腈纶混纺远红外蓄热保暖功能纺织品的开发及测试

王庆淼，王 平，王晓文

（1.雅戈尔集团股份有限公司，浙江宁波 315012；2.雅戈尔服装制造有限公司，浙江宁波 315012）

秋冬时节，保暖是永恒的主题。如何让秋冬的着装变得更轻薄、美观、舒适而简单呢？这就要从功能纺织材料的发展趋势出发，使生态与绿色、时尚与便捷、科技与功能、效率与定制相结合去开发新产品，进而赢得消费者的青睐。远红外蓄热保暖纺织材料作为一种典型的积极保暖材料，可与其他纤维混纺织造，是秋冬季纺织服装的重要发展趋向，成为秋冬季纺织品的发展主流[1-8]。

通常所说的远红外是指波长在4～1 000 μm 的电磁波。具有远红外性能的材料可以吸收环境或人体发射出的电磁波，并辐射出波长在2.5～30.0 μm 的远红外线，这与人体水分的吸收波长（6～14 μm）是重叠的，从而发生共振效应，产生热能，使人有温热的感觉[9-11]。远红外纺织品为远红外陶瓷粉与纺织品的结合，一般是将具有远红外高放射率的陶瓷粉通过纤维纺丝技术附于纤维及织物内部或表面[12-16]，从而获得蓄热保暖、提高体感温度等功能。本研究以远红外蓄热保暖功能纺织品的产业化为目的，为提高纺织品热舒适性，通过对远红外腈纶纤维的混纺织造、测试评价，挑选并调配出适合的天然和远红外合成纤维。

1 实验

1.1 材料与仪器

材料：棉纤维，腈纶远红外火山岩纤维，德绒®腈纶纤维，黏胶纤维；面料1（棉60%/腈纶火山岩纤维40%），面料2（棉60%/腈纶火山岩纤维20%/黏胶纤维20%），面料3（棉48%/德绒®腈纶纤维31%/黏胶纤维21%），面料4（棉53%/德绒®腈纶纤维28%/黏胶纤维19%），以上材料均由雅戈尔集团股份有限公司提供。

仪器：Fluke TiS20 红外热像仪（美国福禄克公司），织物触感测试仪，M235 型马丁代尔起毛起球仪（SDL International LTD）。

1.2 混纺面料的织造

根据服装衬衫裤子面料需求，按照不同比例对棉、黏胶、远红外腈纶火山岩纤维、德绒腈纶纤维进行混纺织造。

1.3 测试

1.3.1 纺织品远红外性能

本研究的面料样品送至第三方权威检测单位进行检测，根据GB/T 30127—2013《纺织品远红外性能的检测和评价》对纺织品远红外性能进行测试分析及评价。此标准规定了采用远红外发射率和温升试验测定纺织品远红外性能的方法，并给出了远红外性能的评价。（1）远红外发射率：将标准黑体板与试样先后置于热板上，依次调节热板表面温度使之达到规定温度；用光谱响应范围覆盖5～14 μm 波段的远红外辐射测量系统分别测定标准黑体板和试样覆盖在热板上达到稳定后的辐射强度，通过计算试样与标准黑体板的辐射强度之比，从而求出试样的远红外发射率。（2）温升：远红外辐射源以恒定辐照强度辐照试样一定时间后，测定试样测试面表面的温度升高值。（3）仪器工具以及参数：远红外发射率测试装置的主要参数应满足以下条件：实验热板和远红外检测传感器均处于黑体仓内；实验热板有效面积不低于直径60 mm 的圆面，温度（34±0.1）℃；远红外检测传感器检测波长范围5～14 μm；远红外辐射强度测定精度为±0.1%。

1.3.2 模拟太阳光下远红外面料温升

在同一环境（室温22 ℃，相对湿度65%）在同一热源（模拟太阳光光源94081a Oriel Sol1A Class ABB）下，照射不同时间（10、20、30、60 s），使用红外热像仪测试混纺面料布面的温升变化来定性地反映远红外面料在实际穿着过程中的蓄热保暖功能。

1.3.3 纺织品抗起毛起球性能

织物的起球性能通常受多项因素影响，研究得出织物起球性能与单纤维重复弯曲疲劳、扭转疲劳、拉伸断裂强度、拉伸初始模量、勾结强度这5项指标关系密切。这5 项指标高的纤维，织物所起的小球不易脱落。一般腈纶这5 项指标都比较高，因此腈纶的抗起毛起球性能比较差，也是此次研究关注的问题。采用马丁代尔耐摩仪法进行测试，其原理是从被测织物上取3对圆形试样，分别装载在上下夹持装置内，在轻微压力下，试样本身相互摩擦，按李莎茹曲线轨迹摩擦，经一定转数后，试样在评级箱内与织物原样或标准样对比，评定抗起毛起球等级，1级最差，5级最好，当结果介于相邻2个级数之间时，可评0.5级。国内市场或是出口到欧洲市场的机织物或结构较紧的针织物多用此法来检验其抗起毛起球性能。选用马丁代尔起毛起球仪，参考ASTM D4970测试。

1.3.4 织物触感

通过织物触感测试仪测试远红外面料的柔软度、光滑度及冷暖感，进而评估和比较衬衫和裤子面料的接触舒适感。织物触感测试仪是一台包含了能够同时测量织物热学属性、机械力学特性以及表面几何纹理特性3大类不同范畴物理参数的综合、快速、客观的测试仪器，其包含的4 个模块能够同时动态地记录来自样品的响应。这4 个模块分别为压缩模块、热流模块、弯曲模块和表面模块。测试样品被裁剪成两臂分别长为200 mm 的L 形。L 形样品水平放置于下测试盘，两臂平展于相邻的经纬向测试平台，样品中间的方形区将做向下垂直运动，从而带动两臂区域在水平方向运动。压缩模块和热感模块测试样品的中心方形区，弯曲模块和表面模块测试两臂区域。可以在短短的5 min内同步完成包含所有织物物理参数的经纬向单次测量，而10 min 内即可获得经纬双向、正反两面所有织物的物理参数。

2 结果与讨论

2.1 混纺织造面料的规格

根据衬衣、裤子服装要求，经不同比例纤维混纺织造，得到如下4种面料，具体规格见表1。

表1 4种不同规格的腈纶混纺面料

2.2 混纺面料远红外性能

由表2 可知，4 种腈纶混纺面料的远红外发射率和远红外辐射温升这2个评价指标都分别大于或等于标准中的标准值0.88 和1.4 ℃，符合远红外纺织品的远红外性能要求。

表2 4种不同规格腈纶混纺面料的远红外性能

2.3 模拟太阳光下远红外腈纶混纺面料的温升

在此次测试中还使用了福禄克Fluke 62Max红外测温仪来测试，在同一条件（室温22 ℃，相对湿度65%）、同一模拟太阳光光源下照射不同时间，比较面料的温升变化。其中白色全棉面料作为温升的空白参考样品，4 种腈纶混纺面料都属于深色系面料可以相互比较，具体数据如图1、表3所示。

图1 模拟太阳光下远红外腈纶混纺面料的温升变化

从图1 可以看出，腈纶混纺远红外面料的温升值以及温升速度由大到小分别是面料1、面料3、面料2、面料4，从远红外纤维的种类及配比分析，首先远红外纤维配比越大温升值和速度都越大，其次采用的火山岩远红外纤维要比德绒纤维温升速度快一些。

表3 4种腈纶混纺面料模拟太阳光下照射60 s后的布面温度变化

从表3 可知，面料4 腈纶混纺比例最大，为40%，其温升值和速度也最大。光照60 s 后，4 种面料的布面温度基本稳定，相比空白参考样品温升值大约为9～13 ℃，这与面料的颜色、材质、远红外纤维比例都有很大关系，布面温升可以定性地反映出面料的蓄热保暖功能。

2.4 抗起毛起球性

通过对比法将起球后的织物与标准样进行对比，确定试样的起球程度，起球程度共分5级，级数越小表示织物起球越严重，级数越大表示抗起球性能越好。5 级：没有起毛起球；4 级：轻微；3 级：中等程度；2 级：严重；1 级：非常严重。一般达到 3.5 级都算是商业可以接受的级别。腈纶混纺面料的抗起毛起球性主要取决于腈纶混纺比例的高低，产业化指导建议为混纺腈纶比例不能超过40%。开发的4 种腈纶混纺面料的抗起毛起球性均为4 级，表现出良好的抗起毛起球性。

2.5 混纺面料的触感

本研究通过织物触感测试仪对混纺面料的触感舒适性进行测定，并分析比较了衬衫裤子面料的光滑、柔软、温暖等指标，结果如图2所示。由图2可知，4种面料都表现出良好的穿着触感舒适性。

图2 面料触感

织物触感舒适性如光滑、柔软、温暖等指标的高低与面料的材质、织造工艺、穿着要求及舒适度等息息相关。面料的光滑、柔软、温暖指数的高低，只是客观评价一种面料的触感，并不代表其好与坏。由表4可知，触感测试结果显示，2种衬衫面料的光滑与柔软指数都比裤子面料要高，这也反映了裤子面料样品确实比衬衣面料样品粗糙硬挺一些；4种远红外衬衫和裤子面料的温暖指数都是3～4级，展示出良好的温暖感。

表4 腈纶混纺面料的触感

3 结论

对不同比例的远红外腈纶纤维进行混纺织造，共得到4种远红外面料。经第三方权威检测单位对面料进行远红外性能测试评价，4 种面料全部通过纺织品远红外性能测试评估，其远红外发射率和远红外辐射温升这2个评价指标都分别大于或等于标准中的指标（0.88 和1.4 ℃），符合远红外纺织品的远红外性能要求；同时模拟太阳光温升测试显示其明显的蓄热保暖功能。远红外腈纶纤维的添加赋予了混纺面料远红外蓄热保暖功能，腈纶混纺比例不仅影响远红外性能是否达标，还直接影响面料的抗起毛起球性。对于抗起毛起球性要求比较高的腈纶远红外面料，建议腈纶混纺的比例不超过40%。对该织物的触感舒适性进行了测试评级，其中温暖指数可以作为蓄热保暖纺织品的一个定性评价指标。