新型滑雪服保暖絮片的服用性能研究

冯铭铭,刘 莉

(北京服装学院 服装艺术与工程学院,北京 100029)

近年来,登山、攀岩、徒步等户外运动开始兴起,滑雪运动成为人们冬季活动的热门选择,吸引越来越多的人投身到滑雪运动中。由于滑雪运动特殊的环境,保暖成为滑雪服首先应具备的功能,填充料决定了滑雪服的保暖性。目前市面上的滑雪服大多选择了3M新雪丽高效暖绒絮片或者是较好的中空棉、杜邦棉[1-3]等。国内的济南圣泉集团利用生物质石墨烯纤维的抑菌和快速升温的优点开发了一种新型复合纤维材料,即生物质石墨烯内暖绒[4-5]。更轻、更薄、更暖成为未来保暖材料的发展趋势[6-10]。

选取了市面上常见的滑雪服保暖絮片与生物质石墨烯内暖绒絮片进行对比,测试结果可为滑雪服生产者选择合适的保暖材料提供更多的可能性,为消费者选购合适的滑雪服提出了一些建议。

1 试验部分

1.1 材料

选取了新雪丽高效暖绒、杜邦舒弹棉、仿丝棉、羽绒棉、喷胶棉、生物质石墨烯内暖绒等6种适用于滑雪服的保暖絮片。表1为试样的规格参数。

1.2 试验方法

1.2.1 单位面积质量

依据GB/T 24218.1-2009《纺织品 非织造布试验方法第1部分:单位质量面积的测定》,试样面积为25 cm×20 cm,调湿24 h。用电子天平秤重5次,取均值再乘以20,即得到单位面积质量(g/m2)。

表1 试样的规格参数

1.2.2 厚度

依据GB/T 24218.2-2009《纺织品 非织造布试验方法第2部分:厚度的测定》,自制絮片厚度测试仪。试样面积为20 cm×20 cm,调湿24 h,重复测量10次,取均值即可。

1.2.3 压缩性能

依据FZ/T 64003-2011《喷胶棉絮片》,测试絮片的面积为20 cm×20 cm,标准大气条件下平衡4 h,称重。将絮片放置在工作台上,在絮片上放上压板(单位质量为0.5 g/cm2,面积为20 cm×20 cm),中间放上2 kg砝码,30 s后除去砝码,等待30 s,测量絮片四边的高度,重复3次取均值h0。再次在絮片上放上压板,中间放上4 kg砝码,30 s后除去砝码,等待30 s后测量絮片四边的高度,取均值h1。3 min后测量絮片四边的高度,取均值h2。 通过公式(1)、(2)、(3)来分别计算出絮片的蓬松度、弹性回复率和压缩性。

1.2.4 透气性能

依据GB/T 5453-1997《纺织品 织物透气性的测定》,采用YG461Z型全自动透气性能测试仪。测试面积20 cm2,压差100 Pa,在同样的条件下,每种絮片测试10次,每次选取不同的位置,结果取平均值。

1.2.5 拉伸性能

依据GB/T 24218.1-2009《纺织品 非织造布试验方法第3部分:断裂强力和断裂伸长率的测定(条样法)》,选用YG065C型电子织物强力仪。试样面积为6 cm×30 cm,横向和纵向各准备10块,隔距200 mm,速度100 mm/min,预计张力5 N。采用等速伸长法,测其能承受的最大断裂强力。

1.2.6 保温性能

依据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》,选用YG606型纺织品热传导性能测试仪。絮片面积为50 cm×50 cm,温度20℃,调湿24 h,加热时间20 s,稳定时间20 s,测试时间60 s。测试絮片的克罗值和热导率。

2 结果与讨论

2.1 单位面积质量

絮片重量是絮片品质的一项综合指标,单位面积质量偏差率体现了絮片在生产过程中的稳定性,关系到絮片的服用性能[11-12]。根据FZ/T64003-2011《喷胶棉絮片》规定,絮片(100～200 g/m2)单位质量偏差率在±5.0%范围间的属于合格品。由表2可以看出,6种絮片均属于合格品。

表2 絮片的单位面积质量测试数据

2.2 厚度及压缩性能

絮片厚度是确定絮片压缩弹性、用途以及进一步加工的依据。对于服用保暖絮片的压缩性能,通常用蓬松度、压缩率、回复率等指标来衡量[13-14]。根据FZ/T64003-2011《喷胶棉絮片》规定,絮片的蓬松度(cm3/g)≥70,压缩率(%)≥45,回复率(%)≥75,属于一等品。由表3可以看出,6种絮片均属于一等品。

絮片的蓬松度与厚度呈正相关的关系。1#和6#絮片的蓬松度最好,且2块絮片的厚度也是最大。1#絮片由于其克重比其他5块絮片的克重都大,因此,不能排除克重对蓬松度的影响。6#絮片由于其丝束呈天然棉毛的卷曲状,纤维间的距离较大,故蓬松度高。其他4块絮片的蓬松度差别不大。1#絮片的压缩率最高,因为采用3M专利的超细纤维组成,受到压缩时易发生变形。2#和6#絮片的弹性回复率最接近100%。2#絮片因其采用的纤维具有天然三维螺旋的结构,赋予了絮片优异的回复性。6#絮片在制备的过程中,通过改善纤维的纺织性能来增强其回弹力,故二者的回复率最好。

表3 絮片的厚度和压缩性测试数据

2.3 透气性能

织物的透气性直接影响服装的穿着舒适性,与织物的保暖性有一定的关系。服用絮片的透气率一般需要大于0.25 m/s[15-16]。6块絮片的透气性大小依次为1.44、1.92、1.93、2.03、3.85、1.77 m/s(图1)。可以看出,6块絮片均可用于服用。

图1 絮片的透气性测试数据

在测试透气性时,絮片被测部分的厚度会因压缩而大体相同,因此,可忽略厚度差异对絮片透气性造成的影响。从图1可以看出,6块絮片的透气性大小依次为5#＞4#＞3#＞2#＞6#＞1#。5#絮片采用的三维网状结构有利于空气产生对流,故5#絮片透气性最好,2#、3#和4#和絮片的透气性次之。3#和4#絮片采用的是中空纤维,故制成的絮片更加透气。2#絮片采用天然三维螺旋结构的纤维,因此纤维与纤维之间的距离较大,有利于空气流通,故透气性好。1#絮片透气性最差,这是因为1#絮片是由超细纤维组成,在同样大的空间里容纳了更多的纤维,空气流通的空间变小,透气率变低。

2.4 力学性能

力学性能作为评定产品质量的重要内容,影响着产品的服用性能。絮片的力学性能是指材料在不同的环境下,受到外力时所表现出来的力学特征。由于所选絮片的厚度不同,为了更好地研究絮片的力学性能与絮片厚度的关系,故按照絮片厚度从小到大的顺序来排列絮片的断裂强力。

从图2可以看出,所有絮片的横向断裂强力均大于纵向断裂强力,絮片的横向断裂强力跟絮片的厚度有一定的关系,厚度越大,絮片的横向断裂强力越好,絮片的厚度对纵向断裂强力影响不大。其中,1#絮片是由超细纤维构成,在同样的空间里容纳了更多的纤维,故1#絮片受到外力作用时所需的断裂强力最大;6#絮片的断裂强力次之,这是因为在制备生物质石墨烯内暖绒的过程中,增强了纤维间的作用力;2#絮片和3#絮片无论是横向还是纵向的断裂强力都是较差的,这可能与絮片的材料有关,2#絮片和3#絮片均是采用的短纤维,短纤维在受到外力作用时,易发生断裂,故其断裂强力最弱。

图2 絮片的断裂强力测试数据

2.5 保温性能

保暖性是防寒服的基本需求,依靠于保暖絮料的性能。通常用用导热系数、克罗值、保暖率3个指标来衡量。克罗值是热阻的一个表示单位,表示热量通过织物时所遇到的热阻。材料的热阻越高,保暖性也就越好[17-20]。由于所选絮片的克重稍有不同,为了更好地比较絮片的保暖性,选择用质量折算的方式去换算所有絮片的热阻。从表4可以看出,絮片克重同为140 g/m2时,絮片的热阻大小依次为6#＞2#＞1#＞4#＞5#＞3#。其中,6#和2#絮片的热阻最大,保暖性最好,这是因为絮片采用的纤维都是呈现三维螺旋结构或是卷曲状,这种结构可以有效地阻碍空气产生对流,从而减少热能的损失,且6#絮片具有良好的蓬松度,可增加材料间的空气含量,故6#的保暖性最好。3#和5#絮片的保温性最差,其中,5#絮片的结构比较稀疏,空气易产生流动,故透气性较好。但纤维间过大的空间不利于静止空气的留存,故保暖性变差。

表4 絮片的保暖性测试数据

3 结论

(1)由于在滑雪运动过程中,人体会产生大量的热量,因此,服装的透气性和保暖性都很重要。生物质石墨烯内暖绒絮片在保证具有良好透气性的前提下,仍然具有很高的保暖性,适合用于冬季户外防寒服。

(2)虽然杜邦舒弹棉的保暖性很好,且其透气性略大于物质石墨烯内暖绒絮片,但其力学性能较差,并不适合用在滑雪服这样的户外运动装备中。

(3)生物质石墨烯内暖绒絮片具有良好的蓬松度和压缩回弹率,在服装的运输和贮存过程中,对服装的保暖性影响不大。