本发明涉及一种正热轧与反磨松制备梯度结构吸透湿排汗织物的方法与该方法及通过该方法得到织物的用途。
背景技术
近年来对关于梯度结构织物理论及产品设计方面的研究已有报导。梯度结构功能织物是在提高织物湿热舒适性的基础上发展起来的，构造双边结构的织物，使织物内侧具有一定的导湿排汗功能，织物外侧具有良好的拒水性，从而形成双侧亲疏水性能不同的双侧结构织物。利用拒水部分的隔离作用使外界水远离织物，达到拒水的目的，利用亲水部分，改善微环境内的湿度，从而实现提高织物湿热舒适性。具有良好导湿性的织物能将人体产生的汗液从织物的内表面快速单向的传递到织物的外表面并快速蒸发，保持人体皮肤干燥，调节人体微气候区的舒适感。其应用范围除了穿着用纺织品(高性能职业服、运动服和便服)和拒水导湿的家纺纺织品外，在医药和保健用品，以及特殊用途(如防护服等)也具有广泛的应用前景。
在国内也有人研究制备梯度结构织物，例如：
中国发明专利申请号为201620672704.8，专利名称为“一种具有透湿干爽保暖功能的多纤维复合材料”的实用新型，该实用新型公开了一种具有透湿干爽保暖功能的多纤维复合材料，该复合材料为多层结构，从里到外依次为里层、中间纱层和聚氨酯涂饰层，里层材料为聚酯棉纤维纱线，由里经和里纬相互交织而成；中间纱层材料为涤纶中空纤维；
聚氨酯涂饰层上设有透气微孔。该实用新型是通过三层的复合结构来增加织物层状结构中的静止空气含量，达到透湿干爽保暖的效果。
中国发明专利申请号为cn201310098737，专利名称为“一种导湿快干织物”的发明专利申请公开了一种织物，该织物为双层组织，织物表层为平纹组织，里层为浮松组织。其发明基于植物水分传导效应构建的双层织物其里层浮松组织采用浮线集束组织，利用多根纱线集束在一起，交织点少，浮长长，孔隙大；表层采用平纹组织，交织频繁，孔隙小。织物表里层形成孔隙梯度构造类似于植物的“干-茎结构”，导水时利用孔隙大小的不同形成压差，产生差动效应，里层到表层，随着织物毛细孔由粗到细的变化，毛细管导湿能力明显增强且具有单向导湿的能力。而表里层接结，赋予了表里层孔隙之间更好的连通性。该发明专利申请是利用双层组织结构。
中国发明专利申请号为cn201010292737，专利名称为“一种制备具有单向导湿功能的制品的方法”的发明专利申请涉及一种制备具有单向导湿功能的制品的方法，该方法包括：1)对织物进行亲水化预处理；2)使用含有拒水整理剂的工作液对处理后的织物的一面进行喷淋加工，以使得在织物的该面上形成直径为0.1～2mm且彼此之间的间距为0.1～2mm的液滴，从而得到具有单向导湿功能的制品。该发明专利申请是采用亲水拒水整理剂处理以获得双侧面结构。
中国发明专利申请号为cn200610038036，专利名称为“具有导湿透气快干梯度结构的机织面料”的发明申请公开了一种具有导湿透气快干梯度结构的机织面料，有内层、中间层、外层，内层纤维与中间层纤维通过导湿纱线连接，外层纤维与中间层纤维通过导湿纱线连接，各层结构中，纤维的紧度按照内层最紧、中间层次之、外层最小的梯度分布。该发明专利申请是选用导湿纱线分别将内层与中间层、中间层与外层连接起来，并形成外层松、内层紧的结构。
上述三类代表性的专利，都是以添加导湿纱线，或者构造双层织物，或经过特殊处理过程。目前导湿结构内层多采用亲水吸水性天然纤维为吸湿排汗织物的纤维原料，外层采用拒水性较好的疏水性纤维。这只解决了外层拒水，内层吸水的表象，而并未涉及内层水向外层传递的实现。由于内层吸湿纤维主要依靠芯吸和吸湿在内层中扩散和吸附于纤维体内，故织物内层和内表面仍是汗液的载体，并未传导到织物外层，其结果是随着吸湿和芯吸汗液的增加，纤维膨胀、堵塞通道，液态水增多填满孔隙，而加剧内层湿感和闷热与不透气。同时，内层天然纤维是能吸汗于纤维中而不排汗、反增重，且又采取均匀孔隙大小的织物结构，也只能吸存水于纤维间，而不能排汗。对于不亲水的合成纤维，却是既不吸存水于纤维中，又不吸存水于纤维间。因此，如何制备一种孔隙大小梯度分布结构的织物是解决拒水与排汗双功能兼备的关键。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种织物的制备方法，采用该方法制备得到的织物既表面拒水，又能快速地从人体上吸附汗液，并将其快速地传递到织物的外侧而蒸发，使汗液导离出织物。
为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种正热轧与反磨松制备梯度结构吸透湿排汗织物的方法，其特征在于，采用多道相同的三辊筒式热轧磨松机构，三辊筒式热轧磨松机构包括位于上方的热轧辊及位于下部的前摩擦辊和后摩擦辊，所述方法包括以下步骤：由每道三辊筒式热轧磨松机构的热轧辊对织物的正面进行高曲率挤压式热轧的致密化及平整加工；每道三辊筒式热轧磨松机构的前摩擦辊和后摩擦辊同步地对织物的反面实施上顶拉伸和低曲率差动式摩擦作用，使织物反面疏松化及微起毛圈，并通过多道相同的三辊筒式热轧磨松机构的多次作用，使织物的正面致密化及稳定和织物的反面疏松化及稳定，实现织物沿厚度方向的正紧反松，即形成孔隙由小变大的密度梯度结构的织物。
优选地，每道所述三辊筒式热轧磨松机构中：所述热轧辊的温度和向下压力可调；所述前摩擦辊位于下方前侧，且转动速度和前后位置可调；所述后摩擦辊位于下方后侧，且转动速度和前后位置可调；
每道所述三辊筒式热轧磨松机构还包括位于底部的液槽和亲水液，所述亲水液为清水或者添加表面活性剂或亲水性助剂的水液。
优选地，所述热轧辊为主动驱动的、表面光滑的金属筒，通过所述热轧辊的上、下移动来确定所述热轧辊对织物正面的加压程度和织物经过所述热轧辊的包围角，从而调节对所述前摩擦辊和后摩擦辊的加压作用而且调整对织物的压力与张力，以实现织物正面的致密化与平整。
优选地，所述热轧辊的表面圆整平直、内有热源，通过热源使热轧辊表面产生高于被热轧织物中纤维的玻璃化转变温度或高于100℃以上但小于织物中纤维的纤维熔点温度。
优选地，所述前摩擦辊及所述后摩擦辊均为微米粗糙表面的金属辊，且所述前摩擦辊及所述后摩擦辊分别以快于和慢于所述热轧辊的线速度运行，以实现织物反面的来回差动摩擦疏松化和微起毛圈的效果及实现织物正面的间接挤压作用。
优选地，所述微米级粗糙度为1～100微米级粗糙度。
优选地，通过所述液槽中的液体给予浸入其中的前摩擦辊和后摩擦辊实施降温，以控制织物热轧致密化的深度；通过所述前摩擦辊和所述后摩擦辊所携带的亲水液对织物正面给湿，实施织物正面的热湿轧光定形；通过在所述亲水液中加入表面活性剂，来增强疏松化的效果；或在液槽中加入亲水性助剂，来实现对织物反面的亲水性整理。
优选地，采用2～8道相同的所述三辊筒式热轧磨松机构，以增强对织物正面致密化效果及其稳定性和织物反面疏松化效果及其稳定性。
本发明的另一个技术方案是提供了一种上述的梯度结构织物的制备方法的应用，其特征在于，用于需要形成厚度方向梯度结构和双面功能的机织物和针织物的后加工。
本发明的另一个技术方案是提供了一种通过上述的梯度结构织物的制备方法所加工获得的织物的应用，其特征在于，用于制备具有吸、透湿与拒水排汗功能的纺织品。
本发明的有益效果和优点是：
①提供真正意义上织物厚度方向的梯度结构织物，使汗液与湿气顺孔洞单向外传，与纤维的吸湿性无关。其不是传统意义上的吸汗存汗织物。
②制备方法实用、操作简单，只要构造多组三辊筒的压轧的设备和借助现有的压烫致密和磨毛疏松的后整理原理，就能造成织物正面紧密、多表面和扩散蒸发；织物反面疏松、多通道和亲水吸水的双面功能。
③织物的两侧松紧不同即孔隙的大小不同，且孔隙大小呈梯度分布结构，故存在液体传递的差动压，而单向导水，只须织物中纤维的接触角小于90°，汗液就能由大孔(疏松反面)向小孔(紧密正面)传递，并呈指数扇形向紧密正面扩散，而增加蒸发表面积和扩散通道。
④由于液体是单向传递，即便雨水正面浸润，亦无法向内浸润，而疏松反面依然干爽。因此，织物具有拒水、不存汗、快干，穿着干爽、舒适、轻质功能。
附图说明
图1多道相同的三辊筒式热轧磨松机构原理图
图中：1-热轧辊，2-前摩擦辊，3-后摩擦辊，4-液槽，5-亲水液，6-织物。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1-4中的原材料及设备为国家重点研发计划(2016yfc0802802)资助项目。
取织物一块，具体纤维组成、织物组织和制造方式等详见实施例1～4和对应的下表。然后，采用一种且工作原理相同的多道三辊筒式热轧磨松机构，其上方的热轧辊1对织物6的正面进行高曲率挤压式热轧的致密化及平整加工；同步，其下部的前摩擦辊2和后摩擦辊3对织物6的反面实施上顶拉伸和低曲率差动式摩擦作用，使织物反面疏松化及微起毛圈。并且，通过2～8组相同的三辊筒式热轧磨松机构的多次作用，使织物的正面致密化及稳定和织物的反面疏松化及稳定。由此实现织物沿厚度方向的正紧反松即孔隙由小变大的密度梯度结构的织物。
具体工艺参数，包括织物输出速度、前摩擦辊/热轧辊速比、后摩擦辊/热轧辊速比、热轧磨松机构组数、热轧辊/液槽温度℃、亲水液形式、包围角
实施例1：亚麻/棉混纺平纹机织物
所取织物为1上1下平纹亚麻/棉混纺纱机织物，经6道三辊筒式热轧磨松机构的热轧辊对织物正面的高曲率挤压式热轧致密化及平整作用和下部的前、后摩擦辊对织物的反面实施上顶拉伸和低曲率差动式摩擦的疏松化及微起毛圈作用，使织物从正面到反面的孔隙梯度分布结构形成。其实证是吸水见色时间变短为1.9sec.和吸/放回潮率比值增大到1.8。前者表达从织物反面吸汗(着色液)到正面开始大面积显色的快慢，即织物厚度方向导汗的快慢；后者表达到达织物正面的汗液挥发速度的快慢，这取决于汗液的扩散面积和织物正面单位面积内的纤维根数及其比表面积的大小，即织物正表面汗液的蒸发速率和完善程度。另外该织物是亚麻/棉混纺织物，故纤维接触角小于90°o。因此，未处理织物是指原织物。
三辊筒式热轧磨松机构对亚麻/棉混纺平纹机织物的处理前及处理后实测对比结果是：处理前/后吸水回潮率比值为0.76，小于1；处理前/后吸水见色时间比值为3.18，远大于1；和处理前/后吸/放回潮率比之比比值为0.61，小于1。由此证明正面热轧与反面磨松制备梯度结构织物的吸透湿排汗功效显著。因为：处理前/后吸水回潮率比值越小，说明处理后织物单位时间的吸汗量越大和芯吸能力越强；处理前/后吸水见色时间比值越大，说明处理后织物的正向导汗速率和反向拒水能力越大；而处理前/后吸/放回潮率比之比比值越小，说明处理后织物的蒸发速率越大，吸湿残留量越小，则织物越干爽、轻质、柔软、舒适。
实施例2：纯棉斜纹机织物
所取织物为2上1下的纯棉斜纹织物，经3道三辊筒式热轧磨松机构的热轧辊对织物正面的高曲率挤压式热轧致密化及平整作用和下部的前、后摩擦辊对织物的反面实施上顶拉伸和低曲率差动式摩擦的疏松化及微起毛圈作用，使织物从正面到反面的孔隙梯度分布结构形成。其实证是吸水见色时间变短为2.1sec.和吸/放回潮率比值增大到2。前者表达从织物反面吸汗(着色液)到正面开始大面积显色的快慢，即织物厚度方向导汗的快慢；后者表达到达织物正面的汗液挥发速度的快慢，这取决于汗液的扩散面积和织物正面单位面积内的纤维根数及其比表面积的大小，即织物正表面汗液的蒸发速率和完善程度。另外该织物是纯棉斜纹织物，故纤维接触角小于90°。因此，未处理织物是指原织物。
三辊筒式热轧磨松机构对纯棉斜纹织物的处理前及处理后实测对比结果是：处理前/后吸水回潮率比值为0.80，小于1；处理前/后吸水见色时间比值为3.2，远大于1；和处理前/后吸/放回潮率比之比比值为0.7，小于1。由此证明正面热轧与反面磨松制备梯度结构织物的吸透湿排汗功效显著。因为：处理前/后吸水回潮率比值越小，说明处理后织物单位时间的吸汗量越大和芯吸能力越强；处理前/后吸水见色时间比值越大，说明处理后织物的正向导汗速率和反向拒水能力越大；而处理前/后吸/放回潮率比之比比值越小，说明处理后织物的蒸发速率越大，吸湿残留量越小，则织物越干爽、轻质、柔软、舒适。
实施例3：涤粘混纺机织物
所取织物为涤粘(65/35)平纹织物，经6道三辊筒式热轧磨松机构的热轧辊对织物正面的高曲率挤压式热轧致密化及平整作用和下部的前、后摩擦辊对织物的反面实施上顶拉伸和低曲率差动式摩擦的疏松化及微起毛圈作用，使织物从正面到反面的孔隙梯度分布结构形成。其实证是吸水见色时间变短为2.7sec.和吸/放回潮率比值增大到2.1。前者表达从织物反面吸汗(着色液)到正面开始大面积显色的快慢，即织物厚度方向导汗的快慢；后者表达到达织物正面的汗液挥发速度的快慢，这取决于汗液的扩散面积和织物正面单位面积内的纤维根数及其比表面积的大小，即织物正表面汗液的蒸发速率和完善程度。另外该织物是涤粘混纺织物，故纤维接触角小于90°。因此，未处理织物是指原织物。
三辊筒式热轧磨松机构对涤粘混纺织物的处理前及处理后实测对比结果是：处理前/后吸水回潮率比值为0.72，小于1；处理前/后吸水见色时间比值为4.47，远大于1；和处理前/后吸/放回潮率比之比比值为0.71，小于1。由此证明正面热轧与反面磨松制备梯度结构织物的吸透湿排汗功效显著。因为：处理前/后吸水回潮率比值越小，说明处理后织物单位时间的吸汗量越大和芯吸能力越强；处理前/后吸水见色时间比值越大，说明处理后织物的正向导汗速率和反向拒水能力越大；而处理前/后吸/放回潮率比之比比值越小，说明处理后织物的蒸发速率越大，吸湿残留量越小，则织物越干爽、轻质、柔软、舒适。
实施例4：纯涤斜纹织物
所取织物为纯涤斜纹织物，经6道三辊筒式热轧磨松机构的热轧辊对织物正面的高曲率挤压式热轧致密化及平整作用和下部的前、后摩擦辊对织物的反面实施上顶拉伸和低曲率差动式摩擦的疏松化及微起毛圈作用，使织物从正面到反面的孔隙梯度分布结构形成。其实证是吸水见色时间变短为3sec.和吸/放回潮率比值增大到2.5。前者表达从织物反面吸汗(着色液)到正面开始大面积显色的快慢，即织物厚度方向导汗的快慢；后者表达到达织物正面的汗液挥发速度的快慢，这取决于汗液的扩散面积和织物正面单位面积内的纤维根数及其比表面积的大小，即织物正表面汗液的蒸发速率和完善程度。另外该织物是纯涤斜纹，故纤维接触角小于90°。因此，未处理织物是指原织物。
三辊筒式热轧磨松机构对纯涤斜纹的处理前及处理后实测对比结果是：处理前/后吸水回潮率比值为0.08，小于1；处理前/后吸水见色时间比值为4.88，远大于1；和处理前/后吸/放回潮率比之比比值为0.68，小于1。由此证明正面热轧与反面磨松制备梯度结构织物的吸透湿排汗功效显著。因为：处理前/后吸水回潮率比值越小，说明处理后织物单位时间的吸汗量越大和芯吸能力越强；处理前/后吸水见色时间比值越大，说明处理后织物的正向导汗速率和反向拒水能力越大；而处理前/后吸/放回潮率比之比比值越小，说明处理后织物的蒸发速率越大，吸湿残留量越小，则织物越干爽、轻质、柔软、舒适。
正热轧与反磨松制备梯度结构吸透湿排汗织物的实施例工艺参数与结果表