多組分混和保暖絮片的制備及其性能分析

朱海燕 徐文靜 王洪亮 蔣耀興 孟 凱

(1.蘇州大學(xué)，江蘇蘇州，215000；2.南通紡織絲綢產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，江蘇南通,226000；3.南通晴藝元紡織有限公司，江蘇南通，226000)

隨著人們的生活質(zhì)量、消費(fèi)要求不斷提高，紡織科學(xué)技術(shù)也在不斷發(fā)展，各種具備保暖、保健、可降解等功能的絮片層出不窮。絮片是紡織產(chǎn)業(yè)的重要輔料，傳統(tǒng)絮片的原料主要為蠶絲、羊毛、棉、滌綸等，多為單一材料絮片，性能優(yōu)劣比較明顯[1]。蠶絲輕柔、舒適，對(duì)人體具有保健功效，生產(chǎn)過程無污染，但耐久性較差且價(jià)格昂貴[2]。羊毛絮片具有優(yōu)良的彈性和保暖性[3]，但具有嚴(yán)重的縮絨性，易變形[4]，羊毛纖維資源的緊缺也使其價(jià)格一直居高不下[5]。棉纖維保暖性好、靜電少、對(duì)人體無刺激，但是容易板結(jié)，霉變[6]。

粘膠纖維是一種可自然生物降解、對(duì)皮膚親和無刺激、吸濕性較高、手感柔軟的纖維[7]，具有絲一般的光滑。滌綸是合成纖維中的一個(gè)重要品種，具有很多差別化的產(chǎn)品[8]，其蓬松性、保暖性較好，價(jià)格便宜，但是吸濕性較差。相比于蠶絲、羊毛、棉、滌綸等纖維，粘膠纖維與滌綸纖維的價(jià)格相對(duì)適中。秉持健康開發(fā)的先進(jìn)理念[9]，以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，本文嘗試以粘膠纖維為主要原料，混和兩種差別化滌綸纖維，以彌補(bǔ)單一原料的缺陷，開發(fā)出一種新型的保暖絮片[10]。

1 試驗(yàn)部分

1.1 纖維規(guī)格

粘膠纖維(1.35 dtex×38 mm)，細(xì)特滌綸(1.33 dtex×51 mm)，雙組分滌綸(3.60 dtex×64 mm)。

1.2 試樣的制備

為了能夠很好地對(duì)比分析樣品的各性能指標(biāo)，試驗(yàn)樣品的單位面積質(zhì)量分別為220 g/m2、440 g/m2、660 g/m2、880 g/m2、1 100 g/m2。

1.3 試驗(yàn)儀器

BSA124S型電子天平,HLD-6 kg型電子天平計(jì)重秤，絲綿被壓縮回彈性測(cè)試儀，YG(B)606E型織物平板式保溫性能測(cè)試儀，YG(B)461E型全自動(dòng)織物透氣性能測(cè)定儀。

1.4 測(cè)試與表征方法

各項(xiàng)性能測(cè)試均按照國家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定，在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下進(jìn)行測(cè)試。恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室的溫度(20±2)℃，相對(duì)濕度(65±2)%。

按GB/T 3820—1997《紡織品和紡織制品厚度的測(cè)定》測(cè)量絮片的厚度。試樣尺寸20 cm×20 cm，恒定壓力(0.80±0.019 6)N，加壓10 s后讀取厚度值T0，每個(gè)試樣測(cè)3次，取平均值。

按GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測(cè)定》測(cè)試絮片的透氣率。試樣測(cè)試面積20 cm2，壓差100 Pa，每個(gè)試樣測(cè)3次，取平均值。

按FZ/T 01051.1—1998《紡織材料和紡織制品 壓縮性能 第1部分：耐久壓縮特性的測(cè)定》測(cè)定絮片的蓬松度。試樣尺寸20 cm×20 cm，稱取每個(gè)試樣的質(zhì)量G，根據(jù)絮片的表觀厚度，按公式(1)計(jì)算試樣的蓬松度B。

B=0.1T0A/G

(1)

式中：B為蓬松度(cm3/g)；T0為表觀厚度(mm)；A為試樣面積(cm2)；G為試樣質(zhì)量(g)。

按GB/T 22796—2009《被、被套》測(cè)定絮片的壓縮率和壓縮回復(fù)率。試樣尺寸20 cm×20 cm，組成質(zhì)量約60 g的一組試樣，共測(cè)試3組，取平均值。

參照GB/T 12704.2—2009《紡織品 織物透濕性試驗(yàn)方法 第2部分：蒸發(fā)法》測(cè)定絮片的透濕率。選取直徑82 mm、高80 mm的透濕杯，用量筒精確量取與試驗(yàn)條件溫度相同的蒸餾水，注入清潔、干燥的透濕杯內(nèi)，使水距試樣下表面位置10 mm左右，將試樣放置在透濕杯上，用透明膠帶從側(cè)面封住試樣和透濕杯，并用橡皮筋勒住，組成試驗(yàn)組合體。經(jīng)過2 h平衡后，按試樣編號(hào)逐一稱量，經(jīng)過試驗(yàn)時(shí)間1 h后，以同一順序稱量。試驗(yàn)結(jié)果以3塊試樣的平均值表示。

按GB 11048—89《紡織品保溫性能試驗(yàn)方法》測(cè)定絮片的熱阻。試樣尺寸30 cm×30 cm，每個(gè)試樣測(cè)3次，取平均值。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 絮片厚度的變化規(guī)律

不同單位面積質(zhì)量下絮片厚度變化的測(cè)試結(jié)果如圖1所示。

圖1 絮片厚度變化規(guī)律

由圖1可知：對(duì)于不同纖維原料的保暖絮片，在相同單位面積質(zhì)量下，絮片厚度并不相同，其中三維卷曲滌綸絮片的厚度最大，多組分混和絮片的厚度值最小，與棉絮片接近，桑蠶絲和羊毛絮片的厚度居中。對(duì)于同種纖維原料保暖絮片，絮片厚度隨著單位面積質(zhì)量的增加而逐漸增加。

2.2 絮片蓬松度的變化規(guī)律

不同單位面積質(zhì)量下絮片的蓬松度變化測(cè)試結(jié)果如圖2所示。

圖2 絮片蓬松度變化規(guī)律

由圖2可知：在相同單位面積質(zhì)量的試驗(yàn)條件下，絮片蓬松度呈現(xiàn)出三維卷曲滌綸絮片>羊毛絮片>桑蠶絲絮片>棉絮片>多組分混和絮片的規(guī)律。多組分混和絮片的蓬松度較低，與棉絮片接近，三維卷曲滌綸與羊毛絮片的蓬松度相對(duì)較高，原因是由于三維卷曲滌綸與羊毛纖維都是三維卷曲形態(tài)，故對(duì)于多組分混和絮片可適當(dāng)增加三維卷曲的雙組分滌綸的含量，使絮片的蓬松度得到改善。對(duì)于同種纖維原料的保暖絮片，隨著絮片單位面積質(zhì)量增加，絮片的蓬松度呈減小的變化趨勢(shì)。

2.3 絮片壓縮率和壓縮回復(fù)率

各絮片壓縮率、壓縮回復(fù)率測(cè)試結(jié)果見表1。

表1絮片壓縮率、壓縮回復(fù)率測(cè)試結(jié)果

試樣壓縮率/%壓縮回復(fù)率/%多組分混和絮片桑蠶絲絮片 羊毛絮片 棉絮片 三維卷曲滌綸絮片59.7555.9260.1754.3468.0497.6496.2995.3494.8297.69

由表1可知：5種絮片的壓縮率都在45%以上，根據(jù)GB/T 22796—2009《被、被套》的規(guī)定，屬于優(yōu)等品。壓縮率是表征絮片蓬松程度的一個(gè)重要指標(biāo),三維卷曲滌綸絮片的壓縮率最好，多組分混和絮片的壓縮率優(yōu)于桑蠶絲和棉絮片。5種絮片的壓縮回復(fù)率都達(dá)到75%以上，同樣屬于優(yōu)等品，三維卷曲滌綸絮片的壓縮回復(fù)率最好，其次是多組分混和絮片。絮片壓縮回復(fù)率的高低，反映了絮片的彈性回復(fù)特性，是其產(chǎn)品服用性能的重要指標(biāo)[11]。絮片具有很好的壓縮回彈性，可以提供持久的保暖性能[12],雙組分滌綸的加入，增加了絮片的彈性和耐疲勞性。

2.4 絮片透氣率變化規(guī)律

不同單位面積質(zhì)量下各絮片透氣率測(cè)試結(jié)果如圖3所示。

圖3 絮片透氣率變化規(guī)律

由圖3可知：在相同單位面積質(zhì)量的試驗(yàn)條件下，絮片透氣率呈現(xiàn)出羊毛絮片>三維卷曲滌綸絮片>多組分混和絮片>棉絮片>桑蠶絲絮片的規(guī)律。由于羊毛纖維具有天然卷曲，纖維之間空隙較多，絮片結(jié)構(gòu)蓬松，在一定的壓力下氣流較容易通過絮片中空隙，所以透氣量大。在雙組分滌綸中，其纖維有著持久的自然卷曲和三維空間結(jié)構(gòu)，并且粘膠纖維具有良好透氣性，有利于人體生理循環(huán)，因此，多組分混和絮片透氣量較好。對(duì)于同種原料的保暖絮片，隨著單位面積質(zhì)量的增加，厚度增加，絮片越密實(shí)，透氣率逐漸下降。

2.5 絮片透濕性變化規(guī)律

不同單位面積質(zhì)量下各絮片的透濕性變化測(cè)試結(jié)果如圖4所示。

圖4 絮片透濕性變化規(guī)律

由圖4可知：在相同單位面積質(zhì)量試驗(yàn)條件下，桑蠶絲絮片透濕率最好，其次是多組分混和絮片。由于粘膠纖維具有較好吸濕性能，作為保暖絮片，其吸濕性很符合人體皮膚的生理要求。絮片的透濕性與絮片密度、纖維自身吸濕、纖維間空隙等因素有著很大的關(guān)系，隨著絮片單位面積質(zhì)量的增大，纖維間的接觸點(diǎn)愈多，對(duì)通道傳遞水分子的阻礙愈大。因此，透濕性明顯地下降[13]。

2.6 絮片保暖性變化規(guī)律

絮片的保暖性與纖維集合體的綜合熱阻相關(guān)，熱阻越高，則絮片的保暖性能越好；在保證一定的蓬松度和厚度時(shí)，同時(shí)與纖維夾層中靜止的空氣數(shù)量有關(guān)[14]。在不同單位面積質(zhì)量試驗(yàn)條件下，各絮片保暖性變化的測(cè)試結(jié)果如圖5所示。

圖5 不同單位面積質(zhì)量的保暖性變化

由圖5可知：在相同單位面積質(zhì)量的試驗(yàn)條件下，桑蠶絲絮片的熱阻值最大，其次是三維卷曲滌綸絮片，多組分混和絮片的熱阻值居中。原因分析：細(xì)特滌綸纖細(xì)致密的纖維層能鎖定空氣，產(chǎn)生穩(wěn)定的靜止空氣層，起到保溫效果，又考慮到三維卷曲滌綸絮片采用的是三維空間結(jié)構(gòu)，蓬松度較高，絮片靜止空氣含量較多，因此，適當(dāng)增加多組分混和絮片中細(xì)特滌綸和雙組分滌綸的比例，可以提高絮片的保暖性。隨著單位面積質(zhì)量增加，多組分混和絮片的熱阻不斷加速增大，當(dāng)單位面積質(zhì)量為1 100 g/m2時(shí)，僅次于蠶絲絮片和三維卷曲滌綸絮片，故增加多組分混和絮片的單位面積質(zhì)量也可明顯提高其保暖性。對(duì)于同種原料保暖絮片，隨著單位面積質(zhì)量的增加，絮片厚度增加，單位時(shí)間內(nèi)散失的熱量降低，熱阻增大，熱阻不斷遞增，保暖性越好。

3 結(jié)論

(1)多組分混和絮片的厚度、蓬松度在5種絮片中相對(duì)較低，適當(dāng)增加雙組分滌綸的比例，可以提高多組分混和絮片的蓬松性。

(2)多組分混和絮片壓縮回復(fù)率、透氣性、透濕性較好，說明其具有較好的彈性和生理舒適性。

(3)多組分混和絮片的保暖性能良好，隨著單位面積質(zhì)量的增加多組分混和絮片保暖性增加明顯，增加雙組分滌綸和細(xì)特滌綸的含量比例也可以進(jìn)一步提高保暖性。

綜合而言，多組分混和絮片的服用性能優(yōu)良，能很好地滿足保暖絮片基本性能要求，有較高的生理舒適性。適當(dāng)增加雙組分滌綸的含量，可以進(jìn)一步加強(qiáng)多組分混和絮片的蓬松性、透氣性、保暖性，并進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，充分體現(xiàn)其舒適健康、性價(jià)比高的優(yōu)點(diǎn)。