吸濕速干非織造鞋材介紹

　　非織造材料的吸濕速干性是由非織造材料潤濕、吸濕、排濕和蒸發(fā)4個(gè)過程決定的。因?yàn)槿梭w所排放的汗液中，既有液態(tài)水，也有氣態(tài)水，所以將會(huì)有兩種情況。一是液態(tài)的水分直接接觸非織造材料，以液態(tài)水的形式將非織造材料的內(nèi)表面潤濕并被非織造材料吸收，又依靠纖維間縫隙形成的毛細(xì)作用輸送至非織造材料外表面，而后蒸發(fā)成水蒸汽擴(kuò)散至外層空間。二是蒸發(fā)的水汽直接被構(gòu)成非織造材料的纖維表面所吸收，并在非織造材料內(nèi)表面凝結(jié)成液態(tài)水，再以同樣機(jī)理傳輸?shù)椒强椩觳牧贤獗砻?，蒸發(fā)成水蒸汽遷移至外層空間。由于非織造材料的吸濕排汗過程是一個(gè)綜合性的物理過程，纖維原料、非織造材料結(jié)構(gòu)及后整理工藝等的不同，都會(huì)對這個(gè)綜合物理過程中的不同階段產(chǎn)生不同的影響。

　　由于非織造材料吸濕速干過程有4個(gè)步驟，而潤濕、吸濕過程就決定了非織造材料的吸濕性能，排濕、蒸發(fā)就決定了非織造材料的速干性能。

　　實(shí)驗(yàn)操作得出關(guān)鍵數(shù)據(jù)

　　排濕擴(kuò)散是指非織造材料所吸收的水分由非織造材料的內(nèi)表面向外表面以及吸收的水分向非織造材料四周擴(kuò)散的表面積逐漸擴(kuò)大的過程。排濕擴(kuò)散過程主要依靠纖維內(nèi)空腔、單纖維表面的溝槽、以及非織造材料的縫隙等所形成的毛細(xì)作用。因此，纖維截面異型化、細(xì)旦化、單纖維表面的形態(tài)以及非織造材料組織結(jié)構(gòu)的密實(shí)度，對增強(qiáng)非織造材料對水分的傳導(dǎo)作用有顯著作用。

　　蒸發(fā)是指非織造材料吸收的水分向外層空間的蒸發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)非織造材料的速干過程。如果纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)有過多親水基團(tuán)的存在(如棉纖維、粘膠纖維等)，顯然是不利于速干的，相反減少一定的親水基團(tuán)或增加不親水的合成纖維就能提高速干性能，同時(shí)增大蒸發(fā)比表面積——截面異型化、細(xì)旦化和表面粗糙化，也可以加快蒸發(fā)速率，提高速干性能。非織造材料外側(cè)環(huán)境溫度和空氣流速對蒸發(fā)過程也有重要影響。

　　設(shè)計(jì)4種粘膠、滌綸混比，分別為10∶0、10∶1、10∶2、10∶3(粘膠∶滌綸)試樣編號分別為1、2、3、4。

　　用電子秤按比例分別稱取兩種纖維，試樣1、2、3、4分別稱取粘膠的量均為5kg，稱取滌綸的量為0kg、0.5kg、1kg、1.5kg。將稱取的纖維按編號進(jìn)行初步混和，然后平鋪在喂入簾上。由喂入簾將纖維喂入開棉機(jī)，經(jīng)過風(fēng)道將開松機(jī)內(nèi)的開松好的纖維送入給棉機(jī)。

　　梳理機(jī)上各個(gè)輥筒之間的間距直接影響到梳理效果，這也是除了調(diào)節(jié)各個(gè)輥筒之間速比之外的一種重要調(diào)節(jié)方式。實(shí)驗(yàn)過程中各個(gè)輥之間的隔距如下表：

　　在本課題實(shí)驗(yàn)過程中針刺有3道，分別是預(yù)刺、倒刺和主刺這3道工序，所使用的針刺機(jī)是由臺(tái)灣首行機(jī)械工業(yè)股份有限公司生產(chǎn)的，機(jī)型為SNP250H4。其中預(yù)刺機(jī)植針數(shù)為8250針，馬力為15匹，工作寬度為2.5公尺，針刺頻率為650HZ;倒刺機(jī)植針數(shù)為單位3300針/m，馬力為22匹，針刺頻率為1000HZ，行程為50m/min，所使用的針標(biāo)號為15×18×40×3 R330;主刺機(jī)單位指針數(shù)為3300針/m，馬力為22匹，針刺頻率為1200HZ，行程26m/min，所用的針標(biāo)號為15×18×42×3 R330。

　　依據(jù)GB/T 21655.1—2008《吸濕速干性的評定 第一部分：單項(xiàng)組合試驗(yàn)法》對吸濕速干性能進(jìn)行評價(jià)。實(shí)驗(yàn)在三級標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)使用的儀器及裝置為：電子天平，精度為0.001g;滴定管，分度值為1ml;計(jì)時(shí)器，精度為0.1s;毛細(xì)效應(yīng)儀;溫度計(jì);試樣懸掛裝置。

　　實(shí)驗(yàn)前將樣品在松弛狀態(tài)下調(diào)濕平衡，一般情況下，天然纖維樣品調(diào)濕需16小時(shí)以上，合成纖維樣品至少2小時(shí)，公定回潮率為0的樣品不需要調(diào)濕。

　　原料與儀器

　　單錫林單道夫梳棉機(jī)(進(jìn)安機(jī)械有限公司提供)，實(shí)驗(yàn)原料為粘膠纖維和滌綸纖維，滌綸纖維是有臺(tái)灣崎貿(mào)實(shí)業(yè)股份有限公司生產(chǎn)，粘膠纖維是由遠(yuǎn)東先進(jìn)纖維股份有限公司生產(chǎn)的。兩種纖維的形態(tài)及力學(xué)性能指標(biāo)見下表。

　　吸水率性能測試

　　取尺寸為10cm×10cm平整無褶皺的試樣三份，稱取試樣的質(zhì)量m0，然后將試樣完全進(jìn)入裝有三級水的容積內(nèi)，5min后取出試樣，自然平整地垂直懸掛，直至無水滴滴下時(shí)，立即稱取試樣質(zhì)量m，計(jì)算吸水率。

　　數(shù)據(jù)分析確定最佳工藝

　　不同配比試樣的吸水率測試數(shù)據(jù)如下表所示。從下表中可以看出，非織造材料的吸水率隨著粘膠纖維含量比例的減小而逐漸變小。這是由于粘膠纖維分子結(jié)構(gòu)中含有大量的羥基(—OH)基團(tuán)，能夠大量吸附水分子，而且粘膠纖維分子間隙較大，排列也疏松凌亂，這樣就大大提高了纖維的極性，吸濕能力增強(qiáng)。粘膠纖維含量減少，在非織造材料中親水基團(tuán)就減少，所以吸濕性變差，吸水率減小。表中數(shù)據(jù)顯示試驗(yàn)樣品吸水率都滿足要求，當(dāng)然選擇吸水率越高，吸濕效果就越明顯。

　　滴水?dāng)U散時(shí)間測試結(jié)果如下圖所示。圖中a、b、c、d分別是試樣1、2、3、4水?dāng)U散結(jié)束時(shí)的痕跡。吸滴水?dāng)U散時(shí)間可以從側(cè)面反映材料的吸水?dāng)U散特性及水傳導(dǎo)。由下表的數(shù)據(jù)可以看出，非織造材料的滴水?dāng)U散時(shí)間，隨著非織造材料中含有親水纖維的比例的減小而增大。根據(jù)理論研究可知,一定體積的液滴在厚度為h的非織造材料中擴(kuò)散吸收的時(shí)間與非織造材料的厚度h和接觸角余弦的平方成反比,因此在一定厚度和接觸角的情況下，滌綸纖維比重越大，非織造材料越不容易潤濕，不利于水分的擴(kuò)散和傳導(dǎo)。

　　蒸發(fā)時(shí)間和速率測試結(jié)果見下表。由表中數(shù)據(jù)可知，非織造材料的蒸發(fā)速率是與非織造材料中粘膠纖維的含量成反比的，粘膠纖維含量越小，非織造材料的蒸發(fā)速率越大。這是由于非織造材料中親水基團(tuán)太多，部分水分在非織造材料中以結(jié)合水的形式存在，不易蒸發(fā)，速干性能變差。試驗(yàn)樣品4滿足吸濕速干技術(shù)在蒸發(fā)速率這方面的要求。

　　芯吸高度測試結(jié)果如下表所示。由表可以看出，非織造材料的芯吸高度隨著非織造材料中粘膠纖維的含量的減少而變小，芯吸高度直接反應(yīng)了非織造材料的水分傳導(dǎo)能力，水分在非織造材料能夠傳導(dǎo)，是由于水分受到毛細(xì)效應(yīng)力的作用，毛細(xì)效應(yīng)力就越大，高度值越大。本課題樣品是由針刺法制成的，貫穿在在產(chǎn)品內(nèi)部的纖維，在水分傳導(dǎo)過程中纖維起到毛細(xì)管的作用，因此纖維越細(xì),毛細(xì)管就越細(xì)，芯吸高度值就越大。縱橫向的差異，是由于在非織造材料中，纖維大多呈水平橫向排列，有利于橫向的水分傳導(dǎo)。本課題要求非織造材料的芯吸高度越高越好。

　　透過蒸發(fā)法測得不同配比非織造材料的透濕性能如下圖所示。由圖可以看出，非織造材料的透濕量與非織造材料中粘膠纖維的含量成反比，非織造材料中含有親水基團(tuán)越多，非織造材料的透濕性能就越差。這是由于非織造材料中粘膠纖維吸水膨脹不利于水分傳導(dǎo);而滌綸纖維在其中起到毛細(xì)芯的作用，有利于水分就容易從一側(cè)傳導(dǎo)到另一側(cè)，滌綸纖維增加，其透濕量會(huì)增加。試驗(yàn)樣品4滿足透濕量的要求。

　　實(shí)驗(yàn)表明，4號試樣最終滿足非織造材料吸濕速干的技術(shù)要求，由此可見通過親水纖維與聚酯纖維的混紡技術(shù)是能夠作為改進(jìn)產(chǎn)品吸濕速干性能的一種方法。

　　討論區(qū)

　　在纖維混比中找尋最優(yōu)搭配

　　亞麻纖維是增強(qiáng)復(fù)合材鞋材應(yīng)該具良好的吸濕排汗性能，如果汗液長時(shí)間積在鞋內(nèi)，就會(huì)造成鞋內(nèi)過濕，影響鞋的舒適度，還會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。這種打滑現(xiàn)象在某些工作或運(yùn)動(dòng)中是一個(gè)可怕的隱患。本文以粘膠纖維和滌綸纖維為原料，設(shè)計(jì)了10∶0，10∶1，10∶2，10∶3四種纖維混比，經(jīng)針刺加固制、熱壓定型制成非織造材料鞋材，測試了吸水率、滴水?dāng)U散時(shí)間、蒸發(fā)時(shí)間、芯吸高度和透濕量等性能指表，從而優(yōu)選出最好的纖維混比，開發(fā)吸濕速干非織造鞋材。——本文作者劉黃林

　　非織造布納米抗菌整理值得期待

　　我認(rèn)為，無論怎么調(diào)節(jié)粘膠纖維和滌綸纖維的配比都不能從根本上解決透濕量差的問題，這是原料自身的缺陷，不過近年來有科研人員研究出非織造布納米抗菌鞋材，是對彈性非織造布進(jìn)行納米抗菌整理，然后把納米抗菌彈性非織造布加工成鞋材。據(jù)說經(jīng)過這種方法整理的鞋材具有優(yōu)異的彈性和抗菌除臭功能，制成的鞋墊產(chǎn)品具有不同于傳統(tǒng)產(chǎn)品的特性。我目前還沒有使用過這種產(chǎn)品，但是特別希望接觸一下。——臺(tái)州華敏鞋材有限公司總經(jīng)理金敏健

　　甲醛含量高的問題仍然沒有解決

　　目前在南方，像泉州、廣州、深圳等地方，在鞋材方面雖然規(guī)模做得比較大，產(chǎn)出量多，但是技術(shù)上基本沒有創(chuàng)新。主要問題是在黏膠方面，甲醛含量高的問題沒有解決，雖然說粘完以后形狀和舒適度還不錯(cuò)，但透濕量很低，透氣性很差。雖然理論10∶3可以說是比較理想的原料的配比，但這樣的搭配并不能解決甲醛含量高的問題，因此，我認(rèn)為關(guān)于鞋材的吸濕速干問題還得進(jìn)一步研究。——番禹鞋材有限公司技術(shù)部主任張重建

　　10∶3實(shí)踐證明應(yīng)該是最佳比例

　　腳底汗腺排除大量汗液，同時(shí)散發(fā)大量的熱量，這樣就在鞋內(nèi)形成了一個(gè)濕熱的環(huán)境，這種環(huán)境有利于細(xì)菌的繁殖，將導(dǎo)致腳氣等多種疾病的產(chǎn)生，同時(shí)會(huì)散發(fā)臭氣，這一問題很難徹底解決。公司采用的粘膠纖維和滌綸纖維比例大概是3∶1，與文中10∶3的結(jié)論相差不大，這也是我們目前認(rèn)為最佳的配比方法。在這種配比下，鞋材的透濕量最佳。——廣東米緹非織造鞋材公司技術(shù)員葉宗