經(jīng)編間隔織物的透氣性與透濕性

陳晴， 張家琳， 范麗敏

(江南大學(xué) 教育部針織技術(shù)工程研究中心，江蘇 無(wú)錫 214122)

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經(jīng)編間隔織物的透氣性與透濕性

陳晴， 張家琳， 范麗敏

(江南大學(xué) 教育部針織技術(shù)工程研究中心，江蘇 無(wú)錫 214122)

主要測(cè)試了經(jīng)編間隔織物的透氣性、透濕性和吸水率等物理指標(biāo)，通過(guò)分析經(jīng)編間隔織物的表層結(jié)構(gòu)、厚度、面密度、體積密度、線圈密度等因素對(duì)其透氣性和透濕性的影響，為經(jīng)編間隔織物的進(jìn)一步研究提供支持。研究結(jié)果表明：具有網(wǎng)眼的經(jīng)編間隔織物透濕性、透氣性比較好；線圈密度大的織物透氣性、透濕性相對(duì)較差；織物的透濕性隨著織物面密度的增加呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì)；體積密度大的織物透濕性差，吸水率相對(duì)較好。

經(jīng)編；間隔織物；透濕；透氣

近幾年，經(jīng)編業(yè)在紡織工業(yè)中增長(zhǎng)速度極快，且應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。在汽業(yè)領(lǐng)域，經(jīng)編間隔織物可以用作汽車(chē)內(nèi)飾物；在服裝領(lǐng)域，經(jīng)編間隔織物可以用作服用面料及輔料；在裝飾領(lǐng)域，由于經(jīng)編間隔織物具有良好的氣候調(diào)節(jié)性能、衛(wèi)生性能、結(jié)構(gòu)整體性和透氣、透濕性，常用作室內(nèi)隔離，給人更好的舒適感，并起到減少噪音的功能；另外還常用于床罩、床墊、足墊、地毯、洗衣機(jī)里洗衣網(wǎng)等。因此，對(duì)經(jīng)編間隔織物透氣、透濕性能進(jìn)行測(cè)試分析，預(yù)測(cè)相關(guān)規(guī)律，對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化工藝、調(diào)整面料設(shè)計(jì)具有重要意義。國(guó)內(nèi)外關(guān)于經(jīng)編間隔織物透氣、透濕性能的研究已有許多報(bào)道[2-5]。文中通過(guò)研究經(jīng)編間隔織物的表層結(jié)構(gòu)、厚度、面密度、體積密度、線圈密度等因素對(duì)其透氣性與透濕性的影響，為經(jīng)編間隔織物的進(jìn)一步研究提供支持。

1 材料與方法

1.1 試樣與儀器

1.1.1 試樣 文中選取不同表層結(jié)構(gòu)、厚度、面密度、體積密度、線圈密度的經(jīng)編間隔織物，及部分經(jīng)編平紋、網(wǎng)眼織物，實(shí)驗(yàn)將織物正面、反面進(jìn)行拍照，具體結(jié)果見(jiàn)圖1。

注：織物原料均為滌綸 圖1 織物試樣視圖 Fig.1 Fabric sample view

1.1.2 儀器 YG141型織物厚度儀,寧波紡織儀器廠制造；JA2003電子天平，上海天平儀器廠制造；BA210型顯微鏡，麥克奧迪實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司制造；YG(B)461E型數(shù)字式織物透氣性能測(cè)定儀,寧波紡織儀器廠制造。

1.2 方法

1.2.1 織物試樣參數(shù)的測(cè)試 織物的線圈密度按 FZ/T 70002—1991《線圈密度測(cè)量法》進(jìn)行測(cè)試。采用電子天平測(cè)量試樣質(zhì)量，計(jì)算得到織物的面密度。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 3820—1999《紡織品厚度的測(cè)定》測(cè)試織物的厚度；織物的體積密度根據(jù)其面密度、厚度及面積計(jì)算得出。

織物線圈密度、面密度、體積密度和厚度的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 織物試樣參數(shù)

注：織物試樣1，11，12為普通單面經(jīng)編織物；織物試樣7，9，10為雙面網(wǎng)眼間隔織物；織物試樣2，4，5，6為單面網(wǎng)眼間隔織物；織物試樣3，8為無(wú)網(wǎng)眼間隔織物；織物試樣2，3，4，5的厚度相接近；織物試樣9，10厚度相同，組織不同。

1.2.2 透氣性的測(cè)定 按照GB/T 5453—1997《紡織品織物透氣性的測(cè)定》，采用數(shù)字式織物透氣性能測(cè)定儀測(cè)定織物試樣的透氣性能。

1.2.3 透濕性的測(cè)定 分別剪出3塊大小一致、符合測(cè)試規(guī)格的織物試樣(雙面結(jié)構(gòu)不同的織物，默認(rèn)有網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的一面為正面，密實(shí)一面為反面)，并準(zhǔn)備一把剪刀、若干膠帶。

在溫度為20±2 ℃、相對(duì)濕度為(65±2)%的恒溫恒濕環(huán)境中放置實(shí)驗(yàn)用水、織物試樣，使其平衡至少一天。測(cè)試時(shí)，取相同規(guī)格的透濕杯若干，依次向透濕杯內(nèi)注入等量的10 mL水，把剪好的各組織物試樣分別放在透濕杯上，用膠帶對(duì)各個(gè)透濕杯進(jìn)行密封，使水蒸氣只能通過(guò)試樣向外界擴(kuò)散。平衡后，采用電子天平稱量透濕杯和織物試樣的總質(zhì)量m1，并記錄下實(shí)驗(yàn)的開(kāi)始時(shí)間。保持溫度的穩(wěn)定，繼續(xù)透濕24 h后，再次稱量透濕杯和織物試樣的總質(zhì)量得到m2,m1與m2之差即為透濕量。每塊織物試樣分別測(cè)3次計(jì)算取平均值，即為該織物試樣的平均透濕量。根據(jù)下式計(jì)算織物試樣的透濕率

(1)

式中:m2-m1為測(cè)試時(shí)間內(nèi)通過(guò)織物的透濕量; A為織物試樣的測(cè)試面積;t為兩次稱重的時(shí)間間隔(d)。計(jì)算織物試樣的透濕率，取其平均值，分析影響各織物透濕率的因素。

1.2.4 吸水率的測(cè)定 每個(gè)織物試樣裁剪后取5塊，每塊尺寸為10cm×10cm，且織物試樣應(yīng)保持平整。

將織物試樣放在GB/T21655.1—2008 《紡織品吸濕速干的評(píng)定》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，進(jìn)行嚴(yán)格的調(diào)濕平衡處理。使用電子天平測(cè)量織物試樣在干燥時(shí)的初始質(zhì)量(精確到 0.001g)；將其放入符合標(biāo)準(zhǔn)的容器中，織物試樣在吸入三級(jí)水(電導(dǎo)率≤5μs/cm)之后，自然下沉，待其達(dá)到完全浸潤(rùn)狀態(tài)5min后取出。將取出的織物固定在試樣懸掛裝置上，使其在空氣中能夠垂直懸掛，從而達(dá)到自然下垂。在重力的作用下，織物試樣中吸收的水分自然滴下；當(dāng)織物試樣在垂直懸掛的過(guò)程中不再滴水(或試樣兩次滴水的間隔時(shí)間到達(dá)30s)時(shí)，及時(shí)用天平測(cè)量織物試樣質(zhì)量(精確到 0.001g)。按下面公式計(jì)算織物試樣的吸水率

(2)

式中:A為吸水率(%)；m0為織物試樣原始質(zhì)量(g)；m為織物試樣在浸潤(rùn)，充分吸收水分時(shí)的質(zhì)量(g)。

2 結(jié)果與分析

2.1 透氣性分析

12塊織物試樣中由于織物9，10厚度太大，透氣性能測(cè)定儀無(wú)法夾持，所以不能進(jìn)行透氣性能測(cè)定，其余織物的透氣率如圖2所示。

圖2 不同織物的透氣率Fig.2 Air permeability of different fabrics

由圖2可以看出，織物7的透氣率最大，織物11的透氣率最小。因?yàn)榭椢?有雙面大網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)，而織物11是經(jīng)編平紋結(jié)構(gòu)，無(wú)網(wǎng)眼。比較10塊織物試樣，織物1，7的透氣率最大，織物2，4，5，6的透氣率相對(duì)較大，織物3，8透氣率相對(duì)較小，這是由于其表層結(jié)構(gòu)、厚度不同導(dǎo)致的差異。織物1，7具有雙面大網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)，透氣率相對(duì)較大，且織物7的網(wǎng)眼更大，故織物透氣率更大；織物2，4，5，6具有一面網(wǎng)眼一面密實(shí)的結(jié)構(gòu)，故透氣率與織物1，7相比則較小，而織物6的透氣性在這4種織物中厚度最大，透氣性最差。剩余3種織物試樣中，織物4，5的網(wǎng)眼大，故織物4，5的透氣性好于織物2；織物3，8兩面均無(wú)網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)，故透氣率是除織物11外最低的。

不同厚度的織物透氣性如圖3所示。

圖3 不同厚度的織物透氣性Fig.3 Air permeability of fabrics with different thickness

由圖3中可以看出，厚度對(duì)織物透氣性的影響并不是十分明顯，反而由于織物1，7具有大網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)，透氣率比其他織物大得多?？椢?，3，4，5的厚度接近，但織物3沒(méi)有網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)，故透氣率比其他3種織物??；織物7，8的厚度接近，因?yàn)榭椢?有網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)，所以透氣率比8大。

圖4為不同線圈密度的織物透氣性比較。

圖4 不同線圈密度織物的透氣性Fig.4 Air permeability of fabrics with different coil densities

由圖4可以看出，在織物厚度相近的織物2，3，4，5中，線圈密度較大的織物2，3比線圈密度較小的織物4，5的透氣性差。由此推得線圈密度大的織物透氣性差。

比較單面網(wǎng)眼間隔織物2，4，5，6的正反面透氣性比較如圖5所示。

圖5 不同織物正反面透氣性Fig.5 Different fabric positive and negative air permeability

由圖5可以看出，織物2，4，5，6正面的透氣率均大于反面的透氣率，因?yàn)橥N織物在厚度、面密度相近的情況下，表層結(jié)構(gòu)對(duì)透氣性產(chǎn)生了影響。這說(shuō)明織物表層結(jié)構(gòu)的不同也會(huì)引起織物透氣性能的差異，具有網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)的織物透氣性較好。

2.2 透濕性分析

各種織物的透濕性測(cè)試結(jié)果如圖6所示。

由圖6可以看出，織物1的透濕率最大，表明其透濕性最好；織物10的透濕率最小，透濕性最差。因?yàn)榭椢?是經(jīng)編網(wǎng)眼織物，厚度最??；而織物10的厚度最大。但總體而言，經(jīng)編間隔織物與經(jīng)編薄網(wǎng)眼、經(jīng)編薄平紋的透濕率數(shù)量級(jí)相似，都具有較好的透濕性。

圖6 織物的透濕率Fig.6 Moisture permeability of different warp knitted fabrics

織物9與織物10厚度相同，但透濕率不同。這是因?yàn)閮煽椢锏慕M織結(jié)構(gòu)不同，雖然兩織物都是經(jīng)編間隔網(wǎng)眼織物，但織物9的網(wǎng)眼孔徑大，所以透濕率更大?？椢?與織物8厚度相近，但前者的透濕率比較大。這是因?yàn)榭椢?有網(wǎng)眼，織物8無(wú)網(wǎng)眼，且織物7的體積密度小于織物8?？椢?，3，4，5厚度接近，因?yàn)榭椢?，3的體積密度比織物4，5的體積密度小，所以織物2，3的透濕率比織物4，5的大；比較厚度、面密度、體積密度相近的織物4和5，織物4線圈密度大，透濕率小。

圖7為經(jīng)編織物透濕率與面密度的關(guān)系。

圖7 經(jīng)編織物面密度與透濕率的關(guān)系Fig.7 Relationship of water permeability and weight of warp knitted fabrics

由圖7可以看出，隨著織物面密度的增加，織物的透濕率呈現(xiàn)依次減小的趨勢(shì)。一般平紋織物的透濕性能大于間隔織物的透濕性能，這是織物面密度不同導(dǎo)致的。面密度最大的織物9，10的透濕率最小，面密度小的織物1，11，12相對(duì)較大，織物2～8的透濕率處于中等。

在織物4，6的厚度、面密度、線圈密度相近的情況下，比較二者的體積密度對(duì)織物反面透濕性的影響，具體結(jié)果如圖8所示。

圖8 不同體積密度的經(jīng)編織物透濕率Fig.8 Moisture permeability of warp knitted fabrics with different bulk density

由圖8可以看出，體積密度大的織物4的透濕率比體積密度小的織物6的透濕率小，因此織物透濕率隨體積密度增大而減小。

織物試樣2，4，5，6均為一面網(wǎng)眼一面密實(shí)且厚度相近的經(jīng)編間隔織物，比較它們的透濕率，具體如圖9所示。

圖9 不同經(jīng)編間隔織物的透濕率Fig.9 Moisture permeability of different warp knitted spacer fabrics

由圖9可以看出，經(jīng)編間隔織物正面網(wǎng)眼的透濕率均大于反面密實(shí)的透濕率。因此可以推得，在織物厚度等各因素相同的情況下，織物表層結(jié)構(gòu)對(duì)透濕性也有影響，且有網(wǎng)眼的一面作為測(cè)試面時(shí)，織物的透濕率更大，透濕性更好。

2.3 吸水率分析

不同織物的吸水率比較如圖10所示。

由圖10可以看出，織物7的吸水率最小，說(shuō)明其吸水性較差；織物5的吸水率最大，吸水性最好?？椢?，4，5，6的吸水率相對(duì)較高，因?yàn)樗鼈兙哂幸幻婢W(wǎng)眼一面密實(shí)的結(jié)構(gòu)，故相比雙面無(wú)網(wǎng)眼的織物8具有更好的吸水性?？椢?，10的吸水率最差，這是因?yàn)槠浜穸茸畲蟆Ⅲw積密度最小?？椢?，8的厚度接近，吸水率相差極大的主要原因在于織物7的表層結(jié)構(gòu)為網(wǎng)眼，織物8為無(wú)網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)。

不同厚度織物的吸水率曲線如圖11所示。

圖10 不同織物的吸水率Fig.10 Water absorption of different fabrics

圖11 不同厚度織物的吸水率Fig.11 Water absorption of fabrics with different thickness

由圖11可以看出，織物7，8，9，10的吸水率相對(duì)較低，這是因?yàn)槠浜穸认鄬?duì)較大，其中織物9，10的厚度最大，故吸水率最低。

2.4 利用灰色關(guān)聯(lián)度綜合數(shù)據(jù)分析

經(jīng)編間隔織物的透氣率、透濕率和吸水率各項(xiàng)指標(biāo)受到織物的線圈密度、厚度、面密度、體積密度的影響。為得到顯著的影響關(guān)系，根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度分析法，利用GMT3.0軟件計(jì)算關(guān)聯(lián)度數(shù)值。數(shù)值越大，關(guān)聯(lián)度越大，影響越顯著。表2列出了不同經(jīng)編織物的透氣性和透濕性等指標(biāo)的相關(guān)數(shù)據(jù)。

表2 不同經(jīng)編織物的透氣性和透濕性指標(biāo)的相關(guān)數(shù)據(jù)

Tab.2 Relative data of thermal comfort index of different warp knitted fabrics

影響因素透氣率/(mm/s)透濕率/(g/(m2·d))吸水率/%線圈密度0.74640.72720.6392厚度0.53180.52940.5341面密度0.56110.56560.5241體積密度0.62520.73530.5699

由表2可以看出，在透濕率的影響因素中，體積密度、線圈密度的影響最為顯著，其余兩個(gè)因素的影響接近；吸水率的主要影響因素是線圈密度。

3 結(jié)語(yǔ)

織物的表層結(jié)構(gòu)對(duì)織物的透氣性與透濕性影響一般表現(xiàn)為：

1)有網(wǎng)眼的織物透氣性、透濕性比無(wú)網(wǎng)眼的經(jīng)編間隔織物好；一面網(wǎng)眼一面密實(shí)的織物吸水率比雙面網(wǎng)眼的織物吸水率大；一面網(wǎng)眼一面密實(shí)的經(jīng)編間隔織物中，有網(wǎng)眼的正面作為測(cè)試面時(shí)，其透氣性、透濕性好于密實(shí)反面作為測(cè)試面的織物。

2)在厚度、面密度相近的情況下，線圈密度大的織物透濕性較差；在厚度、面密度相近的情況下，線圈密度大的織物透氣性比線圈密度小的差。

3)織物的透濕性隨著織物面密度的增加呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì)。

4)在厚度相近的情況下，透濕性與其體積密度密切相關(guān)，體積密度大的透濕性差。

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(責(zé)任編輯：邢寶妹)

Air and Water Vapor Permeability of Warp Knitted Spacer Fabric

CHEN Qing, ZHANG Jialin, FAN Limin

(Engineering Research Center of Knitting Technology,Ministry of Education,Jiangnan University,Wuxi 214122,China)

The article starts from some indicators of thermal and moisture comfort as air and moisture permeability.The influence of facial structure,thickness,weight,loop density,volume density and other factors of the warp-knitted spacer fabric on air and water vapor permeability was studied.This research would provide fundamental information for further study of warp-knitted spacer fabrics.The results show that:water vapor permeability and air permeability of warp-knitted spacer fabrics with mesh structure are better than the one with high loop density; the water vapor permeability decreases with increasing the weight of fabric; the water vapor permeability decreases with increasing the higher volume density,but the water absorption rate increases.

warp-knitting,spacer fabric,water vapor permeability,air permeability

2016-12-15；

2017-01-26。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51403080)；江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(BK20140161)；江蘇省產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合創(chuàng)新資金-前瞻性聯(lián)合研究項(xiàng)目(BY2015019-20)。

陳晴(1981—)，女，講師，博士。主要研究方向?yàn)獒樋椢锂a(chǎn)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。Email：12071107@qq.com

TS 101.92

A

2096-1928(2017)02-0107-06