羊毛/蚕丝保暖絮片的性能分析

2018-05-18杨星刘晓周永凯侯志宏苏彩霞

纺织科学研究 2018年5期

杨星刘晓周永凯侯志宏苏彩霞

1 北京服装学院北京 100029 2 陕西榆林市羊老大集团服饰有限公司榆林 719000

1 前言

羊毛及其混纺絮片具有可裁剪、填充性能好、保暖性优异、吸湿透气等特点，在保暖服装中应用比较广泛。纯羊毛絮片稳定性差，易毡化，通过与其它纤维混絮提升性能，是纯羊毛絮片开发的一个重要方向。目前羊毛和棉、化纤进行混合制成絮片的研究较多，对羊毛/蚕丝混合絮片的研究却较为鲜见[1]。本研究以纯羊毛、羊毛/蚕丝絮片和绗缝羊毛/蚕丝絮片为实验对象，测试了3类絮片的厚度、单位面积质量、热阻、蓬松度、透气率、压缩弹性率、水洗尺寸变化率等性能，分析比较了3类保暖性及基本服用性能的差异，为羊毛/蚕丝保暖絮片的进一步开发提供依据。

2 试验部分

2.1 产品设计

为探究羊毛/桑蚕丝保暖絮片、纯羊毛絮片和绗缝羊毛/桑蚕丝絮片的保暖及基本服用性能的差异，设计并制得了3类13种羊毛保暖絮片，所用原料为澳毛和桑蚕丝，其中澳毛为长度在6cm以上的70支丝光防缩羊毛，桑蚕丝长度在4cm以上。3类13种羊毛保暖絮片的基本参数见表1。其中1#-5#为纯羊毛絮片，6#-9#为羊毛/桑蚕丝絮片，10#-13#为羊毛/桑蚕丝绗缝絮片。

2.2 加工工艺

纯羊毛絮片基本工艺流程为：开松—梳理—铺网—成网—针刺—裁片—后整理。羊毛/桑蚕丝絮片是以55:45混合比混合后，再按上述纯羊毛絮片的工艺流程加工而得；对羊毛/桑蚕丝絮片进行绗缝工艺处理，制得羊毛/桑蚕丝绗缝絮片。

设置生产针刺密度为30刺/cm2。采用平行绗缝，间距为5cm，针距为10针～12针/3cm，绗缝材料面层为涤纶针织物，里层为粘胶针织物。

2.3 测试项目

（1）厚度测试

根据GB/T 24218-2009 《纺织品非织造布测试方法第二部分：厚度的测定》，利用YG141N型厚度仪测量絮片的厚度。将絮片放在基准板与压脚之间，压脚大小为10000mm2，压脚上附加100cn的砝码施压，压强为0.1kP。测量基准板和压脚之间的距离。在絮片的不同位置处取10个点，测量后取平均值。

（2）单位面积质量测试

根据GB/T 24218.1-2009《纺织品非织造布试验方法第1部分：单位面积质量的测定》每种絮片的不同位置处裁取8块300mm×300mm的正方形试样，依据GB/T6529对试样进行调湿后在标准大气下用天平称量试样的质量，计算出试样的单位面积质量，最后计算变异系数，以百分率表示。

（3）透气性测试

根据GB/T 5453-1997《纺织品织物透气性的测定》进行测试，采用YG-461L型数字织物透气量仪，在规定的压差条件下，测试一定时间内垂直通过给定试样和面积的气流流量。试样大小为30cm×30cm，每组测10块，测试保暖絮片平均透气率。

（4）蓬松度和压缩弹性测试

表1 絮片基本参数

表 2 保暖絮片的厚度

根据GB/T 24442.1-2009《纺织品压缩性能的测定第1部分：恒定法》纺织品压缩性能测试方法A（定压法）及附录A进行测试。测试压缩性能时，压脚以一定速度相继对试样施加恒定轻、重压力，保持规定时间后记录厚度值；卸除压力，待试样恢复规定时间后再次测定轻压力下的厚度，计算压缩性能指标。

（5）保暖性测试

根据GB/T 11048-2008《纺织品生理舒适性稳态条件下热阻和湿阻的测定蒸发热板法》测试絮片的热阻，试样覆盖于电热试验板上，试验板及其周围和底部的热护环都保持规定恒温，使得电热试验板的热量只能通过试样散失，达到稳态后，通过试样的热流量来计算热阻。要求试验板表面温度为35℃，气候室空气温度为20℃，相对湿度为65%，空气流速为1m/s。1#-9#各取三个试样进行热阻测试；10#-13#各取四个试样进行测试，其中两块试样含尽可能多的绗缝数，另外两块含尽可能少的绗缝数，结果取平均值。

（6）水洗尺寸变化率测试

根据GB/T 8630-2013《纺织品洗涤和干燥后尺寸变化的测定》、GB/T 8629-2001 《纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》及GB/T 8628-2013 《纺织品测定尺寸变化的试验中织物试样的准备、标记及测量》，最终分别测定1#-9#的洗后外观质量，10#-13#的水洗尺寸变化率。

（7）结果评定

依据国家标准《复合保温材料毛型絮片FZ/T64006—2015》评价单位面积质量偏差、保暖性（热阻）、蓬松度、透气率、压缩弹性率、水洗尺寸变化率等性能。

3 结果讨论

3.1 厚度

测试结果如图1、表2所示。三种絮片随着克重的增加，絮片的厚度也逐渐增加；由于纯羊毛絮片、羊毛/桑蚕丝絮片各部分结构相似，所以厚度呈线性增加，而羊毛/桑蚕丝绗缝絮片中越靠近绗缝线的部分所受到压力越大，厚度下降越明显，总体由于绗缝布料的约束，羊毛/桑蚕丝绗缝絮片厚度呈增长率越来越低的非线性增长。

相同规格下，羊毛/桑蚕丝絮片的厚度略微低于纯羊毛絮片厚度，原因是蚕丝纤维贯穿、缠绕在羊毛纤维之间，使纤维更加密实，一定程度上约束了絮片厚度的增加，与蓬松度及透气性规律一致；羊毛/桑蚕丝绗缝絮片厚度比羊毛/蚕丝絮片厚度大0.5mm～1.5mm，绗缝工艺加入了里料、被料织物导致厚度增加。

3.2 面密度稳定性

单位面积质量试验结果见表3。由表3可以看出，随着克重的增加，絮片的均匀性也有所提高；桑蚕丝的加入也会显著改善絮片的均匀性，这是因为桑蚕丝的加入减弱絮片加工过程中羊毛纤维团之间的各向异性，提高絮片的均匀性，使产品质量偏差减小，产品质量更加稳定。

评定结果表明产品均合格，符合预期设计的要求。

3.3 透气性

透气率用来表征保暖絮片的热对流性能和通透性。保暖絮片透气率的大小取决于絮片内纤维之间孔径的大小和多少，保暖絮片中纤维越细，纤维结合越紧密，空气透过时阻力越大，透气量越小。

透气性测试实验结果如表4所示。羊毛纤维有着三维卷曲结构，从而导致保暖絮片较蓬松，纤维之间孔隙较大，纯羊毛絮片的透气性较好；相同的克重下，纯羊毛保暖絮片要比羊毛/桑蚕丝絮片的透气率要大得多，这是由于加工过程中桑蚕丝纤维会使得羊毛纤维之间结合更加紧密、纤维之间空隙更小、絮片更加均匀密实[2]，从而降低了透气率。

图1 保暖絮片的厚度曲线

图2 保暖絮片的蓬松度曲线

表3 六种絮片的单位面积质量偏差

表4 保暖絮片的透气率

表5 羊毛蚕丝绗缝絮片的蓬松度

表6 絮片热阻的评定

3.4 蓬松度和压缩弹性率

絮片蓬松度是单位质量下絮片的体积，蓬松度一定程度上反应了絮片的含气量，含气量又进一步影响了絮片的保暖性能，含气量过大，会增加对流散热，但是减小含气量又会增加传导散热[3]。纯羊毛和羊毛/桑蚕丝絮片的蓬松度测试结果见表5和图2。

由表5和图2可以看出，纯羊毛絮片、羊毛/桑蚕丝絮片和羊毛/桑蚕丝绗缝絮片在80g/m2后，因为随着絮片克重增加，絮片本身的结构并没有本质上的变化，蓬松度变化均不大；克重在60g/m2时，蓬松度略大，这是因为絮片较薄，表面的毛羽所占体积较多，增加了絮片整体的蓬松度。桑蚕丝的混入会降低羊毛絮片的蓬松度，与透气性的影响相一致；绗缝处理后的羊毛蚕丝絮片蓬松度大幅下降。

桑蚕丝的加入或者绗缝并没有改变羊毛纤维自身的三维卷曲结构，具有优良的弹性性能，对羊毛保暖絮片的压缩弹性基本没有影响，同时克重的增加也不会显著影响絮片的压缩弹性。

纯羊毛和羊毛/桑蚕丝絮片的压缩弹性率评定结果均为合格；羊毛蚕丝绗缝絮片蓬松度均不合格。

3.5 保暖性

热阻是辐射、传导、对流作用相结合的最终结果，它的值取决于其中每一个值对热传递的贡献。测试结果会受到周围环境的影响，故测试所需稳态条件的变化必须要在误差允许范围内。测试结果见表6和图3。

表6和图3表明随着克重的增加，热阻值也会增加；桑蚕丝会提高羊毛絮片的热阻值，可以看到8#热阻值已经和3#、4#接近，羊毛和桑蚕丝都属于蛋白质纤维，导热系数基本都在0.053W/（m·℃）左右，故应该从结构的影响上去解释，即桑蚕丝会显著改善羊毛絮片的均匀性，不易产生较大空隙，使得絮片内部的空隙更加均匀，阻碍空气流动的作用更强，从而提升了絮片的保暖性能[4]。

此外绗缝后会产生更多的相对静置空气，所以保暖效果更好，但随着克重继续增加，静置空气大体相当时，绗缝处理会削弱厚度的增加[5]，而厚度下降又给保暖性能带来消极影响，所以在180g/m2热阻值有略微下降。