保暖滌綸割圈絨織物的熱濕舒適性

張紀婷，蔣高明

(江南大學教育部針織技術工程研究中心，江蘇無錫 214122)

近幾年，緯編割圈絨織物因其手感柔軟滑爽、質地細膩、富有彈性，在服裝和家紡產品中備受青睞，其應用也與日俱增。目前市場上割圈絨產品所用原料大都為腈綸、滌綸等，生產的制品種類單一且檔次較低，隨著人們對面料服用性能要求不斷提高，普通的割圈絨產品已遠遠不能滿足消費者對舒適性和功能性的追求，因而改善合成纖維及面料的功能性和服用性，已成為紡織界的研究熱點［1］。

保暖滌綸是一種特殊聚酯纖維，屬于新型的高檔功能性纖維。該纖維手感柔軟滑爽，其制品輕柔舒適，同時克服了傳統(tǒng)保暖材料依靠織物厚度和密度增加保暖性而產生臃厚外觀的不足，符合現(xiàn)代消費審美觀。由于該纖維為新型纖維，目前對這類產品服用性能研究的文獻較少。

本文首先對保暖滌綸的表面形態(tài)、力學性能和回潮率進行測試，并對保暖滌綸割圈絨產品的透氣性、透濕性、導濕性以及保溫性等指標進行測試，研究保暖滌綸割圈絨織物的服用性能，為保暖滌綸功能性產品的開發(fā)提供理論參考。

1 試驗部分

1.1 保暖滌綸的結構與性能

保暖滌綸以聚酯為基體，利用仿生技術對其截面進行改性處理，使其具有獨特的截面結構，同時采用高科技手段將具有遠紅外線發(fā)射性能的納米材料ZrC摻入紡絲液中。本文試驗所用保暖滌綸由蘇州金輝纖維新材料有限公司提供。

1.1.1 保暖滌綸的結構

參照JB/T 6842—1993《掃描電子顯微鏡試驗方法》，采用SU1510型電子掃描顯微鏡，對保暖滌綸的橫截面和縱向形態(tài)進行拍照，其顯微照片如圖1所示。

圖1 保暖滌綸的橫向及縱向電鏡照片(×4000)Fig.1 Transverse(a)and lengthways(b)elector micrographs of swarin(×4000)

從圖1(a)中可看出，保暖滌綸內部有較多的空隙。這些空隙能夠儲存較多靜止空氣，阻礙熱傳導，延緩體表溫度的改變，進而有效地降低外界溫度變化對人體的影響，因而具有較好的保暖性。從圖1(b)可看出保暖滌綸的縱向表面較普通滌綸纖維粗糙。這是由于在紡絲過程中摻入的納米級材料ZrC吸附在纖維表面，使纖維表面具有納米級孔洞，并且增加了纖維的比表面積。加入的納米級材料ZrC，不僅能起到保健作用，還可利用粉體遠紅外的熱作用，使其具有升溫效果。

1.1.2 保暖滌綸的物理性能

采用YG020B型電子單紗強力機、Y-802型八籃烘箱，分別參照GB/T 3916—1997《單根紗線斷裂強力及斷裂伸長率的測定》和GB/T 6503—2008《化學纖維回潮率試驗方法》，測試111 dtex/48 f的保暖滌綸紗和普通滌綸絲的強力和回潮率，測試結果見表1。

表1 紗線物理性能指標Tab.1 Yarn physical performance

以上數(shù)據(jù)說明:保暖滌綸紗強力和斷裂伸長率較滌綸低彈絲稍低，紗線強力下降;紗線回潮率明顯高于普通滌綸紗。

1.2 保暖滌綸割圈絨試樣準備

為研究保暖滌綸割圈絨產品的性能，將保暖滌綸按照不同配置方式(作綁絲或絨紗)上機制作試樣。為使試驗結果更具可比性，織造中試樣均在機號為26針/25.44 mm，筒徑為76.2 cm，成圈系統(tǒng)數(shù)為32路的割圈式圓緯機上進行編織。3種試樣的規(guī)格參數(shù)如表2所示。

表2 試樣規(guī)格參數(shù)Tab.2 Specifications of samples

1.3 割圈絨試樣透氣性測試

透氣性［2］對織物的舒適性影響是多方面的，如隔熱、保暖、通透、涼快等?？椢锏耐笟庑猿Ｒ酝笟饴蔅p來表示，計算公式為

式中:V為t s內通過織物的空氣量，mL;AF為試樣面積，cm2。

采用 YG461E型數(shù)字式透氣量儀，按照GB/T 5453—1997《紡織品織物透氣性的測定》測試織物的透氣性能［3］。每種樣品剪取3塊面積為20 cm2的試樣，每塊試樣選取5個不同區(qū)域(壓降為100 Pa條件下)進行測試，然后取平均值。

1.4 割圈絨試樣透濕性測試

織物的透濕性［4］是反映織物生理穿著舒適性的重要指標。紡織品在服用過程中，若身體內的水氣積累不能順利排到外界環(huán)境，會產生不舒適感，影響人體健康。

試驗儀器用YG601-II電腦式織物透濕儀。試樣直徑為7.0 cm，每塊試樣剪取3塊。

試驗方法:將準備的試樣封于盛有吸濕劑的透濕杯中，將透濕杯置于試驗箱(箱內溫度為38℃、相對濕度為90%、氣體流速為0.3～0.5 m/s)，1 h后取出稱量。

透濕量計算公式為

式中:BWVT為每平方米24 h的透濕量，g/(m2·d);△m為同一試驗2次稱量之差，g;t為試樣的試驗時間，h;S為試樣的試驗面積，m2。

1.5 割圈絨試樣導濕性測試

人體出汗時，汗液主要以液態(tài)水形態(tài)分布在皮膚表面，這些液態(tài)水再通過纖維、紗線和織物的芯吸作用傳遞到外界環(huán)境中，促進熱量的散失。試驗中常采用一定時間內的芯吸高度來評判導濕性能。

試驗儀器為YG(B)871型毛細管效應測定儀。參照FZ/T 01071—2008《紡織品毛細效應試驗方法》進行測試。試樣準備:經緯向各剪取5塊30 cm×3 cm的試樣(試驗前試樣需在溫度為(20±2)℃、相對濕度為(65±3)%的標準大氣中進行調濕)。

試驗方法:在試樣下端8～10 mm處加上3 g的張力夾，并往恒溫槽中加入一定量的高錳酸鉀，分別測量經過 5、10、15、20、25 min 后每塊試樣的液體芯吸高度［5］。每塊試樣的經、緯向各測5次，而后取其平均值。

1.6 割圈絨試樣保溫性測試

保溫性能是緯編割圈絨服用性能中的一項重要指標。纖維性狀、織物幾何結構［6］以及后整理工序是影響織物保溫性能的主要因素。試驗中通常用傳熱系數(shù)、保溫率和克羅值表征保溫性。

本文采用YG606D型平板式織物保溫儀，參照GB/T 11048.A—1989《紡織品保溫性能實驗方法》測試。每種樣品分別剪取30 cm×30 cm的試樣3塊［7］，每塊試樣測3次，試驗結束時讀取數(shù)據(jù)。根據(jù)公式分別計算各試樣的傳熱系數(shù)、保溫率和克羅值［8］，而后取其平均值。

式中:U2為傳熱系數(shù);Ubp為無試樣時試驗板傳熱系數(shù)，W/(m2·℃);U1為有試樣時試驗板傳熱系數(shù)，W/(m2·℃);Q為保溫率;Q1為無試樣時散熱量，W/℃;Q2為有試樣時散熱量，W/℃;CCLO為克羅值。

2 試驗結果與分析

各試樣透氣性、透濕性、導濕性及保溫性測試結果見表3。

表3 各試樣熱濕舒適性測試結果Tab.3 Test results of thermal-wet comfort properties

2.1 透氣性能分析

由表3可明顯看出，在全毛長相同、織物面密度接近情況下，織物的透氣性能為試樣1＞試樣3＞試樣2。主要原因是保暖滌綸作為綁絲形成割圈絨織物的底布，紗線的延伸性較滌綸低彈絲小，織物密度較緊密，線圈間的空隙小，單位時間內透過的氣體量少;另外保暖滌綸內部的空隙結構導致其對空氣的保持性較差，這在一定程度上降低了織物的透氣性能。

2.2 透濕性能分析

紡織品的透濕性主要通過纖維內親水基團的傳遞和纖維內部微孔的擴散［8－9］作用來實現(xiàn)。

理論上透氣性好的織物，透濕性也好，而從表3可看出，試樣規(guī)格參數(shù)基本相同的情況下，含有保暖滌綸的割圈絨試樣透濕量提高，表明所用原料的性能對割圈絨織物的透濕性影響較大。改性處理后的保暖滌綸含有一定的親水性基團，賦予纖維良好的吸濕性;另一方面，保暖滌綸內部具有較多的空隙，加快了水分的擴散，進而提高了織物的透濕性能。

2.3 導濕性能分析

織物的導濕性是織物濕舒適性的重要指標，通常用芯吸高度［10］來衡量。各試樣25 min內經、緯向芯吸高度擬合曲線見圖2。

圖2 各試樣不同方向的芯吸速率曲線Fig.2 Wicking rate curve of samples at different direction.(a)Radial direction;(b)Weft direction

由圖2可知，當所用原料規(guī)格相同、全毛長相同且送紗量接近時，保暖滌綸割圈絨織物的芯吸性能優(yōu)于普通滌綸割圈絨織物。通過Origin軟件，對測試結果進行分析，得到經、緯向芯吸高度yj、yw與時間x的線性方程及相關系數(shù)的平方分別為:

針織物的毛細管作用主要取決于纖維的特性和針織物內部紗線間的縫隙。保暖滌綸內部具有較多的空隙，這些空隙可近似看作毛細管［11］，其直徑遠小于滌綸纖維利用其纖維之間的縫隙所形成的毛細管，增加了毛細管的附加壓力，從而賦予織物良好的芯吸性能，提高織物的導濕性。

2.4 保溫性能分析

緯編割圈絨織物由于其結構特點，在保暖性方面有著明顯的優(yōu)勢［12］。傳熱系數(shù)、保溫率、克羅值是衡量織物保溫性的主要指標。導熱系數(shù)越小，保暖性越好。

通過比較表3中測試結果可發(fā)現(xiàn)，3種試樣紗線粗細和噴絲孔數(shù)相同情況下，試樣的保溫性高低排序為:試樣3＞試樣2＞試樣1。這是由于試樣2、3織物中含有保暖滌綸，而保暖滌綸通過改性處理后內部形成獨特的中空結構，加之纖維上面附著許多納米級粉體，使纖維的比表面積增大，空隙更多，這些空隙可存儲大量的靜止空氣，靜止空氣的熱阻值遠大于其他材料，且其導熱系數(shù)小，阻礙了熱傳導，延緩了體表溫度的變化，具有較好的蓄熱功能。此外，因保暖滌綸在紡絲過程中加入了納米遠紅外材料ZrC，ZrC粉體的遠紅外作用能夠吸收周圍物質輻射的能量，并以潛能形式釋放出來，使人體升溫，這也有利于提高了織物的保暖性能。

3 結論

通過對保暖滌綸割圈絨產品的開發(fā)及對其透氣性、導濕性、保溫性等服用性能的測試分析，可得出以下結論。

1)保暖滌綸的延伸性較滌綸低彈絲小，作為綁絲形成的織物底布較緊密，線圈間的空隙小，對織物的透氣性能有一定的影響;作為絨紗參與編織時，對織物的透氣性能影響較小。

2)纖維特性對割圈絨織物的舒適性有很大影響。保暖滌綸含有的親水性基團及內部具有的較多空隙提高了織物的透濕性能;另外其內部空隙結構也賦予了織物良好的芯吸性能，提高了其導濕性能。

3)與常規(guī)滌綸織物相比，保暖滌綸的高中空度及摻入納米粉體的遠紅外熱作用可阻礙熱傳導，延緩體表溫度變化，可大大提高織物的保暖性。

4)保暖滌綸高達33%的中空結構減少了約25%質量，面料輕柔舒適，手感豐厚糯滑且兼具良好的保暖性能，適合制作秋冬服裝及家紡用面料。

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