多组分防风抗静电驼绒复合絮片的开发及其性能

韦玲俐，方丹丹，孙 窈，邵一卿，夏 鑫

(新疆大学 纺织与服装学院，新疆 乌鲁木齐 830046)

随着人们对美好生活的追求，对于保暖材料要求更加倾向自然、轻质、美观[1-2]。驼绒因其轻柔、防潮、色泽自然、保暖性强，已成为一种广泛流行的特种动物纤维填充材料。但经其制成的保暖絮片仍存有一些不可避免的缺陷。由于驼绒纤维自身卷曲的特点，使其絮片纤维间存在较大空隙，在风速较大的高压差情况下，防风性能减弱[3]，保温性能下降。此外，驼绒纤维属于蛋白质纤维，人体日常活动使其产生静电现象，降低穿着舒适感，引起人体失眠、烦躁，对神经衰弱者危害较大[4-5]。同时，驼绒因其稀有价贵，生产成本高，通过纤维混合的方式，可以改善驼绒絮片自身性能的不足，降低生产成本。超细纤维线密度低，不超过1 dtex,比表面积大,可以贮存更多的静止空气。近年来，欧美等国家主要以研究超细纤维和中空纤维絮体及防风层压织物为主[6]，而国内鲜有将超细纤维与动物纤维混合用以制作防风织物的报道。另外，金属导电纤维具有良好的永久抗静电效果，与静电剂相比更符合绿色环保的理念，适当添加金属导电丝可稳定提高织物的抗静电性能[7]。庄小雄等[8]将导电纤维条和涤纶/羊毛毛条进行混纺，制成具有优异抗静性能的毛/涤花呢织物。

本文将驼绒、涤纶超细纤维、棉及不锈钢纤维混合，配合适当涤纶三维卷曲纤维和聚烯烃系纤维(ES纤维)，采用热合非织造布加工工艺制成多组分防风抗静电驼绒复合絮片，既兼顾了驼绒絮片优异的保暖性及弹性，又提高了其防风、抗静电性能，同时，结合使用新疆优质的棉纤维，降低了絮片生产成本，这对于缓解毛料短缺，拓宽保暖材料市场，增加驼绒产品的附加值具有重要意义。

1 实验部分

1.1 实验原料

驼绒：二级驼绒，平均细度25 μm，平均长度 51 mm。涤纶超细纤维：线密度0.9 dtex,长度38 mm。棉纤维：平均线密度1.1 dtex,平均长度 38 mm。涤纶三维卷曲纤维：线密度6 dtex,长度 51 mm。不锈钢纤维：线密度8 μm，长度50 mm。ES纤维：线密度1.4 dtex，长度38 mm。

1.2 加工前准备

由于驼绒与化纤在生产时易产生静电现象，在开松梳理过程中常伴有结团缠绕的情况，不但对生产环境造成危害，还会造成原料浪费，因此需要用15%(owf)的水对其进行加湿回潮处理，纤维经喷壶均匀喷洒加湿后用塑料布覆盖，保湿24 h后再进行投料加工。

1.3 加工工艺

本文实验中，以驼绒、涤纶超细纤维作为主体纤维，配合不锈钢纤维、棉及涤纶三维卷曲纤维，利用ES纤维低熔点特性，通过热合非织造布生产工艺进行产品加工。工艺流程为: 加湿→开松→梳理→铺网→热压定形→成卷。设置加热温度为130 ℃，加热时间3 min，试样面密度为200 g/m2，试样尺寸30 cm× 30 cm， 4种复合絮片原料比例设计见表1。

表1 复合絮片原料比例设计 %

1.4 性能测试

1.4.1 面密度

参考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》，准备 3块试样，尺寸大小为30 cm × 30 cm，测试每组样本的面密度并计算平均值。

1.4.2 保温性

参照GB/T 11048—1989《纺织品保温性能试验方法》，采用 YG(B)606D 型平板式保温仪测量试样的保温性能。将准备好的试样覆盖于试验板的测试区中，试验中，通过测量试验板在一定时间内保持恒温所需的加热时间，计算出织物的保温率、传热系数和克罗值等保温指标。

1.4.3 透气性

参考 GB/T 5453—1997《纺织品 织物透气性的测定》，采用 YG(B) 461E 型织物透气仪对样品的透气率进行测试。准备3块试样，每块试样测试 3次，计算其透气率及平均值。

1.4.4 静电性能

参考GB/T 12703.5—2010《纺织品 静电性能的评定 第5部分：摩擦带电电压》，采用LX-170静电电压测试仪对织物进行测量。每组试样测试 4点，计算其静电电压平均值。

1.4.5 蓬松性及压缩回弹性

参考 FZ/T 60003—2011 《絮片单位面积质量、压缩回弹性及蓬松度的测定》测试保暖絮片的蓬松性及压缩回弹性。直接测量试样面积S，质量m，絮片轻压下的厚度T0、最大压力Tn和回复厚度T1,并计算以下3个指标：

压缩率C=(T0-Tn)/T0×100%

压缩弹性率R=(T1-Tn)/(T0-Tn)×100%

蓬松度B=S×T0/m×0.1

2 结果与分析

2.1 保温性测试

保温性能是絮片的最基本性能，是指试样能保持被包覆体温度的程度，一般采用克罗值、保温率和传热系数等3个指标表征[9]。试样的保温率越大，说明织物保暖性越好。织物的保温率与其组成纤维的导热率直接相关，由不同纤维组成的絮片的保暖性呈现出差异化[10]。其次，由于空气的导热性低于常用纤维，当絮片内含有适量的静止空气，有利于提高其保暖性能。不同驼绒含量的絮片保温性能见表 2。

表2 不同驼绒含量的絮片保温性能

从表2可以看出，面密度相近的4种絮片保温性能都较为良好，A、B、C 3种复合絮片的保温性能与 D型纯驼绒絮片相比略为下降。驼绒作为主体纤维对絮整体的保暖性起到决定性作用，其具有优异的保暖性能。这是由于部分驼绒纤维直径较大，纤维内部含有髓质结构，该结构容易贮存静止空气，另外驼绒纤维自身呈现特殊的转曲形态，在絮片中起到骨架作用，这使得絮片中的纤维间留有一定间隙，可储存大量静止空气，三维卷曲纤维同驼绒有着相似的形态结构，可起到辅助贮存空气的作用。从表2还可发现:B型絮片保温性能有较明显的提升，已具有较为优异的保暖性能。为探寻超细纤维与棉在絮片中对保温性能影响，以B型复合絮片作为基础，等比例调整棉与超细纤维配比，试样B1棉/超细纤维为5/25，试样B2棉/超细纤维为10/20，试样B3为棉/超细纤维15/15，试样B4为棉/超细为维20/10。不同棉/超细纤维配比的絮片保温性能见表3。

表3 不同棉/超细纤维配比的絮片保温性能

从表3可以看出，复合絮片的保暖性能随着棉比例的增加而逐渐提高，说明棉的保温性能优于超细纤维。棉与超细纤维均具有较低的线密度，能够吸附更多静止空气，在絮片具有较高含气量的同时仍保持着较小的透气率，维持絮片内空气静止，有效起到保暖作用。然而棉纤维内具有空腔结构，储存的空气更为稳定，是超细纤维所不能替代的。

2.2 透气性测试

织物的透气性指在织物两侧存有一定压差时，单位时间内通过试样单位面积的空气量[11]。通常实验室测定条件为100 Pa，为探求复合絮片在高风速大压差的极端环境中的防风性能，测量了不同配比方案下的复合絮片在不同压差中的透气率，间接地评价絮片的防风性能。复合絮片在不同压差下的透气率见图1。复合絮片在不同压差下透气率数据拟合见表4。

图1 复合絮片在不同压差下的透气率

表4 复合絮片在不同压差下透气率数据拟合

编号拟合方程R2B1y=1 100.9lnx-2 729.00.989 4B2y=1 042.1lnx-2 834.30.988 5B3y=1 020.5lnx-2 817.90.971 6B4y=990.19lnx-2 735.60.976 7Dy=947.55lnx-2 618.60.965 7

由图1可以看出，复合絮片的防风性较纯驼绒絮片显著提高，这是由于絮片的透气性能主要与纤网中空隙的大小和数量有关。超细纤维的线密度较低，能够均匀地填补在驼绒骨架纤维之间，在热压过程中，可使纤维间黏结缠绕得更为紧密，从而减小了纤网中的孔隙，增大了空气透过的阻力，提高了复合絮片的防风性能。同时，随着絮片防风性能的提高，有效降低了絮片中静止空气的对流，从而减缓了热量的流失[12]，有利于絮片保暖性能的提高。一般情况下，絮片透气率在 600～2 000 mm/s 之间属于优等的保暖絮片，而实验中B1、B2型复合絮片即使在较高的压差条件下仍具有较好的透气性能，符合优等絮片要求。由表4可以发现，随着超细纤维的增加，絮片的防风性能逐渐提高，这是由于超细纤维不但可减少纤维间隙，还具有较大的比表面积，可以吸附住更多的静止空气。综合考虑复合絮片的保温与防风性能，认为B2型絮片为最佳棉/超细纤维配比工艺，后续实验在B2基础上进行探索。

2.3 抗静电性测试

絮片的静电性能是其使用性能的一项重要的考察指标。由于驼绒纤维电导率较低，是电的不良导体，当与化纤混纺时更易产生电荷集聚现象，降低服饰材料的舒适感。为提高复合絮片的抗静电性能，在复合絮片中分别添加1%、3%、5%、7%、9%的不锈钢纤维，通过测量不同不锈钢纤维含量的絮片的静电电压，观察絮片的抗静电性能变化。不锈钢纤维含量对静电电压影响见图2。

图2 不锈钢纤维含量对静电电压影响

由图2可以看出，复合絮片的静电电压较纯驼绒絮片大幅下降，这是因为复合絮片中含有少量的不锈钢导电纤维，利用金属导体内部存在的大量可移动电子，可以显著提高织物的抗静电性能，且效果持久，不受环境温湿度的影响。此外，絮片中含有部分棉纤维，其表面含有较多亲水基团，可加速电荷的逸散，有助于提高织物的抗静电性能。测试中，复合絮片静电电压随着不锈钢纤维含量的增多而降低，当不锈钢纤维含量为3%时，复合絮片带电电压可达C级，当含量提高至5%时絮片带电电压低于1 200 V，可达B级，已具备较为良好的抗静电性能。

2.4 压缩性能测试

絮片的压缩性能也是服装填料的重要性能之一。絮片的压缩性常用蓬松度、压缩率和回弹率 3个指标来表示。分别测试不锈钢含量在3%、5%、7%时絮片的压缩性能，以观察不锈钢纤维对织物的影响。不同不锈钢含量下絮片的压缩性能见表5。可以看出,与纯驼绒絮片相比，含有不锈钢纤维的复合絮片的蓬松度及压缩弹性率均有下降，其中蓬松度下降较为显著。蓬松度与絮片的空隙率有很大关系，纯驼绒絮片因其内部纤维间存有较大空隙，因而展现出更为蓬松的状态，而复合絮片中呈现小空隙纤维结构，导致其蓬松度降低。弹性压缩率是指絮片受压缩后回复的能力，复合絮片混有一定比列的棉与超细纤维，其抗弯刚度小、弹性低，经高模量的三维卷曲纤维调整后，絮片的压缩弹性下降并不明显。压缩率表明絮片抗压扁能力，复合絮片抗压能力优于纯驼绒絮片，且随着不锈钢纤维含量的增加而略有提高，这是因为不锈钢纤维具有金属固有的高抗弯、高弹性模量特性，使复合絮片的综合压缩性能符合毛复合絮片一等品标准。

表5 不同不锈钢含量下絮片的压缩性能

3 结 论

①经试验得出B2型复合絮片具有良好的综合性能，其纤维配比工艺为：驼绒/超细纤维/三维卷曲纤维/棉/ES纤维/不锈钢纤维为40/20/15/10/10/5，加热温度130 ℃，加热时间3 min。

②与纯驼绒絮片相比，复合絮片的保温率仅略低于纯驼绒絮片4.5%，仍具有较好的保温效果。此外，复合絮片还具有优异的防风性能，即使在 150 Pa高压差的极端环境中透气率仍保持在 600～2 000 mm/s 之间，符合优等絮片要求。

③复合絮片具有良好的抗静电性能，当不锈钢纤维含量为5% 时，织物带电电压已达B级，根据实际生产产品需求可适当提高不锈钢纤维含量，经测试表明，适当提高不锈钢纤维的含量对絮片压缩性能并无显著影响。

④纯驼绒絮片生产成本较高，而棉与超细纤维等其他混纺纤维价格较低，其与驼绒复合混纺的絮片不但具有良好的保温性能，还具有防风抗静电等功能性，因而开发驼绒复合絮片具有良好的经济意义和实用意义。