新型滑雪服保暖絮片的服用性能研究

馮銘銘,劉 莉

(北京服裝學(xué)院 服裝藝術(shù)與工程學(xué)院,北京 100029)

近年來,登山、攀巖、徒步等戶外運(yùn)動(dòng)開始興起,滑雪運(yùn)動(dòng)成為人們冬季活動(dòng)的熱門選擇,吸引越來越多的人投身到滑雪運(yùn)動(dòng)中。由于滑雪運(yùn)動(dòng)特殊的環(huán)境,保暖成為滑雪服首先應(yīng)具備的功能,填充料決定了滑雪服的保暖性。目前市面上的滑雪服大多選擇了3M新雪麗高效暖絨絮片或者是較好的中空棉、杜邦棉[1-3]等。國(guó)內(nèi)的濟(jì)南圣泉集團(tuán)利用生物質(zhì)石墨烯纖維的抑菌和快速升溫的優(yōu)點(diǎn)開發(fā)了一種新型復(fù)合纖維材料,即生物質(zhì)石墨烯內(nèi)暖絨[4-5]。更輕、更薄、更暖成為未來保暖材料的發(fā)展趨勢(shì)[6-10]。

選取了市面上常見的滑雪服保暖絮片與生物質(zhì)石墨烯內(nèi)暖絨絮片進(jìn)行對(duì)比,測(cè)試結(jié)果可為滑雪服生產(chǎn)者選擇合適的保暖材料提供更多的可能性,為消費(fèi)者選購合適的滑雪服提出了一些建議。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料

選取了新雪麗高效暖絨、杜邦舒彈棉、仿絲棉、羽絨棉、噴膠棉、生物質(zhì)石墨烯內(nèi)暖絨等6種適用于滑雪服的保暖絮片。表1為試樣的規(guī)格參數(shù)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 單位面積質(zhì)量

依據(jù)GB/T 24218.1-2009《紡織品 非織造布試驗(yàn)方法第1部分:單位質(zhì)量面積的測(cè)定》,試樣面積為25 cm×20 cm,調(diào)濕24 h。用電子天平秤重5次,取均值再乘以20,即得到單位面積質(zhì)量(g/m2)。

表1 試樣的規(guī)格參數(shù)

1.2.2 厚度

依據(jù)GB/T 24218.2-2009《紡織品 非織造布試驗(yàn)方法第2部分:厚度的測(cè)定》,自制絮片厚度測(cè)試儀。試樣面積為20 cm×20 cm,調(diào)濕24 h,重復(fù)測(cè)量10次,取均值即可。

1.2.3 壓縮性能

依據(jù)FZ/T 64003-2011《噴膠棉絮片》,測(cè)試絮片的面積為20 cm×20 cm,標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下平衡4 h,稱重。將絮片放置在工作臺(tái)上,在絮片上放上壓板(單位質(zhì)量為0.5 g/cm2,面積為20 cm×20 cm),中間放上2 kg砝碼,30 s后除去砝碼,等待30 s,測(cè)量絮片四邊的高度,重復(fù)3次取均值h0。再次在絮片上放上壓板,中間放上4 kg砝碼,30 s后除去砝碼,等待30 s后測(cè)量絮片四邊的高度,取均值h1。3 min后測(cè)量絮片四邊的高度,取均值h2。 通過公式(1)、(2)、(3)來分別計(jì)算出絮片的蓬松度、彈性回復(fù)率和壓縮性。

1.2.4 透氣性能

依據(jù)GB/T 5453-1997《紡織品 織物透氣性的測(cè)定》,采用YG461Z型全自動(dòng)透氣性能測(cè)試儀。測(cè)試面積20 cm2,壓差100 Pa,在同樣的條件下,每種絮片測(cè)試10次,每次選取不同的位置,結(jié)果取平均值。

1.2.5 拉伸性能

依據(jù)GB/T 24218.1-2009《紡織品 非織造布試驗(yàn)方法第3部分:斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定(條樣法)》,選用YG065C型電子織物強(qiáng)力儀。試樣面積為6 cm×30 cm,橫向和縱向各準(zhǔn)備10塊,隔距200 mm,速度100 mm/min,預(yù)計(jì)張力5 N。采用等速伸長(zhǎng)法,測(cè)其能承受的最大斷裂強(qiáng)力。

1.2.6 保溫性能

依據(jù)GB/T 11048-2008《紡織品 生理舒適性 穩(wěn)態(tài)條件下熱阻和濕阻的測(cè)定》,選用YG606型紡織品熱傳導(dǎo)性能測(cè)試儀。絮片面積為50 cm×50 cm,溫度20℃,調(diào)濕24 h,加熱時(shí)間20 s,穩(wěn)定時(shí)間20 s,測(cè)試時(shí)間60 s。測(cè)試絮片的克羅值和熱導(dǎo)率。

2 結(jié)果與討論

2.1 單位面積質(zhì)量

絮片重量是絮片品質(zhì)的一項(xiàng)綜合指標(biāo),單位面積質(zhì)量偏差率體現(xiàn)了絮片在生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定性,關(guān)系到絮片的服用性能[11-12]。根據(jù)FZ/T64003-2011《噴膠棉絮片》規(guī)定,絮片(100～200 g/m2)單位質(zhì)量偏差率在±5.0%范圍間的屬于合格品。由表2可以看出,6種絮片均屬于合格品。

表2 絮片的單位面積質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)

2.2 厚度及壓縮性能

絮片厚度是確定絮片壓縮彈性、用途以及進(jìn)一步加工的依據(jù)。對(duì)于服用保暖絮片的壓縮性能,通常用蓬松度、壓縮率、回復(fù)率等指標(biāo)來衡量[13-14]。根據(jù)FZ/T64003-2011《噴膠棉絮片》規(guī)定,絮片的蓬松度(cm3/g)≥70,壓縮率(%)≥45,回復(fù)率(%)≥75,屬于一等品。由表3可以看出,6種絮片均屬于一等品。

絮片的蓬松度與厚度呈正相關(guān)的關(guān)系。1#和6#絮片的蓬松度最好,且2塊絮片的厚度也是最大。1#絮片由于其克重比其他5塊絮片的克重都大,因此,不能排除克重對(duì)蓬松度的影響。6#絮片由于其絲束呈天然棉毛的卷曲狀,纖維間的距離較大,故蓬松度高。其他4塊絮片的蓬松度差別不大。1#絮片的壓縮率最高,因?yàn)椴捎?M專利的超細(xì)纖維組成,受到壓縮時(shí)易發(fā)生變形。2#和6#絮片的彈性回復(fù)率最接近100%。2#絮片因其采用的纖維具有天然三維螺旋的結(jié)構(gòu),賦予了絮片優(yōu)異的回復(fù)性。6#絮片在制備的過程中,通過改善纖維的紡織性能來增強(qiáng)其回彈力,故二者的回復(fù)率最好。

表3 絮片的厚度和壓縮性測(cè)試數(shù)據(jù)

2.3 透氣性能

織物的透氣性直接影響服裝的穿著舒適性,與織物的保暖性有一定的關(guān)系。服用絮片的透氣率一般需要大于0.25 m/s[15-16]。6塊絮片的透氣性大小依次為1.44、1.92、1.93、2.03、3.85、1.77 m/s(圖1)?？梢钥闯?6塊絮片均可用于服用。

圖1 絮片的透氣性測(cè)試數(shù)據(jù)

在測(cè)試透氣性時(shí),絮片被測(cè)部分的厚度會(huì)因壓縮而大體相同,因此,可忽略厚度差異對(duì)絮片透氣性造成的影響。從圖1可以看出,6塊絮片的透氣性大小依次為5#＞4#＞3#＞2#＞6#＞1#。5#絮片采用的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)有利于空氣產(chǎn)生對(duì)流,故5#絮片透氣性最好,2#、3#和4#和絮片的透氣性次之。3#和4#絮片采用的是中空纖維,故制成的絮片更加透氣。2#絮片采用天然三維螺旋結(jié)構(gòu)的纖維,因此纖維與纖維之間的距離較大,有利于空氣流通,故透氣性好。1#絮片透氣性最差,這是因?yàn)?#絮片是由超細(xì)纖維組成,在同樣大的空間里容納了更多的纖維,空氣流通的空間變小,透氣率變低。

2.4 力學(xué)性能

力學(xué)性能作為評(píng)定產(chǎn)品質(zhì)量的重要內(nèi)容,影響著產(chǎn)品的服用性能。絮片的力學(xué)性能是指材料在不同的環(huán)境下,受到外力時(shí)所表現(xiàn)出來的力學(xué)特征。由于所選絮片的厚度不同,為了更好地研究絮片的力學(xué)性能與絮片厚度的關(guān)系,故按照絮片厚度從小到大的順序來排列絮片的斷裂強(qiáng)力。

從圖2可以看出,所有絮片的橫向斷裂強(qiáng)力均大于縱向斷裂強(qiáng)力,絮片的橫向斷裂強(qiáng)力跟絮片的厚度有一定的關(guān)系,厚度越大,絮片的橫向斷裂強(qiáng)力越好,絮片的厚度對(duì)縱向斷裂強(qiáng)力影響不大。其中,1#絮片是由超細(xì)纖維構(gòu)成,在同樣的空間里容納了更多的纖維,故1#絮片受到外力作用時(shí)所需的斷裂強(qiáng)力最大;6#絮片的斷裂強(qiáng)力次之,這是因?yàn)樵谥苽渖镔|(zhì)石墨烯內(nèi)暖絨的過程中,增強(qiáng)了纖維間的作用力;2#絮片和3#絮片無論是橫向還是縱向的斷裂強(qiáng)力都是較差的,這可能與絮片的材料有關(guān),2#絮片和3#絮片均是采用的短纖維,短纖維在受到外力作用時(shí),易發(fā)生斷裂,故其斷裂強(qiáng)力最弱。

圖2 絮片的斷裂強(qiáng)力測(cè)試數(shù)據(jù)

2.5 保溫性能

保暖性是防寒服的基本需求,依靠于保暖絮料的性能。通常用用導(dǎo)熱系數(shù)、克羅值、保暖率3個(gè)指標(biāo)來衡量。克羅值是熱阻的一個(gè)表示單位,表示熱量通過織物時(shí)所遇到的熱阻。材料的熱阻越高,保暖性也就越好[17-20]。由于所選絮片的克重稍有不同,為了更好地比較絮片的保暖性,選擇用質(zhì)量折算的方式去換算所有絮片的熱阻。從表4可以看出,絮片克重同為140 g/m2時(shí),絮片的熱阻大小依次為6#＞2#＞1#＞4#＞5#＞3#。其中,6#和2#絮片的熱阻最大,保暖性最好,這是因?yàn)樾跗捎玫睦w維都是呈現(xiàn)三維螺旋結(jié)構(gòu)或是卷曲狀,這種結(jié)構(gòu)可以有效地阻礙空氣產(chǎn)生對(duì)流,從而減少熱能的損失,且6#絮片具有良好的蓬松度,可增加材料間的空氣含量,故6#的保暖性最好。3#和5#絮片的保溫性最差,其中,5#絮片的結(jié)構(gòu)比較稀疏,空氣易產(chǎn)生流動(dòng),故透氣性較好。但纖維間過大的空間不利于靜止空氣的留存,故保暖性變差。

表4 絮片的保暖性測(cè)試數(shù)據(jù)

3 結(jié)論

(1)由于在滑雪運(yùn)動(dòng)過程中,人體會(huì)產(chǎn)生大量的熱量,因此,服裝的透氣性和保暖性都很重要。生物質(zhì)石墨烯內(nèi)暖絨絮片在保證具有良好透氣性的前提下,仍然具有很高的保暖性,適合用于冬季戶外防寒服。

(2)雖然杜邦舒彈棉的保暖性很好,且其透氣性略大于物質(zhì)石墨烯內(nèi)暖絨絮片,但其力學(xué)性能較差,并不適合用在滑雪服這樣的戶外運(yùn)動(dòng)裝備中。

(3)生物質(zhì)石墨烯內(nèi)暖絨絮片具有良好的蓬松度和壓縮回彈率,在服裝的運(yùn)輸和貯存過程中,對(duì)服裝的保暖性影響不大。