Liczba wyświetleń:0 Autor:Edytuj tę stronę Wysłany: 2026-01-19 Źródło:Ta strona
Komfort wilgoci i ciepła to ważne aspekty komfortu odzieży, a także istotne wskaźniki odzwierciedlające nowe koncepcje zdrowia i wygodnego życia. W artykule przedstawiono aktualne osiągnięcia w dziedzinie włókien odprowadzających wilgoć i szybkoschnących, związane z komfortem wilgoci i ciepła oraz skupiono się na analizie metod przetwarzania tkanin zapewniających komfort wilgoci i ciepła, co stanowi podstawę do rozwoju tekstyliów funkcjonalnych.
Badania i rozwój szybkoschnących włókien odprowadzających wilgoć opierają się głównie na dwóch podejściach: modyfikacji fizycznej i modyfikacji chemicznej. Modyfikacja fizyczna odnosi się do zmiany kształtu otworów dyszy przędzalniczej w celu przędzenia włókien z rowkami na ich powierzchni, z wykorzystaniem zasad kapilarnych, aby umożliwić włóknom szybki transport, dyfuzję i odparowanie wilgoci, szybko usuwając pot i wilgoć z powierzchni skóry i umożliwiając jej odparowanie na zewnątrz. Alternatywnie, można zastosować metody przędzenia mieszanego lub przędzenia kompozytowego z polimerami zawierającymi grupy hydrofilowe (takie jak grupy hydroksylowe, amidowe, karboksylowe i aminowe) w celu wytworzenia włókien o właściwościach odprowadzających wilgoć i szybkoschnących. Modyfikacja chemiczna obejmuje metody kopolimeryzacji szczepionej mające na celu wprowadzenie grup hydrofilowych do struktury makrocząsteczkowej, zwiększając w ten sposób zdolność wchłaniania wilgoci i szybkie schnięcie włókien.
Modyfikacja fizyczna obejmuje trzy metody: zmianę kształtu otworów dyszy przędzalniczej, przędzenie surowców kompozytowych i przędzenie kompozytów dwuskładnikowych.
Firma DuPont opracowała odporne na wilgoć poliestrowe włókno Coolmax z czterema rowkami; Japońska firma Toyobo opracowała poliester „Triacotr” o przekroju w kształcie litery Y, który tworzy na powierzchni włókna trzy rowki odprowadzające wilgoć. Far East New Century Corporation opracowała szybkoschnące włókna Topcool odprowadzające wilgoć. Grupa Guangdong Zhujiang Jinfang stworzyła odprowadzające wilgoć włókna poliestrowe, zmieniając kształt przekroju poprzecznego włókien, co znacznie poprawia właściwości odprowadzania wilgoci dzięki zwiększonej powierzchni i efektom kapilarnym. Jiangsu Yizheng Chemical Fibre Co., Ltd. wyprodukowało włókno Coolbest o przekroju poprzecznym w kształcie litery „H”. Tajwańska firma Chung Hsing Textile Co., Ltd. produkowała włókna „Coolplus” w kształcie litery Y i krzyża. Firma Taiwan Hero opracowała włókna Technofine w kształcie litery W. Firma Donghua Haotian wyprodukowała coolDry. Grupa Shunde Jinfang we współpracy z Uniwersytetem Donghua opracowała odprowadzające wilgoć włókna poliestrowe Coolnice o przekroju poprzecznym w kształcie „+”.
Poliester i inne polimery hydrofilowe są przędzone kompozytowo metodą dwuślimakową w ramach badań nad nowymi typami włókien pochłaniających wilgoć i odprowadzających pot o strukturze kompozytowej obejmującej rdzeń skóry. Poprawia to ich wchłanianie wody i wygląd, przy czym materiały hydrofilowe służą jako warstwa rdzeniowa, podczas gdy konwencjonalny poliester pełni rolę warstwy wierzchniej, przy czym każdy składnik spełnia rolę hydrofilowego wchłaniania i odprowadzania wilgoci. Japońska firma Unichika opracowała nowe włókno o wysokiej absorpcji i uwalnianiu wilgoci o nazwie HYGRA, które charakteryzuje się kompozytową strukturą pokrywającą skórę. Warstwa wierzchnia składa się z konwencjonalnego nylonu, który zapewnia uczucie gładkości po zamoczeniu oraz doskonałe właściwości wchłaniania i uwalniania wilgoci w porównaniu z włóknami bawełny. Japońska firma Kuraray zastosowała metodę przędzenia kompozytów do opracowania włókna sophista, którego zewnętrzna warstwa zawiera grupy hydrofilowe (-OH), a warstwę rdzenia stanowi poliester.
Modyfikację chemiczną osiąga się metodami kopolimeryzacji szczepionej w celu wprowadzenia grup hydrofilowych do struktury makrocząsteczkowej w celu zwiększenia absorpcji wilgoci i funkcjonalności odprowadzania potu. Zwykle wprowadza się grupy hydrofilowe, takie jak grupy karboksylowe, amidowe, hydroksylowe i aminowe, aby zwiększyć powinowactwo do wody. Oprócz modyfikacji surowca należy również zastosować odpowiednie procesy przędzenia, aby zapewnić porowatą strukturę włókien i większą powierzchnię właściwą.
Japońska firma Toyobo opracowała oddychającą tkaninę poliestrową „Ekslive” poprzez dodanie proszku kwasu poliakrylowego do przędzenia mieszanki poliestru w celu uzyskania funkcji pochłaniania wilgoci i odprowadzania potu, poprawiając w ten sposób nasycenie tkanin poliestrowych wodą poprzez absorpcję wilgoci i eliminację ciepła. Komatsu Serien zaszczepiło związki jedwabiu na włóknach poliestrowych, aby wytworzyć poliester pochłaniający wilgoć i odprowadzający pot. Xu Bi i in. tkanina bawełniana traktowana nanokrzemionką przed poddaniem jej reakcji z trimetylosilanem w celu nadania jej hydrofobowości. Eef Temmerman poprawił efekt kapilarny przędz bawełnianych, stosując obróbkę wyładowaniem plazmowym w niskiej temperaturze. Wkrótce Cheon Cho i in. wykorzystali techniki plazmy niskotemperaturowej do szczepienia heksametylodisiloksanu na tkaninach bawełnianych, zwiększając ich wodoodporność.
Obecnie popularne typy przędz odprowadzających wilgoć i szybkoschnących, zarówno w kraju, jak i za granicą, można podzielić na dwa główne typy: przędze proste i przędze kompozytowe. Proste przędze można dalej podzielić na przędze z krótkimi włóknami i przędze z włókien ciągłych w zależności od rodzaju włókna.
Metody przetwarzania obejmują mieszanie wielu włókien, skręcanie i specjalne wykończenie. Opracowywanie i wykorzystywanie przędz o dobrych właściwościach odprowadzających wilgoć i szybkoschnących jest kluczowym podejściem do tworzenia tkanin odprowadzających wilgoć, szybkoschnących i chłodzących.
(1) Przędze mieszane
Ogólnie rzecz biorąc, włókna odprowadzające wilgoć mają jedną charakterystykę funkcjonalną, co utrudnia zrównoważenie jednoczesnego wchłaniania, odprowadzania i uwalniania wilgoci, co ogranicza zdolność tkaniny do odprowadzania wilgoci i szybkiego suszenia. Dlatego mieszanie włókien pochłaniających wilgoć z włóknami odprowadzającymi wilgoć jest prostym i skutecznym sposobem na poprawę suchości i komfortu tkaniny.
(2) Skręcone przędze
Pojedyncze przędze lub włókna ciągłe o różnych funkcjach pochłaniania i uwalniania wilgoci można przetwarzać na skręcone przędze. Łącząc wchłaniające wilgoć pojedyncze przędze bawełniane z odprowadzającymi wilgoć włóknami Coolmax, można uzyskać przędze posiadające właściwości pochłaniające wilgoć, odprowadzające pot i szybkoschnące.
(3) Wielowarstwowe strukturalne przędze kompozytowe
Wykorzystując różne formy lub rodzaje włókien oraz zaawansowane technologie przędzenia, przędze można zaprojektować z wielowarstwowym rozkładem strukturalnym, ułatwiającym działanie różnych składników w celu osiągnięcia celów związanych z absorpcją wilgoci i szybkim schnięciem.
Tkaniny odprowadzające wilgoć są opracowywane poprzez projektowanie strukturalne lub modyfikację włókien w celu zmiany właściwości wchłaniania, przenoszenia i uwalniania wilgoci przez tkaninę, dzięki czemu mogą one posiadać zarówno zdolność wchłaniania wody, jak i szybkiego suszenia. Obecnie popularne tkaniny odprowadzające wilgoć i szybkoschnące obejmują zarówno dzianiny, jak i tkaniny, podzielone według ich struktury na tkaniny jednowarstwowe, dwuwarstwowe i wielowarstwowe.
Wraz z szybkim rozwojem technik obróbki końcowej pojawiły się różne tkaniny funkcjonalne. Szybkoschnące wykończenie odprowadzające wilgoć zostało stworzone w odpowiedzi na wymagania dotyczące komfortu w wilgotnych warunkach, mając na celu poprawę zdolności tkaniny do przepuszczania wilgoci, aby rozwiązać problemy takie jak dyskomfort i wilgotność podczas pocenia się.
(1) Jednowarstwowe, jednokierunkowe tkaniny odprowadzające wilgoć
We wczesnych pracach badawczo-rozwojowych skupiono się przede wszystkim na tkaninach jednowarstwowych, zwykle tkanych z czystych lub mieszanych przędz wykonanych z szybkoschnących włókien pochłaniających wilgoć. W ostatnich latach, wraz z postępem technologii przetwarzania, opracowano tkaniny posiadające zdolność jednokierunkowego odprowadzania wilgoci. Tkaniny jednokierunkowe odprowadzające wilgoć mają różne właściwości wchłaniania i uwalniania wilgoci po przedniej i tylnej stronie lub w warstwie wewnętrznej i zewnętrznej. Kiedy tkanina wchodzi w kontakt z potem na skórze, odprowadzanie wilgoci następuje w sposób wysoce kierunkowy; pot może być w sposób ciągły transportowany od strony skóry na powierzchnię zewnętrzną i odparowywany, utrzymując suchość i komfort skóry. To znacznie poprawia komfort wilgoci tkaniny, sprawiając, że jednokierunkowe tkaniny odprowadzające wilgoć teoretycznie mają lepszą absorpcję wilgoci i zdolność szybkiego schnięcia w porównaniu z tkaninami o tych samych właściwościach hydrofilowych i hydrofobowych po obu stronach.
Wang Nanfang i in. wykonał jednokierunkową apreturę hydrofobową na dzianinach z czystej bawełny metodą druku punktowego, uzyskując dużą odporność na pranie; w porównaniu do tkanin niepoddawanych obróbce oddychalność spadła o około 10%, a efekt włosa zmniejszył się o 5-7%. Wu Jihong i in. najpierw poddała przędzę obróbce hydrofobowej, a następnie tkała ją i farbowała, aby stworzyć dzianinę odprowadzającą wilgoć, ale napotkała złożoność procesu obróbki hydrofobowej prowadzącą do problemów, takich jak nierównomierne barwienie podczas barwienia tkaniny i wysokie koszty przetwarzania. Wu Yefang i in. osiągnęli efekt odprowadzania wilgoci i szybkiego schnięcia poprzez jednostronne wykończenie tkanin bawełnianych, chociaż oddychalność powlekanych tkanin uległa pogorszeniu, co odbiło się na ich odporności na zużycie. He Tianhong i in. opracowali dwustronną, odprowadzającą wilgoć, szybkoschnącą dzianinę z czystej bawełny, wykorzystującą jednostronne techniki wykończenia.
(2) Tkaniny dwuwarstwowe lub wielowarstwowe, jednokierunkowe odprowadzające wilgoć
Pod wpływem upodobań konsumentów do powrotu do natury ludzie coraz bardziej skupiają się na wykorzystaniu włókien bawełny. Jednakże właściwości włókien bawełnianych polegające na pęcznieniu na mokro mogą prowadzić do zatykania szczelin tkaniny, utrudniając wymianę ciepła i wilgoci pomiędzy ciałem a środowiskiem zewnętrznym. Proces wchłaniania wilgoci przez bawełnę może również powodować wydzielanie ciepła; gdy wchłanianie wilgoci osiąga stan nasycenia, uwalnianie ciepła ustaje, natomiast proces parowania wilgoci w tkaninie może absorbować ciepło ze skóry, powodując dyskomfort w postaci początkowo uczucia gorąca, a następnie wilgoci. Rozwój dwuwarstwowych i wielowarstwowych tkanin strukturalnych w ostatnich latach położył podwaliny pod opracowanie jednokierunkowych tkanin odprowadzających wilgoć. Tkaniny te zazwyczaj wykorzystują hydrofobowe włókna syntetyczne w warstwie wewnętrznej i mogą być podzielone na cztery główne typy:
Warstwa wewnętrzna z włóknami hydrofobowymi i warstwa zewnętrzna z włóknami hydrofilowymi
Wewnętrzna warstwa tych tkanin jest zwykle wykonana z włókien syntetycznych, podczas gdy warstwa zewnętrzna wykorzystuje włókna naturalne. Warstwa wewnętrzna ma punktowy kontakt ze skórą i charakteryzuje się tym, że pot w postaci pary może być wchłaniany przez włókna naturalne, natomiast pot płynny przedostaje się do warstwy zewnętrznej poprzez zjawisko kapilarne wewnętrznych włókien syntetycznych, jest wchłaniany przez włókna chłonne znajdujące się na warstwie zewnętrznej, a następnie odparowuje do środowiska zewnętrznego. Ponieważ tkanina punktowo styka się ze skórą, wewnętrzna warstwa pozostaje sucha, a utworzona warstwa powietrza zapewnia ciepło, zapobiegając uczuciem lepkości, braku oddychania i zimna po poceniu się.
Szeroko stosowanym przykładem jest dzianina kompozytowa bawełniano-poliestrowa. W przędzy bazowej z kompozytowej tkaniny bawełniano-poliestrowej zastosowano hydrofobowe włókno poliestrowe, natomiast w przędzy powierzchniowej zastosowano hydrofilową przędzę bawełnianą, która charakteryzuje się szybką absorpcją wilgoci i szybką dyfuzją w kierunku zewnętrznej warstwy tkaniny po obróbce hydrofilowej. Wang Xiao i in. odkryli, że tkaniny zawierające włókna bawełniane w warstwie zewnętrznej i pusty poliester w warstwie wewnętrznej charakteryzują się lepszym ciepłem i suchością niż te, w których obie warstwy składają się z włókien bawełnianych. Ponadto tkaniny te wykazywały znacznie lepsze odprowadzanie wilgoci i szybsze suszenie niż te wykonane wyłącznie ze zwykłych przędz o właściwościach hydrofilowych. Gdy zawartość włókien hydrofobowych w warstwie wierzchniej osiągnęła 30%, tkanina miała najlepsze właściwości pochłaniania wilgoci i suchości.
Warstwy zewnętrzne i wewnętrzne wykonane z włókien syntetycznych o różnych specyfikacjach
W tej tkaninie jako surowce wykorzystuje się włókna syntetyczne, o różnych specyfikacjach lub typach włókien hydrofobowych w warstwie wewnętrznej i zewnętrznej. Jego mechanizm wchłaniania wody wyraźnie różni się od mechanizmu włókien naturalnych, zapewniając jednokierunkowe odprowadzanie wilgoci poprzez różnicę w efektach kapilarnych tworzonych przez warstwę wewnętrzną i zewnętrzną, zjawisko znane również jako efekt cedru. Zazwyczaj warstwa zewnętrzna jest zbudowana z drobnych włókien, podczas gdy warstwa wewnętrzna zawiera grube włókna. Ponieważ ciśnienie wytwarzane przez kapilary zbudowane z włókien warstwy zewnętrznej jest większe niż z warstwy wewnętrznej, pomiędzy warstwą zewnętrzną i wewnętrzną istnieje dodatkowa różnica ciśnień, która ułatwia przenoszenie potu z warstwy wewnętrznej na powierzchnię tkaniny, który następnie odparowuje przez warstwę zewnętrzną do otoczenia, utrzymując względną suchość warstwy wewnętrznej i uczucie komfortu dla ciała. Typowym przedstawicielem tej struktury jest wielowarstwowa dzianina Airfine Field Sensor produkowana przez Toray Industries, zdolna do szybkiego wchłaniania potu z ciała i odprowadzania go z warstwy wewnętrznej do warstwy wierzchniej, charakteryzująca się dwukrotnie większą absorpcją wilgoci i szybkim schnięciem niż dzianiny pochłaniające pot typu Field Sensor. Jest powszechnie stosowany w odzieży sportowej, odzieży medycznej i odzieży roboczej.
Kompozytowe tkaniny strukturalne z punktami absorpcji podobnymi do Lampwicka
Tkanina ta reprezentuje nowatorską strukturę dzianiny złożoną z warstw kompozytowych i charakteryzującą się wysokim współczynnikiem przenikania wilgoci. Składa się z dwóch warstw – hydrofobowej warstwy przepuszczalnej (warstwa wewnętrzna) i warstwy pochłaniającej (warstwa zewnętrzna) – które są ze sobą połączone w wielu punktach, przy czym połączenia te składają się z przędz ułożonych w strukturę knota lampowego, rozmieszczonych w tkaninie według zadanego wzoru. Te punkty połączeń zawierają włókna hydrofilowe (takie jak włókna bawełny), łączące wewnętrzną i zewnętrzną warstwę tkaniny.
Czeski Instytut Dziewiarstwa Bnro wykorzystał skomputeryzowaną technologię żakardowego dwustronnego dziania wątkowego V-LEC4BS z Japonii do opracowania różnych tkanin strukturalnych z bawełny w kolorze naturalnym i konwencjonalnych tkanin strukturalnych z warstwą powietrza. Tkaniny dwustronne opracowane przez Hou Qiuping i in. użyj przędzy poliestrowej i mieszanki poliestrowo-bawełnianej w warstwie wewnętrznej oraz bawełny w kolorze brązowym w warstwie zewnętrznej, z rozkładem gęstości knota lampowego zaprojektowanym na 50%, 25% i 12,5% powierzchni tkaniny. Wyniki testów wykazały, że gdy surowce warstwy wewnętrznej i zewnętrznej były identyczne, mniejsza gęstość punktów knota lampowego skutkowała lepszą wydajnością odprowadzania wilgoci. Gu Zhaowen i in. zaprojektowali wysokoprzepuszczalną strukturę punktową Lampwicka, odprowadzającą wilgoć i szybkoschnącą dzianinę, wykorzystującą pochłaniające wilgoć, szybkoschnące włókna poliestrowe o przekroju w kształcie litery H i kolorowe włókna bawełniane, badając wpływ zabiegów hydrofilowych na właściwości tkaniny. Wyniki wykazały, że gdy surowce, z których wykonano warstwę wewnętrzną i zewnętrzną tkaniny, były identyczne, zmniejszenie gęstości punktów knota lampowego poprawiło przepuszczalność tkaniny i skuteczność suszenia; jednakże po obróbce hydrofilowej przepuszczalność spadła, a zdolność tkaniny do szybkiego schnięcia w zakresie odprowadzania wilgoci uległa pogorszeniu, co wskazuje, że takie tkaniny nie nadają się do obróbki hydrofilowej.
