防寒服面料与填料设计探析

丛　杉，张　玥，马明明

(上海工程技术大学，上海 201600)

防寒服面料与填料设计探析

丛杉，张玥，马明明

(上海工程技术大学，上海 201600)

文章选了用常用的尼丝纺与春亚纺面料以及聚酯纤维、羊毛、羊绒填料进行组合设计。通过热阻、湿阻实验测试，针对面料与填充设计提出相关建议，以此保证服装的保暖透湿性能。

多层织物；热阻；湿阻；热湿舒适性

日常多层织物见于冬季服装，主要有内、外层织物和填料组合而成。首先防寒服的填料主要分为天然填料和化学填料。天然填料不仅柔软舒适，而且在穿着时其透湿、透气以及保暖性能都很好。其中羽绒填料的保暖性能最优，其次是羊绒、羊毛类填料，保暖性能最差的是棉纤维。但是羽绒填料的体积偏大、储存不便，而羊毛、羊绒保暖材料相对较轻薄并且保暖。除这些优越的物理性能外，材料的可塑性以及产品价格上的降低趋势，让羊毛、羊绒填料类产品受到中老年人以及年轻人的喜爱。但是羊绒、羊毛类产品受季节的限制，消费群相对比较狭窄，加上成本高、产品的技术含量低，是很多企业需要面临的问题[1]。

人们在穿着防寒服时，一般会要求羽绒服具有防风、透气、防绒、轻薄柔软、防水等功能。通常在外层面料选取时，羽绒服多选用高密细纱类织物，除了能够满足手感柔软轻便的需求外，也能控制羽绒服防钻毛性能，兼顾了其功能性[2]。目前著名的国际羽绒服知名品牌如：TheNorthFace、MONCLER等，羽绒服面料多采用尼龙面料，因为尼龙面料有很好的耐磨性和柔软性，能够满足日常生活中的着装需求，另外对生产商而言，尼龙面料在生产过程中消耗的成本相对较低，所以目前尼龙面料在高端羽绒服面料市场上占据着垄断地位。除之外，在耐高寒羽绒服面料市场上，因良好的抗皱性和保形性，涤纶面料也占据相当一部分比例。结合目前市面上防寒服材质的消费情况，本文选取市场中常见的羽绒服材料，针对多层织物保暖透湿性的影响因素进行实验分析，为防寒保暖类织物的生产设计提供理论参考。

1　实验测试

1.1实验材料选取

以防寒服装为研究对象，结合多层织物的结构特点，选取当前市场上应用比较广泛的防寒服面料与絮填料。其中外层织物选用尼丝纺与春亚纺两种，主要以两种织物的后期涂层织物为主。而絮填料为聚酯纤维、羊毛、羊绒三种化学与天然纤维，以及不同蓬松度与克重絮填料。利用所选取的织物，对多层织物保暖性与透湿性进行影响因素的测试，具体的织物代码与基本的物理结构参数如表1所示。

1.2实验材料性能测试

1.2.1织物的紧度与孔隙率测试

织物紧度表示纱线结构的紧密程度，对舒适性能会产生一定的影响。研究证明，当织物两侧的湿度差在70%～80%时，织物的透湿指标会随着紧度的增加而线性减小[3]。织物的紧度测试结果如表2所示。

而对于填充织物来讲，纤维蓬松，不是规律性交错排列。所以不能采用上述所涉及的织物紧度来表示。本文以含气率来近似估计填充物的空隙率，测试结果如表3所示。

表1　面料 填料基本物理参数

表2　外层织物的紧度计算结果

表3　絮填料孔隙率

1.2.2织物的透气性测试

目前通常采用ASTMD737-1996和GB/T5453-1997这两种测试标准对织物透气性能进行测量[4]。针对外层织物的测试结果如表4所示。

表4　表层织物的透气率

表4是针对各个表层织物的实验测试结果，测试设备自动选择为08号喷嘴，压差和试样的面积相同。对比实验结果，C1面料透气率高于含涂层的同类织物，含涂层织物的测试值几乎为0，说明涂层降低了织物的透气性。其中，C3织物透气性能最好，与物理参数十分相近的C2对比，C2织物紧度相对较小，透气性较高。

1.2.3织物的热阻 湿阻测试

纺织材料的热阻定义为织物两面的温差与垂直通过试样的单位面积热流量之比，用Rct来表示。通过一定面积的蒸发热流量来定义湿阻，通常用Ret表示[5]。本文所使用的试验仪器为：YG(B)606G型纺织品热阻湿阻测试仪。测试结果如表5所示。

C1与C4织物进行对比，在其他物理参数基本相近的情况下，防水剂涂层带来的保暖效果不大，而织物的厚度在此起到很重要的作用，增加了织物的保暖性。C2与C3相比，后者的保暖性能

较好，对比分析发现，后者纱线号数明显较高。C4与C5相比，后者密度大，热阻值较大。综合以上所述，当面料的厚度、织物密度和纱线的号数较小时，织物组织内部能够储存相对多的静止空气，从而保暖性能得到提高。

含涂层C4、C5织物湿阻值明显高于同类的C1织物，说明涂层降低了织物的透湿性能。这是由于在水蒸气向外传递的过程中，涂层的影响织物的反面凝结成水的水珠较多，从而影响到了织物的透湿性能。对比同类型面料C2与C3，前者的透湿率相对较高。在其他物理参数接近的情况下，C2的紧度小，纱线细，提高了水蒸气的透过率。C1与C2进行对比，C2的湿阻较小，这是受涤纶织物自身优良的透气排湿性能的影响。

表5　试样热阻实验的测量结果

表6　试样湿阻实验的测试结果

2　多层织物的组合设计

2.1多层织物组合

结合选用C1～C5面料作为外层织物，I1～I7作为填充物质，O作为里层面料对上述试验材料进行面料的组合设计。新的试验代码依次按A1-A19的顺序进行操作，具体的面料组合如表7所示。针对组合的多层织物进行保暖性和透湿性能测试，试验仪器采用YG(B)606G型纺织品热阻湿阻仪，对多层织物热湿舒适性的影响因素进行分析，获取最优组合，同时为多层织物的生产设计提出建议。

2.2多层织物的热湿性能测试与分析

同样采用YG(B)606G型纺织品热阻湿阻测试仪对多层织物的热湿性能进行测试，结合表7的组合类型，探究不同外层织物以及填充料的选用对热湿性能的影响。

2.2.1多层织物的热阻实验与分析

由图1组合面料热阻值可以看出，填料的改变对多层织物热阻值的影响高于外层织物，这与本文实验面料的导热系数偏低有关，所以提高防寒服保暖性的关键是内部填料。这一结果与上述所测的单层织物热阻结果相符。另外针对同种填料的多层织物进行对比发现，多层面料的测试热阻的测试结果基本相同。所以为了提高多层织物的保暖性，外层面料需要选用厚度和织物紧度大，纱线号数低的尼丝纺。

表7　不同面料与填料的组合

图1　组合面料热阻值

由图2含羊绒的多层织物热阻分布图中可以看出，羊绒的平方米克重越高，其热阻和克罗值越大，多层织物的保暖性越好。说明填料的蓬松度对多层织物的热舒适性有重要的影响。由于填料内部所含的静止空气量增加，保暖率随之增大。

图2　含羊绒的多层织物热阻分布图

2.2.2多层织物的湿阻实验与分析

通过对多层织物的湿阻值进行分析，填充料与外层织物对多层织物的导湿性能的影响都比较大。不含涂层的织物，由于水蒸气能够更好地透过微孔，因此湿阻较小，另外羊绒良好的吸湿性能与涤纶优良的排湿性能，使其所组合的织物羊绒与C3的组合湿阻最小(A11-A15)，比较接近羊毛填料组合织物(A6-A10)，但前者的应用价值高于后者。

由图4组合面料的透湿指数可以看出，在外层织物相同的情况下，填料的选取对透湿指数的影响不大，然而外层织物的改变带来的影响较大。对比分析表层织物对多层织物的透湿性能的影响发现，含涂层的织物C4、C5透湿指数较小，尤其是与同种织物C1织物进行比较，表面涂层降低了多层织物的透湿性能。C2与C3对比，后者由于纱号数较粗，紧度较大，降低了其透湿性，也对多层织物的透湿性能产生了影响。另外，在织物规格相近的情况下，春亚纺所组成多层织物其热湿舒适性能优于尼丝纺所组成的织物。

图3　组合面料湿阻

图4　组合面料的透湿指数

3　结论

通过对试样的热湿性能测试，得出以下结论：首先在保暖性能方面，絮填料所产生的影响比表层织物种类的影响大。相反，在透湿性方面，表层织物所产生的影响相对强一些。其次，在对保暖性分析时，填料的平方米克重、表层织物的后整理产生的影响较大，在一定范围内，蓬松度越大，克重越高，织物的保暖性越好。另外，在对多层织物透湿性能分析时，絮填料的吸湿性、表层织物纱线指数和织物紧度对其影响较大。除此之外，在织物规格相近的前提下，春亚纺组合织物在热湿舒适性上优于尼丝纺织物，通过增加春亚纺织物紧度和纱线指数能够增强组合面料的热湿性能。总之，在对多层面料组合设计时，除了选用高热阻的面料外，还要注重面料的透气率，以此保证服装的热湿舒适性。

[1]程铭.羊绒服装的新舒适性研究[D].大连：大连工业大学,2008.

[2]郑慧,余运庆.几块羽绒面料的服用性能评价[J].四川丝绸, 2004，(3):16.

[3]张新安.织物紧度与透湿性关系及透湿的测量方法[J].纺织学报,2002,23(2):115—117.

[4]姚穆,周锦芳等.纺织材料学(第一版)[M].北京:纺织工业出版社,1990.

[5]杨付霞，汪黎明.层压复合工艺优化[J].山东纺织科技，2012,53(1)：47—49.

FabricandFillingDesignofWinterCoat

Cong Shan, Zhang Yue, Ma Mingming

(ShanghaiUniversityofEngineeringScience,Shanghai201600,China)

Nylontaffetaandpongeefabricweredesignedtocombinethefilliingofpolyester,woolandcashmere.Throughthetestoftheheatresistanceandmoistureresistance,therelevantsuggestionsaboutfabricandfillingdesignwereputforward,inordertoensurethewarmthandmoisturepermeabilityofclothing.

multi-layerfabric;heatresistance;moistureresistance;heatandmoisturecomfort

2014-12-17

上海工程技术大学大学生创新项目(E1-0800-14-02353)

丛杉(1973-)，女，吉林吉林人，副教授。

TS941.1

A

1009-3028(2015)02-0030-05