纺织品中发热纤维功能性测试研究

王康康，李峥嵘，任清庆，冯 云,黄 钢

（1.五邑大学，广东江门529020；2.宁波检验检疫科学技术研究院，浙江宁波315100）

0 引言

随着科学技术的发展和生活水平的提高，人们对服装舒适性、轻薄性及美观性的要求逐渐提升。传统的保暖服装属于被动式御寒保暖，利用纤维之间的静止空气阻隔热量散失，但使用一段时间后该类服装的保暖性能会因空气层的变化而下降，因此传统的保暖服装正逐渐退出市场，各种发热纤维应运而生。发热纤维包括吸湿发热、电能发热、光能发热、相变放热、化学放热等纤维[1]，它们都是积极产热式保暖材料[2]。当人体接触到用发热纤维制作的纺织品时，身体因发热纤维的作用会感到微热感[3]。

目前，发热纤维大多是将发热材料融入到化学纤维中，利用发热纤维在一定条件下自行发出热量并阻止热量流失从而达到保暖效果，使得纤维的功能性得到提高[4]。发热纤维一般具有良好的吸湿性，可使皮肤无闷湿感，给人的感觉既干爽又温暖。发热纤维的使用改善了传统厚重的保暖面料，可以获得轻、薄、柔、暖等特点的面料。

目前，市面上标称具有发热功能的服装琳琅满目。本文选取市面上厚度和面密度相近的5只针织保暖内衣试样，其中：1号试样宣称含有EKS纤维，且具有吸湿发热功能；2号试样宣称含有改性腈纶丝；3号及4号试样宣称纤维本身有吸湿发热功能；5号试样为普通保暖内衣。通过对上述5只试样的吸湿发热性、保暖性、透气性、透湿性、起毛起球性、抗紫外线等性能进行测试分析，研究发热纤维的功能性。

1 试验

1.1 试验材料

选取5只保暖内衣样品作为试验材料，1号、2号和5号试样由淘宝网购买，3和4号试样由商场专卖店购买。

1.2 仪器与设备

YG141LA型数字式织物厚度仪、圆盘采样器（Atlas M236A）、YG502G织物起球起毛仪、NF2021纺织品抗紫外线测试仪、YG606G型热阻湿阻测试仪、YG601H-III透湿仪和YG-4616全自动透气量仪（上述仪器均由宁波纺织仪器厂生产）。

1.3 测试方法

1.3.1 织物厚度

按照GB/T 3820—1997《纺织品和纺织制品厚度的测定》测试，压脚面积为（2 000±20）mm2，加压时间10 s，加压1 kPa。

1.3.2 织物面密度

按照FZ/T 70010—2006《针织物平方米干燥重量的测定》测试，圆刀划样截面积为10 000 mm2。

1.3.3 吸湿发热性能

按照FZ/T 73036—2010《吸湿发热针织内衣》附录A测试。

1.3.4 保暖性

按照GB/T 11048—2018《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。

1.3.5 透气性

按照GB/T 5433—1997《纺织品织物透气性能的测定》测试，试验面积为20 cm2，压降为100 Pa。

1.3.6 透湿性

按照GB/T 12704.1—2009《纺织品织物透湿性试验方法第1部分：吸湿法》测试，试验温度为38℃、相对湿度为90%。

1.3.7 起毛起球性

按照GB/T 4802—2008《纺织品织物起毛起球性能的测定第1部分：圆轨迹法》测试。

1.3.8 防紫外线性

按照GB/T 18830—2009《纺织品防紫外线性能的评定》测试。

2 结果与讨论

2.1 厚度和面密度

5只试样各组成成分（已知）、所测厚度和面密度见表1。

2.2 吸湿发热性

纤维吸湿发热的原理在于身体散发具有较高动能的水蒸气分子与纤维中的亲水性基团结合，水蒸气分子因被吸附而静止，根据能量守恒定理，在两者势能不变的前提下，水蒸气分子的动能转换为热量，释放出来，即纤维吸收水分后热量就会释放出来，因此，纤维的吸湿发热性能与纤维的吸水性密切相关。根据FZ/T 73036—2010《吸湿发热针织内衣》要求，最高升温值≥4.0℃，30 min内平均升温值≥3.0℃，5只试样的吸湿发热性能测试结果见图1。

表1 5只试样组分和规格

图1 5只试样吸湿发热性能测试结果

由图1可以看出：5只试样的吸湿发热性能均不能满足《吸湿发热针织内衣》产品标准的要求；2号面料发热性能相对较好，5号试样最差；2号试样含有改性腈纶丝，对腈纶进行改性处理可使纤维的吸水性增加，试样中的莫代尔纤维具有较好的吸湿性，故试样整体吸湿发热性能较好；5号试样主要成分为聚酯纤维，而聚酯纤维的吸湿性能差，回潮率仅为0.4%，故其吸湿发热性能较差；3号和4号试样均声称具有“吸湿发热”功能，吸收人体散发的湿气并转化成热能，由测试结果来看，两者吸湿发热性能均比1号和5号试样好，可能是由于对腈纶进行了改性处理，使得其吸湿性能有所提升；含15%EKS纤维的1号试样的吸湿发热性能并不突出，虽然EKS的回潮率达到46.7%，具有较好的吸湿性能，但因其在织物中的占比低（仅有15%），故对面料整体的吸湿发热性能提升不明显[5]。

2.3 保暖性

织物的保暖性大小取决于织物中静止空气的含量。目前，用于表征织物保暖性的指标主要有保温率、传热系数及克罗值[6]。织物的保暖性能与其保温率和传热系数有关，保温率越大，传热系数越小，保温性能越好。克罗值是热阻的表示单位，克罗值越高，表明服装隔热的能力越强，也就是保温效果越好。5只发热面料的保暖性能测试结果详见表2。

表2 织物保暖性测试结果

由表2可知：3号试样保温率和克罗值最高，传热系数最小；5号试样的保温率最低，克罗值也最低，传热系数却最大，是由于织物的保温率、克罗值及传热系数主要与织物的厚度有关，织物越厚，保温率及克罗值越大，织物越薄，保温率及克罗值越小；1号试样含EKS纤维织物，其厚度及面密度均小于2号试样，但其保温率与克罗值均大于2号试样，且1号试样与4号试样的厚度和面密度接近，但保温率与克罗值均大于4号试样，说明含15%的EKS纤维织物的保温性能相对较好。

2.4 透气性及透湿性

透气性能是指气体分子通过织物的能力，透湿性能是指水蒸气透过织物的能力，两者均是评价服用织物舒适性的重要指标。用透气率和透湿率分别衡量织物的透气性能和透湿性能时，所测数值越大，说明织物的透气、透湿性能越好。5只试样透气性能及透湿性能测试结果详见表3。

表3 织物透气性能及透湿性能测试结果

由表3可知：试样1和试样2的透气性能最好，说明腈纶含量高，透气性好，聚酯纤维含量高，透气性差；试样4和试样3透湿性能最好，可能是两只试样中所含的改性腈纶具有较好的吸湿、发热和保暖的作用，使得试样的整体透湿性较好；由于黏胶纤维具有较高的回潮率，因而含有33%黏胶纤维的4号试样具有较好的吸水性，透湿性能最好；试样5的透气性和透湿性能最差，是因为试样5由90.3%的聚酯纤维和9.7%的氨纶组成，而聚酯纤维的回潮率仅为0.4%，其透气性和吸湿性能较差，因而5号试样虽厚度及面密度比其他4种纤维低，但透气性和透湿性能却最差。

2.5 起球性

织物的起毛起球程度是影响织物服用性能、决定纺织产品品质质量的重要指标。5只试样的起球性能测试结果详见表4。

表4 织物起球性能测试结果

由表4可知：5号试样的起毛起球性能最好，测试后试样表面几乎无变化，是由于5号试样由90.3%聚酯纤维和9.7%氨纶组成，聚酯纤维强力大，纱线不易断裂，故不易起毛起球；3号试样中聚酯纤维的含量高于4号试样，因而3号试样的起毛起球性优于4号试样；1号试样含有EKS纤维，其起毛起球性能为3级，说明EKS纤维的抗起毛起球性能不突出。

2.6 抗紫外线性

紫外线透过率（UVA、UVB）和紫外线防护系数（UPF）是评价面料防紫外线性能的两个主要指标。紫外线透过率越小，紫外线防护系数越大，织物防紫外线的能力就越强。根据织物防紫外线标准GB/T 18830—2009《纺织品防紫外线性能的评定》知：试样UPF＞40、且T（UVA）＜5%时，可称为“防紫外线产品”。5只发热面料试样的抗紫外线性能测试结果详见表5。

由表5可知：除了1号试样，其余4只试样均具有较好的抗紫外性能，都可标注为“防紫外线产品”；含EKS纤维的1号试样在厚度和面密度均超过4号和5号试样的条件下所测UPF值却最低，说明EKS纤维在抗紫外性能方面无显著的优势。

表5 织物抗紫外线测试结果

3 结论

（1）保暖内衣的吸湿发热性能主要与织物的纤维成分有关，吸湿性强的纤维含量高，织物的吸湿发热性能也会相对高；织物的保暖性能主要与织物的厚度、面密度及纤维的种类有关。

（2）含15%EKS纤维的织物在相近厚度及面密度的条件下，保暖性方面有一定的优势，但在吸湿发热性、抗紫外性等性能方面无明显优势。

（3）织物组分中腈纶含量较高时，透气性相对较好；织物组分中聚酯纤维含量较高时，透气性相对较差；织物组分中含有莫代尔、黏胶等回潮率较大的纤维时，其透湿性相对较好，且聚酯纤维含量高的织物透湿性相对较差。