吸湿排汗整理织物的测试技术及其进展

野渡孤舟

翟保京 侯建龙 王贤瑞 贾景文 邓学进(邯郸新维印染有限公司技术中心)

原载：2005“汽巴精化杯”第二届中青年染整工作者论坛论文集；196-199

  【摘要】文章介绍了评价吸湿排汗整理织物的吸水性、吸湿性、透湿性、快干性等指标的传统测试方法以及国内外在这一领域内的最新测试技术。

  关键词 测试 标准 功能性整理

l  前言

   吸湿排汗整理，又称吸湿快干整理，是指使用特殊助剂对织物进行功能性整理，从而使织物同时兼具吸水、透湿、快干的特性。吸湿排汗整理一般都应用在涤纶或涤棉混纺织物上，所使用的吸湿排汗整理剂主要是一种以水分散性聚酯为主组分的复配物，如汽巴精化的欧特菲HSD就是含亲水性聚硅氧烷和亲水性聚酯的分散体[1，2]。由于其分子结构中有与涤纶分子结构相同的苯环，在高温作用下，分子链段被锚牢在涤纶的表面，使涤纶由原来的疏水性表面变成耐久的亲水性表面，但由于涤纶组分本身的拒水性质并未被改变，所以其吸收的水分又可以很快地散发到大气中。

   人体所排放的汗液中，既有液态水，也有气态水。前者主要通过毛细管现象吸入织物内层，进而扩散到织物表面；后者中的少部分是直接从织物的孔隙中排出的，而大部分是被织物中的纤维吸附，再扩散到织物表面，通过蒸发进入大气。由此可见，只要知道了吸湿排汗整理织物的几个参数如吸水性、吸湿性、透湿性和快干性，就可以对其性能进行综合评价。上述几项指标都可以通过现有方法进行测试，而且仪器也较简单。

2  吸湿排汗整理织物的测试技术

2·1吸水性测试

   测试织物吸水性的方法主要有毛细上升高度法[3]和滴水法[4]。

2·1·1毛细上升高度法

   此方法见于纺织行业标准FZ/T01071《纺织品毛细效应试验方法》。此方法适用于测定各类纺织品的毛细效应，因其仪器简单、操作简便而被广泛应用。试验时，顺织物经向在左、中、右部位各剪一条试样，每条长约3Ocm，宽不小于2.5cm。试样一端夹紧在毛细效应测试仪的夹样装置上，另一端装上3g张力夹。使试样下端入水，水温设定为27±2℃，记录下30min后的渗液高度。

   日本工业标准JIS L1907 Byreck法与FZ/T01071原理相同，其试验装置见图1，试样大小、测试水温略有差异，测试时间则缩短为1Omin。

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图1 符合日本JIS Ll907 Byreck法的试验装置(大荣科学精器制作所制)

2·1·2滴水法

   此方法为杜邦技术实验室方法，专用于评价织物吸湿排汗整理后的效果。试验时，裁取一块5cm×l3cm大小的试样，正面向上平放在水平桌面上，其下铺上白色滤纸。将 1滴0.05ml左右的水珠滴在试样的左半部分，按下秒表记下水珠完全渗入织物内部所需要的时间。在试样的中间部位和右半部分做同样的测试，观察织物左中右整理效果是否一致。

   一般说来，水珠渗入织物速度越快，整理后的织物吸水能力越强，与此方法相似的还有AATCC 79《漂白纺织品吸水性》。但这种方法只能提供一个大概的参考，毕竟方法本身还略显粗糙。在此基础上，有人提出了在织物反面滴水，然后测量lmin后织物正面的导湿面积和导湿体积，导湿面积越大织物吸水性越好[5]，这也不失为一种好方法。

2.2吸湿性测试[6]

吸湿性测试主要参考日本工业标准JIS L1079，试验时裁取1.5cm×l.5cm试样三块，在105-110℃下烘至恒重，称得布样的重量，然后重新将织物在105-11O℃下烘30-60min后，立即垂直挂在达到标准状态(20℃，RH65%)的恒温恒湿箱内，10min时称重，计算吸收水分百分数X。称重后再挂在上述恒温恒湿箱内直至水分平衡，再将布样称重，计算水分达到平衡时的吸收水分百分数S。计算吸湿速度常数K，

K=1/10{S·log(S/S-Y)-X}

2.3透湿性测试

透湿性测试原主要用于评价防水透湿涂层织物的整理效果，这里用来评价吸湿排汗整理剂对织物组织结构的影响，是否造成织物组织孔隙变小而使湿气无法顺利通过。国外发展了不少透湿性测试方法，表1给出了部分测试方法及适用国家。

表l 透湿量测试方法及适用国家

	ASTM E96	JIS L l099	BS 7209
适用区域	美国	日本	英国、欧洲
测试方法	A吸湿法	A-l氯化钙	水杯法
	B蒸发法	A-2水杯法
	BW反相杯法	B-1醋酸钾
单位	g/m3/24hr	g/m3/24hr	%

关于几种测试方法的优缺点，不少文献都探讨过[7,8]。由于原理、测试条件的差异，不同的测试方法所测得的结果之间没有可比性，图2是ASTM E96 A法B法示意图。我国国家标准GB/T 12704-91《织物透湿量测试方法透湿杯法》采用蒸发法和吸湿法，与ASTM E96原理基本相同，只是测试条件有所不同。以蒸发法为例[9]，试验时，向清洁、干燥的透湿杯内注入10ml水，将试样测试面向下放置在透湿杯上，旋紧螺帽，并用乙烯胶带封口，组成试验组合体。将组合体水平放置在已达规定条件(38℃，RH 2%，气流速度0.5m/s)的试验箱内，经过0.5 hr平衡后称重，随后经过lhr试验后，再次称重。计算透湿量WVT;

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2·4快干性测试

对于快干性测试，在台湾纺拓会标准TTF0007《吸湿速干纺织服饰品》中提供了一个设计颇为精巧的测试方法[10]。试验时，将6cm×6cm试样置于烧杯口部，匝紧，试样表面须平整且经纬纱不能有扭曲。将其放置在温度20±l℃、相对湿度65±2%的环境下平衡24hr，然后放在准确度0.001的电子天平上(见图3)，以滴定管口从距试样表面lcm的高处，滴0.05ml水于试样表面，测试12分钟后其水分蒸发率。水分蒸发率(%)=试样重量变化/0.05ml水之重量。

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需要说明的是，日常生活中人体汗液蒸发的快慢不仅取决于织物本身性质，还与外界环境的温度、湿度、风速等密切相关，所以快干性测试条件并不能完全再现织物实际服用时的状态，其所测得的结果只具有相对性。

2·5耐久性测试

耐久性测试国外一般都参照织物缩水率的试验方法，如AATCCl35《机织物和针织物在自动家庭洗涤中的尺寸变化》，国内既有用GB/Tl2490《纺织品耐家庭和商业洗涤色牢度试验方法》，也有用GB/T8629《纺织品试验时采用的家庭洗涤及干燥程序》的，洗涤次数则根据产品的最终用途和洗涤方式而定，这里不再多述。

2·6小结

   对于吸湿排汗整理织物来说，如果其吸水性、吸湿性、透湿性、快干性等各项指标都能测量，当然更好，但一般情况下，只要知道最重要的两个技术指标吸水性和快干性就足以对其进行评价了。目前国家尚未出台相关产品标准，这里介绍一下台湾纺拓会标准TTF0007《吸湿速干纺织服饰品》。此标准公布于2000年8月7日，是台湾纺拓会系列功能性整理产品标准之一。在TTF0007《吸湿速干纺织服饰品》里，纺拓会规定了标准的适用范围、产品合格标准及试验方法等，见表2。

表2 台湾纺拓会标准TTF0007《吸湿速干纺织服饰品》(部分)

产品合格标准	试验方法
耐久性:10次	AATCC135（Ⅰ）（Ⅲ）(A)iii法
芯吸高度:测试10分钟后7cm以上	JIS L1097,Byreck法
干燥速率:测试12分钟后其水分蒸发率，针织类产品达20%以上，机织类产品达30%以上	见上文2.4快干性测试

  注:AATCCl35(1)(Ⅲ)(A)iii法即洗涤循环没定为常规织物，洗涤水温设定为41±3℃，干燥方法设定为滚简式烘燥(耐久压烫织物)。

   作者曾仿上述方法，以汽巴欧特菲HSD对T/C l6×12 108×56染色纱卡进行整理，用量30g/1。分别测试洗涤前和洗涤10次后织物的吸水性和快干性，并与整理前织物进行比较，结果见表3。

表3 吸湿排汗整理前后织物的吸水性和快干性试验结果

	试验结果	试验方法
毛效	整理前织物6.5cm/l0min，锯齿状 整理后织物(洗涤前)lOcm/lOmin，整齐 整理后织物(洗涤后)8.5cm/10min，整齐	FZ/T01071
干燥速率	整理前织物32%，布面仍有水渍 整理后织物(洗涤前)90%，布面水渍不可见 整理后织物(洗涤后)48%，布面水渍不可见	见上文24快干性测试

   可见，经过吸湿排汗整理剂整理后，织物的吸水性和快干性较之未整理前有很大的提高，而且有一定的耐久性。

3  吸湿排汗整理织物测试技术的进展

   对于吸湿排汗整理织物，国内外一些科研机构相继研发了一些新的测试技术。美国北卡罗来纳州州立大学纺织学院是美国纺织科研的重镇，那里的研究人员开发了一种称之为"重力吸水性测试系统"(Gravimetric Absorbency Test System，简称GATS)的试验装置(见图4)[l1]。

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图4 GAH示意简图

   试验时，将一块直径为8.89cm的已称过重量的试样放置在样品盘上，样品盘的正中开有直径2mm的圆孔，通过虹吸管与水箱相连。调节流体室液体高度使静水压为零，以保证试样对水的吸收能够严格按需进行。水从虹吸管流出后，沿样品平面呈放射状被样品吸收，通过电磁阀装置控制水箱中水的流量，使其刚好能被样品完全吸收。试验装置中的一个流量传感器自动对水箱中流出的水量和样品最大吸水量进行称重，经过数据采集软件分析处理后，给出样品吸水量对样品吸水时间工作曲线。计算:吸水能力C=V/W(式中，V为最大吸水量，W为试样干重)。反之，当样品达到最大吸水量时，关闭电磁阀，让水分自由蒸发，可以测量试样干燥速率。美国棉花公司(Cotton Incorporated)的研究人员曾利用GATS系统对纯棉、混纺等织物的吸水性和快干性做过对比测试[12]。

国内方面，有报道说地处武汉科技学院的湖北省纺织新材料及其应用重点实验室与香港理工大学合作研制成功了测试仪器"Moisture Management Tester"(图5所示)[13]，它能够测试纺织面料的芯吸效果、织物两面导水性能的差异，特别是能够测试织物两面的单向导汗性能以及快干性能。该仪器为国际首创，己获美国发明专利。

           

   可以看出，由于吸湿排汗整理的机理相对简单，所以其测试技术的进展多体现在对组合型试验方法的设计和相应测试仪器的研究上。

4  结语

   织物经过吸湿排汗整理后，被赋予了多种特性，需要进行综合测试才能进行评价。

   无论是立足于将现有测试方法进行优化组合，还是加强对新的测试技术的研究，测试技术的发展最终应体现在标准的制定上来。有了标准，才能规范企业生产行为，才能保证吸湿排汗功能性整理织物市场的健康发展。

    (本文写作过程中得到了汽巴精化公司北京办事处张学军经理的帮助，在此表示感谢。)

参考文献:

  [1]杨栋梁，吸湿排汗纤维织物染整加工[N]中国纺织报，2004，5-31(3)

  [2]汽巴公司产品技术资料

  [3]FZ/T01071，纺织品毛细效应试验方法[S]

  [4]特氟隆整理技术资料

  [5]赵恒迎 王其 俞建勇,Coolbst纤维针织物导湿透汽功能的研究[J]纺织科学研究，2003(3);14-18

  [6]刘国良,染整助剂的测试和应用(39)[J]染整技术，2004(1):5

  [7]熊杰,透湿杯测试方法评析[J]丝绸技术，1996 (3);38-41

  [8]张永波 顾振亚,防水透湿织物性能测试方法综述[J]针织工业，1999(5);50-53

  [9]GB/T l2704-91，织物透湿量的测定方法——透湿杯法[5]

  [10]台湾纺拓会官方网站，http://ttfaproved.org.tw/index-C.asp

  [11]http://www.tx.nxcu.edu

  [12]Michelle Wallace,100% cotton moisture management[J]Journal of textile and apparel,technology and management,2002(3)

  [13]http://keylab.wuse.edu.cn/research/test.htm

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