书城科普读物低碳服装
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第15章 低碳环保的绿色服装新材料(4)

作为服装材料,其吸湿透湿性能的优劣与其服用舒适性密切相关。据测试资料表明,人在静止时,通过皮肤向外蒸发的水分约为15g/m2 h。在运动时,则有大量的汗水排出,既有液态的,也有气态的,数量约为100g/m2/h。人体排出的这些汗水和汗气,应能透过衣着而迅速扩散到大气中去,以保持皮肤表面的干爽和舒适。在排散的汗气中,少部分是直接从织物的孔隙中排出的,称之为透湿扩散;而大部分则被织物中的纤维吸附,再扩散到织物表层,通过蒸发排入大气,称之为吸湿扩散;至于人体排出的汗水,则主要通过毛细管现象吸入织物内层,进而扩散到织物的表面,称之为吸水扩散。天然纤维具有良好的吸水吸湿性能,因此穿着舒适。

在化学纤维当中,疏水性合成纤维经物理和化学改性后,在一定条件下,在水中浸渍和离心脱水后仍能保持15%以上水分的纤维,称之为高吸水纤维;在标准温湿度条件下,能吸收气相水分,回潮率在6%以上的纤维,称之为高吸湿纤维。但是,一般的合成纤维由于其成纤聚合物分子上缺少亲水基因,吸湿性差,因而合纤服装穿起来使人感到闷热。通过对聚合物的改性、纺丝和织造等各种渠道,制成高吸水、高吸湿合成纤维,可使制成的衣服兼具吸水、吸湿、透气、干爽的特性。

提高合成纤维的吸水、吸湿性,一般有如下一些方法:

(1)与亲水性单体共聚,使成纤聚合物具有亲水性;

(2)采用亲水性单体进行接枝共聚;

(3)与亲水性化合物共混纺丝;

(4)用亲水性物质对纤维表面进行处理,使织物表面形成亲水层;

(5)使纤维形成微孔结构;

(6)使纤维表面异形。

虽然改进合成纤维吸湿性的方法很多,但多数方法的效果并不明显。人们通过长期的研究发现,纤维的多孔化是一种改善合成纤维吸湿性非常有效的方法。此外,纤维表面异形、采用特殊的织物结构等方法也是行之有效的。

1.多孔高吸水吸湿纤维

高吸水吸湿纤维Hygra就是采用微孔结构的原理制成的。日本研制成功的高吸水吸湿纤维的吸水能力可达自重的3.5倍。它是将有特殊网络构造的吸水聚合物包覆在锦纶上的芯鞘型复合纤维,兼有吸水性和放水性。这科纤维的吸放湿能力和吸放湿速度均优于天然纤维,而且放湿速度比吸湿速度更快。Hygra长丝的吸水性略逊于棉纤维,而短纤维纱的吸水性却比棉纤维更胜一筹,且抗静电性较好。如果与涤纶组合,则抗静电性可与棉相比拟,同时具有良好的穿着舒适感。

有人分别将Hygra、棉、涤纶制成的衬衣进行穿着对比试验,结果表明,Hygra衣服内相对湿度远低于棉、涤纶,穿着舒适。因此,Hygra可纯纺或与其他纤维混纺,用于内衣、女装衣料、运动衣及室内装饰织物。

多孔聚丙烯腈纤维也是一种高吸水吸湿纤维。如德国的Dvnova和日本的Aqualon,都是采用在纺丝原液中加入成孔剂的方法制成的。纺丝后再将所加的物质除去,这样纤维内部便产生了许多孔穴。这两种纤维都具有很高的吸水性和透水性,而且穿着时没有粘湿感,即使吸湿后也有很好的透气性和保温性,其强伸度与普通腈纶相当,表观密度比普通腈纶约小1/4,是一种理想的内衣和运动装原料,还可用于制作儿童服装、睡衣、毛巾、浴巾、尿布、卫生巾及床上用品等。

聚酯纤维也可采用多孔的方法制成高吸水吸湿纤维。例如日本的Wellkey聚酯短纤维和WellkeyFilament聚酯长丝,均以聚酯为基础聚合物制成。在该纤维上,直径0.01~0.03μm的微孔均匀地分布在纤维的表面和中空部分。这些从表面通向中空部分的微孔通过毛细管作用吸收汗液。吸收的汗液通过中空部分扩散,并进一步从微孔蒸发到空气中去。汗液吸收的速度和扩散的速度比棉纤维快,因而不会有汗液留在皮肤上,使皮肤表面保持干燥,感觉既凉爽又清新,同时又没有寒冷的感觉。纤维表面的微孔也使得其制品具有温暖、活泼、柔软的手感。

2.吸汗速干纤维

由于棉制品具有极其优越的吸水性,因此长久以来,人们一直把棉用做内衣、毛巾等。但是,由于棉制品不会快速干燥,使人总有潮湿的感觉等,长久湿润状态下使用时,还会很容易产生异味,有不爽快等感觉。

吸汗速干纤维是一种在吸了很多汗液时也会很快干燥,能够一直保持爽快状态的纤维。为了使其吸水后能够快速蒸发,纤维在具有适当的亲水性的同时,还有必要控制水分向纤维内部浸透。即使纤维自身没有亲水性,也会由纤维集合体的毛细管效应吸收水分,这种情况下,由于所吸收的水分量是一定的,很容易被控制。赋予纤维吸汗速干性能的方法如下:

(1)纤维截面异形化。所有需要改性加工的纤维都是吸湿或导湿性能差的疏水性化学纤维,大多采用在喷丝之前改进聚合物、改变喷丝孔截面形状及大小,或两种方式同时采用等方法进行改性。常用的纤维主要是聚酯纤维、聚酰胺纤维和烯烃类纤维。

日本的Triactor纤维,其截面形态呈Y字形,这种纱线在织物中无论受到怎样的弯曲挤压,都会留有细密的空隙,形成毛细管效应,是较佳的导湿纤维,适于做内衣、休闲服。

另据报道,日本宣布开发出一种新型快速干燥织物。这种新型织物以两种不同类型的聚酯纤维纺织而成,一类为横截面呈W形的纤维,另一类为8字形纤维。这种织物遇水后可以让水分散开为更大的面积,以便加速水分的蒸发。利用这种织物制成的运动服在潮湿后变干仅需10min,而一般服装通常需要20min。

(2)偏心芯复合纺丝法。把聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰胺等高分子物制成偏心芯状,把其中一种成分用溶剂溶掉,可形成具有很多毛细管的纤维。

(3)微细多孔化。纤维截面内部形成很多微细的孔隙,并且这些孔隙是与纤维表面相通的,因而具有很好的吸汗速干性。

赋予纤维微细多孔的方法是,在综合体中添加微细多孔形成剂,纺纱后把微细多孔形成剂溶掉,即可得到具有与中空内部相通的微细通道的纤维。微细多孔纤维由于可以很容易地把纤维表面的水分移入纤维内部,因而具有吸水性。

日本利用亲水性纤维制成了多种干爽舒适的复合织物,并研制出由铜氨、吸水聚酰胺和弹性体等3种材料构成的具有3层结构的织物。该织物与皮肤接触的一侧为吸水性的聚酰胺纤维,中间层是铜氨长丝,外侧的弹性纤维使复合织物具有较好的伸缩性。当皮肤出汗时,被吸水性聚酰胺纤维吸附,经过铜氨及弹性纤维向外扩散并放湿,使皮肤不产生冰凉或湿润感。

吸汗织物“丝派西”也含有3层结构,第一层用于吸附和传输汗水,第二层可以防止汗水逆向迁移,第三层结构起放湿作用,使织物具有良好的吸湿透湿性。

3.防水透湿织物

在湿冷的天气里,有些服装如羽绒服、防寒服等,要么不防水,雨雪从外一直浸湿到内;要么防水却不透气,身体散发的水汽排不出去,从内湿到外,很不舒服。而高科技的防水织物除了具有防水保护外,还提供了重要的透气性能,不但能将湿气从衣服里面输送到外面,而且还有使空气从外面输送进来的能力。现在各种防水透湿的“可呼吸织物”已经被研制出来了。

当把水滴在荷叶上时,水不会浸入到荷叶中,而是在其上形成了滚动的水滴。用电子显微镜观察荷叶表面会发现,其上被100μm直径的颗粒以300~500μm的间距间隔地排列覆盖着。颗粒与颗粒之间存有很多空气,颗粒与空气在荷叶表面上自然地混合覆盖着。这样的混合覆盖层,使水不能浸入荷叶内而形成水滴滑落下来。透湿防水织物就是模仿这一自然现象制成的。

为使透湿防水织物的表面具有像荷叶一样的结构,可以把线密度为1.1~2.2dtex(1~2旦)和0.22dtex(0.2旦)的纤维混纺织造成高密织物,由于纤维粗细不同形成了空隙,这些空隙中含有空气,且织物的表面是以微细的形态加工而成的,所以类似于荷叶表面的天然结构。

水滴的直径一般在100~3000μm之间,而水蒸气的直径仅为0.0004μm左右。因此,防水透湿织物在服用过程中,在它的表面,颗粒较大的水滴就像在荷叶表面一样无法浸入织物内部。而人体皮肤表面出现的水蒸气或碳酸分子的直径还不到水滴的百万分之一,由于颗粒较小,所以通过纤维间的空隙能够散发出去。

据有关专家介绍,根据生产技术的不同,此类织物大致有以下三种:

(1)采用高密度织物。这种高密织物多利用高支棉纱和其他超细合成纤维制成,从而使织物具有较多的水蒸气透过性,再经过整理后具备一定的防水性。近年来,超细纤维迅速发展,各种用它制作的超高密织物大量涌现,由超细纤维织成的超高密织物再经超级拒水整理,可使织物表面形成类似荷叶的均匀而有微细凹凸的结构,使水滴在其上仅与凸出部分接触,凹陷处由于有空气封闭着,使织物与水滴实际接触部分大为缩小,从而成为新一代的防水透湿织物。

(2)利用复合织物。这种方法是使用特殊的双层或三层结构。双层结构由一个压有防水透气薄膜的外层织物和独立的服装衬里保护层组成;三层织物系统由外层织物、防水透气薄膜以及直接压在薄膜上的衬里织物构成。通常,双层织物比三层织物更柔软、更透气,而三层织物更加经久耐用。

例如有一种与此构成原理相同的多层织物,其中有一层为聚四氟乙烯薄膜,这层薄膜的厚度为25.4μm,其上有无数的微孔,孔径的规格不一,最大的为0.2μm,薄膜的28%是孔径。该材料本身是疏水的,水滴遇到它无法通过就会滑落,因此可以达到拒水的目的。而人体皮肤表面出现的水汽.由于颗粒直径较小,则很容易通过。

一种新型的防水透气材料特别涉及对防水透气弹性复合材料结构的改进,在两层面料之间夹有聚酯粘接层,其固化厚度为0.005~0.1mm。面料为再生纤维、合成纤维或天然纤维针织或机织物时,纤维线密度为0.55~11dtex(0.5~10旦);面料为非织造布时,非织造布为15~200g/ m<sup>2</sup>,这种复合材料具有良好的防水透气功能。

(3)采用涂层织物。它可分为亲水涂层和微孔涂层结构,亲水涂层织物是在织物表面涂上一层亲水物质,由于涂层覆盖了织物的所有空隙因而可以防水。涂层织物一般加工简单,特点是透湿小,耐水压不大。受原料、工艺的局限,目前尚未解决透湿与耐水压、耐水洗之间的矛盾。

八、凉爽服装新材料

夏日里,人们承受着酷暑的煎熬,能否有一种防暑凉爽夏衣,使人们可以从容自在地度过这炎炎夏日呢?凉爽服装材料满足了人们的这一要求。

1.凉爽棉

凉爽棉是美国推出的新型混纺织物,它由56%的棉、24%的聚酰胺纤维和20%的莱卡弹性纤维组成。该衣料清凉透气,手感好,制作的各种内衣裤,穿着凉爽舒适,具有良好的防暑作用。

2.凉爽纤维

在聚酯纤维中掺入金属氧化物,可制成一种防暑、防日晒的凉爽纤维。金属氧化物可以减弱太阳光和紫外线的照射而使衣服内部凉爽,同时还可以有效地减弱服装的褪色。据测试,在太阳光直射下,该面料与棉布相比,温度可降低5℃~10℃;与普通的聚酯纤维面料相比,温度可降低5℃。

3.凉爽裤袜

凉爽裤袜内织入了一种含有药剂的微胶囊,胶囊中含有维生素C及多种维生素、矿物质、海藻等制品。穿着这种裤袜后,药物会释放并渗入皮肤,使腿部感到凉爽。但此种药力经洗涤6次以后会逐渐消失。

4.“空调型”T恤

“空调型”T恤采用美国的专利产品COOLMAX功能型面料裁制而成。该面料所用纤维是一种具有凹凸横截面、呈弓字形横截面、四孔状横截面的涤纶,具有导汗、快干、降低体温的功能。实验表明,此类纤维所织布料可比棉纤维织成的布料的温度低2℃~5℃,从而使穿着者倍感凉爽。同时,这种“空调型”T恤所用织物纤维中还掺入了各种香料,经穿着摩擦后,会散发出如桂花、柠檬等植物香味。这种纤维还广泛用于制作针织内衣。

5.复合型干爽织物

复合型干爽织物利用了多层织物的特性,其导水层选用疏水性材料,并将其表面制成凹凸不平的形状,以点接触皮肤而减少摩擦和潮湿感;扩散层则采用亲水性材料。这种复合型干爽织物中包括棉/涤纶、棉/丙纶等两层结构织物,还有如棉/涤棉/涤纶等三层结构织物。

6.防热服

有一种防热服类似一个人体冰箱,其上有一个小小的制冷装置和一些细细的管子,冷水通过这些管子被抽到防热服的不同部位,从而吸收热量起到降温作用。

九、卫生、保健服装新材料

卫生、保健纺织品是功能纺织品中的大类产品,它作为提高人们生活品质,改善人们生活质量的新产品,越来越受到人们的重视。以保健、抗菌防霉、防污为重点的新型纺织品为人类提供着新型的服务。

1.红外保健纺织服装用品

利用远红外线的特殊性能,不仅可以制成远红外储热保温服装,还可以将能发射远红外线的物质与纺织品相结合,发挥远红外线独特的保健功能,制成近年兴起的新型保健用品——保健纺织品。