湯小瑜，張盼盼，郝春暉，劉麗芳，，俞建勇，張 麗

（1.東華大學(xué)紡織學(xué)院，上海201620；2.東華大學(xué)紡織科技創(chuàng)新中心，上海201620；3.吉祥三寶高科紡織有限公司，安徽阜陽(yáng)236500)

絮片通常作為保暖性填充材料廣泛應(yīng)用于服飾、家居、管道包覆等行業(yè)領(lǐng)域，是我國(guó)非織無(wú)紡布中產(chǎn)量較大的品種[1-2]。隨著紡織科技與工業(yè)的發(fā)展，各種新型化纖相繼問(wèn)世，突破了傳統(tǒng)天然纖維用做御寒絮料的局限性[3]。以中空纖維為典型代表的異形材料的開(kāi)發(fā)豐富了保暖絮片產(chǎn)品的功能與用途，由于其內(nèi)部空腔既可貯存大量靜態(tài)空氣又能減輕纖維自重，實(shí)現(xiàn)了輕質(zhì)保暖[4]。

得益于中空纖維自身結(jié)構(gòu)能夠有效提升產(chǎn)品性能，Y形滌綸也因特殊的物理形態(tài)而被研究者所青睞。如陳麗華[5]利用Y形滌綸短纖純紡及混紡紗線制備了排汗導(dǎo)濕性良好的斜紋組織織物；P.V.Alston[6]等研究了異形滌綸與棉混紡的紡紗工藝特點(diǎn)，但目前的研究主要集中在改善紗線或織物類吸濕性能與外觀風(fēng)格等方面，而將其作為保暖絮用材料的報(bào)道相對(duì)較少。作為截面呈“Y”狀的異形纖維，其立體三角形骨架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定耐壓，截面寬度和抗彎剛度大于普通圓形纖維，能夠提供有力的支撐作用，賦予絮片較高的蓬松度和良好的壓縮回彈性，同時(shí)三條溝槽內(nèi)可吸附容納更多靜止空氣，滯留含氣量提高，起到很好的蓄熱保溫作用[7]。

故在此基礎(chǔ)上，本文選取中空滌綸和Y形滌綸作為主體纖維，并混合適當(dāng)比例的遠(yuǎn)紅外滌綸和熱熔滌綸為原料，利用多組分混合的方式設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出新型多組分保暖絮片。通過(guò)相關(guān)性能的測(cè)試分析，對(duì)比不同纖維混配方案對(duì)試樣的影響，探究出綜合保暖性能最優(yōu)的纖維混配方案。

1 試驗(yàn)部分

1.1 原料選擇

本試驗(yàn)選用中空滌綸、遠(yuǎn)紅外滌綸、Y形滌綸和熱熔滌綸作為原料制備多組分保暖絮片。具體纖維規(guī)格如表1所示。

表1 試驗(yàn)用纖維規(guī)格

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

AS181A梳棉試驗(yàn)機(jī)（上海紡織工學(xué)院機(jī)械工廠)；BG258-60交叉鋪網(wǎng)機(jī)（青島德峰機(jī)械制造公司)；保溫式GZ-108B熱風(fēng)干燥機(jī)（廈門(mén)瑞普公司)；FA2004型電子天平（上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司)；YG（B)141D型數(shù)字式織物厚度儀（溫州大榮紡織儀器公司)；YG461E型全自動(dòng)透氣性測(cè)定儀（溫州方圓儀器有限公司)；YG601H型織物透濕儀（寧波紡織儀器廠)；YG606G型通風(fēng)式熱濕阻測(cè)試儀（寧波紡織儀器廠)。

1.3 試樣制備

1.3.1 混配方案

考慮到絮片試樣的粘合加固效果與表觀質(zhì)量，經(jīng)多次探究性實(shí)驗(yàn)確定熱熔滌綸添加量以20%為宜，其他4種纖維的混配方案如表2所示。

表2 纖維配比及組合

1.3.2 工藝流程

試樣加工流程為：開(kāi)松混合→梳理成網(wǎng)→交叉鋪網(wǎng)→熱風(fēng)粘合→靜置冷卻。

為得到蓬松柔軟、均勻穩(wěn)定的絮片產(chǎn)品，本試驗(yàn)設(shè)定其面密度為170 g/m2，熱風(fēng)工藝的加熱溫度為130℃，烘燥時(shí)間為3 min。

2 性能測(cè)試

2.1 表觀性能

2.1.1 面密度

依據(jù)GB/T 24218.1-2009《紡織品 非織造布試驗(yàn)方法第1部分：?jiǎn)挝幻娣e質(zhì)量的測(cè)定》，采用FA2004電子天平測(cè)定絮片的面密度，并按下式計(jì)算其單位面積質(zhì)量偏差率：

式中：m0為試樣理論面密度值（g/m2)；m1為實(shí)測(cè)面密度值（g/m2)。

2.1.2 厚度

依據(jù)GB/T 24218.2-2009《紡織品 非織造布試驗(yàn)方法 第2部分：厚度的測(cè)定》，采用 YG（B)141D數(shù)字式織物厚度儀測(cè)定絮片厚度。

2.2 通透性能

2.2.1 透氣性

依據(jù)GB/T 5453-1997《紡織品織物透氣性的測(cè)定》，采用YG461E型全自動(dòng)透氣性測(cè)定儀測(cè)試絮片的透氣率。

2.2.2 透濕性

依據(jù)GB/T 12704.2-2009《紡織品 織物透濕性試驗(yàn)方法第1部分：吸濕法》，采用YG601H織物透濕儀測(cè)定絮片的透濕率。

2.3 壓縮性能

依據(jù)FZ/T 64003-2011《噴膠棉絮片》，采用蓬松度、壓縮率和回彈率等三個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量[8]。具體測(cè)試方法為：將絮片剪成20cmx20cm，2kg輕壓測(cè)試，重復(fù)3次測(cè)定試樣四角高度，取平均值h0；4kg重壓測(cè)試，測(cè)其四角高度取平均值h1；去壓3min再測(cè)定四角高度，取平均值h2。按下式計(jì)算：

式中：p為試樣蓬松度（cm3/g)；m為試樣質(zhì)量（g)；y為壓縮率（%)；h為回復(fù)率（%)。

2.4 保暖性能

依據(jù)GB/T 11048-1989《紡織品保溫性能試驗(yàn)方法》，采用YG606G型通風(fēng)式熱濕阻測(cè)試儀測(cè)定絮片的熱阻值。

3 結(jié)果與討論

3.1 表觀性能

3.1.1 面密度測(cè)定

單位面積質(zhì)量偏差率反映了絮片生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性，是體現(xiàn)產(chǎn)品品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，影響到絮片的服用性能[9]，根據(jù)FZ/T 64003-2011規(guī)定，絮片（100 g/m2～200 g/m2)單位面積質(zhì)量偏差率在±5%間即可認(rèn)定為合格品。

表3 試樣面密度測(cè)試

從表3可看出，5組保暖絮片的實(shí)測(cè)面密度值與理論面密度值相差較小，均在誤差允許范圍之內(nèi)，屬于合格品，說(shuō)明本次試驗(yàn)的絮片成網(wǎng)情況良好，纖網(wǎng)定重穩(wěn)定可控。

3.1.2 厚度測(cè)試

5組保暖絮片試樣的厚度測(cè)試結(jié)果如圖1所示。隨著Y形滌綸纖維含量的增大，絮片厚度呈現(xiàn)出正相關(guān)的趨勢(shì)，這主要?dú)w功于Y形纖維的立體三角形態(tài)能夠發(fā)揮有力的骨架支撐作用，纖維間距增大，對(duì)其厚度的貢獻(xiàn)在一定程度上大于中空纖維三維卷曲特性的影響。

圖1 保暖絮片試樣厚度測(cè)試

3.2 通透性能

3.2.1 透氣性測(cè)試

服用類絮片的透氣率一般不小于250 mm/s，在600 mm/s～2000 mm/s范圍內(nèi)則屬于優(yōu)等保暖絮片[10]。由圖2可看出，5組試樣的透氣率均落在600 mm/s～2000 mm/s之間，屬于優(yōu)等的保暖絮片。此外，隨著Y形滌綸添加比例的遞增，保暖絮片的透氣性呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。主要原因是1#絮片中有相對(duì)含量較高（50%)的中空滌綸II，纖維細(xì)軟且其卷曲度特性加深了纖維間相互抱合纏結(jié)的程度，絮片內(nèi)部直通孔的數(shù)量及尺寸被削弱，原有的彎曲氣孔通道更加雜亂，使得空間內(nèi)各孔隙路徑的曲折率提高，氣流通過(guò)時(shí)阻力變大，透氣率較低；2#～5#絮片中含有Y形纖維因其特有的異形結(jié)構(gòu)不易彎折變形，在纖維間可維持有一定數(shù)量的直通孔隙分布，其作為主體纖維的含量越多，支撐作用越顯著，絮片結(jié)構(gòu)越蓬松，在外界壓力下空氣越容易通過(guò)，透氣率越大。

圖2 保暖絮片試樣透氣性測(cè)試

3.2.2 透濕性測(cè)試

處于寒冷環(huán)境下，人體散發(fā)的濕氣主要表現(xiàn)為無(wú)感出汗，約為 288～360 g/（m2·24h)[11]。 由圖 3可見(jiàn)，5組絮片的透濕率均高于 2000g/（m2·24h)，濕氣可及時(shí)排出，避免產(chǎn)生悶熱感。同時(shí)，與透氣性測(cè)試的變化規(guī)律基本一致，1#～5#絮片的透濕率呈不斷升高趨勢(shì)。隨著Y形滌綸纖維混配比的增高，絮片內(nèi)部纖維之間的糾纏抱合情況有所減弱，緊密度降低，接觸點(diǎn)相對(duì)減少，其支撐起的框架結(jié)構(gòu)使得絮片內(nèi)部空隙得到擴(kuò)充，對(duì)通道傳遞水分子的阻礙隨之變?nèi)?；加之Y形纖維的凹槽形態(tài)促進(jìn)了液體分子通過(guò)毛細(xì)管效應(yīng)在纖維表面以及纖維之間的毛細(xì)通道中發(fā)生的芯吸、流動(dòng)與傳輸行為，導(dǎo)濕排汗效能較為快速，絮片材料的熱濕舒適性可得到改善[12]。

圖3 保暖絮片試樣透濕性測(cè)試

3.3 壓縮性能

5組保暖絮片試樣的蓬松度測(cè)試結(jié)果如圖4所示，隨著Y形滌綸纖維含量的增大，試樣的蓬松度也逐漸增大。1#絮片主要采用了較為細(xì)軟的中空滌綸，纖維間較多的屈曲抱合使內(nèi)部摩擦力增大，絮片較為致密，厚度最小，蓬松度最小；5#絮片中Y形纖維混合比例最多，其立體三角形態(tài)增加了纖維間距，絮片試樣的厚度最大，蓬松度最大。

圖4 保暖絮片試樣蓬松度測(cè)試

5組保暖絮片試樣的壓縮回彈性能測(cè)試結(jié)果如圖5所示。由圖5可見(jiàn)，隨著Y形滌綸含量的增加，試樣的壓縮率呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)趨勢(shì)，主要由于Y形滌綸纖維纖度和抗彎剛度較大，在一定外力下不易形變，在纖維集合體中可起到較好的框架支撐作用，使得絮片的抗變形能力也得到強(qiáng)化；同時(shí)可見(jiàn)，試樣的回復(fù)率呈現(xiàn)出正相關(guān)趨勢(shì)，前幾組絮片中纖維糾纏、掛鉤和黏著程度深，纖維集合體不易分散，纖維間較大的抱合力使運(yùn)動(dòng)阻力加劇，不利于其壓縮回復(fù)[13]，而隨著Y形滌綸的逐漸加入，絮片試樣中纖維平均細(xì)度呈增加趨勢(shì)，Y形滌綸對(duì)其回復(fù)性能的影響逐漸顯著，回彈性能持久，可接近或者達(dá)到100%。

根據(jù)FZ/T 64003-2011規(guī)定，絮片蓬松度≥60cm3/g，壓縮率≥40%，回復(fù)率≥70%即可認(rèn)定為合格品，故本實(shí)驗(yàn)制備的保暖絮片試樣均已達(dá)標(biāo)。

圖5 保暖絮片試樣壓縮回彈性測(cè)試

3.4 保暖性能

圖6 所示為5組試樣的保暖性能測(cè)試結(jié)果，就實(shí)測(cè)克羅值數(shù)據(jù)而言，5組試樣呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)，其中4#克羅值最大，其保暖性能最佳；1#克羅值最小，其保暖性能最差。原因可能是隨著Y形滌綸纖維含量的增大，試樣蓬松度得到很大改善的同時(shí)，內(nèi)部?jī)?chǔ)存的含氣量也隨之提升，影響著絮片的保暖性能，當(dāng)空氣層不發(fā)生流動(dòng)時(shí)，包含的靜態(tài)空氣量越多，其保暖效果越好；但當(dāng)含氣量過(guò)大時(shí)，試樣的透氣率也在增大，內(nèi)部空氣層產(chǎn)生對(duì)流，造成對(duì)流散熱加劇，致使絮片的保暖性能下降。

圖6 絮片試樣保暖性測(cè)試

由于此實(shí)驗(yàn)中5組保暖絮片的厚度不同，而厚度對(duì)克羅值有一定影響，因此本文進(jìn)一步分析對(duì)比了單位厚度樣品的克羅值，發(fā)現(xiàn)4#試樣的保暖性能仍為最佳，3#～1#次之，5#的厚度折算克羅值最小。結(jié)合上述分析可知，同等克重絮片的保暖性能與其厚度和蓬松度有關(guān)，同時(shí)也取決于纖維層中所夾持的靜止空氣數(shù)量。

4 結(jié)論

采用中空滌綸、Y形滌綸、遠(yuǎn)紅外滌綸和熱熔滌綸為原料，通過(guò)熱風(fēng)粘合工藝制備出多組分保暖絮片，對(duì)其相關(guān)性能測(cè)試分析后得到如下結(jié)論：

（1)通過(guò)對(duì)不同纖維原料及其配比的研究，考察產(chǎn)品的通透性、保暖性、蓬松度、壓縮率等綜合性能，得出4#絮片的混配方案最為優(yōu)異，是較為理想的服用保暖絮片材料。

（2)試樣的保暖性能與其厚度和蓬松度有關(guān)，也與纖維夾層中靜止空氣數(shù)量有關(guān)。面密度相近，厚度越大，蓬松度越高，內(nèi)部含氣量越多，保暖性越好；但含氣量過(guò)大，絮片結(jié)構(gòu)疏散，保暖性反而下降。

（3)隨著Y形滌綸纖維逐漸取代中空滌綸纖維，保暖絮片的蓬松度、透氣透濕性、壓縮回彈性和保暖性能等均得到一定程度的改善，故可在后續(xù)產(chǎn)品研發(fā)中添加適當(dāng)比例的Y形纖維，利用其三角骨架支撐結(jié)構(gòu)獲得性能良好的非織保暖材料以滿足消費(fèi)者的需求。