多组分混和保暖絮片的制备及其性能分析

朱海燕 徐文静 王洪亮 蒋耀兴 孟 凯

(1.苏州大学，江苏苏州，215000；2.南通纺织丝绸产业技术研究院，江苏南通,226000；3.南通晴艺元纺织有限公司，江苏南通，226000)

随着人们的生活质量、消费要求不断提高，纺织科学技术也在不断发展，各种具备保暖、保健、可降解等功能的絮片层出不穷。絮片是纺织产业的重要辅料，传统絮片的原料主要为蚕丝、羊毛、棉、涤纶等，多为单一材料絮片，性能优劣比较明显[1]。蚕丝轻柔、舒适，对人体具有保健功效，生产过程无污染，但耐久性较差且价格昂贵[2]。羊毛絮片具有优良的弹性和保暖性[3]，但具有严重的缩绒性，易变形[4]，羊毛纤维资源的紧缺也使其价格一直居高不下[5]。棉纤维保暖性好、静电少、对人体无刺激，但是容易板结，霉变[6]。

粘胶纤维是一种可自然生物降解、对皮肤亲和无刺激、吸湿性较高、手感柔软的纤维[7]，具有丝一般的光滑。涤纶是合成纤维中的一个重要品种，具有很多差别化的产品[8]，其蓬松性、保暖性较好，价格便宜，但是吸湿性较差。相比于蚕丝、羊毛、棉、涤纶等纤维，粘胶纤维与涤纶纤维的价格相对适中。秉持健康开发的先进理念[9]，以市场需求为导向，本文尝试以粘胶纤维为主要原料，混和两种差别化涤纶纤维，以弥补单一原料的缺陷，开发出一种新型的保暖絮片[10]。

1 试验部分

1.1 纤维规格

粘胶纤维(1.35 dtex×38 mm)，细特涤纶(1.33 dtex×51 mm)，双组分涤纶(3.60 dtex×64 mm)。

1.2 试样的制备

为了能够很好地对比分析样品的各性能指标，试验样品的单位面积质量分别为220 g/m2、440 g/m2、660 g/m2、880 g/m2、1 100 g/m2。

1.3 试验仪器

BSA124S型电子天平,HLD-6 kg型电子天平计重秤，丝绵被压缩回弹性测试仪，YG(B)606E型织物平板式保温性能测试仪，YG(B)461E型全自动织物透气性能测定仪。

1.4 测试与表征方法

各项性能测试均按照国家标准的相关规定，在标准大气条件下进行测试。恒温恒湿实验室的温度(20±2)℃，相对湿度(65±2)%。

按GB/T 3820—1997《纺织品和纺织制品厚度的测定》测量絮片的厚度。试样尺寸20 cm×20 cm，恒定压力(0.80±0.019 6)N，加压10 s后读取厚度值T0，每个试样测3次，取平均值。

按GB/T 5453—1997《纺织品 织物透气性的测定》测试絮片的透气率。试样测试面积20 cm2，压差100 Pa，每个试样测3次，取平均值。

按FZ/T 01051.1—1998《纺织材料和纺织制品 压缩性能 第1部分：耐久压缩特性的测定》测定絮片的蓬松度。试样尺寸20 cm×20 cm，称取每个试样的质量G，根据絮片的表观厚度，按公式(1)计算试样的蓬松度B。

B=0.1T0A/G

(1)

式中：B为蓬松度(cm3/g)；T0为表观厚度(mm)；A为试样面积(cm2)；G为试样质量(g)。

按GB/T 22796—2009《被、被套》测定絮片的压缩率和压缩回复率。试样尺寸20 cm×20 cm，组成质量约60 g的一组试样，共测试3组，取平均值。

参照GB/T 12704.2—2009《纺织品 织物透湿性试验方法 第2部分：蒸发法》测定絮片的透湿率。选取直径82 mm、高80 mm的透湿杯，用量筒精确量取与试验条件温度相同的蒸馏水，注入清洁、干燥的透湿杯内，使水距试样下表面位置10 mm左右，将试样放置在透湿杯上，用透明胶带从侧面封住试样和透湿杯，并用橡皮筋勒住，组成试验组合体。经过2 h平衡后，按试样编号逐一称量，经过试验时间1 h后，以同一顺序称量。试验结果以3块试样的平均值表示。

按GB 11048—89《纺织品保温性能试验方法》测定絮片的热阻。试样尺寸30 cm×30 cm，每个试样测3次，取平均值。

2 试验结果与讨论

2.1 絮片厚度的变化规律

不同单位面积质量下絮片厚度变化的测试结果如图1所示。

图1 絮片厚度变化规律

由图1可知：对于不同纤维原料的保暖絮片，在相同单位面积质量下，絮片厚度并不相同，其中三维卷曲涤纶絮片的厚度最大，多组分混和絮片的厚度值最小，与棉絮片接近，桑蚕丝和羊毛絮片的厚度居中。对于同种纤维原料保暖絮片，絮片厚度随着单位面积质量的增加而逐渐增加。

2.2 絮片蓬松度的变化规律

不同单位面积质量下絮片的蓬松度变化测试结果如图2所示。

图2 絮片蓬松度变化规律

由图2可知：在相同单位面积质量的试验条件下，絮片蓬松度呈现出三维卷曲涤纶絮片>羊毛絮片>桑蚕丝絮片>棉絮片>多组分混和絮片的规律。多组分混和絮片的蓬松度较低，与棉絮片接近，三维卷曲涤纶与羊毛絮片的蓬松度相对较高，原因是由于三维卷曲涤纶与羊毛纤维都是三维卷曲形态，故对于多组分混和絮片可适当增加三维卷曲的双组分涤纶的含量，使絮片的蓬松度得到改善。对于同种纤维原料的保暖絮片，随着絮片单位面积质量增加，絮片的蓬松度呈减小的变化趋势。

2.3 絮片压缩率和压缩回复率

各絮片压缩率、压缩回复率测试结果见表1。

表1絮片压缩率、压缩回复率测试结果

试样压缩率/%压缩回复率/%多组分混和絮片桑蚕丝絮片 羊毛絮片 棉絮片 三维卷曲涤纶絮片59.7555.9260.1754.3468.0497.6496.2995.3494.8297.69

由表1可知：5种絮片的压缩率都在45%以上，根据GB/T 22796—2009《被、被套》的规定，属于优等品。压缩率是表征絮片蓬松程度的一个重要指标,三维卷曲涤纶絮片的压缩率最好，多组分混和絮片的压缩率优于桑蚕丝和棉絮片。5种絮片的压缩回复率都达到75%以上，同样属于优等品，三维卷曲涤纶絮片的压缩回复率最好，其次是多组分混和絮片。絮片压缩回复率的高低，反映了絮片的弹性回复特性，是其产品服用性能的重要指标[11]。絮片具有很好的压缩回弹性，可以提供持久的保暖性能[12],双组分涤纶的加入，增加了絮片的弹性和耐疲劳性。

2.4 絮片透气率变化规律

不同单位面积质量下各絮片透气率测试结果如图3所示。

图3 絮片透气率变化规律

由图3可知：在相同单位面积质量的试验条件下，絮片透气率呈现出羊毛絮片>三维卷曲涤纶絮片>多组分混和絮片>棉絮片>桑蚕丝絮片的规律。由于羊毛纤维具有天然卷曲，纤维之间空隙较多，絮片结构蓬松，在一定的压力下气流较容易通过絮片中空隙，所以透气量大。在双组分涤纶中，其纤维有着持久的自然卷曲和三维空间结构，并且粘胶纤维具有良好透气性，有利于人体生理循环，因此，多组分混和絮片透气量较好。对于同种原料的保暖絮片，随着单位面积质量的增加，厚度增加，絮片越密实，透气率逐渐下降。

2.5 絮片透湿性变化规律

不同单位面积质量下各絮片的透湿性变化测试结果如图4所示。

图4 絮片透湿性变化规律

由图4可知：在相同单位面积质量试验条件下，桑蚕丝絮片透湿率最好，其次是多组分混和絮片。由于粘胶纤维具有较好吸湿性能，作为保暖絮片，其吸湿性很符合人体皮肤的生理要求。絮片的透湿性与絮片密度、纤维自身吸湿、纤维间空隙等因素有着很大的关系，随着絮片单位面积质量的增大，纤维间的接触点愈多，对通道传递水分子的阻碍愈大。因此，透湿性明显地下降[13]。

2.6 絮片保暖性变化规律

絮片的保暖性与纤维集合体的综合热阻相关，热阻越高，则絮片的保暖性能越好；在保证一定的蓬松度和厚度时，同时与纤维夹层中静止的空气数量有关[14]。在不同单位面积质量试验条件下，各絮片保暖性变化的测试结果如图5所示。

图5 不同单位面积质量的保暖性变化

由图5可知：在相同单位面积质量的试验条件下，桑蚕丝絮片的热阻值最大，其次是三维卷曲涤纶絮片，多组分混和絮片的热阻值居中。原因分析：细特涤纶纤细致密的纤维层能锁定空气，产生稳定的静止空气层，起到保温效果，又考虑到三维卷曲涤纶絮片采用的是三维空间结构，蓬松度较高，絮片静止空气含量较多，因此，适当增加多组分混和絮片中细特涤纶和双组分涤纶的比例，可以提高絮片的保暖性。随着单位面积质量增加，多组分混和絮片的热阻不断加速增大，当单位面积质量为1 100 g/m2时，仅次于蚕丝絮片和三维卷曲涤纶絮片，故增加多组分混和絮片的单位面积质量也可明显提高其保暖性。对于同种原料保暖絮片，随着单位面积质量的增加，絮片厚度增加，单位时间内散失的热量降低，热阻增大，热阻不断递增，保暖性越好。

3 结论

(1)多组分混和絮片的厚度、蓬松度在5种絮片中相对较低，适当增加双组分涤纶的比例，可以提高多组分混和絮片的蓬松性。

(2)多组分混和絮片压缩回复率、透气性、透湿性较好，说明其具有较好的弹性和生理舒适性。

(3)多组分混和絮片的保暖性能良好，随着单位面积质量的增加多组分混和絮片保暖性增加明显，增加双组分涤纶和细特涤纶的含量比例也可以进一步提高保暖性。

综合而言，多组分混和絮片的服用性能优良，能很好地满足保暖絮片基本性能要求，有较高的生理舒适性。适当增加双组分涤纶的含量，可以进一步加强多组分混和絮片的蓬松性、透气性、保暖性，并进一步降低生产成本，充分体现其舒适健康、性价比高的优点。