大分子结构内引入亲水基因,以增加纤维吸湿排汗功能。通常是引人羧基、酰胺基、羟基和氨基等,增加对水的亲和性。在原料改性的同时,还要有适当的纺丝工艺,使纤维具有多孔结构和更大的比表面积等。
日本东洋开发的会呼吸的涤纶织物“Ekslive”,是通过将聚丙烯酸酯粉末(称谓神秘粉末),与涤纶混纺纺丝结合而获得吸湿、排汗功能,通过吸湿排除热量,改善涤纶织物的饱和吸水性。而KomatsuSerien公司将蚕丝化合物接枝在涤纶纤维上,产生吸水排汗涤纶。
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