基于织物毛细导水能力进行差别导水面料设计方法技术

本发明专利技术涉及一种根据织物正反二面纱线和织物单位面积毛细输水能力(LP)的计算，并由此来设计与织造差别化吸湿排汗织物的方法。该设计方法包括(1)在进行织物结构设计之前首先对织物布面和布底用纱之润湿特性进行测量与选择，要求布面用纱的接触角小于或等于布底用纱的接触角，优选布面用纱的接触角小于布底用纱的接触角10°以上；(2)提出了纱线毛细管数量估算公式，利用此公式对布面纱与布底纱纱线毛细导湿特性进行推算，并根据本发明专利技术给出的选择标准选择合适的面或底纱；(3)推算单一纱线之毛细输水能力(4)结合织物的结构设计，计算面和/或底纱分别在布面与布底的覆盖面积，由此推算出单位面积布面与布底总体的毛细效应液态水传输能力LP，要求LPu>LPb，优选LPu>1.3LPb。由此设计与实现的织物可以达到有效的织物二面差别化导湿的效果既织物布面的含水量高于布底的含水量。

Design method of differential water conducting fabric based on capillary water conducting ability of fabric

【技术实现步骤摘要】
基于织物毛细导水能力进行差别导水面料设计方法
本专利技术涉及纺织
，尤其涉及一种通过对织物纱线的润湿特性接触角测量及选择，并根据纱线的材料特性，纤维的毛细管输水理论对单支纱线及织物面或底单位面积毛细输水能力的计算进行织物结构设计。要求织物布面毛细导水能力比织物布面毛细导水能力至少大1.3倍，优选大2倍以达到织物具有二面差别化导水功能的设计方法。
技术介绍
差别导湿能力织物是一种织物正面与底面具有不同的导湿能力从而使该织物在实际使用过程中液态水(汗液)能更方便地从织物导湿能力弱的一侧传递到导湿能力强的一侧。在正常的穿着过程中，特别在运动出汗时能将汗液排离皮肤从而感受到更好的干爽舒适的感觉。如果布底的导湿能力强于布面时，对于某一些特殊情况，例如冬季皮肤干燥，则可以达到锁水保湿的功效。具有差别导湿能力织物的设计与制备已经有了诸多先有的专利技术，并且织物差别导湿能力也可以按标准AATCC195“LiquidMoistureManagementPropertiesofTextileFabrics”或GB/T21655.2“纺织品吸湿速干性的评定第2部分：动态水分传递法”进行性能测量。面料的差别导湿能力可以用单向传递指数进行描述，通常单向传递指数(O)高于3级或>100被认为有显著的差别导水能力(GB/T21655.2)。人们已经发现具有差别导水功能的面料能有效地提升穿着者在运动过程中的舒适感，延缓生理疲劳的发生。通过对相关专利的检索，我们发现相关领域的若干先有专利并总结如下：1.侧重于织物组织结构的设计达到具有吸湿快干功能或在吸湿快干面料设计上添加功能纱或后整理以达到附加功能的目的，例如·专利申请CN105725319A“一种吸湿快干针织牛仔衬衫面料”由毛细管腰圆形内腔结构的改性聚酯短纤维Porel吸湿快干纤维与棉混纺色纱、氨纶两种纱线组成，具有吸湿快干效果良好，手感柔软轻薄，外观效果与梭织牛仔面料极为相似，面料弹性优于梭织牛仔面料的特性。·专利申请CN106283368A“一种抗菌防臭吸湿快干针织面料”的生产工艺采用纳米级银基抗菌物提供优异的抗菌除臭功能，并利用改进型沟槽状纤维截面带来显著的吸湿快干效果，纤维中的纯银成分能够在短时间内杀灭对人体有害的各种常见病菌并除去汗臭；·专利CN205741455U“一种透湿快干的吸湿发热面料”，该织物包括：正面层和反面层，正面层纱线为尼龙涤纶混纺纱包覆所述氨纶，反面层为吸湿发热涤纶纱，吸湿发热涤纶纱与正面层纱线通过集圈形式连接，呈1:2斜纹结构，并在正面层和所述反面层的表面涂覆有吸湿快干助剂。通实现吸湿发热、透湿快干功能；·专利申请CN105088802A，“一种色织面料吸湿快干整理工艺”，提供一种色织面料吸湿快干整理工艺，整理过程为：将色织面料浸入吸湿快干整理剂中，其中吸湿快干整理剂由表面活性剂、聚醚氨基改性硅油组成，采用轧烘焙工艺方法，整理后的织物水平芯吸、扩散性提高了260％，导湿量、手感和弹性均较好；·专利申请CN103276601A，“一种吸湿快干面料的染整工艺”，采用坯布预定型→去油去浆前处理→染色→还原清洗→去微纤整理→吸湿快干整理→定型的工艺流程不仅能保持面料的吸湿排汗功能，还能保持疏水快干功能，能够达到面料的吸湿快干的要求。二利用不同纱线的搭配与设计达到液态水在织物二面的传递能力有差别·专利申请CN201710717764.6，“一种导湿速干针织纬编面料及其加工工艺”提供了一种导湿速干针织纬编面料由至少两种DPF不同的纱线纬编织成，通过对二种不同DPF纱在织物二面的浮线长的设计达到织物二面差别导湿能力的实现。·专利申请CN106012538A，“吸湿快干单向导湿双层面料的制作方法”报道了采用阳离子涤纶纱和涤纶长丝编织制成双层面料坯布，然后采用改性精炼剂LS01对双层面料坯布进行处理制成的吸湿快干单向导湿面料。·CN1985036A“具有水分管理性能的机织织物”报道了一种机织织物由疏水性和亲水性材料的通常均匀机织的结构组成，并且具有疏水性和亲水性材料的内部和外部暴露表面。从而实现了汗水由布底向布面的单向传递。·CN207044828U“单向导湿面料”通过原棉纱线与亲水纱线交织而成的局部拒水纱，及表层纱布的亲水纱线支数大于里层纱布的原棉纱线。从而无需任何化学处理工艺实现了单向导湿。·CN206033999U“单向导湿吸湿发热针织面料”通过不同纱线的搭配组合使得该面料具有单向导湿的功能，同时还实现了吸湿发热的功能。通过对相关领域已有专利的检索我们可以总结到虽然已经有许多现有的专利技术介绍了织物二面具有差别导湿能力的实现技术，但是其技术实现方案可以归入二大类，第一大类是通过不同的后整理工艺在现有的面料表面进行处理，从而实现织物的二面的差别导水。但是此类方法普遍存在助剂的水洗牢度不高，通常在一定次数水洗后功能就会下降甚至消失，同时被处理织物的材料特性与组织结构也会影响处理的效果。第二大类是利用疏水纱和亲水纱通过对织物的组织结构上将亲疏水纱在织物二面的不同位置的设计达到此功能，但是现有的技术都没有讨论到纱线自身的结构也会显著地影响了纱线的亲疏水性及其导水能力，从而影响了织物的差别导湿能力。材料表面的润湿性能是影响织物差别导湿的一个重要因素，但不是唯一的因素。就如也有专利技术也报道了利用不同纱线的DPF值进行织物设计，也有可能实现织物的差别导湿但是该技术却对材料固液接触角因素的影响却没有进一步的讨论与研究。业内公知，不同材质的纱线其自有的接触角各不相同。例如粘胶长丝的接触角大约在27°；涤纶大约在65°；锦纶约在40-62°左右。因此为了克服差别导水织物设计中现有技术中不足之处，本专利技术提出了从纱线毛细输水能力与织物二面导水能力的差异出发进行纱线及织物输水能力的计算与组织结构设计，从而实现了织物二面差别导水的功能。
技术实现思路
针对前述提出的现有技术的缺陷，本专利技术人提出了通过对纱线毛细输水能力的测量与计算，利用织物二面输水能力的差异进行织物结构的设计而实现差别导水功能。在介绍本专利技术具体内容之前，先介绍与此专利技术相关的一些理论基础知识。人体皮肤出汗经服装(织物)传导至外界空间的湿传递通道主要有三种类型:第一类是汗液在微气候区中蒸发成水汽,气态水经织物中纱线间和纤维间的缝隙孔洞扩散运移到外层空间,第二类是汗液在微气候区蒸发成水汽后,气态水在织物内表面纤维孔洞和纤维表面凝结成液态水,经纤维内孔洞或纤维间空隙毛细运输到织物外表面,再重新蒸发成水汽扩散运移到外空间；第三类是汗液通过直接接触以液态水形式进入织物内表面,通过织物中纱线间、纤维间的缝隙孔洞毛细运输到织物外表面,再蒸发成水汽,扩散运移到外空间(姚穆等，织物湿传导理论与实际的研究，西北纺织工学院学报，第15卷，第2期(总55期))。因此在运动出汗过程中保持面料底部的干爽，将汁液尽可能地排到织物外表对服装服用的舒适性有重大的意义。在空气，水，固体这一界面体系中影响水的传递特性的重要指标是接触角。接触角(conta本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制作面和底具有不同毛细输水能力的织物的方法，包括对(a)单支纱线，(b)织物内表面,和(c)织物外表面的毛细输水能力进行计算，并根据计算结果设计和调节织物结构，以达到织物面毛细导水能力比织物布面毛细导水能力至少大1.3倍。/n

【技术特征摘要】
1.一种制作面和底具有不同毛细输水能力的织物的方法，包括对(a)单支纱线，(b)织物内表面,和(c)织物外表面的毛细输水能力进行计算，并根据计算结果设计和调节织物结构，以达到织物面毛细导水能力比织物布面毛细导水能力至少大1.3倍。


2.根据权利要求1的方法，其中所述织物面毛细导水能力比织物布面毛细导水能力至少大2倍。


3.根据权利要求1或2的方法，所述单支纱线之毛细输水能力的计算包括：测量纱线之接触角θ以确定其材料之气液固三相间润湿特性；然后计算纱线毛细管当量半径r，毛细管数量及毛细输水能力LP；最后根据下述公式得到毛细输水能力:

式中:
LP:纱线毛细效应输送液体的能力(m3/s)；
C:纱线中纤维有效毛细管系数，0.95>＝C>＝0.35,典型参数C＝0.8；
X:长丝纤维上的沟槽数量,典型纤维如圆形X＝0；三角形X＝0；Y形X＝3；H型X＝2；W形X＝3；十字形X＝4；C形X＝1；
F:单一纱线中长丝数量；
r:毛细管当量半径(m)；
σ:液气界面张力(N/m)，20℃水为0.0725(N/m)；
η:液体的粘度(Pa.s)；和
L：毛细管的长度(m)。


4.根据权利要求3的方法，其中织物布面用纱线的接触角不大于80°；毛细管当量半径不大于4.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡军岩，王勇，杨从旭，
申请(专利权)人：东莞超盈纺织有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44