彭颢善，罗晓菊

（嘉兴职业技术学院 时尚设计学院，浙江 嘉兴 314036）

随着科技的进步以及生活理念的变化，人们对服装的需求已不再局限于遮体、保暖、耐用等实用性，舒适性逐渐成为国内外服装领域的研究热点。热湿舒适性是服装穿着舒适性的重要研究部分，其把人体、服装和环境作为一个体系来探讨人体产生热湿和通过服装向环境传递热湿的平衡问题[1]。人在日常活动中会有出汗现象，如何避免服装面料使人体皮肤产生黏湿的不适感已成为当今纺织服装行业的研究热点[2]，具有导湿排汗功能的面料在运动、防护、工业等领域的应用越来越广泛。

1 织物导湿排汗的传递机理

通常情况下，人体在服装内的相对湿度为40%～60%时会感到舒适，而导湿排汗织物可以在人体与外界的湿热交换中起到一定的调节作用，使服装内的湿度保持在合理范围。人体皮肤在活动中会产生汗，分为有感出汗和无感出汗两种。织物导湿排汗有5种方式：一是无感出汗在皮肤表面蒸发成水汽，当织物内空气层气压大于织物外空气层气压时，汗蒸气经织物中纱线间孔隙、纤维间缝隙扩散传递到外部环境中；二是无感出汗在织物的内表面凝结成液态，润湿织物后，经纤维表面微细沟槽或纱线间的毛细作用传递到织物外表面，再蒸发成水汽，扩散到外部环境中；三是有感汗液接触织物内表面，润湿织物后，由纤维表面微细沟槽或纱线间毛细管的毛细作用传递到织物外表面，再蒸发成水汽，扩散到外部环境中；四是有感汗液在内空气层蒸发成气体，当织物内空气层气压大于织物外空气层气压时，汗蒸气经织物中纱线间孔隙、纤维间缝隙扩散到外部环境中；五是有感汗液在内空气层蒸发成气体，在织物的内表面凝结成液态，润湿织物后，经纤维表面微细沟槽或纱线间的毛细作用传递到织物外表面，再蒸发成水汽，扩散到外部环境中。

2 织物导湿排汗的影响因素

织物导湿排汗过程可大致分为润湿、芯吸、扩散、蒸发等阶段，其导湿排汗的传递过程根据出汗情况及织物的实际情况而有所不同。

单根纤维被液态水润湿取决于纤维与水界面的接触角θ及界面张力，但织物是纤维的集合体，存在各种形态的毛细管，其润湿还与织物结构状态有关[3]。从纤维的化学结构上分析，纤维若有较多亲水基团，有利于织物润湿吸湿，但是纤维的亲水基团过多，则在纤维集合体被润湿后，液体将大量存于纤维的无定形区及孔隙中，产生吸湿膨胀及保水现象，堵塞毛细传递通道，不利于排汗的进行。吸湿与排汗是一对矛盾体，需要合适的亲水性、一定的差动毛细效应及润湿梯度，织物才具有较好的导湿排汗性能。从纤维的结构上分析，汗液与纤维的接触面积越大（如纤维横截面的异形化、表面粗糙化和细旦化），越利于汗液的润湿、扩散及蒸发。

织物的缝隙孔洞是影响其导湿排汗的重要因素，是液态及气态汗的传递通道。缝隙孔洞的形态各异、尺寸不同、种类也不同，可按是否通透分为贯通孔洞和非贯通孔洞两种，前者容易进行湿传导，后者则较困难。按缝隙孔洞的尺寸可分为3种：纤维内的空腔及各类原纤之间的孔洞缝隙、纱线内纤维间的缝隙孔洞、织物中纱线间的缝隙孔洞。3种孔洞的横向尺寸具有6个数量级的差距，在湿传导中的表现和作用不同[4]。

3 织物导湿排汗功能的实现

根据织物导湿排汗的原理及影响因素分析，目前，大多导湿排汗织物采用合成纤维进行设计，织物导湿排汗功能的实现可从纤维改性、纱线结构设计、织物结构设计及染整后整理加工等方面进行，以提高织物汗液的润湿、芯吸、扩散、蒸发效果，实现良好的导湿排汗功能。

3.1 纤维改性

提高纤维的吸湿排汗性能可从以下方面考虑：一是纤维化学结构上的改性。合成纤维属于疏水性纤维，可通过在其聚合过程中添加亲水单体，提高纤维的亲水性能。如佀利蕊等[5]利用一种在聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）分子结构中引入磺酸基和醚键亲水基团的纤维（NECDP），将其截面纺制成“十”字形，以增加纤维的润湿、芯吸、扩散、蒸发性能，所获得纤维的导湿排汗性能优良。二是纤维物理结构上的改变。通过纤维的异形截面、中空、表面沟槽、微孔、细旦化等增加纤维的表面积，产生的沟槽、孔洞有利于汗液的润湿、扩散及蒸发，如美国杜邦（DuPont）公司生产的“四沟”中空CoolMax聚酯纤维；日本东洋纺（Toyobo）公司开发的有3条导湿沟槽的“Y”形截面的Triactor聚酯纤维；韩国晓星化纤开发的模仿四叶“苜蓿草”形状横截面的Aerocool聚酯纤维；顺德金纺集团与东华大学合作开发的每根单纤周围存在4条微管道的Coolnice聚酯纤维；江苏仪征化纤公司开发研制的“H”形截面的Coolbst聚酯纤维；浙江上虞弘强彩色涤纶有限公司通过化学和物理改性的方法，生产了蜂窝状微孔结构聚酯纤维[6-8]，这些具有独特结构的纤维都有很好的导湿排汗性能。

3.2 纱线结构的设计

纱线是纤维集合体经加捻形成的一定细度的产品，是制作织物的基本单元。织物若采用单一纤维制作，其性能往往比较单一，很难兼顾吸湿、导湿、排汗的性能指标，制约了织物的导湿排性能。设计制作导湿排汗复合纱是提高织物干爽性和舒适性的有效途径。

胡元元等[9]以棉为皮层、以水溶性维纶为芯层研制出维纶棉包芯纱。在染整加工过程中以及在一定温度条件下，作为芯层的维纶因其水溶性而溶解，使运用维纶棉包芯纱制成的织物中原皮芯结构的纱线成为内部中空的全棉纱。何天虹等[10]利用不同细度的黏胶纤维设计了包芯纱，且对纱线表层的部分黏胶进行疏水处理，纱线内层的黏胶纤维未经疏水处理，有良好的亲水性，可以增强纱线的放湿效果。王晓丽等[11]对嵌入聚氨酯基团的亲水涤纶/棉混纺织物的吸湿快干性能进行了对比分析，结果表明，亲水涤纶与棉按60/40的混纺比即可满足吸湿快干面料标准的技术要求。

纱线导湿排汗性能在很大程度上取决于纤维的润湿性，并且纱线间的缝隙孔洞受到纤维横截面形状、纱线捻度、加工参数等因素的影响，不同设计导致纱线缝隙孔洞变化较大。此外，纱线通常会因纤维在吸湿后发生膨胀使缝隙孔洞发生变化，进一步增加研究难度。

3.3 织物结构的设计

根据导湿排汗需求，可通过设计单层或多层织物，使织物内外侧具有差动毛细效应或润湿梯度效应，进而实现织物的导湿排汗功能[12]。

单层导湿速干织物多采用纵向沟槽、具有毛细管芯吸作用的纱线加工制成，能使皮肤表层产生的汗液借助沟槽向外扩散及蒸发。何立锋等[13]利用高导湿差别化纳米硅扁平聚酯长丝与超细旦聚酯长丝交织，结合新型架空提花添纱工艺，开发出导湿排汗效果良好的针织内衣面料。

双层导湿速干织物可以采用不同纤维或纱线使内外层产生差动毛细效应或者润湿性能差异的梯度效应，以提高面料的导湿排汗效果。武继松[14]研究了棉盖涤机织面料，以吸湿性好的棉纤维为表纬，以导湿性能良好但吸湿性能较差的Cooldry长丝为经纱和里纬，织物表现出良好的导湿排汗特性。吴济宏等[15]以经过吸湿性整理的涤纶为内层材料，以吸湿性好的棉为外层材料，采用双层复合结构，配以集圈或抽条，使面料形成网眼或蜂巢效应，增强导湿排汗的效果。此外，利用内外层纱线异形度和线密度差异形成的差动毛细效应也可以增强吸湿排汗的效果。

3层导湿速干织物的设计可借鉴仿生原理，模拟大树根、茎、叶传递水分的“蒸腾作用”来引导汗液向外排放，设计织物从内、中、外层空隙逐步减小，形成多级互连网络结构的纤维导湿排汗通道，提高了织物导湿排汗效果。刘杰等[16]设计的导湿机织物的经纱采用了吸湿性良好的木棉/棉混纺纱线，纬纱采用了导湿性能良好的Coolmax纱线，通过变化组织，内层以浮长组织为主，嵌以少量平纹组织，外层表层采用平纹组织，内外层利用纬纱Coolmax，采用上下接结法连接，保证导湿排汗通道的畅通。

3.4 染整后整理加工

通过染整后整理的方式对织物进行整理，如采用助剂、等离子体处理、光催化处理等方法，使织物内外层的亲疏水性产生差异或形成润湿性梯度，以提高导湿排汗的性能。根据整理情况的不同，通常可进行单面整理、双面整理或内部整理：（1）单面整理可对织物外层进行亲水处理，如某学者对棉织物与黏胶织物进行光催化导湿整理，以提高外层织物的亲水性，形成润湿梯度；或对织物内层进行拒水处理，如某学者采用浆点印制法对纯棉针织物进行单向疏水整理。（2）双面整理通过对织物内侧进行疏水、外侧进行亲水处理，以得到更好的导湿排汗效果。（3）内部整理可利用气体或液体亲水或疏水整理剂的扩散性在织物厚度方向构建化学梯度，反应后使织物产生润湿梯度性，达到单向导湿排汗的效果。运用染整后整理的方式虽然成本较低，但耐水洗性能较差，并且经过后整理的织物表面通常手感比较粗糙，穿着舒适性受到一定影响。

4 结语

具有导湿排汗功能的面料在运动、防护、工业等领域的应用越来越广泛。本研究在分析国内外大量文献的基础上总结出织物导湿排汗功能的实现可以从纤维改性、纱线结构设计、织物结构设计及染整后整理加工等方面进行，同时也注意到对具有导湿排汗功能的面料进行进一步的研究及开发存在以下问题：如何平衡纤维吸湿与排汗的综合效果、纱线结构设计对导湿排汗性能的影响、织物结构设计如何利于导湿排汗性能等。只有解决上述问题，才能精确指导生产。