銀膜處理對氨綸混紡彈力麵料發汗速幹性能的影響 引言 隨著現代功能性紡織品的快速發展，人們對服裝在運動、戶外活動及日常穿著中的舒適性要求日益提高。特別是在高溫高濕環境下，人體出汗量顯著增加，...
銀膜處理對氨綸混紡彈力麵料發汗速幹性能的影響
引言
隨著現代功能性紡織品的快速發展，人們對服裝在運動、戶外活動及日常穿著中的舒適性要求日益提高。特別是在高溫高濕環境下，人體出汗量顯著增加，服裝材料的吸濕排汗與速幹性能成為衡量其舒適性的關鍵指標之一。氨綸（Spandex）因其優異的彈性廣泛應用於各類混紡彈力麵料中，常與聚酯纖維（PET）、尼龍（PA）、棉等纖維混紡，以提升織物的貼合度和運動適應性。然而，純氨綸或氨綸混紡麵料本身吸濕性差，易造成汗液滯留，影響穿著體驗。
近年來，銀膜處理技術作為一種新型功能性整理手段，被廣泛應用於提升紡織品的抗菌、導電、抗靜電及熱管理性能。研究表明，銀納米顆粒具有良好的導熱性和表麵活性，能夠改善織物表麵的水分蒸發速率。將銀膜處理引入氨綸混紡彈力麵料，不僅有望提升其抗菌性能，更可能對其發汗速幹性能產生積極影響。
本文係統探討銀膜處理對氨綸混紡彈力麵料發汗速幹性能的作用機製，分析不同銀膜處理工藝參數對麵料性能的影響，並結合國內外研究進展，通過實驗數據與理論分析相結合的方式，深入解析其應用潛力與技術路徑。
一、氨綸混紡彈力麵料的基本特性
1.1 氨綸的物理與化學性質
氨綸，又稱聚氨酯彈性纖維（Polyurethane Elastic Fiber），是由聚醚或聚酯與二異氰酸酯縮聚而成的高分子聚合物。其大特點在於斷裂伸長率可達400%~700%，回彈率超過95%，是目前具彈性的合成纖維之一。
| 參數 | 數值/範圍 |
|---|---|
| 密度（g/cm³） | 1.20–1.25 |
| 斷裂強度（cN/dtex） | 0.8–1.2 |
| 斷裂伸長率（%） | 400–700 |
| 回彈性（%） | >95 |
| 吸濕率（%） | 0.8–1.2 |
| 耐熱性（℃） | ≤150（長期） |
由於其低吸濕性，氨綸在潮濕環境中難以有效吸收和傳導汗液，導致穿著者體表濕氣積聚，產生悶熱感。因此，在混紡體係中通常需搭配具有良好吸濕性的纖維如棉、莫代爾或改性聚酯，以平衡彈性和舒適性。
1.2 常見氨綸混紡組合及其用途
氨綸常以3%~20%的比例與其他纖維混紡，形成兼具彈性和功能性的織物。常見組合如下：
| 混紡類型 | 主要成分比例 | 典型用途 | 特點 |
|---|---|---|---|
| 氨綸/聚酯（Spandex/PET） | 90%/10% | 運動服、泳衣 | 高彈性、耐磨、快幹 |
| 氨綸/棉（Spandex/Cotton） | 95%/5% | 內衣、T恤 | 柔軟親膚、透氣 |
| 氨綸/尼龍（Spandex/PA） | 88%/12% | 緊身衣、瑜伽服 | 高強度、耐摩擦 |
| 氨綸/莫代爾（Spandex/Modal） | 92%/8% | 高端內衣 | 懸垂性好、吸濕性強 |
盡管這些混紡麵料在彈性與外觀上表現優異，但其發汗速幹性能仍受限於纖維本身的親水性不足，尤其是在高強度運動後，汗液難以快速排出，影響用戶體驗。
二、銀膜處理技術原理與方法
2.1 銀膜處理的基本概念
銀膜處理是指在織物表麵沉積一層含銀納米材料的薄膜，通常通過物理氣相沉積（PVD）、化學鍍銀、溶膠-凝膠法或磁控濺射等技術實現。銀元素（Ag）具有優良的導熱性（429 W/(m·K)）、導電性及廣譜抗菌能力，其納米顆粒尺寸通常在1–100 nm之間，可顯著改變織物表麵的熱傳導與水分擴散行為。
根據《Advanced Functional Materials》（Zhang et al., 2020）的研究，銀納米塗層可通過以下機製提升織物的速幹性能：
- 增強表麵熱傳導：銀的高導熱性有助於將皮膚表麵熱量迅速傳遞至織物外層，促進汗液蒸發。
- 降低表麵張力：納米銀顆粒可改變纖維表麵能，使水分子更易鋪展並形成薄層，加快蒸發速率。
- 構建微孔通道：銀膜與纖維交聯後可在表麵形成微納結構，有利於毛細效應和空氣流通。
2.2 銀膜處理的主要工藝方法
| 處理方法 | 工藝原理 | 優點 | 缺點 | 適用麵料類型 |
|---|---|---|---|---|
| 磁控濺射 | 在真空環境中利用氬離子轟擊銀靶材，使銀原子沉積於織物表麵 | 膜層均勻、附著力強、環保 | 設備成本高、生產效率低 | 氨綸混紡、尼龍 |
| 化學鍍銀 | 利用還原劑將銀離子還原為金屬銀並沉積於纖維表麵 | 成本低、操作簡便 | 易產生銀離子殘留、耐洗性差 | 棉、滌綸 |
| 溶膠-凝膠法 | 將銀前驅體溶於溶膠中，經浸漬、幹燥、煆燒形成銀氧化物或金屬銀膜 | 可調控膜厚、適合複雜結構 | 高溫處理可能損傷氨綸 | 混紡針織物 |
| 等離子體輔助沉積 | 利用等離子體活化纖維表麵，增強銀膜附著 | 環保、低溫處理 | 設備複雜、工藝控製難 | 彈性織物 |
其中，磁控濺射法因能在不損傷氨綸的前提下實現高均勻度銀膜沉積，成為當前研究熱點。據《Textile Research Journal》（Li et al., 2021）報道，經磁控濺射處理的氨綸/聚酯混紡麵料，其表麵銀含量可達0.8–1.5 wt%，且經過50次標準洗滌後銀保留率仍高於85%。
三、銀膜處理對發汗速幹性能的影響機製
3.1 發汗速幹性能的評價指標
發汗速幹性能主要通過以下幾項指標進行量化評估：
| 指標 | 定義 | 測試方法 | 單位 |
|---|---|---|---|
| 吸濕速率 | 織物單位時間內吸收水分的能力 | AATCC 79 | g/m²·min |
| 蒸發速率 | 水分從織物表麵蒸發的速度 | ISO 11092 | g/m²·h |
| 透濕量（Moisture Vapor Transmission Rate, MVTR） | 單位時間透過單位麵積織物的水蒸氣量 | ASTM E96 | g/m²·day |
| 接觸角 | 水滴在織物表麵的潤濕角度 | GB/T 30669-2014 | ° |
| 幹燥時間 | 織物從濕潤狀態完全幹燥所需時間 | JIS L 1092 | min |
理想的功能性麵料應具備高吸濕速率、高蒸發速率、低接觸角和短幹燥時間。
3.2 銀膜處理對各性能指標的影響
（1）吸濕速率與接觸角
未經處理的氨綸混紡麵料由於疏水性較強，接觸角普遍大於100°，水滴呈球狀不易鋪展。而銀膜處理後，表麵能顯著提高，接觸角可降至60°以下，表現出良好親水性。
| 樣品 | 接觸角（°） | 吸濕速率（g/m²·min） |
|---|---|---|
| 未處理氨綸/聚酯（90/10） | 112 ± 5 | 0.18 ± 0.02 |
| 銀膜處理（磁控濺射，5 min） | 68 ± 3 | 0.35 ± 0.03 |
| 銀膜處理（磁控濺射，10 min） | 54 ± 2 | 0.41 ± 0.04 |
數據來源：東華大學紡織學院實驗數據（2023）
可見，隨著銀膜沉積時間延長，接觸角持續下降，吸濕速率提升近1.3倍。這歸因於銀納米顆粒在纖維表麵形成的微凸結構，增強了水分子的吸附能力。
（2）蒸發速率與幹燥時間
銀的高導熱性可加速織物內部熱量傳遞，從而提升水分蒸發效率。實驗顯示，在相對濕度65%、溫度25℃條件下，銀膜處理顯著縮短了幹燥時間。
| 樣品 | 蒸發速率（g/m²·h） | 完全幹燥時間（min） |
|---|---|---|
| 未處理麵料 | 320 ± 15 | 98 ± 6 |
| 銀膜處理（5 min） | 410 ± 18 | 65 ± 4 |
| 銀膜處理（10 min） | 460 ± 20 | 52 ± 3 |
值得注意的是，蒸發速率的提升並非線性增長。當銀膜過厚時（>2.0 wt%），可能導致纖維間隙堵塞，反而抑製空氣流通，影響透濕性能。
（3）透濕量（MVTR）變化
透濕量反映織物允許水蒸氣通過的能力，是衡量“呼吸性”的重要參數。銀膜處理在適度厚度下可提升MVTR，但過量沉積則可能形成致密屏障。
| 銀膜厚度（nm） | MVTR（g/m²·day） |
|---|---|
| 0（對照） | 8,200 |
| 50 | 9,100 |
| 100 | 9,800 |
| 150 | 9,600 |
| 200 | 8,900 |
結果顯示，當銀膜厚度控製在100 nm左右時，MVTR達到峰值，較未處理樣品提升約19.5%。超過此閾值後，膜層致密化阻礙水蒸氣擴散，性能反而下降。
四、銀膜處理工藝參數優化
為實現佳發汗速幹效果，需對銀膜處理的關鍵參數進行係統優化。
4.1 濺射功率與時間的影響
在磁控濺射工藝中，濺射功率和時間直接影響銀膜厚度與均勻性。
| 濺射功率（W） | 濺射時間（min） | 銀含量（wt%） | 幹燥時間（min） | 抗菌率（%） |
|---|---|---|---|---|
| 100 | 5 | 0.8 | 65 | 92.3 |
| 100 | 10 | 1.4 | 52 | 98.7 |
| 150 | 5 | 1.1 | 58 | 96.5 |
| 150 | 10 | 2.0 | 55 | 99.2 |
| 200 | 5 | 1.6 | 60 | 98.0 |
實驗表明，150 W、10 min為較優組合，既能保證較高銀含量，又避免過度沉積。但需注意，過高功率可能導致局部過熱，損傷氨綸分子鏈，影響彈性回複率。
4.2 不同混紡比例下的處理效果對比
銀膜處理效果受基布組成影響顯著。以下為不同氨綸含量混紡麵料的處理前後性能對比：
| 混紡比例（PET/Spandex） | 處理前幹燥時間（min） | 處理後幹燥時間（min） | 性能提升率（%） |
|---|---|---|---|
| 98/2 | 90 | 60 | 33.3% |
| 95/5 | 95 | 62 | 34.7% |
| 90/10 | 98 | 52 | 46.9% |
| 85/15 | 102 | 58 | 43.1% |
數據顯示，氨綸含量在10%左右時，銀膜處理帶來的速幹性能提升為顯著。推測原因在於：適量氨綸提供結構彈性，利於銀膜均勻分布；而過高氨綸比例可能導致織物結構鬆散，影響膜層連續性。
五、銀膜處理的附加功能與耐久性
5.1 抗菌性能協同提升
銀離子具有破壞細菌細胞壁、抑製DNA複製的能力。經銀膜處理的氨綸混紡麵料對金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和大腸杆菌（E. coli）的抑菌率可達99%以上（依據GB/T 20944.3-2008測試）。這對於運動服裝減少異味、延長穿著壽命具有重要意義。
5.2 耐洗性與穩定性
銀膜的耐久性是決定其商業化應用的關鍵。實驗采用AATCC TM135標準洗滌程序，模擬家庭洗滌50次後檢測性能變化：
| 洗滌次數 | 銀殘留率（%） | 幹燥時間增加率（%） | 抗菌率（%） |
|---|---|---|---|
| 0 | 100 | 0 | 98.7 |
| 10 | 96.2 | 4.1 | 97.5 |
| 20 | 92.8 | 7.3 | 96.0 |
| 30 | 89.5 | 10.2 | 94.3 |
| 50 | 85.1 | 14.8 | 91.2 |
結果表明，銀膜在50次洗滌後仍保持85%以上的銀含量，幹燥時間僅延長約15%，說明其具備良好的耐久性。進一步研究表明，通過引入二氧化矽（SiO₂）作為保護層，可顯著提升銀膜的抗氧化與抗剝離能力。
六、國內外研究現狀與應用前景
6.1 國內研究進展
中國在功能性紡織品領域發展迅速。東華大學、浙江理工大學等高校在銀基納米塗層方麵取得多項突破。例如，東華大學團隊開發的“銀-石墨烯複合膜”技術，成功將銀膜的導熱係數提升至500 W/(m·K)，並在氨綸混紡運動服中實現產業化應用（《紡織學報》，2022）。
此外，江蘇陽光集團、福建鳳竹紡織等企業已推出銀膜處理的高端速幹運動麵料，產品出口歐美市場，獲得良好反饋。
6.2 國際研究動態
國際上，美國北卡羅來納州立大學（NC State University）研究團隊（Chen et al., 2019）提出“梯度銀膜”概念，即在織物內外層設計不同銀濃度分布，內層高親水以促進吸濕，外層高導熱以加速蒸發，實現“智能水分管理”。
日本帝人株式會社（Teijin Limited）推出的“NANOBASE®”技術，采用真空鍍銀工藝處理彈性織物，其產品在馬拉鬆運動員測試中顯示體表濕度降低23%，主觀舒適度評分提升30%。
七、實際應用案例分析
某知名運動品牌（代號X）在其2023年夏季係列中采用了銀膜處理的氨綸/聚酯混紡麵料（成分：90% PET + 10% Spandex），經磁控濺射鍍銀（100 nm厚度）。第三方檢測機構SGS出具報告顯示：
- 吸濕速率：0.40 g/m²·min（較普通麵料提升120%）
- 幹燥時間：50 min（標準條件）
- 抗菌率：>99%（對E. coli）
- 洗滌50次後性能保持率：>85%
消費者調研顯示，92%的試穿者認為“出汗後幹爽更快”，87%表示“無明顯悶熱感”，產品複購率達38%，顯著高於同類未處理產品（22%）。
八、挑戰與未來發展方向
盡管銀膜處理在提升氨綸混紡麵料發汗速幹性能方麵展現出巨大潛力，但仍麵臨若幹挑戰：
- 成本問題：磁控濺射設備投資大，單米加工成本比傳統整理高30%~50%。
- 環境影響：銀離子若大量釋放可能對水生生態係統造成潛在風險，需加強回收與閉環管理。
- 色牢度影響：銀膜可能與染料發生反應，導致顏色偏移，尤其在深色麵料中更為明顯。
未來發展方向包括：
- 開發低成本、高效率的綠色鍍銀技術，如生物還原法；
- 構建多尺度仿生結構（如荷葉效應+銀催化），實現超疏水-超親水協同；
- 結合智能傳感技術，實現“感知-響應”型溫濕調控織物。
九、結論與展望
銀膜處理通過改善氨綸混紡彈力麵料的表麵能、熱傳導與微結構特征，顯著提升了其發汗速幹性能。在適宜工藝條件下，該技術不僅能縮短幹燥時間、提高蒸發速率，還可同步賦予抗菌、抗靜電等多重功能。隨著納米材料與紡織工程的深度融合，銀膜處理有望成為高端功能性運動服飾的核心技術之一，推動中國紡織產業向高附加值方向轉型升級。
