服装保暖填料的发展与应用

刘　茜

摘要 对几种新型服装保暖材料的保暖性能进行了比较,指出了各种不同保暖材料的优缺点及适用场合,分析了几种新型保暖材料的加工方法,并给出保暖填料选用的一般原则。

关键词:保暖材料;絮填;保暖性;羽绒;超细纤维

服装面料和里料之间的填充材料为服装填料,作用在于赋予服装保暖性、保型性和功能性。在服装的设计和生产中,尤其对于冬季服装,如何科学地选用保暖填料并确定其合理用量是非常重要的。一般来说,保暖材料的保暖原理可以分为两大类:消极保暖和积极保暖[1]。前者主要借助阻止或减少人体散热量来达到保暖目的,后者不仅可以阻止和减少人体的散热量,还能吸收外界热量(如太阳能、化学能等),存储并向人体传递热量来产生热效应。目前,随着科学技术的发展和进步,一些轻质、保暖的新材料不断涌现。保暖材料正向着复合型多功能的方向发展,通过吸取不同材料的特点,以达到多功能的目的。

1保暖填料的种类

按照纤维的来源,可以将保暖填料分为:天然填充材料、合成填充材料和混合型填充材料。天然填充材料主要有棉、羊毛、羊绒、驼绒、羽绒、木棉等。合成填充材料的种类很多,如涤纶、腈纶、丙纶等。如果按照加工设备和加工方法可以将这些材料进一步分为普通型和超细型填充材料,其中,超细型保暖材料是主要的产品。混合型填充材料则同时包含了天然材料和合成材料,可以兼顾两种纤维的特性,降低成本并提高了保暖性,如棉涤填充材料和毛腈填充材料等[2]。另外,随着化纤品种和特殊工艺的发展,新型填充材料种类日益繁多,如中空三维立体高卷曲涤纶、远红外丙纶等。

2常用保暖填料的性能

2.1天然填充材料

(1)纯棉填料

棉花作为传统的保暖材料,由于细度较细且有天然转曲,截面有中腔,所以保暖性较好,又由于它具有透气、透湿等优点,一直深受人们的喜爱。此外,由于棉纤维是热和电的不良导体,热传导系数极低,又因棉纤维本身具有多孔性,弹性较好的优点,纤维之间能积存大量的空气,而空气是热和电的不良导体,所以,纯棉被具有良好的保温性,使用时让人充分感觉到温暖和舒适。棉纤维具有较好的吸湿性,在正常的情况下,纤维可从周围的大气中吸收水分,所以它接触人的皮肤时柔软而不僵硬。如果湿度增大,周围温度较高,纤维中含的水分会全部蒸发散去,但棉纤维能保持水平衡状态,使人感觉舒适。

(2)羊毛填料

羊毛、羊绒和驼绒都属高档的保暖填充材料。羊毛纤维的导热系数与蚕丝纤维接近,均远远小于聚酯等合成纤维,也小于棉纤维。羊毛纤维卷曲密度大、蓬松性好,而且就其内部结构看,在羊毛的各皮质细胞间、各原纤等微结构单元中存在许多微隙,这些微隙间充满着空气,在空气静止的状态下,羊毛纤维就是热的不良导体,故羊毛的保暖性好[3]。 但羊毛填料因羊毛纤维的鳞片而易产生毡缩现象,所以与化学纤维混合使用效果更好,如毛纤维与化纤混纺制成的人造毛皮及长毛绒都是很好的高档絮填料。

(3)丝棉

桑蚕丝棉采用100%桑蚕丝为填充料。因蚕在生长中不接触农药等化学药品,故桑蚕丝是标准的无污染绿色环保产品,成为最佳的天然填充料。桑蚕丝棉具有优良的透气性、吸湿性、排湿性、保暖性。因蚕丝的主要成分为动物蛋白质,含有几十种氨基酸,因而蚕丝棉与人体接触可令肌肤滑爽、洁净、促进人体表皮细胞的新陈代谢,对皮肤有保健作用。而柞蚕丝棉具有其他纤维所没有的天然淡黄色和珠宝光泽,并且平挺滑爽,坚牢耐用,吸湿性强,透气性好,水分挥发迅速,湿牢度大,耐酸耐碱,拒电绝缘,富有弹性。野生的柞蚕一般生活在比较寒冷的北方,它的茧丝各纤维之间都有一定的空隙(毛细孔),并且位于纤维中心的空隙较大,相当于空心的,就像牦牛的绒毛一样,这是桑蚕丝所没有的。它的这种构造,决定了其具有更好的保暖性。

(4)羽绒

从保暖程度上看,目前世界上还没有任何天然材料的保暖性能超过羽绒。羽绒纤维与其他蛋白质棒状纤维不同,它是以绒朵形式存在。且在每个绒朵里,包含着十几根以至几十根内部结构基本相同的纤维。每根纤维之间都会产生一定的斥力并使其距离保持最大,这样就使羽绒集合体产生了类似的中空结构,且孔隙不规则排列,使得内部含蓄着大量的静止空气,进而形成了羽绒良好的保暖性。同时羽绒集合体具有优良的压缩弹性及其回复性能,加上极轻的质地,柔软的特性,这也是其他材料保暖率无法比拟的原因。但羽绒服装常发生钻绒现象。

(5)木棉

木棉纤维的直径为15μm～45μm,属于天然超细纤维,中空率达80%~ 90%, 密度为0.29g/cm3,[4]是迄今为止中空率最大、密度最小的天然纤维,这是任何超细化学纤维所无法比拟的。在标准温湿度条件下,中空纤维对提高填料的热阻有利,木棉由于中空度高,导致其集合体中的静止空气多,其保暖效果好。另一方面,木棉因其单纤线密度小,所以其含量越高,对流环境下填料的对流散热量也越少,保暖性下降不多[5]。

2.2合成填充材料

随着科学技术的高度发展,各类化学纤维被广泛应用。轻而保暖的“腈纶棉”被广泛用作絮填材料;中空涤纶的手感、弹性和保暖性均佳,所以“中空棉”很流行;以丙纶与中空涤纶或腈纶混合做成的絮片,经加热后丙纶会熔融并粘结周围的涤纶或腈纶,厚薄均匀,不脱散,水洗易干,加工方便。

2.3新型填充材料

(1)喷胶棉

喷胶棉又称喷浆絮棉,是非织造布的一种。喷胶棉结构形成的原理就是将粘合剂喷洒在蓬松的纤维层的两面,由于在喷淋时有一定的压力,以及下部真空吸液时的吸力,所以在纤维层的内部也能渗入粘合剂,喷洒粘合剂后的纤维层再经过烘燥、固化,使纤维间的交接点被粘接,而未被彼此粘接的纤维,仍有相当大的自由度。同时,在三维网状结构中,仍保留许多容有空气的空隙。因此,纤维层具有多孔性、高蓬松性的保暖作用。由于喷胶棉是通过在喷洒而不是在浸渍条件下加入粘合剂的,而且在喷淋后不再受压力的挤压而固化成型,所以,在纤维的粘结状态中,交叉点接触的居多,而由粘合剂架桥结块的少,这就是喷胶棉能够保持松、软、保暖的主要原因。

(2)金属棉复合材料

金属棉复合材料俗称太空棉或宇航棉,是非织造布的一个新产品。按照标准的称号应叫做金属镀膜复合絮片。金属棉由于金属层的存在,对光与热具有良好的反射效果,还有防辐射作用,能阻挡热辐射的散失;金属层与棉絮复合在一起,能起到隔热保暖的作用。它是一种超轻、超薄、高效保温材料,在防寒、保温、抗热等性能方面远远超过传统的棉、毛、羽绒、裘皮、丝绵等材料,透气性、舒适性也较优。用它做成冬装,可将人体辐射热反射回皮肤,又可抵御环境寒气的入侵。用它做成高温保护服(套),可将热量反射回环境,防止人体受损或物体温度升高[1]。就目前使用的情况来看,利用太空棉可制作各种服装(包括夹克衫、滑雪服、棉衣、棉裤、紧身背心、风衣、大衣、童装、睡袋等)和特种职业装(如炼钢、采煤、油田、地质勘探、冷库、交通、邮电以及警、部队等工作服),还可用于制作鞋、帽、床上用品、帐篷及门窗帘等。

(3)羽绒棉

羽绒棉是由不同规格的超细纤维经过特殊工艺生产制造而成,因质似羽绒,故称为羽绒棉,填补了市场羽绒替代品的空白。该产品轻薄、手感细腻、柔软、保温好、不易变形,不会透丝,具有羽绒的感觉,其保暖性能超过同等克重的羽绒,可广泛应用于羽绒服、滑雪衫、防寒服等多种保暖制品。羽绒棉分为两种:一种为梳理成型的,又称仿鹅绒棉;第二种为没有成型的,类似于PP棉(再生涤纶短纤),手感接近于羽绒,是羽绒的理想替代品。

(4)超细梳理型填充材料

超细梳理型填充材料主要是用作服装及床上用品的填充,这类保暖材料主要由丙纶、涤纶及其混合纤维共同梳理而成。所用纤维无论是主体纤维还是粘结纤维都属于超细纤维,纤维线密度是常规纺织用纤维的1/5至1/2。这种产品的特点是手感好,柔软性、弹性及弹性回复性都比普通材料好,其保暖性也比一般纤维加工成的保暖材料高45%[2]。

(5)熔喷填充材料

服装用熔喷填充材料主要是指超细丙纶熔喷纤维保暖材料,纤维的线密度小,单纤维直径为2～5μm,保暖性好,被中国人民解放军新式冬服采用,成为我军正式指定的新型保暖填充材料。以该材料为保暖层的新一代冬服,具有轻、薄、软、暖、透气、透湿等优良特性,穿着柔软舒适,成功解决了冬服配套保暖量外大内小的难题,与不同服装搭配,可以满足多种场合的保暖需要,使整套冬服在保证保暖量需求的前提下重量减轻2公斤。2005年前我军新一代冬服已经正式装备到了西藏军区。

(6)非织造布絮片

近年来,国内较流行的新型保暖材料是一种由聚乙烯薄膜和非织造布组成的絮片,两层薄膜放在中间,两侧包有非织造布,再经针刺而成。由于薄膜的存在,增加了絮片的保暖性,使该絮片厚度薄、手感柔软。

(7)蓄热保暖纤维材料

秋冬季的太阳红外辐射比较温和,如何积极利用红外辐射能量驱寒保暖已成为现在积极保暖材料研究的主要分支之一。已开发出的新型积极保暖性远红外纤维产品,其原理是利用混于纤维结构内部的特殊陶瓷颗粒,较普通纤维制品更有效地吸收太阳辐射中的红外线,从而使这类纤维制品在同样辐射下具有较高的温升效应。蓄热保暖纤维正是这种可吸收太阳辐射中的可见光与远红外线且可反射人体热辐射而具有保暖功能的阳光蓄热保暖材料。

3保暖填料的选用

一般来说,热熔絮片填充材料、喷胶棉性能良好,是普及型的保暖材料,适合做棉衣、卧具等产品;毛型的混合填充材料和远红外保暖材料的保暖效果好,穿着舒服,物理机械性能优良,可制作保暖衬衣、棉衣、防寒服、卧具等;金属棉复合材料具有良好的保暖性和防风性能,可作为帐篷用保暖材料;远红外保暖材料除保暖性能优越外,还具有一定的保健功能,故极具发展前景[1]。

因此合理设计、制作保暖制品,保证人体在穿着和使用保暖制品时保持正常生理机能和舒适感是十分重要的。随着科技的迅猛发展,未来的服装填充材料必将会有更加广阔的开拓空间,它将突破现有的水平,瞄准更经济、更实用、更符合人体需求的方向发展。

参考文献:

[1] 姜怀, 林兰天, 孙熊. 常用/特殊服装功能构成、评价与展望(上)[M]. 东华大学出版社, 2006.

[2] 岳素娟, 郝新敏, 张建春, 郭玉海. 几种新型保暖絮材性能之比较[J]. 产业用纺织品, 2005(2):28-30, 41.

[3] 陆水峰, 王光明, 邵建中.热传导与羊毛织物保暖性的关系[J]. 毛纺科技, 2007(8):47-50.

[4] 于伟东. 纺织材料学[M]. 中国纺织出版社, 2006.

[5] 冯洁, 孙景侠, 王府梅. 天然的保暖材料——木棉纤维[J]. 纺织导报, 2006(10):97-100.

(作者单位:上海工程技术大学服装学院)