工业清洗对牛仔面料热舒适参数的影响

Lubos HES，Muhammad Mushtaq MANGAT

（1. 利贝雷茨技术大学纺织工程学院，利贝雷茨，捷克共和国2. 管理与技术大学纺织工程系，拉合尔，巴基斯坦）

1. 前言

不同于其他面料，牛仔服装在卖给消费者之前，需要经过工业清洗处理。这种处理过程的主要目标有两个：

* 得到所期望的色调、亮度和色值（一般称为褪色过程）；

* 实现所需的手感和特定的性能（表面平滑性，斥水性，抗菌性等）。

工业清洗主要包括两个步骤。第一步，在织造前使用的定型剂均被清除，同时借助于漂白剂，酶制剂，浮石等使衣物达到褪色的外观。第二步，我们使用一些纺织印染助剂（软化剂，防水剂等）赋予服装特定的属性。很明显，这些性能上的变化将影响牛仔面料的热性能。本研究旨在确定不同的工业洗涤工艺对牛仔布面料的热传导性、热吸收率和热阻性能的影响程度。

2. 研究概述

牛仔面料制成的服装经不同的化学整理剂处理以达到一定的质量和褪色效果，这个过程提升了牛仔服装的外观。众所周知的一点是，这样的处理过程能够改变服装的热舒适参数，这些参数是影响消费者穿着该服装时的整体舒适度的主要因素[1]。因此，有必要找出工业清洗的优化条件，使经过处理之后的服装拥有更好的手感，更有吸引力的外观以及必要的舒适性。

2.1 热舒适参数及其测定

纺织品的热性能，如热阻、导热系数和热吸收率等受多重因素的影响，包括纤维结构、密度、湿度、纤维的材料和性能、织造工艺、表面处理、填充、可压缩性、周围温度等[2]。本研究在测试牛仔面料服装热舒适性能时使用的仪器为ALAMBETA设备，由捷克SENSORA公司制造，该仪器除了能够测试上述参数以外，还能测试样品的厚度[3]。该仪器能够简单模拟人的皮肤，原理是对热流通过存在温差的测试盘（22℃）和测试头（32℃）的时间进行数学处理。测试标本被置入后，测试头降低，接触纤维，热流水平经计算机处理，基于处理结果来评估测试样品的热物理性能[4]。整个测试过程耗时仅几分钟，之后得出对样本参数的简单描述。

导热系数λ指在稳定传热条件下，厚度为1m的材料，两侧表面的温差为1度（K，℃），在1秒内，通过1平方米截面积传递的热量。金属的导热系数最高，而聚合物导热系数很低，介于0.2到0.4 W/m.K。纺织品的导热系数一般介于0.033到0.01 W/m.K. 20℃时，静止空气的导热系数为0.026 W/m。水的导热系数是0.6 W/m.K，是空气导热系数的25倍之多。这就是为什么在纺织材料中不能有水存在的原因。

热阻R [m2K/W]取决于织物的厚度h和导热率λ：

热吸收率b由Hes[3]在1987年第一次引入，用来表征人体皮肤与纤维表面短时间接触的热感（热流量大小）。假设人的皮肤与织物表面热接触时间τ短于几秒钟，测试面料可以被简化成具有一定热容ρc [J/m3]且均匀分布的物质，初始温度为t2。人体（保持恒温，温度为t1)）与测试面料间构成不均匀的温度场，考虑到两侧边界的条件，由此可以定义通过织物的热流q [W/m3]：

（2）式中，ρc [J/m3]指的是纤维的热容， b 代表的是热吸收率。纤维的热吸收率越高，穿起来就越清爽。 实际纺织品的热吸收率介于20 Ws1/2/m2K （无纺布）和600Ws2/1/m2K （沉重的湿织物）。

2.2. 整理工艺的类型

牛仔面料制成的服装一般都要经过工业洗涤也称工业清洗这样一道工序。在这道工序中，需要采用一些化学试剂来清除纤维中的定型剂和其他杂质，同时使用其他化学试剂以使服装达到一定的品质。在此过程中，纤维可能会发生不可逆的变化。这种变化很可能也将改变面料的热性能，并进一步改变牛仔面料的整体舒适度。从我们调查以及从牛仔服装生产商那里反馈的信息，工业清洗的主要目标是使服装更好看以及达到需要的手感,他们不考虑清洗过程对热舒适性能的影响。这可能是由于牛仔服装的用户特别是穿牛仔服的人更倾向于心理上的舒适而不是身体上的舒适。Tarha和 Sariisik[5]研究了不同的褪色和清洗方法对纤维强度，色值和重量的影响。他们发现了纤维清洗方法和纤维其他参数之间有很强的相关性。在他们的研究中，并没有考察热舒适参数。本研究的目的是考察不同整理工艺对牛仔纤维热舒适性能的影响，这在之前并没有被系统地研究过。

在工业清洗的第一阶段，机织过程中使用的定型剂和运输过程中混入的其他杂质首先被清除掉，同时使服装达到一个褪色的外观。在第二阶段，通过使用某些化学物质使服装具备特定的手感或者使之具备特定的性能，如防水性，防蛀等。测试的样本通过11种方法进行处理（样品的组成和结构如表1所述），其中一个样品不作清洗处理,该样品只做丝光和中和处理，但没有进行工业洗涤。

3. 研究过程

牛仔面料通过使用在棉布的经纱和纬纱来制作。经纱被染成硫黑色，而纬纱未被染色。这种纤维在工业洗衣机中通过11种不同的方式清洗（洗涤详细条件见表1）。制备的织物样品面积为20×20cm的样品，测试实验室的温度为24～26℃，相对湿度为25～28%。热导率，热阻和热吸收率的测定由ALAMBETA测试仪完成。

表1 纤维特征

4. 结果和讨论

表2显示的是不同的工业洗涤方式处理后对纤维热舒适性能的影响。通过表2可以看出，很明显，含有定型剂的纤维，其导热性能最好。另一方面，清除掉所有整理剂的纤维，其导热性能最差。添加阳离子或有机硅的柔软剂之后，纤维的导热性能获得提升。

柔软剂的使用主要是改善服装的手感，但在另一方面却会降低其舒适性。因此，有必要优化操作条件，既能使用这些柔软剂又不破坏服装的导热性能。使用更柔软的纱线也可以解决这个问题。

热阻是同样重要的另一种现象。它不只是导热系数的倒数，它也有自己的影响。显然，导热系数和热阻看起来相反，但这两者之间存在着微妙的差异。

从图1，2，3，以及表2可以看出，不同的洗涤工艺对纤维的热传导性、热阻和热吸收率有着不同的影响，这一点很明确。这种差异表明，这三个参数可以赋予纤维不同的性能。例如，热传导性表征热量从材料的一点传递到另一点的能力，而热吸附性能是表征材料对外部热条件的调整能力。在这种情况下，需要考虑热传导率、比热和密度。这意味着，热吸收率是一个取决于样品的热导率、密度和比热的指标。热阻与材料的厚度成正比，与材料的热传导率成反比。这里，样本最终厚度也起着重要作用。

表2 整理工艺对牛仔面料导热系数，热吸收率和热阻的影响

表3 导热系数，热吸收率和热阻之间的相关系数

表2中的结果表明，工业清洗对与热舒适性相关的三个参数有显著的影响。更重要的是，所选参数之间的相互关系是不同的。相关度的范围从0.392到0.891，尽管如此相关性依然是高度显着的（p值小于0.005）。

牛仔面料为了达到褪色的外观需要经过工业清洗处理。工业清洗的第二个主要的目标是使面料具有一定的手感[5]。根据牛仔面料制造商的生产部门提供的信息，这两个方面的性能消费者很容易做出评判，对产品的市场营销影响显著。牛仔服装生产商总是试图在这些方面的竞争中占据优势。根据牛仔服装生产商的投资趋向，他们在采购更好的工业清洗机器和相关设备。此外，化学品制造公司为牛仔服装生产商提供特殊的整理剂是另一个有说服力的论据。另一方面，牛仔布生产商很少考虑工业清洗对织物热舒适性的影响。热舒适性的差异没有机器的帮助是很难做出判断的。不过，穿着牛仔服的消费者可以体验到这些变化。鉴于热舒适性是牛仔面料服装整体舒适性不可缺少的一部分，这项研究可以帮助生产商在工业清洗对热舒适性能影响的情况下选择整理剂。

1. nal garment and clothing. Indian Journal of Fiber and Text. Research 33, 2008, 239-245.

2. Hes L., Thermal properties of nonwovens,Congress Index 87, Genf, April 1987

3. Hes L., Heat, Moisture and Air Transfer Properties of Selected Woven Fabrics in Wet State. Journal of Fiber Bioengineering and Informatics, 2008, 969-976.

4. Tarhan M., Sariisik M. A., Comparison Among Performance Characteristics VariousDenim Fading Processes. Textile Research Journal, 79(4), 2009, 310-309.

5. Frydrych, I. et al, Comparative Analysis of the Thermal Insulation Properties of Fabrics Made of Natural and Cellulose Fibers.FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe,2006, 40-44.