功能亲肤性纤维性能研究及针织品开发

关燕¹，林旭¹，臧勇¹，孙广照²，金晓东¹

(1. 山东省纺织科学研究院，青岛266032; 2.青岛雪达集团有限公司，即墨266200)

原载：青岛市第三届学术年会论文集；213-217

0 前言

一直以来，人们对纺织品面料的绿色、环保、健康、舒适性要求愈加强烈。高附加值的纺织面料具备某些特殊功能的同时，其舒适性指标绝对不能忽视。著名品牌阿迪达斯提倡"动态分层概念"，与身体接触的里层使用能起到一定的支撑作用并能减轻肌肉振动的舒适性纤维，而外层织物所使用的功能纤维能减轻外界环境温度升高对球员体温的影响;耐克公司为巴西足球队设计的球衣使用球形纤维，使衣料不紧贴皮肤，透气性良好，球员穿着感觉凉爽。在纺织品领域，新型功能亲肤性纤维被广泛用于制作衬衣、运动服、贴身内衣、袜子、作战服等等。高科技纤维如保暖、导湿、吸湿排汗改性化纤及再生纤维素纤维Tencel(天丝)、Modal(莫代尔)等新型纤维混纺面料的应用，在国际上正处于迅速发展阶段，今后的需求将持续呈上升趋势。当前，我国功能性针织服在针织内衣产品中的比例明显比发达国家低[3]，急需进一步发展，开发前景看好。

功能亲肤性保暖针织品的难度在于保暖、导湿透气和薄形三者兼顾[3]。三者之间存在着排斥性，根据不同类型保暖针织品的最终用途，有主有从，可不同程度地兼顾三者。老年人穿着保暖针织品要强调保暖，允许采用较厚的无纺纤维絮层;女青年穿着的保暖针织品要强调薄形，不能使用无纺纤维絮层，而要从纤维、远红外物质、弹性紧身方面来增强保暖效应，并可与美体塑身功能相结合;青年人穿着的要强调保暖导湿透气，以便在轻量活动时及时释放汗气而不致闷热，宜采用天然纤维、保暖纤维、纤维素纤维等，组织结构适宜、厚度较薄等的单层或多层织物。如果对双面单层织物加工后，其具有薄暖导湿透气效果，则有着使消费者穿着舒适得体和降低成本，提高生产效率等方面实用意义。

应用具有保暖性的光电子改性涤纶、吸湿性好的Modal、棉纤维混纺及与导湿细旦腈纶纤维、氨纶弹力纤维等功能亲肤性新型纤维和天然纤维混纺交织，通过面料组织结构的合理设计及适宜的生态染整处理，形成了秋冬季保暖导湿系列针织品，既实现针织内衣保暖效果，又使产品能够及时地排除多余的体汗湿气，更加利于人体舒适性。并注重生产全过程生态加工，产品投放市场深受消费者欢迎。

1 功能亲肤性新型改性聚酯纤维

1.1 光电子纤维特征

所采用的光电子纤维为高科技改性聚酯纤维，横截面边部不太规则，该纤维在一定温度时有较高远红外辐射率。远红外辐射将激活人体细胞中的分子，加速血液循环，有利于人体保暖。同时细胞分子被激活，细胞将保持活力，人体的自然恢复能力也随之提高。光电子纤维作用在于不仅能吸收可见光的能量，以热量的形式反馈人体，进入皮下深层扩张微血管，促进血液流动，改善新陈代谢，可将人体放出的能量进行吸收，达到利用自身热量保温目的。光电子纤维(黑色)与其他纤维混纺纱横截面见图1所示。

图1光电子纤维，棉等纤维混纺纱截面

1.2 纤维的理化性能对比分析

光电子纤维与其他纤维性能对比分析见表1。

表1 光电子纤维与其他纤维性能对比[4]

性能	光电子纤维	Modal	棉	涤纶
干强/(cN·tex^-1)	45-55	32-34	20-24	55-60
湿强/(cN·tex^-1)	44-48	19-21	26-30	54-58
干伸长率%	25-29	13-15	3-10	25-30
湿伸长率/%	24-30	14-16	12-14	25-30
干模量/(cN·tex^-1)	55-277	700	90-110	60-280
吸水性/%	2-3	75-80	45-55	2-3
保暖性	良好	一般	好	一般

光电子纤维的强度伸长、干模量等指标与普通涤纶接近，远高于纤维素纤维。与Modal以及棉等纤维混纺可提高纱线的强度，且可改善纱线的条干均匀度。由于其截面几何特征，具有比其他圆形纤维高的抗弯性能，增加了纤维间饱和力、

蓬松度性、透气性和丝条硬挺性，光泽柔和、素雅效果好，消除了圆形纤维织物蜡状感，手感舒适。选择保暖性良好的光电子纤维、吸水性好的Modal纤维配比混纺，可充分发挥两种纤维的保暖、吸湿和强力等特长互补的优势，加工出功能舒适性产品。

1.3 采用0.8～0.9旦腈纶纤维交织，有助于产品的导湿透湿气

"芯吸效应"是细旦纤维织物所特有的性能。同样腈纶纤维细度愈细，这种芯吸透湿效应愈明显，且手感越柔软。因此采用细旦腈纶纤维与光电子纤维混纺纱交织形成的导湿保暖系列针织品可导汗，微量透气，穿着时可保持皮肤干爽，出汗后没有棉织物的凉感，也没有某些合成纤维的闷热感和汗臭味，从而提高了织物舒适性和卫生性。

2 纺纱工序

2.1 研制重点

探讨适合功能亲肤性针织品的光电子纤维与Modal纤维混纺纺纱及细旦腈纶纤维纺纱工艺。

原料配比:优选不同纤维配比工艺对针织品舒适性影响见表2。

表2 光电子纤维、Modal、细旦腈纶纤维不同配比对针织品舒适性影响

不同光电子纤维、Modal/棉、细旦腈纶纤维比例的内衣品种编号	吸湿量 /(g·m^-2·d^-1)		保暖率 %		透气率 /(mm·s^-1)
	国际先进水平	实测	国际先进水平	实测	国际先进水平	实测
1#	＞3000	960	＞50	71.5	300-600	190
2#		1650		62.7		233
3#		2590		55.2		370
4#		3700		50.2		410
5#		6230		40.1		530

保暖率、透气率、透湿率是反映亲肤性内衣舒适性的重要指标。根据国际上有关权威机构认定和公认的先进水平标准，一件舒适的内衣是由3个指标最佳配合的结果，即保温率达到50%以上，透气率控制在30Omm/s～60Omm/s之间，透湿量大于3000g/m²/日。本项目选4#为最佳原料配比方案，但5#为客户满意方案。

经优选工艺加工的纱线条干CV%、粗、细节、棉结等主要质量指标达到2001年乌斯特统计值25%以上，满足后加工要求。

2.2 细旦腈纶纤维纺纱工艺

该纱线作为交织用纱线，在织物中起芯吸透湿作用。因此，应根据产品的定位、性能用途，确定原料性价比。经优选确定细旦腈纶纤维细度为0.89dtex，长度为38mm，平均强度约2.5cN/dex，伸长率35%左右。经工艺优化加工的纱线满足针织用纱要求。成纱主要质量技术指标达到或接近2001年乌斯特值5%水平。

3 针织加工

开发适应时尚要求的贴身穿着针织品应重点考虑亲肤性、功能性、触感舒适。常规内衣品牌的市场运作往往只强调内衣的功能性，即使有高科技含量的技术支持，仍要强调"高情感"、"更为人性化"的品牌品质的营造。亲肤性针织品经试验证明，比棉织物导湿性能强、保暖性能好、穿着舒适自如。

3.1 原料与品种的选择

基本思路:着重考虑功能亲肤性针织品贴身的内面，光电子纤维、Modal混纺纱线与细旦腈纶纱交织凸点面积较大，对接触皮肤的接触面积较多，导湿细旦腈纶纱交织点在内里形成凹点，由于凹凸面形成微小空间，既保暖，又可使人体排泄的湿气易于从织物的内表面渗透到织物外表，加之利用氨纶的弹力，达到服装紧身而又能舒展的效果。

原料的选择:主要原料优选了光电子保暖纤维、吸湿的Modal纤维、棉纤维混纺与导湿腈纶、8%莱卡纤维进行交织。

品种选择:采用双面、复合罗纹、提花等凹凸组织结构的坯布制作男女各式内衣。

3.2 主要工艺流程

原料准备→坯布编织→密度检验→布打印→检验修残→漂白、染色→光坯检验裁剪→缝纫→整烫→验叠→包装入库。

编织工序:一般选择双面提花组织，使织物中的微空隙适当，以利毛细管效应的形成。以斜纹凹凸组织为例:在织造加工中，采用JHP-P4U2大圆机)上二下四双面机进行编织。前三路配纱编织如下

(图2):

由细旦睛纶纱14.8tex下针1和下针2编织单面不完全平针组织，其余计不参加编织。

由光电子纤维、Modal、棉14.8tex混纺纱加莱卡弹力丝下针3和上针1编织不完全罗纹组织，其余针不参加编织。

由光电子纤维、Modal、棉14.8tex混纺纱下针4和上针2编织不完全罗纹组织，其余针不参加编织。

织造主要技术关键:

(1)传统三层保暖内衣克重为每平方米350g-370g，而功能亲肤性内衣克重可设计在每平方米270g-295g，解决传统内衣面料缩水大、易变形和厚重臃肿，较好实现"薄暖"效果。

(2)多纤维混纺交织双面布编织，由于针织的弯纱深度大，纱线喂纱张力达到了2.5g-3.0g，编织时易造成较多破洞。因此经反复试验，在喂纱不变情况下，对针织弯纱深度做相应调整，适当减少坯布牵拉张力，保证坯布正常编织。

(3)双面弹性织物，在编织中加入莱卡时，调整好下压针送纱量是重要环节，下针所垫放的纱线在成圈后有余纱，可有效地避免破洞，确保织成坯布手感柔软、弹性极佳。

(4)双面弹性织物迸纱量不当，易在织物表面形成暗条。反复试验调整出适当送纱量，消除布面横挡，坯布经染色整理后，布面细致紧密、手感柔顺，并具有良好弹性。

经试验证明，相同原料成分和克重，不同组织结构针织品保暖、吸湿效果不同。

表3 290g/m²不同组织结构亲肤性针织品性能指标比较

试样	吸湿量/g·m^-2·d^-l)	保暖率/%
罗纹组织	3900	28.12
四凸组织	4500	33.31
缎纹组织	4580	30.23

从表3可见，结合两项指标的综合效果和后道染整工艺的可改善性，斜纹凹凸组织具有较好的吸湿保暖性，可作为功能亲肤性针织品首选织造组织结构。采用斜纹凹凸组织制造的功能亲肤性针织品的单层结构织物双面效果见图5、图6。

图5 针织品内表面	图6针织品外表面

4 染整工序

4.1 前处理

光电子纤维、Modal混纺针织物不含杂质，但需要去除前工序编织机加工过程中造成的沾污，适合采用短流程的清洁处理。

4.2 染整工艺

主要技术关键:

（1）面料中含30%腈纶纤维，氧漂时须解决腈纶的泛黄问题。

(2)选择对细旦腊纶沾色轻的活性染料染棉。

(3)皂洗前酸洗中国和布面上残存的碱液。

(4)皂洗充分，去除布面上的浮色，保证腈纶纤维的色泽清晰，牢度达标。

(5)选择蓬松且软的阳离子柔软剂，同时硅油整理，体现软、滑毛缎的手感。对硅油要严格测试，一定要耐高温、高剪切力。

4.3 导湿保暖整理

主要技术措施:

(1)优选整理剂:为了增加纤维制成品的蓬松程度，在纤维的表面施以有机硅，经高温定型后形成网状的润滑膜，大大提高纤维的滑爽感，抗静电防沾污，防起球，并具有满足客户使用要求的一定耐久性。

(2)通过对里子适当的磨毛加工工艺使得里层均匀起绒，改善触感，一方面贴身效果更舒适，另一方面加大了空气含量，更为蓬松保暖。

4.4 后整理效果

参照有关产品标准测试方法，对优化工艺整理前后试样吸湿量、保暖率测试结果对比情况见图7、图8[2]。

图7 整理前后试样吸湿量测试结果比较	图8整理前后试样保暖率测试结果比较

由图7、图8可知，经优选工艺整理的试样耐久性吸湿量、保暖率比末整理试样还可分别平均提高7%和6%以上。

但天气凉时，排导湿气不良或过速都会使人感觉不舒适。通过综合优选原料和配比、合理设计组织结构及后整理加工，可得到在吸湿保暖效果较好的前提下，产品同时具有一定的导湿功能。图9为试样与其他纤维织物在常温下l2min残留水分比较情况。

图9试样与其他纤维织物 在常温下l2min残留水分比较； 1一国外样品;2一棉织物;3一光电子纤维、Modal、棉、细旦腈纶织物;4一整理后光电子纤维、棉、Modal、细旦腈纶织物。

从图9可知，经整理后的光电子纤维、棉、Modal、细旦腈纶织物导湿性比整理前略有改善，且好于棉织物和国外样品。

5 最终产品质量

由于注重了功能亲肤性原料选型、配比、纺纱、织造、染整、缝制等全过程生态加工工艺的实验和参数优选，产品主要性能指标达到预期效果(表4)。

经通过国家检测中心和国环标认证委认可检测机构检测，功能亲肤性产品功能舒适性指标均达到生态纺织品标准要求。对比国外同类样品测试，性能达到国际先进水平。产品具有良好的保暖导湿功能和透气舒适、色泽柔和的亲肤性生态风格，满足绿色消费要求。可制作运动服装、床上用品和贴身衣着的功能舒适性针织品。

6 结论

(1)选择适宜的凹凸组织结构对于薄型针织品实现导湿保暖透气、不起球功效可起到耐久性作用。

(2)功能亲肤性纤维针织品作为一种针织行业前沿产品[3]，从各种途径对其进行尝试开发，应根据不同消费群体最终用途要求，综合考虑舒适性、功能性、耐久性和价位因素，做成系列产品，扩大市场占有率。

表4 导湿保暖系列针织面料功能亲肤性指标测试结果

检测项目	同类产品不同水平值	样品1# 深灰(国外)		样品8# 浅粉红		样品9# 浅灰
		实测	判定	实测	判定	实测	判定
吸湿量 /(g·m^-2·d^-l)	国外先进水平值≥5000	6730	合格	6700	合格	7500	合格
	GB19082-2003医用一次性防护服技术要求≥2500		合格		合格		合格
甲醛含量 /(mg·kg^-l)	欧盟标准≤75	2.2	合格	1.6	合格	1.8	合格
	GBl8401-2001纺织品甲醛含量的限定直接接触皮肤类≤75		合格		合格		合格
pH值	欧盟标准4.0-7.5	6.3	合格	6.4	合格	6.5	合格
	GB/T18885-2002生态纺织品技术要求4.0-7.5		合格		合格		合格
水分蒸发率/%	国外先进水平值≥30	30.9	合格	34.8	合格	30.6	合格
	Q/002KY-001≥20		合格		合格		合格
起毛起球/级	国外先进水平≥4.5	4-5	合格	4-5	合格	4-5	合格
	FZ/T73008-2002针织T恤衫≥3.5		合格		合格		合格
保暖率/%	国外样品先进水平≥40	41.1	达到	43.0	达到	41.0	达到
	FZ/T针织保暖内衣≥30优等品		合格		合格		合格
透气率 /(mm·S^-1)	国外先进水平≥250，≤500	380	达到	410	达到	430	达到
	FZ/T≥18		合格		合格		合格

(3)功能亲肤性针织品市场潜力大，生产经济效益好。本项目产品年销售额已达亿元以上。先后有20多个国内外著名品牌生产企业订制加工新品，应用前景广阔。

参考文献

[1]姚穆，纺织材料学[M]，中国纺织出版社，1996，4

[2]程隆棣等，功能性涤纶纤维及其产品的吸湿导湿性能[J]，棉纺织技术，2003(9)；35-37

[3]顾维铀，功能性针织服的开发探讨，上海市针织科学技术研究所

[4]关燕等，Coolplus纤维加工工艺及其产品性能研究[J]，棉纺织技术，2003(9)；5-8