保暖涤纶割圈绒织物的热湿舒适性

张纪婷，蒋高明

(江南大学教育部针织技术工程研究中心，江苏无锡 214122)

近几年，纬编割圈绒织物因其手感柔软滑爽、质地细腻、富有弹性，在服装和家纺产品中备受青睐，其应用也与日俱增。目前市场上割圈绒产品所用原料大都为腈纶、涤纶等，生产的制品种类单一且档次较低，随着人们对面料服用性能要求不断提高，普通的割圈绒产品已远远不能满足消费者对舒适性和功能性的追求，因而改善合成纤维及面料的功能性和服用性，已成为纺织界的研究热点［1］。

保暖涤纶是一种特殊聚酯纤维，属于新型的高档功能性纤维。该纤维手感柔软滑爽，其制品轻柔舒适，同时克服了传统保暖材料依靠织物厚度和密度增加保暖性而产生臃厚外观的不足，符合现代消费审美观。由于该纤维为新型纤维，目前对这类产品服用性能研究的文献较少。

本文首先对保暖涤纶的表面形态、力学性能和回潮率进行测试，并对保暖涤纶割圈绒产品的透气性、透湿性、导湿性以及保温性等指标进行测试，研究保暖涤纶割圈绒织物的服用性能，为保暖涤纶功能性产品的开发提供理论参考。

1 试验部分

1.1 保暖涤纶的结构与性能

保暖涤纶以聚酯为基体，利用仿生技术对其截面进行改性处理，使其具有独特的截面结构，同时采用高科技手段将具有远红外线发射性能的纳米材料ZrC掺入纺丝液中。本文试验所用保暖涤纶由苏州金辉纤维新材料有限公司提供。

1.1.1 保暖涤纶的结构

参照JB/T 6842—1993《扫描电子显微镜试验方法》，采用SU1510型电子扫描显微镜，对保暖涤纶的横截面和纵向形态进行拍照，其显微照片如图1所示。

图1 保暖涤纶的横向及纵向电镜照片(×4000)Fig.1 Transverse(a)and lengthways(b)elector micrographs of swarin(×4000)

从图1(a)中可看出，保暖涤纶内部有较多的空隙。这些空隙能够储存较多静止空气，阻碍热传导，延缓体表温度的改变，进而有效地降低外界温度变化对人体的影响，因而具有较好的保暖性。从图1(b)可看出保暖涤纶的纵向表面较普通涤纶纤维粗糙。这是由于在纺丝过程中掺入的纳米级材料ZrC吸附在纤维表面，使纤维表面具有纳米级孔洞，并且增加了纤维的比表面积。加入的纳米级材料ZrC，不仅能起到保健作用，还可利用粉体远红外的热作用，使其具有升温效果。

1.1.2 保暖涤纶的物理性能

采用YG020B型电子单纱强力机、Y-802型八篮烘箱，分别参照GB/T 3916—1997《单根纱线断裂强力及断裂伸长率的测定》和GB/T 6503—2008《化学纤维回潮率试验方法》，测试111 dtex/48 f的保暖涤纶纱和普通涤纶丝的强力和回潮率，测试结果见表1。

表1 纱线物理性能指标Tab.1 Yarn physical performance

以上数据说明:保暖涤纶纱强力和断裂伸长率较涤纶低弹丝稍低，纱线强力下降;纱线回潮率明显高于普通涤纶纱。

1.2 保暖涤纶割圈绒试样准备

为研究保暖涤纶割圈绒产品的性能，将保暖涤纶按照不同配置方式(作绑丝或绒纱)上机制作试样。为使试验结果更具可比性，织造中试样均在机号为26针/25.44 mm，筒径为76.2 cm，成圈系统数为32路的割圈式圆纬机上进行编织。3种试样的规格参数如表2所示。

表2 试样规格参数Tab.2 Specifications of samples

1.3 割圈绒试样透气性测试

透气性［2］对织物的舒适性影响是多方面的，如隔热、保暖、通透、凉快等。织物的透气性常以透气率Bp来表示，计算公式为

式中:V为t s内通过织物的空气量，mL;AF为试样面积，cm2。

采用 YG461E型数字式透气量仪，按照GB/T 5453—1997《纺织品织物透气性的测定》测试织物的透气性能［3］。每种样品剪取3块面积为20 cm2的试样，每块试样选取5个不同区域(压降为100 Pa条件下)进行测试，然后取平均值。

1.4 割圈绒试样透湿性测试

织物的透湿性［4］是反映织物生理穿着舒适性的重要指标。纺织品在服用过程中，若身体内的水气积累不能顺利排到外界环境，会产生不舒适感，影响人体健康。

试验仪器用YG601-II电脑式织物透湿仪。试样直径为7.0 cm，每块试样剪取3块。

试验方法:将准备的试样封于盛有吸湿剂的透湿杯中，将透湿杯置于试验箱(箱内温度为38℃、相对湿度为90%、气体流速为0.3～0.5 m/s)，1 h后取出称量。

透湿量计算公式为

式中:BWVT为每平方米24 h的透湿量，g/(m2·d);△m为同一试验2次称量之差，g;t为试样的试验时间，h;S为试样的试验面积，m2。

1.5 割圈绒试样导湿性测试

人体出汗时，汗液主要以液态水形态分布在皮肤表面，这些液态水再通过纤维、纱线和织物的芯吸作用传递到外界环境中，促进热量的散失。试验中常采用一定时间内的芯吸高度来评判导湿性能。

试验仪器为YG(B)871型毛细管效应测定仪。参照FZ/T 01071—2008《纺织品毛细效应试验方法》进行测试。试样准备:经纬向各剪取5块30 cm×3 cm的试样(试验前试样需在温度为(20±2)℃、相对湿度为(65±3)%的标准大气中进行调湿)。

试验方法:在试样下端8～10 mm处加上3 g的张力夹，并往恒温槽中加入一定量的高锰酸钾，分别测量经过 5、10、15、20、25 min 后每块试样的液体芯吸高度［5］。每块试样的经、纬向各测5次，而后取其平均值。

1.6 割圈绒试样保温性测试

保温性能是纬编割圈绒服用性能中的一项重要指标。纤维性状、织物几何结构［6］以及后整理工序是影响织物保温性能的主要因素。试验中通常用传热系数、保温率和克罗值表征保温性。

本文采用YG606D型平板式织物保温仪，参照GB/T 11048.A—1989《纺织品保温性能实验方法》测试。每种样品分别剪取30 cm×30 cm的试样3块［7］，每块试样测3次，试验结束时读取数据。根据公式分别计算各试样的传热系数、保温率和克罗值［8］，而后取其平均值。

式中:U2为传热系数;Ubp为无试样时试验板传热系数，W/(m2·℃);U1为有试样时试验板传热系数，W/(m2·℃);Q为保温率;Q1为无试样时散热量，W/℃;Q2为有试样时散热量，W/℃;CCLO为克罗值。

2 试验结果与分析

各试样透气性、透湿性、导湿性及保温性测试结果见表3。

表3 各试样热湿舒适性测试结果Tab.3 Test results of thermal-wet comfort properties

2.1 透气性能分析

由表3可明显看出，在全毛长相同、织物面密度接近情况下，织物的透气性能为试样1＞试样3＞试样2。主要原因是保暖涤纶作为绑丝形成割圈绒织物的底布，纱线的延伸性较涤纶低弹丝小，织物密度较紧密，线圈间的空隙小，单位时间内透过的气体量少;另外保暖涤纶内部的空隙结构导致其对空气的保持性较差，这在一定程度上降低了织物的透气性能。

2.2 透湿性能分析

纺织品的透湿性主要通过纤维内亲水基团的传递和纤维内部微孔的扩散［8－9］作用来实现。

理论上透气性好的织物，透湿性也好，而从表3可看出，试样规格参数基本相同的情况下，含有保暖涤纶的割圈绒试样透湿量提高，表明所用原料的性能对割圈绒织物的透湿性影响较大。改性处理后的保暖涤纶含有一定的亲水性基团，赋予纤维良好的吸湿性;另一方面，保暖涤纶内部具有较多的空隙，加快了水分的扩散，进而提高了织物的透湿性能。

2.3 导湿性能分析

织物的导湿性是织物湿舒适性的重要指标，通常用芯吸高度［10］来衡量。各试样25 min内经、纬向芯吸高度拟合曲线见图2。

图2 各试样不同方向的芯吸速率曲线Fig.2 Wicking rate curve of samples at different direction.(a)Radial direction;(b)Weft direction

由图2可知，当所用原料规格相同、全毛长相同且送纱量接近时，保暖涤纶割圈绒织物的芯吸性能优于普通涤纶割圈绒织物。通过Origin软件，对测试结果进行分析，得到经、纬向芯吸高度yj、yw与时间x的线性方程及相关系数的平方分别为:

针织物的毛细管作用主要取决于纤维的特性和针织物内部纱线间的缝隙。保暖涤纶内部具有较多的空隙，这些空隙可近似看作毛细管［11］，其直径远小于涤纶纤维利用其纤维之间的缝隙所形成的毛细管，增加了毛细管的附加压力，从而赋予织物良好的芯吸性能，提高织物的导湿性。

2.4 保温性能分析

纬编割圈绒织物由于其结构特点，在保暖性方面有着明显的优势［12］。传热系数、保温率、克罗值是衡量织物保温性的主要指标。导热系数越小，保暖性越好。

通过比较表3中测试结果可发现，3种试样纱线粗细和喷丝孔数相同情况下，试样的保温性高低排序为:试样3＞试样2＞试样1。这是由于试样2、3织物中含有保暖涤纶，而保暖涤纶通过改性处理后内部形成独特的中空结构，加之纤维上面附着许多纳米级粉体，使纤维的比表面积增大，空隙更多，这些空隙可存储大量的静止空气，静止空气的热阻值远大于其他材料，且其导热系数小，阻碍了热传导，延缓了体表温度的变化，具有较好的蓄热功能。此外，因保暖涤纶在纺丝过程中加入了纳米远红外材料ZrC，ZrC粉体的远红外作用能够吸收周围物质辐射的能量，并以潜能形式释放出来，使人体升温，这也有利于提高了织物的保暖性能。

3 结论

通过对保暖涤纶割圈绒产品的开发及对其透气性、导湿性、保温性等服用性能的测试分析，可得出以下结论。

1)保暖涤纶的延伸性较涤纶低弹丝小，作为绑丝形成的织物底布较紧密，线圈间的空隙小，对织物的透气性能有一定的影响;作为绒纱参与编织时，对织物的透气性能影响较小。

2)纤维特性对割圈绒织物的舒适性有很大影响。保暖涤纶含有的亲水性基团及内部具有的较多空隙提高了织物的透湿性能;另外其内部空隙结构也赋予了织物良好的芯吸性能，提高了其导湿性能。

3)与常规涤纶织物相比，保暖涤纶的高中空度及掺入纳米粉体的远红外热作用可阻碍热传导，延缓体表温度变化，可大大提高织物的保暖性。

4)保暖涤纶高达33%的中空结构减少了约25%质量，面料轻柔舒适，手感丰厚糯滑且兼具良好的保暖性能，适合制作秋冬服装及家纺用面料。

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