木棉非织造材料的服用性能研究

周朝健 张 瑜 李素英 陈 菲

(南通大学，南通，226007)

木棉非织造材料的服用性能研究

周朝健 张 瑜 李素英 陈 菲

(南通大学，南通，226007)

与传统纺织技术相比，非织造技术比较适合木棉纤维的加工，可以较好地保持木棉纤维的中空度。将木棉纤维与其他纤维以一定的比例混合，采用非织造技术制备木棉非织造材料，并测试非织造材料的保暖性能、透气性能和压缩性能。试验结果证明:选择种类单一且纤维直径与木棉相近的其他纤维与木棉混纺可以提高材料的保暖性能;在一定的厚度范围内，材料的透气量随着厚度的增加而减小;选择压缩弹性率高的其他纤维与木棉混纺可以提高材料的压缩弹性。

木棉，非织造材料，服用性能

木棉纤维是天然果实纤维，其纵向外观呈圆柱形，表面光滑，不显转曲，光泽好;截面为圆形或椭圆形，中段较粗，根部圆，前梢细，两端封闭，形成天然微气囊结构，破裂后纤维截面呈扁带状［1］。木棉纤维的中空度高达80% ～90%，细胞壁厚0.5～2 μm，纤维线密度 0.9 ～ 3.2 dtex，密度仅为0.29 g/cm3;木棉纤维的化学组成与苎麻纤维较为接近，与棉纤维差异较大，压缩模量小，木质素和半纤维素含量高，存在天然无机物质［2-3］。木棉纤维的结构和性能使其在保暖、隔声、浮力、吸油和抗菌等方面有巨大应用前景［4］。木棉科约有20属180种，目前应用的木棉纤维主要是木棉属的木棉种、长果木棉种和吉贝属的吉贝种3种植物果实内的绵毛，主要分布于热带美洲，少数分布于热带亚洲、非洲和大洋洲［5］。木棉可以种植在中国南方石漠化土地上，用来治理荒漠，同时也可以缓解棉花资源的紧张［6］，所以加快木棉纤维的研发具有重大现实意义。

近年来国内外关于木棉在纺织方面的研究比较活跃，但木棉纤维因其长度较短(8～34 mm)、强度低(单纤维平均强力1.4～1.7 cN)、纤维间抱合力差和缺乏弹性，使其可纺性较差［4］。非织造加工技术与传统纺织技术相比，具有工艺流程短、对纤维损伤较小等特点，比较适合于木棉纤维的加工。本研究试用木棉纤维与其他纤维以一定比例混合，采用非织造加工技术制备木棉非织造材料，测试其保暖性能、透气性能和压缩性能，探讨不同木棉非织造产品的服用性能，以使木棉纤维在服用领域获得更好的应用。

1 试验部分

1.1 木棉非织造材料制备

选用普通涤纶、中空涤纶、双组分ES纤维、棉纤维和木棉纤维作为原料，总喂料量为20 kg，采用针刺、热熔黏合非织造工艺制备木棉非织造材料。原料性状见表1，试样制备工艺见表2。

表1 原料性状

表2 木棉非织造材料试样制备工艺

1.2 测试方法

1.2.1 保暖性能

参照GB/T 11048—2008《纺织品生理舒适性稳态条件下热阻和湿阻的测定》，用YG606N平板式保暖仪测定制品保暖性能。

1.2.2 透气性能

参照GB/T 5453—1997《织物透气性能的测定》，用YG461A织物中低压透气量仪测定制品透气性能。

1.2.3 厚度与压缩性能

参照 FAST-1 和 YG821 压缩性能试验［7］，用Y531型织物厚度试验仪测试制品的厚度和压缩性能 (压缩轻负荷200 Pa，重负荷10 kPa)。

1.3 测试结果

木棉非织造材料的服用性能测试结果见表3。

表3 木棉非织造材料服用性能测试结果

2 分析与讨论

2.1 保暖性能

克罗值是一个综合反映织物保暖性能的定量单位，描述的是织物及其内部空气的显热热阻，既能反映织物的特性，又能反映人体热平衡调节的生理状态，是服装材料热舒适性的重要指标。图1和图2分别为絮料的质量折算热阻和厚度折算热阻。

图1 木棉非织造材料的质量折算热阻

图2 木棉非织造材料的厚度折算热阻

从图1和图2可以看出:

(1)在相同密度和相同厚度下，试样2的克罗值均比试样1大。主要是因为试样2经过烘箱烘焙，使纤网中的涤纶受热熔融，熔融的聚合物流动并凝聚在纤维交叉点上，冷却后纤网得到黏合加固(热熔黏合工艺)，增加了木棉非织造材料中的静止空气含量。

(2)试样5、6的克罗值比试样2、3、4小。主要是因为热流通过木棉非织造材料时传导、对流和辐射3种传热方式同时存在，试样5、6由3种纤维组成，纤维直径的差异比较大，纤维间互相纠缠时产生的空隙比较大，空气对流速度加快，减少了纤维集合体中的静止空气含量，导致木棉非织造材料的保暖性变差。

(3)试样3与试样4以及试样5与试样6的折算热阻不同，说明试样的热阻与试样的密度、厚度之间不成线性关系，进一步论证了木棉非织造材料的保暖性并不是随着厚度的增加而增加。当密度在0.03～0.06 g/cm3范围内，静止空气含量达最大值，导热系数最小，即其保暖性最好［8］。

根据以上分析，想要提高木棉与其他纤维混合制得的木棉非织造材料的保暖性能，选用的其他纤维应尽量单一且纤维直径应与木棉差异不大，在制备过程中控制好纤维絮料制品的厚度以及烘焙的温度和时间，增加木棉絮料中的静止空气含量。

2.2 透气性能

织物透气性是指当织物两侧存在压差时，空气从织物的气孔中透过的性能，织物的透气性能常用透气量来表示。透气量直接关系到木棉非织造材料的舒适性。由表3可以看出，试样1的透气量大于试样2的透气量，这主要是因为经过热熔黏合后，纤维间的黏结加强，减少了木棉非织造材料纤维间的空隙，气流通过时阻力变大。图3是经过热熔黏合后的5块试样的厚度与透气量的关系曲线，说明透气量随着厚度的增加而减小，大体上呈线性关系。有人也提出了织物的透气性与织物的厚度之间成反比关系［9］。这是因为空气的传递是靠非织造材料两侧的空气压力差强迫空气分子通过材料，随着材料厚度的增加，气体传递的通道相对减少，空气通过木棉非织造材料的难度增加，透气量下降。

图3 木棉非织造材料的厚度与透气量的关系曲线

2.3 压缩性能

材料在使用过程中，由于外力的反复作用，其体积质量逐渐变大，甚至变成薄而硬的结构状态，从而丧失其良好的保温性能及其他服用性能，因而有必要测试其压缩性能。压缩弹性率表示织物在受压和卸压过程中，回复量对压缩量的百分率。压缩弹性率大，表示织物丰厚性的保持能力好。由图4可以看出:试样2的压缩弹性率比试样1高，这主要是因为经过热熔黏合后，纤维间黏结加强。试样5、6的压缩弹性率最高，这主要是因为该两试样中含有压缩弹性比较好的中空涤纶和ES纤维。

织物蓬松度反映织物的手感，织物蓬松度与表观厚度成正比，与面密度成反比。由表3可以看出，所有木棉非织造材料试样的蓬松度均大于30 cm3/g，符合 FZ/T 64006—1996标准复合保温材料毛型复合絮片中蓬松度的要求。

图4 木棉非织造材料的压缩弹性率

3 结论

(1)非织造材料由纤维直接制成，与传统纺织加工相比，可以较好地保持木棉纤维的中空度。

(2)选用种类单一且纤维直径与木棉差异不大的其他纤维与木棉纤维混合，制成非织造材料，可以提高木棉非织造材料的保暖性能。

(3)在一定厚度范围内，木棉非织造材料的透气量随着厚度的增加而减小。

(4)选用压缩弹性率高的其他纤维与木棉纤维混合，制成非织造材料，可以提高木棉非织造材料的压缩性能。

［1］丁颖，楼雪君，胡真迎，等.木棉纤维的性能及其应用［J］.产业用纺织品，2008，26(11):1-3.

［2］韩玲.木棉纤维性能及其在纺织中应用的建议［J］.棉纺织技术，2010(7):61-64.

［3］DAUDA B M D，KOLAWOLE E G.Processibility of nigerian kapok fibre［J］.Indian Journal of Fiber ＆Textile Research，2003，28:147-149.

［4］吴世容，周蓉，杨友庆，等.木棉纤维的性能及其应用前景［J］.中国纤检，2010(2):78-80.

［5］王健，水庆艳，宋希强.木棉(Bombax ceiba)名称辨析与栽培应用［J］.热带作物学报，2009(12):1764-1769.

［6］韩华洁.一种缓解棉花紧张的方案［N］.中国纺织报，2009-4-28(2).

［7］余序芬.纺织材料试验技术［M］.北京:中国纺织出版社，2004:296-299.

［8］于伟东，储才元.纺织物理［M］.上海:东华大学出版社，2009:407.

［9］SUNDARAMOORTHY S，NALLAMPALAYAM P K ，JAYARAMAN S.Air permeability of multilayer woven fabric system［J］.The Joural of The Textile Institute，2011，102:189-202.

Study on wearing performance of kapok fiber nonwovens

Zhou Chaojian，Zhang Yu，Li Suying，Chen Fei
(Nantong University)

Kapok fiber is much feasible for being processed by nonwoven technique than by traditional textile technology，the processed kapok fiber nonwovens could maintain its better hollow ratio.Kapok fiber was mixed with other fiber on a certain ratio and be manufactured kapok nonwovens by nonwoven technology，and the heat insulating ability and permeability and compressibility of nonwovens were tested.The results showed that kapok fiber spun with one kind of fiber whose diameter be similar to it could enhance heat insulating ability of the material，at a certain range of material thickness its permeating degree would decrease by adding of its thickness，and selection of other fiber which have high compressive elasticity being spun with kapok fiber could increase compressive elasticity of the material.

kapok，nonwovens，wearing performance

TS102.2+12

A

1004－7093(2011)11－0020－04

2011－08－22

周朝健，男，1986年生，在读硕士研究生。主要从事非织造材料结构与性能的研究工作。

张瑜，E-mail:z.yu@ntu.edu.cn