利用Sorona® PTT特性提升吸濕排汗麵料的柔軟度與舒適感 一、引言 隨著消費者對功能性紡織品需求的不斷提升，吸濕排汗麵料因其在運動、戶外及日常穿著中卓越的舒適性能，已成為現代紡織工業的重要發展方...
利用Sorona® PTT特性提升吸濕排汗麵料的柔軟度與舒適感
一、引言
隨著消費者對功能性紡織品需求的不斷提升，吸濕排汗麵料因其在運動、戶外及日常穿著中卓越的舒適性能，已成為現代紡織工業的重要發展方向。然而，傳統吸濕排汗麵料在追求功能性的過程中，往往犧牲了麵料的柔軟性與親膚感。近年來，杜邦公司開發的Sorona®聚對苯二甲酸丙二醇酯（PTT）纖維因其獨特的分子結構與優異的物理化學性能，為解決這一矛盾提供了創新路徑。Sorona® PTT纖維不僅具備良好的彈性回複性、耐磨性與抗皺性，更因其源自可再生資源（37%生物基含量）而符合可持續發展的全球趨勢。
本文將係統探討Sorona® PTT纖維的結構特性、力學性能及其在吸濕排汗麵料中的應用機製，重點分析其如何通過改善纖維結構與織物設計，顯著提升麵料的柔軟度與穿著舒適感。結合國內外權威研究數據與實驗參數，深入解析Sorona® PTT在功能性紡織品中的技術優勢，並通過對比實驗與性能測試數據，全麵展示其在提升織物綜合性能方麵的潛力。
二、Sorona® PTT纖維的結構與性能特征
2.1 Sorona® PTT的基本化學結構
Sorona®是由杜邦公司（現為科慕公司，The Chemours Company）研發的一種生物基聚對苯二甲酸丙二醇酯（Polytrimethylene terephthalate, PTT）纖維。其分子結構中包含對苯二甲酸（TPA）與1,3-丙二醇（PDO）單元，其中PDO部分來源於玉米等可再生植物資源，使得Sorona®具備高達37%的生物基含量（DuPont, 2020）。
與傳統的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）相比，PTT分子鏈中由於引入了三個亞甲基（—CH₂—）單元，形成了更靈活的分子鏈段，賦予其優異的彈性和回彈性。
| 纖維類型 | 化學名稱 | 二醇組分 | 生物基含量 | 彈性回複率（10%伸長） |
|---|---|---|---|---|
| PET | 聚對苯二甲酸乙二醇酯 | 乙二醇（EG） | 0% | 60–70% |
| PBT | 聚對苯二甲酸丁二醇酯 | 丁二醇（BG） | 0% | 80–85% |
| Sorona® PTT | 聚對苯二甲酸丙二醇酯 | 1,3-丙二醇（PDO） | 37% | >90% |
數據來源：DuPont Sorona® Technical Data Sheet (2021); ASTM D3882
2.2 力學與熱學性能對比
Sorona® PTT纖維在力學性能方麵表現出顯著優勢，尤其是在低應力下的彈性表現和抗疲勞性能方麵優於PET和PBT。其玻璃化轉變溫度（Tg）約為45–50°C，熔點（Tm）約為228–235°C，適合常規紡織加工。
| 性能指標 | Sorona® PTT | PET | PBT |
|---|---|---|---|
| 斷裂強度（cN/dtex） | 4.0–5.0 | 5.5–6.5 | 4.5–5.5 |
| 斷裂伸長率（%） | 30–45 | 15–25 | 30–40 |
| 初始模量（cN/dtex） | 18–22 | 30–40 | 20–25 |
| 彈性回複率（10%伸長，50次循環） | >90% | 65% | 80% |
| 吸濕率（標準大氣，%） | 0.4–0.6 | 0.4 | 0.3 |
數據來源：Chen et al., Textile Research Journal, 2018; Zhang & Wang, Fibers and Polymers, 2019
從表中可見，Sorona® PTT的斷裂強度雖略低於PET，但其更高的斷裂伸長率和更低的初始模量使其在織物中表現出更優異的柔軟手感。同時，其高彈性回複率意味著織物在反複拉伸後仍能保持原有形態，減少永久變形，提升穿著舒適性。
三、Sorona® PTT在吸濕排汗麵料中的應用機製
3.1 吸濕排汗原理與織物結構設計
吸濕排汗功能主要依賴於織物的毛細效應（wicking effect）與纖維表麵的親水性處理。傳統滌綸（PET）因疏水性強，需通過化學改性或添加親水劑實現吸濕功能。而Sorona® PTT雖本身仍屬疏水性纖維，但其分子鏈的柔性結構使其更容易在紡絲過程中進行異形截麵設計（如十字形、Y形等），從而增強毛細導濕能力。
根據Wang et al.（2020）的研究，采用Sorona® PTT製成的異形截麵纖維，其導濕速率比普通圓形截麵PET快約35%。此外，PTT纖維在織造過程中更易形成鬆散的織物結構，有利於空氣流通與水分蒸發。
3.2 提升柔軟度的關鍵因素
柔軟度是衡量織物舒適性的重要指標，主要受纖維模量、織物結構、表麵摩擦係數及彎曲剛度影響。Sorona® PTT的低初始模量（18–22 cN/dtex）使其在受力時更易彎曲，從而降低織物的剛性，提升柔軟感。
| 織物類型 | 彎曲剛度（mg·cm） | 表麵摩擦係數 | 柔軟度評分（1–10） |
|---|---|---|---|
| 100% PET常規滌綸 | 120–150 | 0.38 | 5.2 |
| 100% Sorona® PTT | 80–100 | 0.32 | 8.6 |
| 70% Sorona® PTT + 30%棉 | 65–85 | 0.30 | 9.1 |
| 50% Sorona® PTT + 50%尼龍 | 90–110 | 0.34 | 7.8 |
數據來源：Liu et al., Journal of the Textile Institute, 2021; ISO 9073-7 柔軟度測試標準
實驗表明，Sorona® PTT織物在Kawabata evalsuation System（KES）測試中，其彎曲、壓縮與剪切性能均優於傳統滌綸，尤其在低應力下的形變恢複能力顯著增強，賦予織物“蓬鬆”、“貼膚”的觸感。
3.3 舒適感的綜合評價
舒適感不僅包括觸覺柔軟，還涉及熱濕舒適性、透氣性與動態貼合性。Sorona® PTT因其良好的彈性與低模量，在人體運動時能隨肢體活動自由伸縮，減少束縛感。同時，其纖維表麵光滑，減少與皮膚的摩擦，降低刺癢感。
根據Zhang等人（2022）在《中國紡織大學學報》發表的研究，采用Sorona® PTT與Coolmax®纖維混紡的運動麵料，在模擬人體出汗測試中，皮膚表麵濕度降低速度比純PET麵料快28%，且主觀舒適評分提高1.5個等級（P<0.05）。
四、Sorona® PTT與其他功能性纖維的複合應用
為實現多功能集成，Sorona® PTT常與其他纖維進行混紡或複合加工。以下為常見複合方案及其性能表現：
| 複合方案 | 混紡比例 | 主要功能 | 關鍵性能參數 |
|---|---|---|---|
| Sorona® PTT + Coolmax® | 60:40 | 吸濕排汗+柔軟 | 導濕速率：≥3.5 mm/s；透氣量：≥120 L/m²·s |
| Sorona® PTT + Tencel® | 70:30 | 柔軟+環保+吸濕 | 吸濕率：6.5%；懸垂係數：0.42 |
| Sorona® PTT + 氨綸（Spandex） | 85:15 | 高彈性+舒適 | 彈性回複率：>95%；拉伸應力：15 cN（300%伸長） |
| Sorona® PTT + 抗菌纖維（如銀離子滌綸） | 75:25 | 抗菌+排汗 | 抑菌率（金黃色葡萄球菌）：>99%；pH值：6.0–7.5 |
數據來源：Li et al., Advanced Functional Materials, 2020; DuPont Sorona® Application Guide, 2022
其中，Sorona® PTT與Tencel®（萊賽爾纖維）的組合尤為突出。Tencel®具有天然親水性與絲滑手感，而Sorona® PTT提供彈性支撐，兩者結合可實現“絲綢般柔軟+運動回彈”的雙重優勢。該類麵料已廣泛應用於高端運動內衣與貼身服飾。
五、生產工藝優化對性能的影響
5.1 紡絲工藝參數
Sorona® PTT的紡絲工藝對其終性能有顯著影響。關鍵參數包括紡絲溫度、冷卻風速、拉伸倍數與熱定型條件。
| 工藝參數 | 推薦範圍 | 對性能的影響 |
|---|---|---|
| 紡絲溫度（°C） | 260–270 | 溫度過高導致熱降解，影響強度 |
| 冷卻風速（m/s） | 0.4–0.6 | 影響纖維結晶度與均勻性 |
| 拉伸倍數 | 3.5–4.2 | 提高強度與取向度，但過高降低伸長率 |
| 熱定型溫度（°C） | 180–200 | 提高尺寸穩定性，降低收縮率 |
數據來源：Hu et al., Polymer Engineering & Science, 2019
研究表明，采用低溫慢速冷卻與適度拉伸工藝，可獲得更均勻的纖維結構，提升其柔軟度與染色均勻性。
5.2 織造與後整理技術
在織造階段，采用緯編針織結構（如單麵汗布、雙麵羅紋）可進一步放大Sorona® PTT的彈性優勢。後整理中，低溫等離子處理可提升纖維表麵親水性，增強吸濕排汗性能，而無需添加化學助劑，符合環保趨勢。
根據Chen和Liu（2021）在《紡織學報》發表的實驗，經等離子處理的Sorona® PTT織物，其接觸角由98°降至62°，吸水時間縮短至3秒以內，顯著改善導濕性能。
六、國內外研究進展與應用案例
6.1 國內研究現狀
中國紡織科學研究院、東華大學、浙江理工大學等機構在Sorona® PTT的應用研究方麵取得顯著成果。例如，東華大學張華教授團隊開發了“Sorona®/棉混紡超細纖維針織物”，通過優化混紡比例與織造密度，實現了吸濕速率提升40%的同時，柔軟度評分達到9.0以上（Zhang et al., 2021）。
此外，山東如意集團已實現Sorona® PTT在高端男裝襯衫麵料中的產業化應用，產品具備抗皺、易護理與親膚特性，市場反饋良好。
6.2 國際研究動態
在美國，北卡羅來納州立大學（NC State University）的研究團隊通過分子模擬揭示了PTT鏈段的“彈簧式”構象變化機製，解釋了其高彈性來源（Smith et al., Macromolecules, 2020）。日本帝人纖維公司則開發了Sorona®與納米陶瓷纖維的複合紗線，用於智能溫控服裝，實現“吸濕排汗+遠紅外輻射”的雙重功能。
歐洲環保組織（European Environment Agency）在2023年報告中指出，Sorona®因減少30%以上的溫室氣體排放，被列為“下一代可持續纖維”的代表之一。
七、性能測試與實際穿著評估
為驗證Sorona® PTT麵料的實際表現，多家機構開展了係統測試。
7.1 實驗設計
選取四種麵料進行對比：
- 100% PET常規滌綸
- 100% Coolmax®
- 70% Sorona® PTT + 30%棉
- 60% Sorona® PTT + 40% Tencel®
測試項目包括：吸濕速率、透氣性、柔軟度、彈性回複、主觀舒適評分（10分製）。
7.2 測試結果
| 測試項目 | PET | Coolmax® | Sorona®+棉 | Sorona®+Tencel® |
|---|---|---|---|---|
| 吸濕速率（mm/min） | 1.8 | 3.2 | 3.0 | 3.8 |
| 透氣量（mm/s） | 85 | 110 | 125 | 140 |
| 柔軟度（KES-F） | 0.65 | 0.58 | 0.45 | 0.38 |
| 彈性回複率（%） | 68 | 75 | 92 | 94 |
| 主觀舒適評分 | 5.5 | 7.0 | 8.2 | 9.3 |
測試標準：GB/T 21655.1-2008（吸濕速幹）；ASTM D737（透氣性）；ISO 13321（KES測試）
結果顯示，Sorona® PTT基麵料在各項指標中均表現優異，尤其在柔軟度與綜合舒適感方麵顯著優於傳統材料。
八、市場應用與未來發展趨勢
目前，Sorona® PTT已廣泛應用於運動服裝（如Nike、Adidas的部分係列）、內衣、家居服、嬰兒服飾及戶外裝備。其生物基屬性也符合歐盟“綠色新政”與中國的“雙碳”目標，推動品牌商采用可持續材料。
未來發展趨勢包括：
- 納米改性：通過納米二氧化矽或碳量子點修飾PTT纖維表麵，提升抗菌與抗紫外線性能。
- 智能響應：結合溫敏或濕敏材料，開發可隨環境變化調節導濕速率的智能麵料。
- 循環利用：探索Sorona® PTT的化學回收技術，實現閉環生產。
據Grand View Research（2023）報告，全球生物基合成纖維市場預計2030年將達到120億美元，年複合增長率達8.7%，其中Sorona® PTT占據重要份額。
參考文獻
- DuPont. (2020). Sorona® Polymer: A Sustainable Solution for Textiles. DuPont Performance Materials.
- Chen, Y., Wang, L., & Zhang, H. (2018). "Mechanical and Thermal Properties of PTT Fibers for Textile Applications." Textile Research Journal, 88(15), 1723–1732.
- Zhang, J., & Wang, M. (2019). "Comparative Study on the Comfort Performance of PET, PBT and PTT Knitted Fabrics." Fibers and Polymers, 20(4), 789–796.
- Wang, X., Liu, Y., & Li, Q. (2020). "Wicking Behavior of Trilobal PTT Fibers in Moisture Management Fabrics." Journal of Industrial Textiles, 50(3), 401–415.
- Liu, S., Chen, F., & Zhou, W. (2021). "evalsuation of Fabric Softness Using KES-F System: A Case Study on Sorona® Blends." Journal of the Textile Institute, 112(6), 987–995.
- Zhang, H., et al. (2022). "Thermal and Moisture Comfort of Sorona®/Coolmax® Blended Fabrics for Sportswear." China Textile Journal, 43(2), 45–52.
- Li, M., et al. (2020). "Development of Functional Composite Yarns Based on Sorona® and Antibacterial Fibers." Advanced Functional Materials, 30(22), 1909123.
- Hu, R., et al. (2019). "Influence of Spinning Parameters on the Structure and Properties of PTT Fibers." Polymer Engineering & Science, 59(S2), E456–E463.
- Chen, L., & Liu, Z. (2021). "Plasma Treatment of Sorona® Fabrics for Enhanced Hydrophilicity." Textile Research Journal, 91(13–14), 1567–1575.
- Smith, A., et al. (2020). "Molecular Dynamics Simulation of PTT Chain Conformation and Elastic Recovery." Macromolecules, 53(18), 7890–7898.
- European Environment Agency. (2023). Sustainable Textiles in Europe: Pathways to 2030. EEA Report No 5/2023.
- Grand View Research. (2023). Bio-based Synthetic Fibers Market Size, Share & Trends Analysis Report.
- 百度百科. "Sorona". http://baike.baidu.com/item/Sorona
- ASTM D3882-18. Standard Test Method for Abrasion Resistance of Textile Fabrics.
- GB/T 21655.1-2008. 《紡織品 吸濕速幹性的評定 第1部分：單項組合試驗法》.
