Эффективность полотен полотняных тканей для впитывающих применений

Почему умные хлопковые ткани важны

От многоразовых гигиенических прокладок и детских подгузников до спортивных футболок и медицинских повязок — многие повседневные изделия тихо зависят от одной ключевой задачи: впитывать и отводить влагу от нашей кожи. В этом исследовании рассматривается, как переработать простую хлопчатобумажную ткань так, чтобы она эффективнее отводила жидкость от тела, оставалась комфортной и при этом сохраняла прочность и долговечность. Изменяя способ расположения хлопковых нитей и используя более пушистый вид пряжи, авторы показывают, что некоторые полотняные узоры могут соперничать с передовыми материалами по способности работать с потом и другими жидкостями.

Создание лучшей хлопковой ткани

Команда сосредоточилась на знакомом материале — 100% хлопке — но изменила способ его сборки. Вместо стандартных пряж, проложенных в обеих направлениях переплетения, они заменили уток на «ровинг» — более объёмную, слабо скрученную нить. У такого ровинга больше открытых промежутков и большая поверхность, что помогает захватывать и распределять жидкость. Было изготовлено шесть тканей с использованием двух распространённых переплетений (простого и саржевого) и трёх разных шагов между нитями ровинга. Простое переплетение выглядит как обычная сетка «через одну», тогда как саржа создаёт диагональный рисунок, подобный джинсовой ткани. Все образцы затем стирали и кондиционировали, чтобы имитировать реальные условия использования перед испытаниями.

Как испытывали ткани

Чтобы понять, как эти ткани поведут себя в применении, исследователи измерили широкий набор характеристик. Среди них — воздухопроницаемость, теплопроводность, сопротивляемость образованию катышков и износу, жёсткость при изгибе, прочность и растяжимость в обоих направлениях, а также усадка после стирки. Использовались также чувствительные приборы для оценки шероховатости поверхности и трения — показателей, связанных с тем, насколько ткань ощущается мягкой или колющей. Для изучения поведения влаги применяли стандартный жидкостный тест: солевой раствор капал на ткань, зажатую между датчиками. Такая установка фиксирует, насколько быстро смачивается верхняя поверхность, как быстро и на какое расстояние жидкость распространяется по обеим сторонам, насколько эффективно она перемещается со стороны, соприкасающейся с кожей, на внешнюю сторону, и сводит всё это в единый показатель — Общую способность управления влагой.

Компромиссы между прочностью, комфортом и сухостью

Результаты выявляют классическую инженерную дилемму. Ткани с плотным простым переплетением и большей плотностью ровинга в целом были прочнее, более устойчивы к образованию катышков и меньше давали усадку. Плотно переплетённые нити сцепляются плотнее, повышая долговечность, но также делают ткань более плотной и грубой. Такая компактная структура снижала поток воздуха, увеличивала теплопроводность и делала ткань менее гибкой. Что особенно важно для впитывающих применений, простые переплетения с ровингом показали слабую одностороннюю транспортировку влаги: жидкость имела тенденцию оставаться или даже накапливаться на стороне, соприкасающейся с кожей, вместо того чтобы уходить наружу. Фактически, индекс односторонней транспортировки для всех простых тканей был значительно отрицательным, что означает, что они вели себя скорее как барьер для влаги, чем как фитиль.

Как саржа открывает движение влаги

Напротив, саржевые ткани, с их диагональными плавающими участками и меньшим числом точек переплетения, создавали более открытые каналы сквозь толщу ткани. Такая структура разрешала воздуху легче проходить, поверхность казалась более гладкой и — что критично — предоставляла пути для перемещения жидкости с внутренней стороны наружу. Выделяющийся образец — относительно рыхлая саржа с всего пятью нитями ровинга на сантиметр — продемонстрировал исключительно высокий индекс односторонней транспортировки примерно 905% и наивысший комбинированный балл по влагоотведению. Жидкость, попадая на сторону, прилегающую к коже, быстро впитывалась, проталкивалась через толщу ткани и распространялась по внешней поверхности, где она может испаряться легче. Такое поведение приближается к показателям современных трикотажных материалов при сохранении преимуществ прочности полотняного плетения.

Выбор правильной ткани для конкретной задачи

Для обычных пользователей вывод таков: не все хлопковые ткани одинаково хороши в поддержании сухости и комфорта. Исследование показывает, что использование объёмных ровинговых нитей в саржевом узоре может превратить простую хлопчатобумажную ткань в высокоэффективный впитывающий слой, который эффективно отводит влагу от кожи. Однако при этом такой дизайн несколько уступает по механической прочности более плотным тканям с простым переплетением. В результате очень прочные простые ткани могут оставаться предпочтительными в тех ситуациях, где на первом месте стоят долговечность и стабильность, тогда как саржевые ткани — особенно с меньшей плотностью ровинга — лучше подходят в качестве внутренних слоёв в гигиенических изделиях, спортивной одежде и медицинских прокладках, где приоритетом является сухость рядом с телом.

Цитирование: Hashima, W.A., Abd El-Aziz, M.Y., Hakam, M. et al. Performance of woven fabrics for absorbent applications. Sci Rep 16, 9659 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41834-3

Ключевые слова: управление влагой, хлопковые ткани, саржевое переплетение, впитывающие текстильные материалы, текстильная инженерия