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熱濕管理功能性針織物的研究現(xiàn)狀

2024-07-17 05:22:54

隨著科技進(jìn)步發(fā)展和運(yùn)動健康觀念的普及,人們對服裝的要求變得多元化,但穿著舒適性仍是消費(fèi)者的重要評價指標(biāo),其中熱濕舒適度占整體感覺的50%,是服裝舒適性研究的重點(diǎn)??椢锏臒釢袷孢m性是指在不同環(huán)境和活動條件下,宏觀環(huán)境與皮膚的熱濕交換維持在一定平衡,使人體感覺到舒適的特性??椢锏臒釢窆芾砩婕叭梭w、服裝以及環(huán)境之間熱濕的交互作用,在織物與皮膚之間形成服裝微環(huán)境,舒適的服裝微環(huán)境條件在溫度為(32±1)℃,相對濕度為50%±10%,風(fēng)速為(25±15)cm/s。

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單向?qū)袷菍⑵つw表面汗液傳導(dǎo)至面料外側(cè),并阻止外界液體反滲,從而保持皮膚干爽舒適。為加快汗液的定向傳導(dǎo),研究人員通常在針織物厚度方向上實現(xiàn)潤濕梯度或差動毛細(xì)效應(yīng)。單向?qū)襻樋椢锏闹苽浞椒煞譃閮深?。一是利用針織工藝靈活的可設(shè)計性,改變內(nèi)外層親/疏水穿紗配置,在此基礎(chǔ)上,還可利用提花、集圈、空氣層等編織技術(shù),使針織面料具有網(wǎng)眼肌理、凹凸變化結(jié)構(gòu)、蓬松結(jié)構(gòu)等特性,提高對汗液定向運(yùn)輸?shù)墓芾砟芰Α6窃卺樋椢飭蝹?cè)通過噴涂、泡沫、印花等后整理方式進(jìn)行拒水或親水處理。


蕉內(nèi)單向?qū)窦揖臃硎疽鈭D

接觸涼感針織物

涼感性能包括瞬間涼感和持續(xù)涼感兩方面,瞬間涼感是當(dāng)皮膚與較低溫度的織物接觸時,使體表熱量迅速傳導(dǎo)到織物,從而產(chǎn)生瞬間涼爽的感覺,但隨著織物溫度逐漸平衡,涼感就會消失。持續(xù)涼感是指織物快速吸收皮膚表面的汗液并蒸發(fā),使人體持續(xù)保持干爽舒適的狀態(tài)。因此,為延長針織面料在夏季時的涼爽舒適穿著體驗,不僅需要提升其導(dǎo)熱性能,也需關(guān)注其導(dǎo)濕排汗效果。

針織物的涼感功能可以通過使用涼感纖維或涼感助劑后整理來實現(xiàn)。涼感纖維可分為本征和改性涼感纖維,后整理是將木糖醇、薄荷醇等助劑涂覆在面料上。較為常見的本征涼感纖維包括天然纖維如麻、絲、竹原纖維等;改性涼感纖維包括截面異形的化學(xué)纖維,這些纖維具有優(yōu)異的吸濕、導(dǎo)濕能力;或?qū)⒏邔?dǎo)熱物質(zhì)(如玉石、云母等)加入紡絲原液中制備高導(dǎo)熱長絲,其本質(zhì)是減小界面聲子散射作用,構(gòu)筑導(dǎo)熱通路,但導(dǎo)熱填料的過量負(fù)載會影響長絲的力學(xué)性能。


接觸涼感織物

輻射調(diào)溫針織物

近年來,為了降低能耗、節(jié)約能源,順應(yīng)綠色發(fā)展的理念,研究人員提出了輻射調(diào)溫概念。輻射調(diào)溫織物是通過光子結(jié)構(gòu)設(shè)計調(diào)控其對人體紅外的透過率、紅外發(fā)射率和太陽光反射率的零能耗、可持續(xù)技術(shù),從而實現(xiàn)人體的保暖或降溫。輻射調(diào)溫紡織品主要載體為纖維膜或織物,通過組分添加、微納結(jié)構(gòu)設(shè)計、多層復(fù)合等方式實現(xiàn)紡織品的光譜響應(yīng)優(yōu)化,但目前以針織為結(jié)構(gòu)的研究較少。


輻射調(diào)溫針織物的分級結(jié)構(gòu)設(shè)計

吸濕保暖針織物

御寒保暖織物的設(shè)計原理是構(gòu)筑靜止空氣層,由于空氣的傳熱系數(shù)遠(yuǎn)低于紡織纖維,可以有效隔絕人體向周圍傳遞熱量,但在保暖的同時還應(yīng)兼具透氣透濕性,否則濕氣積聚會導(dǎo)致人體產(chǎn)生黏體和濕冷感。制備保暖針織面料的方法包括選取卷曲或中空纖維、織物組織結(jié)構(gòu)設(shè)計、起絨等后整理方法。天然纖維如羊毛、棉等具有吸濕性強(qiáng)、保暖性好等優(yōu)點(diǎn),深受消費(fèi)者青睞。近年來,研究者也致力于開發(fā)新型多孔纖維,如WU等模仿北極熊的“核-殼”結(jié)構(gòu)制備出了一種氣凝膠纖維,用其所制備的針織物能夠有效阻隔熱對流、熱輻射及熱傳導(dǎo),且具有柔軟、輕薄、彈性好等優(yōu)點(diǎn)。


北極熊皮毛的“核-殼”結(jié)構(gòu)

選用立體化組織結(jié)構(gòu)設(shè)計,制備三維結(jié)構(gòu)、豐富紋理和層次感的針織面料,也有助于提高針織物的保暖性能;或者將功能性(如形狀記憶、抗菌等)紗線與無縫全成形針織技術(shù)相結(jié)合,直接制備一體化服裝,具有優(yōu)異的貼身性、功效性和舒適性。此外,抓絨是增加織物厚度的常見技術(shù),但存在易掉毛、引起皮膚瘙癢等缺點(diǎn)。

相變調(diào)溫針織物

相變調(diào)溫功能是指在織物中添加相變材料,隨環(huán)境溫度升高或降低時織物吸收或釋放熱量,以調(diào)節(jié)服裝微氣候的溫度。在針織材料中使用相變材料需滿足以下 3 點(diǎn):(1)合適的相變區(qū)間,由于服裝微氣候在(32±1)℃時,人體處在較為舒適的狀態(tài),因此相變材料的溫度區(qū)間應(yīng)與之貼近;(2)良好的形狀穩(wěn)定性,確保材料在相變過程中不會發(fā)生變形或泄漏;(3)相變可逆性和使用穩(wěn)定性,相變材料能循環(huán)使用,可承受日常生活的機(jī)械作用、洗滌和熨燙等。

在針織物中添加相變材料的方法主要包括微膠囊涂層改性和與調(diào)溫纖維混紡,微膠囊改性法是先將相變材料以膠囊形式包覆,再通過浸軋、發(fā)泡等方式涂覆到織物表面,但存在制備工序繁瑣、膠囊與織物結(jié)合牢度差等缺點(diǎn)。調(diào)溫纖維混紡法是采用熔融紡絲技術(shù)進(jìn)行膠囊或皮芯復(fù)合制備調(diào)溫纖維,再與其他纖維混紡織造織物。

結(jié)構(gòu)響應(yīng)針織物

在以“快”為主流的新時代,由于外界環(huán)境或人體活動行為頻繁切換,單一模式織物的應(yīng)用場景受限,“一衣多穿”的概念被引入日常生活和工作環(huán)境中。研究人員利用針織物獨(dú)特的線圈結(jié)構(gòu),感應(yīng)光、熱、濕等外界刺激自動調(diào)節(jié)紗線和織物結(jié)構(gòu),從而實現(xiàn)動態(tài)熱濕響應(yīng)性能。如LIN等以雙面棉針織物為基材,采用硅烷偶聯(lián)劑對其進(jìn)行疏水改性,然后單側(cè)噴涂熱響應(yīng)聚合物,通過選擇性紫外光照法原位聚合,在織物表面成功構(gòu)筑熱響應(yīng)傳輸通道,制備了具有潤濕切換和孔隙響應(yīng)性能的智能織物,結(jié)果表明當(dāng)織物處于20℃時,紗線蓬松、通道疏水,可防止外界水分進(jìn)入,降低透濕性,保持人體溫度;當(dāng)織物處于40℃時,通道為階躍潤濕性,紗線緊密、孔隙增大,可高效輸送水蒸氣并單向傳導(dǎo)汗液。


織物的熱管理性能

來源:紡織導(dǎo)報