濕態(tài)下拉伸細(xì)化羊毛機(jī)織物熱濕舒適性研究

李 妍，劉剛中，嚴(yán)月萍，王 升，王恩清，劉洪玲，于偉東

(1.東華大學(xué) 紡織學(xué)院，上海 201620； 2.山東南山智尚科技有限公司，山東 煙臺(tái) 265716)

隨著生活水平的改善和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)服裝的需求已不僅滿足于保暖和時(shí)尚，面料舒適性也變得極為重要，尤其是熱濕舒適性[1]。人體劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，出汗量增加導(dǎo)致織物含水率增大，會(huì)使人體在生理和心理上產(chǎn)生不適感，因此對(duì)于運(yùn)動(dòng)過程中衣物的選擇，應(yīng)著重考慮其在濕態(tài)下吸濕導(dǎo)熱、排汗等性能是否滿足熱濕舒適性要求。

羊毛纖維是紡織工業(yè)中最重要的天然材料之一[3]，其手感豐滿，具有良好的保暖性、回彈性和吸濕性。隨著羊毛產(chǎn)品在高檔服飾中的應(yīng)用增多，對(duì)精紡羊毛面料濕態(tài)下的熱濕舒適性能的研究引起人們廣泛的關(guān)注[4]。Akcagun等[5]分別研究了純羊毛織物、羊毛/疏水纖維混紡織物在正常狀態(tài)、干燥狀態(tài)和潤(rùn)濕狀態(tài)下的熱濕舒適性，發(fā)現(xiàn)隨著織物含水率增大，織物的熱導(dǎo)率和熱吸收率均大幅提高，具有更好的熱舒適性能。Memis等[6]采用形狀記憶聚氨酯對(duì)羊毛織物進(jìn)行涂層處理，使織物在不同溫度、不同濕度下都能保持干燥，可以應(yīng)用于人體顯汗?fàn)顟B(tài)和體溫變化環(huán)境下的智能服裝。周蘇萌等[7]研究了不同潤(rùn)濕程度下織物熱阻的變化情況，發(fā)現(xiàn)羊毛織物熱阻隨含濕量增加而單調(diào)遞減。

粗羊毛整體偏粗且細(xì)度離散大，所制成的服裝使人體穿著時(shí)有刺癢不適感。而細(xì)羊毛價(jià)格昂貴，為了降低服裝成本，人們開始探索羊毛拉伸細(xì)化技術(shù)。該技術(shù)操作周期短、成本低且效果較好，是羊毛纖維改性處理的重要突破[8]，其可將纖維直徑減小3～4 μm[9]，使其細(xì)度接近羊絨甚至比羊絨更細(xì)。隨拉伸比的增大，羊毛纖維直徑逐漸減小[10]，纖維截面形狀為異截面，具有絲般的光澤，手感柔軟，還保留了理想的懸垂性與吸濕性[11]。拉伸細(xì)化技術(shù)的使用使得粗羊毛加工后具有與高支紗線同樣的效果，極大降低了生產(chǎn)成本。對(duì)于拉伸細(xì)化羊毛，現(xiàn)有研究主要集中在拉伸細(xì)化機(jī)制以及產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用，同時(shí)對(duì)拉伸過程中羊毛纖維的微觀結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行探究[12]，而對(duì)于人體運(yùn)動(dòng)過程中，羊毛織物在不同含水率狀態(tài)下的微觀結(jié)構(gòu)和熱濕舒適性能等方面的研究較少。

為評(píng)價(jià)潤(rùn)濕狀態(tài)下羊毛織物的熱濕舒適性能，本文以5種不同含水率的細(xì)化羊毛機(jī)織物為研究對(duì)象，探究其微觀結(jié)構(gòu)、熱濕舒適性能，以期為羊毛織物的進(jìn)一步開發(fā)利用提供依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料與儀器

細(xì)化羊毛織物(山東南山智尚科技股份有限公司)，組織結(jié)構(gòu)為2/2右斜紋，經(jīng)、緯紗線密度均為10.0 tex，織物經(jīng)、緯密分別為648、418 根/(10 cm)，織物面密度為266 g/m2。

DHG-9140A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海一恒科技有限公司)；JA12002型分析天平(上海楚定分析儀器有限公司)；JC2000C1型接觸角測(cè)試儀(上海中晨數(shù)字技術(shù)有限公司)；Nicolet 5700型傅里葉紅外光譜儀(德國(guó)布魯克公司)；KES-F7-IIB型接觸冷暖感試驗(yàn)儀(上海羅中科技發(fā)展有限公司)；T3 Pro型紅外熱像儀(煙臺(tái)艾睿光電科技有限公司)；YG606E型織物熱阻測(cè)試儀(溫州市大榮紡織儀器有限公司)。

1.2 不同含水率織物的制備

將織物裁剪成所需大小，在去離子水中充分浸泡24 h，確?？椢锿耆珴?rùn)濕，再利用烘箱分別將織物烘干至所需含水率，即0%、25%、50%、75%、100%。

1.3 性能測(cè)試與表征

1.3.1 結(jié)構(gòu)表征

采用Nicolet 5700型傅里葉變換紅外光譜儀對(duì)不同含水率的羊毛織物試樣進(jìn)行紅外掃描。光譜掃描范圍為4 000～650 cm-1，掃描次數(shù)為128。

1.3.2 熱舒適性能測(cè)試

1.3.2.1熱 阻

參考GB/T 11048—2018 《紡織品 生理舒適性 穩(wěn)態(tài)條件下熱阻和濕阻的測(cè)定(蒸發(fā)熱板法)》，采用YG606E型織物熱阻測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試。裁取不同含水率試樣各3塊，試樣尺寸為35 cm×35 cm，測(cè)試結(jié)果取各含水率下熱阻、導(dǎo)熱系數(shù)平均值。實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置：設(shè)定實(shí)驗(yàn)板、保護(hù)板底板溫度為36 ℃,即設(shè)置上限溫度為36 ℃；設(shè)置下限溫度為35.9 ℃ ；設(shè)置預(yù)熱時(shí)間至少為30 min；循環(huán)次數(shù)至少為5個(gè)周期。

1.3.2.2表面溫度

裁取不同含水率試樣各5塊，試樣尺寸為5 cm×5 cm，采用T3 Pro型紅外熱像儀觀察羊毛織物表面溫度，測(cè)試結(jié)果取各含水率下表面溫度平均值。

1.3.2.3接觸冷暖感

參考GB/T 35263—2017 《紡織品 接觸瞬間涼感性能的檢測(cè)和評(píng)價(jià)》，采用KES-F7-IIB型接觸冷暖感測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試。裁取5塊試樣，每種含水率各1塊，尺寸為200 mm×200 mm，每塊測(cè)量3次，測(cè)試結(jié)果取各含水率下瞬間接觸冷感系數(shù)平均值。設(shè)置載樣臺(tái)溫度為20 ℃，熱檢測(cè)板溫度為35 ℃，與載樣臺(tái)的溫差為15 ℃，測(cè)試得到接觸凉感系數(shù)(Q-max)。

1.3.3 濕舒適性能測(cè)試

1.3.3.1飽和吸水率與干燥速率

參考GB/T 21655.1—2008《紡織品 吸濕速干性的評(píng)定 第1部分：?jiǎn)雾?xiàng)組合試驗(yàn)法》，采用分析天平稱量試樣飽和吸水及干燥過程中的質(zhì)量，裁取3塊尺寸為10 cm×10 cm的試樣，表征織物的吸濕與速干性能，測(cè)試結(jié)果取平均值。

1.3.3.2浸潤(rùn)性能

采用JC2000C1型接觸角測(cè)試儀，測(cè)量水接觸角。每種含水率各取5塊試樣，裁取載玻片大小，將織物預(yù)處理后用雙面膠黏到載玻片上，測(cè)試結(jié)果取各含水率下接觸角的平均值，表征織物的親、疏水性能。

1.3.3.3芯吸性能

采用自制裝置，以鐵架臺(tái)、刻度尺、表面皿搭建芯吸實(shí)驗(yàn)裝置。裁取5塊試樣，試樣尺寸為1 cm×15 cm，將織物頂端固定于支架固定端，刻度尺與垂直織物平行放置，將織物放入裝有蘇丹三染色正己烷、水稀釋的藍(lán)墨水的表面皿中，開始計(jì)時(shí)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)量取液體在織物上的芯吸高度，來表征織物的芯吸性能。

2 結(jié)果與討論

2.1 結(jié)構(gòu)分析

通過測(cè)定織物的紅外吸收光譜，分析酰胺Ⅰ帶和酰胺Ⅱ帶吸收峰的變化，探究水分對(duì)羊毛織物結(jié)構(gòu)的影響。不同含水率的拉伸細(xì)化羊毛織物的紅外光譜圖見圖1。

圖1 不同含水率拉伸細(xì)化羊毛織物紅外光譜圖Fig.1 FTIR spectra of stretched wool fabrics with different moisture content

由圖1示出，在3 276 cm-1處附近有1個(gè)強(qiáng)吸收帶，對(duì)應(yīng)氫鍵締合的—OH基團(tuán)的伸縮振動(dòng)。當(dāng)拉伸細(xì)化羊毛織物的濕度增加時(shí)，峰強(qiáng)度顯著增大。在1 629 cm-1處附近為酰胺Ⅰ(CONH鍵)的吸收峰，隨著織物含水率的增大，峰強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，說明織物潤(rùn)濕過程中微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。在1 629 cm-1處同時(shí)也是β-折疊結(jié)構(gòu)的特征峰，而原毛的微觀結(jié)構(gòu)為α-螺旋結(jié)構(gòu)，峰位在1 650 cm-1處，結(jié)果表明經(jīng)過拉伸細(xì)化后，羊毛纖維的結(jié)構(gòu)由α-螺旋結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)棣?折疊結(jié)構(gòu)。由圖1示出，隨著織物含水率增大，峰位從1 626 cm-1處偏移至1 629 cm-1處，且峰強(qiáng)度增大，說明在水驅(qū)動(dòng)過程中，水分子在羊毛纖維內(nèi)部建立了氫鍵交聯(lián)。由此可知，水分子會(huì)導(dǎo)致大分子鏈段之間連接鍵的斷裂和重組。

為了準(zhǔn)確表征水分對(duì)拉伸細(xì)化羊毛二級(jí)結(jié)構(gòu)的影響，選擇不受水分影響的1 450 cm-1處吸收峰(—CH3、—CH2—)作為參考峰，對(duì)3 276 cm-1(—OH)和1 629 cm-1(β-折疊)吸收峰值進(jìn)行討論，計(jì)算吸光度比值M1(A3276/A1450)和M2(A1629/A1450)，分析其與織物含水率的關(guān)系。A3276與A1450比值M1、A1629與A1450比值M2見圖2。

圖2 織物含水率與吸光度比值Fig.2 Ratio of fabrics moisture content to absorbance

由圖2示出，吸光度比值M1隨織物含水率的增大而增大，且濕態(tài)下該比值遠(yuǎn)大于干態(tài)，表明隨著織物含水率的增大，分子內(nèi)原有的氫鍵被破壞，水分子與蛋白質(zhì)大分子間形成了新的氫鍵交聯(lián)。隨著織物含水率增大，M2逐漸增大，表明蛋白質(zhì)分子內(nèi)β-折疊結(jié)構(gòu)逐漸增多。

2.2 熱舒適性能分析

2.2.1 熱 阻

采用平板法測(cè)試織物持續(xù)性導(dǎo)熱性能。不同含水率拉伸細(xì)化羊毛織物熱阻及導(dǎo)熱系數(shù)見圖3。

圖3 不同含水率羊毛織物熱阻與導(dǎo)熱系數(shù)Fig.3 Thermal resistance of wool fabrics with different moisture content and thermal conductivity

由圖3示出，隨著織物含水率增大，織物熱阻逐漸減小，織物導(dǎo)熱系數(shù)逐漸增大，可見織物潤(rùn)濕后導(dǎo)熱性能變好，這是由于織物潤(rùn)濕后，水分會(huì)充滿紗線間孔隙，使孔隙內(nèi)空氣含量降低，而水的熱傳導(dǎo)能力比羊毛織物和空氣大得多，因此織物潤(rùn)濕狀態(tài)下能夠傳導(dǎo)更多熱量。

2.2.2 熱傳感

不同含水率拉伸細(xì)化羊毛織物表面溫度如圖4所示，不同含水率拉伸細(xì)化羊毛織物紅外熱成像如圖5所示。

用加熱板(36 ℃)對(duì)羊毛織物加熱，模擬織物與人體皮膚接觸的瞬間，測(cè)試織物表面溫度的高低。采用紅外熱像儀，通過其內(nèi)部處理器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成織物表面熱輻射圖，可以將織物的紅外輻射溫度分布以圖像的形式表示出來，從而得到織物表面溫度分布狀況[13]。

圖4 不同含水率羊毛織物表面溫度Fig.4 Surface temperature of wool fabrics with different moisture content

圖5 不同含水率羊毛織物紅外熱像圖Fig.5 Infrared thermal image of wool fabrics with different moisture content

由圖5可知，干態(tài)時(shí)織物表面溫度與加熱板溫度差較小，與人體皮膚溫度較為接近，拉伸細(xì)化毛織物處于干燥狀態(tài)時(shí)，人體穿著不會(huì)產(chǎn)生溫度突變，具有舒適感。當(dāng)織物被潤(rùn)濕時(shí)，表面溫度明顯下降，干濕態(tài)溫差高達(dá)近10 ℃，這是由于織物與加熱板接觸時(shí)，纖維內(nèi)水分蒸發(fā)吸熱，會(huì)使織物表面溫度降低。由圖4可知，隨著織物含水率增大，其表面溫度變化不大，這是由于羊毛纖維具有天然的卷曲，且彈性大，在織物間存在微氣候。

2.2.3 接觸冷暖感

皮膚與織物接觸時(shí)，由于二者之間溫度不同，存在溫度差異和熱量傳遞，導(dǎo)致接觸部位的皮膚溫度發(fā)生變化。人體皮膚溫度往往高于織物溫度，所以當(dāng)織物與皮膚接觸時(shí)，皮膚表面溫度會(huì)降低，如果接觸前后溫度差值太大，會(huì)使人感到不舒適[14]。不同含水率拉伸細(xì)化羊毛織物接觸凉感系數(shù)如圖6所示。

圖6 不同含水率羊毛織物的接觸涼感系數(shù)Fig.6 Contact cooling coefficient of wool fabrics with different moisture content

當(dāng)Q-max>0.15 W/cm2時(shí)，織物具有瞬間接觸凉感性能[15]。由圖6示出，不同含水率羊毛織物Q-max值均大于0.15 W/cm2，具有接觸涼感。隨著織物含水率增大，Q-max值逐漸增大，織物傳熱能力逐漸增強(qiáng)，與皮膚接觸時(shí)涼爽感越明顯。

織物的接觸冷暖感與織物含水率、織物內(nèi)孔隙率等有關(guān)[16-17]。織物含水率對(duì)織物接觸冷暖感有顯著影響，由于水的導(dǎo)熱速度比纖維、織物快，當(dāng)織物中含有較多水分且與皮膚貼合時(shí)，皮膚會(huì)將表面的熱量快速傳遞給織物，織物中的水分蒸發(fā)，吸收皮膚表面大量熱量，皮膚溫度迅速降低，使人產(chǎn)生很強(qiáng)的冷感。隨著織物含水量增大，纖維吸水引起膨脹，使織物孔隙減小，空氣含量降低，由于水的導(dǎo)熱系數(shù)大于羊毛纖維和空氣的導(dǎo)熱系數(shù)，因此，織物含水率越大，其熱傳導(dǎo)性越好，瞬間接觸冷感更明顯。

2.3 濕舒適性能分析

2.3.1 飽和吸水率與干燥速率

織物的吸濕與干燥性能是織物熱濕舒適性的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，人體出汗時(shí)，織物會(huì)吸收皮膚表面的汗液，只有將其迅速傳導(dǎo)到空氣中，才能保證人體舒適[18]?？椢锏娘柡臀逝c干燥速率可以表征其吸汗、導(dǎo)濕排汗的能力。將織物在水中浸泡24 h后取出，使其完全潤(rùn)濕，稱取織物質(zhì)量，即織物飽和吸水時(shí)的濕態(tài)質(zhì)量，計(jì)算飽和吸水后織物濕態(tài)質(zhì)量與初始干態(tài)質(zhì)量的比值，得到織物飽和吸水率為105.19%。

織物質(zhì)量隨干燥時(shí)間變化曲線見圖7。經(jīng)測(cè)量，織物干燥速率為16.64 mL/h。由圖7示出，180 s前，水分蒸發(fā)量大，干燥速率快，隨后水分蒸發(fā)緩慢，干燥速率減慢。在織物快速干燥階段，蒸發(fā)的水分以自由水為主，因?yàn)樽杂伤c纖維結(jié)合能力弱，可以迅速傳輸?shù)娇椢锉砻妫箍椢锉砻姹３譂?rùn)濕，織物表面蒸發(fā)作用便會(huì)以恒定的速率進(jìn)行；當(dāng)織物中的自由水逐漸被蒸發(fā)完全，會(huì)出現(xiàn)“臨界水分含量”，由文獻(xiàn)[19]可知“臨界水分含量”與織物的尺寸和結(jié)構(gòu)有關(guān)，在該臨界值出現(xiàn)后，織物進(jìn)入干燥速率下降階段，被蒸發(fā)的水分以結(jié)合水和中間水為主，由于結(jié)合水與纖維結(jié)合能力強(qiáng)，不易從纖維內(nèi)部或纖維間隙移動(dòng)到織物表面，此時(shí)蒸發(fā)作用發(fā)生在織物內(nèi)部，干燥速度低于織物表面自由水的干燥速度，因此干燥后期干燥速率降低。當(dāng)織物內(nèi)含水量與所處環(huán)境濕度達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，織物將停止蒸發(fā)水分，干燥過程結(jié)束。

圖7 織物質(zhì)量隨干燥時(shí)間變化曲線Fig.7 Variation curve of fabrics quality weight with drying time

2.3.2 浸潤(rùn)性能

服裝的潤(rùn)濕能力通常用水接觸角來表示。如果水接觸角大于90°，則該織物是疏水性表面，如果水接觸角小于90°，則該織物是親水性表面[20]。對(duì)拉伸細(xì)化羊毛織物的不同含水率試樣進(jìn)行水接觸角測(cè)試，測(cè)試中選用5 μL的水滴作為測(cè)試液。觀察水滴的鋪展與滲透，測(cè)量接觸角大小并分析織物親、疏水性能。不同含水率細(xì)化毛織物水接觸角大小如圖8所示。

圖8 不同含水率羊毛織物水接觸角大小Fig.8 Water contact angle of wool fabrics with different moisture content

由圖8可知：拉伸細(xì)化羊毛織物含水率為0%、25%時(shí)，接觸角大于90°，表現(xiàn)為疏水性；隨著織物含水率增大，為50%、75%、100%時(shí)，拉伸細(xì)化羊毛織物接觸角逐漸減小并最終滲透，且接觸角均小于90°，表現(xiàn)為親水性。

織物是由大量纖維和空氣組成的集合體，具有大量孔隙，除了組成織物的紗線和纖維外，還存在空氣介質(zhì)，因此不能將其看做單一的平面來探究其潤(rùn)濕性能，應(yīng)同時(shí)考慮多種固體表面的共同作用，接觸角公式見式(1)[21]。

cosθLV=fLcosθL-fV

(1)

式中：θLV為水分與織物的浸潤(rùn)接觸角；θL為水分與纖維的浸潤(rùn)接觸角；fL為纖維的外觀表面積分?jǐn)?shù)；fV為孔隙的外觀表面積分?jǐn)?shù)。

干燥狀態(tài)下羊毛織物纖維和紗線間結(jié)構(gòu)疏松，孔隙中存在大量靜止空氣，當(dāng)水分子與織物接觸后，將會(huì)遮擋住纖維間、紗線間孔隙，使其內(nèi)部空氣無法排出，形成若干小氣泡，停留在與水滴的接觸底面，阻礙水分子潤(rùn)濕纖維，所以干燥狀態(tài)的羊毛織物呈疏水性。當(dāng)織物含水率增大到25%時(shí)，纖維吸濕膨脹，孔隙率較織物含水率為0%時(shí)有所減小，由式(1)可知，隨著織物中孔隙率的減小，孔隙的外觀表面積分?jǐn)?shù)fV減小，則水分與織物的接觸角減小，但此時(shí)水分子主要以結(jié)合水和中間水存在于纖維中，纖維膨脹程度較小，孔隙變化不大，因此接觸角雖較織物含水率為0%時(shí)有所減小，但依然呈疏水性。隨著織物含水率逐漸增大到100%，織物中自由水含量逐漸增多，纖維內(nèi)孔隙率和紗線間孔隙率逐漸減小，因此織物的接觸角逐漸減小并呈親水性，表現(xiàn)出良好的吸濕性能。

2.3.3 芯吸性能

芯吸效應(yīng)是由于毛細(xì)管彎月形曲面附加壓力的作用，引導(dǎo)液體自動(dòng)流動(dòng)的過程[22]，芯吸性能測(cè)試是最直觀的表現(xiàn)織物吸汗能力和擴(kuò)散能力的一種方法。

芯吸是指在毛細(xì)管壓力的作用下，液體自發(fā)流入多孔介質(zhì)的反應(yīng)。毛細(xì)管作用與液體分子-介質(zhì)之間的作用力、液體的表面張力有關(guān)，當(dāng)液體與介質(zhì)之間的分子間黏附力強(qiáng)于液體中分子間的內(nèi)聚力時(shí)，就會(huì)發(fā)生毛細(xì)管作用[23]。織物通常被認(rèn)為是一種多孔材料，織物內(nèi)毛細(xì)管是由纖維的孔隙、紗線的孔隙以及紗線間孔隙構(gòu)成的?？椢锏男疚俾适芾w維之間毛細(xì)管空間的大小和毛細(xì)管形狀的影響，芯吸能力受織物孔隙率和潤(rùn)濕性能的影響[24]。

毛細(xì)管壓力越大，織物吸水能力越強(qiáng)，根據(jù)拉普拉斯方程，將毛細(xì)管半徑近似圓形橫截面可得式(2)。

(2)

式中：P為毛細(xì)管壓力，N/m2；αLG為液體表面張力，N/m；δ為織物與液體接觸角，(°)；r為毛細(xì)管半徑,m。

同時(shí)，芯吸是由于毛細(xì)管壓力而產(chǎn)生的液體黏性流動(dòng)的過程，根據(jù)Poiseuilles(泊稷葉)定律，可得式(3)。

(3)

式中：v為液體在毛細(xì)管中流動(dòng)的線速度，m/s；q為流量，m3/s；u為黏滯系數(shù)，Pa·s；L為毛細(xì)管長(zhǎng)度，m。

由式(2)可知，接觸角越大、毛細(xì)管半徑越小、液體表面張力越大，則毛細(xì)管壓力越大，芯吸能力越強(qiáng)，液體上升高度也就越大。但式(3)表明，越大的孔洞與縫隙，將具有越大的流量與越快的上升速率，因此，毛細(xì)管半徑應(yīng)該有一個(gè)合適的中間值，使得液體有較快的上升速率和較高的芯吸高度，即織物既具有較好的吸濕能力，又具有較高的吸濕速率[25]。

不同含水率羊毛織物水芯吸高度和正己烷芯吸高度分別見圖9、10。

圖9 水芯吸高度Fig.9 Water core wicking height

圖10 正己烷芯吸高度Fig.10 N-hexane wicking height

由圖9、10可知，當(dāng)織物含水率從0%增加到50%時(shí)，纖維吸濕膨脹，毛細(xì)管半徑隨織物含水率增大而減小，毛細(xì)管壓力逐漸增大，由上文可知，此時(shí)接觸角逐漸減小，因此，藍(lán)墨水芯吸高度逐漸增大，正己烷芯吸高度逐漸減小?？椢锖蕿?%時(shí)，其藍(lán)墨水芯吸高度極低，正己烷芯吸高度較高，呈現(xiàn)明顯的拒水吸油性。當(dāng)織物含水率從50%增大到100%時(shí)，藍(lán)墨水芯吸高度與正己烷芯吸高度均逐漸減小，推斷此現(xiàn)象與毛細(xì)管半徑吸濕膨脹有關(guān)。當(dāng)織物含水率大于50%時(shí)，隨毛細(xì)管半徑減小液體在毛細(xì)管中流動(dòng)線速度減小，流量減小，但較細(xì)的孔隙會(huì)導(dǎo)致較高的毛細(xì)管壓力，提高液體的擴(kuò)散距離，因此織物含水率為50%時(shí)的毛細(xì)管半徑對(duì)織物吸濕最為有利，此時(shí)織物吸濕效果最好，表現(xiàn)出較好的導(dǎo)水性。由于水的表面張力大于正己烷的表面張力，因此藍(lán)墨水芯吸高度大于正己烷芯吸高度。由圖可知，織物芯吸高度曲線有明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，在芯吸初始階段，芯吸速率快，曲線斜率大；芯吸后期芯吸高度上升緩慢，曲線斜率趨于平緩。這是由于紗線之間的孔徑較大、孔徑分布廣泛，負(fù)責(zé)短期快速芯吸，該階段可表征織物能否在短時(shí)間內(nèi)快速進(jìn)行吸濕排汗[26]；纖維在紗線中形成微觀的毛細(xì)管效應(yīng)，負(fù)責(zé)長(zhǎng)期芯吸[27]，在向上的毛細(xì)管作用力和向下的重力平衡作用下，以緩慢的擴(kuò)散速率達(dá)到最大芯吸高度，芯吸速率呈下降趨勢(shì)。

3 結(jié) 論

為研究含水率對(duì)拉伸細(xì)化羊毛機(jī)織物熱濕舒適性能的影響，本文將織物處理成5種不同含水率狀態(tài)，分別測(cè)試織物的熱傳遞性能及濕傳遞性能，通過分析得出以下結(jié)論：

①拉伸細(xì)化羊毛織物潤(rùn)濕后，表面溫度明顯降低，但隨著織物含水率增大表面溫度變化不大?？椢餄?rùn)濕后能夠維持其表面溫度基本不變使人體感到舒適。

②拉伸細(xì)化羊毛織物含水率小于40%時(shí)，織物內(nèi)水分以結(jié)合水和中間水為主，與纖維結(jié)合比較緊密，纖維間孔隙、紗線間孔隙有一定程度的減小，浸潤(rùn)性能較干燥狀態(tài)時(shí)略有改善，但大量存在于紗線孔隙內(nèi)的空氣阻止水分子進(jìn)一步接觸纖維，織物仍然呈現(xiàn)疏水性；織物含水率達(dá)到50%左右時(shí)，接觸凉感越來越明顯，熱傳遞性能較好，此時(shí)毛細(xì)管壓力和液體流速、流量達(dá)到平衡，織物導(dǎo)濕性能達(dá)到最好；織物含水率大于50%時(shí)，織物內(nèi)水分以自由水為主，水分子逐漸充滿紗線間孔隙，空氣含量大幅度減小，織物呈親水性，吸濕效果良好、干燥速率較快；此時(shí)毛細(xì)管半徑過小，液體流量和流速受限，導(dǎo)濕能力略有降低，但均強(qiáng)于干燥狀態(tài)下織物的導(dǎo)濕能力。