羽絨/聚酯纖維混合物熱阻性能的評價(jià)

彭文娟，婁 億，戴有剛

（江蘇省紡織產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，江蘇 南京 210007）

中國羽絨服在20世紀(jì)80年代初開始流行，只有30多年的發(fā)展歷史。隨著工藝和技術(shù)的進(jìn)步，羽絨服成為服裝領(lǐng)域的一個(gè)重要組成部分，是消費(fèi)者冬季不可或缺的日常生活用品。羽絨是一種動物性蛋白質(zhì)纖維，羽絨球狀纖維上密布千萬個(gè)三角形的細(xì)小氣孔，能隨著氣溫變化而收縮膨脹，發(fā)揮調(diào)溫功能，吸收人體散發(fā)流動的熱氣，隔絕外界冷空氣。從蓬松度的檢測結(jié)果來分析，羽絨比蠶絲、棉花等保暖材料都要高一個(gè)等級，所以羽絨單純作為一種保暖材料，經(jīng)濟(jì)價(jià)值遠(yuǎn)高于其他保暖材料。但由于羽絨來源較少、制作成本高，其制成品價(jià)格昂貴。

聚酯纖維俗稱“滌綸”，是由有機(jī)二元酸和二元醇縮聚而成的聚酯經(jīng)紡絲所得的合成纖維，簡稱PET纖維，發(fā)明于1941年，是合成纖維的第一大品種。聚酯纖維 （絮用）不僅具有一定的保暖性能，而且具有一定的三維空間結(jié)構(gòu)，賦予產(chǎn)品較好的回彈性能，保證了產(chǎn)品的保溫性，且成本相對低廉。

聚酯纖維和羽絨共混作為保暖材料使用已越來越廣泛，能夠降低產(chǎn)品成本、改善產(chǎn)品的回彈性。因此，本課題對聚酯纖維與羽絨混合物的保暖性能進(jìn)行研究，為產(chǎn)品開發(fā)提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)和結(jié)果

1.1 試驗(yàn)面料的選擇

采用320T聚酯纖維面料制成試樣袋物，選取單絲線密度分別為5、8、7 dtex的直線型、棉型、球形3種聚酯纖維（圖1）與90%白鴨絨充分混合，制成不同比例、質(zhì)量均為40 g、尺寸為50 cm×50 cm的樣品，測試熱阻性能。

1.2 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

按GB/T 11048—2018《紡織品 生理舒適性 穩(wěn)態(tài)條件下熱阻和濕阻的測定》[1]進(jìn)行熱阻試驗(yàn)。

1.3 試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

上述3種面料經(jīng)全組合得到9種不同混合物的熱阻性能，記為1~9，具體見表1、圖2。

表1 羽絨、聚酯纖維及其混合物的熱阻性能

2 討論

2.1 聚酯、羽絨的形態(tài)特點(diǎn)和熱阻的關(guān)系

從試驗(yàn)結(jié)果來看，3種相同質(zhì)量、不同形態(tài)的聚酯纖維的熱阻分別為270.0×10-3、581.0×10-3、522.0×10-3m2·K/W。聚酯纖維的形態(tài)決定了所含的靜止空氣數(shù)量，是影響材料熱阻大小的主要因素[2]。球形（絮狀）纖維的熱阻最大，相對保暖性能最好。

單從純羽絨填充物測試結(jié)果來看，由表1可知，羽絨的熱阻達(dá)到890.0×10-3m2·K/W，相同質(zhì)量下，熱阻大大超過3種形態(tài)的聚酯纖維。這是因?yàn)橛鸾q在自然狀態(tài)下呈現(xiàn)樹枝狀分叉結(jié)構(gòu)，絨子呈發(fā)射狀三維立體狀態(tài)，纖維之間有相當(dāng)比例的孔隙。因此，羽絨有質(zhì)量小、蓬松度高、保暖性優(yōu)等特點(diǎn)[3]。

根據(jù)3種不同聚酯材料的不同空間結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)：直線型聚酯纖維不具有空間立體結(jié)構(gòu)，集合體蓬松度較低，所含靜止空氣數(shù)量較少，熱阻也小，保暖性也較差。

棉型聚酯纖維具有一定的卷曲度和空間結(jié)構(gòu)，材料為絮狀、片狀形態(tài)，蓬松度遠(yuǎn)高于直線型聚酯纖維，熱阻優(yōu)于直線型聚酯纖維。

球形（絮狀）聚酯纖維為三維立體結(jié)構(gòu)，蓬松度最高，且球狀結(jié)構(gòu)的空間穩(wěn)定性、回彈性能也較好，因此熱阻最大，保暖性優(yōu)于上述兩種形態(tài)的纖維。

綜上，熱阻性能取決于材料自身的導(dǎo)熱系數(shù)和材料的空間結(jié)構(gòu)形態(tài)。相同導(dǎo)熱系數(shù)的材料，蓬松度越高，材料本身所包含的靜止空氣就越多，保暖性能就越好；反之，則越差。

2.2 羽絨/聚酯纖維集合體的熱阻性能

從不同混合比的聚酯、羽絨測試結(jié)果（圖2）可以看出，隨著聚酯纖維的增加，試樣的熱阻呈下降趨勢；隨著聚酯纖維的增加，樣品熱阻先緩慢下降，再迅速降低，最后緩慢下降。當(dāng)聚酯纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于20%時(shí)，樣品的熱阻下降速率較慢。對于直線型聚酯纖維，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%~70%時(shí)，熱阻下降速度較快；當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于70%時(shí)，隨著羽絨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低，熱阻下降速度較慢；對于球形和棉型聚酯纖維，熱阻快速下降區(qū)間為20%~50%，其他區(qū)間下降速度趨于平緩。

羽絨/聚酯纖維混合體的熱阻由材料與材料的空間結(jié)構(gòu)決定，由于3種聚酯纖維的熱阻性能小于羽絨的熱阻性能，羽絨/聚酯纖維的混合體熱阻隨著聚酯纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而減小，但熱阻的下降不具有嚴(yán)格的線性關(guān)系。

羽絨和聚酯纖維具有不同的空間結(jié)構(gòu)，在不同比例的混合物中，兩種組分空間結(jié)構(gòu)所占優(yōu)勢不同。當(dāng)聚酯纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)較小時(shí)，羽絨的空間結(jié)構(gòu)發(fā)揮主導(dǎo)作用；當(dāng)聚酯纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)較大時(shí)，聚酯纖維的空間結(jié)構(gòu)發(fā)揮主導(dǎo)作用，混合材料的熱阻性能趨向于與主體部分一致。這是因?yàn)橛鸾q的彈性較差，當(dāng)部分羽絨受重力壓縮作用時(shí)，蓬松度有所降低。聚酯纖維由于彈性較好，混合后對羽絨結(jié)構(gòu)具有較好的支撐作用，羽絨結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。該作用降低了聚酯纖維本身熱阻較小帶來的整體熱阻損失。對于直線型聚酯纖維與羽絨混合物，當(dāng)聚酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時(shí)，聚酯纖維分布在羽絨空間結(jié)構(gòu)中，原本不具有空間結(jié)構(gòu)的線性聚酯形成了較大的空間結(jié)構(gòu)，聚酯纖維的熱阻得到一定程度的提升。另外，少量線性聚酯纖維穿插在羽絨空間結(jié)構(gòu)中，對羽絨起到一定的支撐作用，使得熱阻下降幅度較小。隨著聚酯纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，羽絨熱阻與樣品厚度減小起主導(dǎo)作用。當(dāng)聚酯纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于70%時(shí)，樣品蓬松度較低，空間結(jié)構(gòu)趨于直線聚酯纖維的平面結(jié)構(gòu)，此時(shí)隨著聚酯纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，樣品的結(jié)構(gòu)變化不明顯，靜止空氣減少量較小，熱阻性能降低幅度較小。

3 結(jié)語

聚酯纖維不同的立體空間結(jié)構(gòu)決定了聚酯纖維以及羽絨/聚酯纖維集合體的熱阻性能，蓬松度越高，保暖性能越好。球形（絮狀）纖維作為填充能起到很好的保暖效果。

隨著聚酯纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，羽絨/聚酯纖維混合體的熱阻呈下降趨勢；下降速度先緩慢、再快速、最后趨于平穩(wěn)。一定量的聚酯纖維（混合比低于30%）對混合體的結(jié)構(gòu)具有支撐作用，可改善底部羽絨的立體形態(tài)，減緩了熱阻下降趨勢，羽絨/聚酯纖維集合體的熱阻損失較小。