涂層機(jī)、定型機(jī)、地毯機(jī)專業(yè)生成廠家無錫前洲興華機(jī)械2023年1月14日訊  纖維的吸濕性通常是指纖維材料從氣態(tài)環(huán)境中吸著水分的能力。水汽（水汽是水分子和微小水滴（<1微米）的統(tǒng)稱）的吸附本質(zhì)上是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，即纖維一邊不斷地吸收水汽，同時(shí)不斷向外放出水汽，若以吸收水汽為主即為吸濕過程，反之為放濕過程，兩個(gè)過程最終均會(huì)達(dá)到平衡，但仍有差異。

1、回潮率與含水率

回潮率與含水率通常用于表達(dá)纖維材料中的水分含量，即吸附水的含量。

回潮率：指纖維所含水分質(zhì)量與干燥纖維質(zhì)量的百分比。

含水率：指纖維所含水分質(zhì)量與纖維實(shí)際質(zhì)量的百分比。

2、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的回潮率

通常指將其放在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下一段時(shí)間后，使他們的回潮率在“吸濕過程”中達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值時(shí)的回潮率。

3、公定回潮率

公定回潮率是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的纖維所含水分質(zhì)量與干燥纖維質(zhì)量的百分比。紡織材料的回潮率不同，其重量也不同。為了消除因回潮率不同而引起的重量不同，滿足紡織材料貿(mào)易和檢驗(yàn)的需要，國(guó)家對(duì)各種紡織材料的回潮率規(guī)定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，稱為公定回潮率。它在數(shù)值上接近標(biāo)準(zhǔn)溫濕度條件下測(cè)得的平衡回潮率。

4、平衡回潮率

平衡回潮率是指纖維材料在一定大氣條件下，吸、放濕作用達(dá)到平衡穩(wěn)態(tài)時(shí)的回潮率。由于吸濕、放濕狀態(tài)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的回潮率不同，固有吸濕平衡回潮率與放濕平衡回潮率之分。

所謂吸濕機(jī)理是指水分與纖維的作用及其附著與脫離過程。由于纖維種類繁多，吸濕有事復(fù)雜的物理、化學(xué)作用，因此已有理論有其適應(yīng)范圍。

1、Perice機(jī)理

該理論認(rèn)為纖維的吸濕包括直接吸收水分和間接吸收水分。直接吸收水分是由纖維分子的親水性基團(tuán)直接吸著的水分子，它緊靠在纖維大分子上，使纖維大分子間的結(jié)合力變化，影響著纖維的物理性能。間接吸收水分則是接續(xù)在已被吸著的水分子上，間接地靠在纖維水分子上，屬液態(tài)水，也包括凝結(jié)與表面和孔隙的水。

Perice理論通常用于棉纖維吸濕的二相理論。

2、羊毛吸濕的三相理論

該理論由Speakman提出，其認(rèn)為羊毛纖維吸濕的第一相水分子是與角朊分子側(cè)鏈中的親水基相結(jié)合的誰，對(duì)結(jié)構(gòu)的剛性無影響；吸濕的第二相分子被吸著在主鏈的各極性基團(tuán)上，并取代分子鏈段間的相互作用，由此對(duì)纖維的剛性有很大影響；吸濕的第三相水分子是填充在纖維空隙間和分子間的汽、液態(tài)水，發(fā)生在高濕度時(shí)，與棉纖維的簡(jiǎn)介吸收水類似。

1、吸濕滯后現(xiàn)象

當(dāng)把高回潮率和低回潮率的纖維材料放在同一個(gè)大氣條件下時(shí)，起始回潮率高的纖維通過放濕過程達(dá)到其平衡的回潮率；而原來低回潮率的纖維，將通過吸濕過程達(dá)到其平衡回潮率。但從放濕得到的平衡回潮率總是高于從吸濕得到的平衡回潮率，這種現(xiàn)象即為吸濕滯后現(xiàn)象。纖維材料所具有的這種性質(zhì)被稱為吸濕滯后性或吸濕保守型。

2、產(chǎn)生原因

能量獲得概率的差異

水分子進(jìn)出的差異

纖維結(jié)構(gòu)的差異

水分析分布的差異

熱能作用的差異

纖維表面能的變化

反復(fù)吸濕的作用

其他雜志的帶入

3、影響纖維變化的因素

親水集團(tuán)的作用

纖維的結(jié)晶度

纖維的比表面積和內(nèi)部空隙

纖維的伴生物和雜質(zhì)

溫濕度和氣壓

空氣流速的影響

吸濕現(xiàn)象對(duì)纖維性質(zhì)的影響主要是在纖維重量和密度、纖維體積、纖維力學(xué)性質(zhì)、電性能及熱學(xué)性能方面。

1、吸濕對(duì)纖維重量和密度的影響

纖維材料的重量隨吸著水分量的增加而成比例地增加。

纖維的密度隨回潮率的增加而呈先增后減的特征，最大密度發(fā)生在回潮率為4% ~ 6%。其原因是水分先進(jìn)入纖維的空隙，質(zhì)量增加而使體積不變，隨后體積膨脹，但由于水的密度小于纖維的密度，故密度下降。

2、吸濕對(duì)纖維體積的影響

纖維吸濕后體積膨脹，其橫向膨脹大而縱向膨脹小。纖維膨脹值一般用直徑、長(zhǎng)度、截面積和體積的增大率來表示。

3、纖維膨脹的各向異性

fS可以簡(jiǎn)介地表達(dá)纖維分子排列的取向度，尤其是無序區(qū)中的分子取向。由于吸濕主要是水分子進(jìn)入無序區(qū)，擠開分子間距，形成分子鏈的玩去，使纖維形態(tài)變粗，而纖維的縱向增長(zhǎng)作用不明顯，故長(zhǎng)度變化很小。

4、纖維膨脹各向異性的影響

纖維吸濕膨脹的各向異性會(huì)導(dǎo)致織物的變厚、變硬、并產(chǎn)生收縮。

其原理是：吸濕后紗線變粗，導(dǎo)致紗線在織物中的彎曲程度增大；而紗線的長(zhǎng)度基本不變，致使織物收縮，而且即使織物干燥后，這種收縮仍無法回復(fù)，這種浸水后的收縮稱為“縮水”。織物縮水后會(huì)使?jié)竦目椢镒兒瘛⒆冇玻兠埽槐阌谙礈欤皇垢稍锖罂椢镒兒瘛⒆兪杷珊妥兊酶袕椥裕叽缱冃　⒆兌獭?/span>

5、吸濕對(duì)纖維力學(xué)性能的影響

纖維吸濕后，其力學(xué)性質(zhì)如強(qiáng)力、模量、伸長(zhǎng)、彈性、剛度等隨之變化。

一般纖維，隨著回潮率的增大，其強(qiáng)力、模量、彈性和剛度下降，伸長(zhǎng)增加，原因是：大分子鏈間的相互作用減弱，分子易于構(gòu)象變化和滑移，故強(qiáng)力、模量下降，伸長(zhǎng)增加。

不吸濕的纖維，一般這類性質(zhì)不發(fā)生變化。分子量較大的棉、麻纖維還會(huì)因?yàn)槲鼭穸鴱?qiáng)度略微上升，原因是：吸濕使大分子受力的不均勻性，由于分子間作用的部分解開與調(diào)整，得到改善。當(dāng)纖維受力時(shí)，承力的大分子根數(shù)增多，反而使纖維強(qiáng)度增大。纖維吸濕后，纖維的脆性、硬度有所減弱，塑性變形增加，摩擦系數(shù)有所增大。

6、吸濕對(duì)電學(xué)性能的影響

纖維材料的吸濕會(huì)使纖維的導(dǎo)電性增強(qiáng)，介電常數(shù)變大，抗靜電性能增強(qiáng)，給紡織加工和正常使用提供方便。但過分吸濕也會(huì)帶來繞皮輥織造開口不清、烘燥能耗大、纖維易被損傷等加工問題以及穿著不舒適等使用問題。

7、吸濕對(duì)熱學(xué)性能的影響

纖維在吸濕是會(huì)放出熱量，這是由于運(yùn)動(dòng)中的水分子被纖維大分子吸附時(shí)，水分子會(huì)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化成熱能而釋放，這種放熱會(huì)使溫度上升。

8、吸濕對(duì)光學(xué)性能的影響

由于水分子浸潤(rùn)纖維后會(huì)改變纖維結(jié)構(gòu)，因此當(dāng)纖維回潮率升高時(shí)，纖維對(duì)光的折射率、透射率和光澤會(huì)下降，光的吸收會(huì)增加，顏色會(huì)變深，光降解和老化加劇等。

綜上所述，纖維吸濕有利有弊，但賦予纖維適當(dāng)吸濕利遠(yuǎn)大于弊，因?yàn)榭商峁?shí)用的舒適性和抗靜電性。而分析吸濕后纖維性能的改變，獲得更理想的纖維材料，改進(jìn)加工工藝提供依據(jù)。

纖維材料吸濕性的測(cè)量方法可分為直接測(cè)量法與間接測(cè)量法。

1、直接測(cè)量法

指直接獲取纖維這種水分重量的測(cè)量方法。具體做法是分別稱取纖維材料的實(shí)際重量和驅(qū)除水分后的重量求得纖維材料回潮率。

①烘箱干燥法

又稱烘箱法，是由電熱絲加熱并可根據(jù)需要調(diào)至恒定的溫度。

溫度是依據(jù)“能使水分快速蒸發(fā)而不使纖維分解揮發(fā)”這一原則確定。

烘燥時(shí)間是根據(jù)間隔15min兩次稱重計(jì)算的回潮率相差小于0.05%為限。

烘箱法對(duì)于高吸濕性纖維而言，仍有水分殘留；對(duì)吸濕性纖維（即回潮率小于等于0.5%的纖維）而言，測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，普遍存在10%以上誤差。

烘箱法中被測(cè)纖維的稱量方法主要有箱內(nèi)熱稱、箱外熱稱、箱外冷稱。

箱內(nèi)熱稱

用紅線內(nèi)的天平鉤掛稱取紅線內(nèi)纖維。

特點(diǎn)：回潮率樹脂偏低、操作簡(jiǎn)便、是目前主要采用的方法之一。

箱外熱稱

將試樣烘干后，取出，迅速在空氣中稱量。

特點(diǎn)：測(cè)量結(jié)果受稱量時(shí)間影響較差，可靠性差。

箱外冷稱

將烘干后的試樣放在鋁制或玻璃容器中，密閉在干燥器中冷卻30min后稱量。

特點(diǎn)：較精準(zhǔn)、費(fèi)時(shí)較多、主要運(yùn)用于試樣較小，有要求精準(zhǔn)是須采用此方法。

②紅外線干燥法

又稱紅外干燥。是利用紅外輻照驅(qū)除水分。紅外輻射的能量高，穿透力一般，對(duì)于纖維表面能在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到很高的溫度將水分驅(qū)除。一般情況下，只要5~20min即可烘干。

特點(diǎn)：紅外干燥迅速，耗能比烘箱法少，設(shè)備簡(jiǎn)單，照射能量分布不勻，往往使表面過高。如照射時(shí)間過場(chǎng)，會(huì)使照射時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)使纖維烘焦變質(zhì)，測(cè)量結(jié)果也穩(wěn)定，所需烘干時(shí)間常用烘箱法校驗(yàn)。

③高頻加熱干燥法

利用高頻電磁波在有記性水分子的不為產(chǎn)生較高能量驅(qū)除水分。可分為高頻介質(zhì)加熱法或電容加熱法，頻率范圍為1~100MHz；微波加熱法，頻率范圍為800~3000MHz。

④真空干燥法

將試樣放在封閉容器內(nèi)，抽成真空進(jìn)行揮發(fā)干燥。往往配以加熱，提高烘燥效率。

特點(diǎn)：溫度較低、干燥較快且均勻、可用于不耐高溫，回潮率較低的合成纖維。

⑤吸濕劑干燥法

簡(jiǎn)稱干燥劑法，將纖維材料與強(qiáng)吸濕劑放在統(tǒng)一密閉容器內(nèi)，利用吸濕劑吸收容器內(nèi)空氣水分，使容器內(nèi)相對(duì)濕度近似為0%，纖維在這種條件下可充分脫濕。效果最好的吸濕劑是干燥的五氧化二磷粉末，最常用的是干燥的氯化鈣顆粒。

2、間接測(cè)試法

利用纖維材料中含水多少與某些物理性能（如電阻、電容、水分字振動(dòng)吸收能等）密切相關(guān)的原理，通過測(cè)量這些性質(zhì)來推測(cè)含水率或回潮率。

特點(diǎn)：測(cè)量迅速、不損傷纖維、可在線測(cè)量、干擾因素較多、結(jié)果穩(wěn)定性和可靠性受影響。

①電阻測(cè)溫法

②電容式測(cè)溫法

將纖維材料放在電容器極板內(nèi)，利用水分的介電常數(shù)大于纖維的原理，及材料中水分含量的增加，電容量增加，據(jù)此來推測(cè)纖維材料的含水率或回潮率。

③微波吸收法

利用水和纖維對(duì)微博吸收或衰減程度不同的原理，測(cè)量微博通過纖維材料后的衰減量表達(dá)纖維的含水率。

④紅外光譜法

紅外光譜中有特定的水分吸收波數(shù)（2350 cm-1——二氧化碳;cm-1——水)，其峰值或峰面積依賴于纖維中或周圍空氣中的水分行亮，只要以純氮?dú)獯等肟梢耘某隹諝庵兴值挠绊懀瑒t可以求得纖維的水分含量。