不同质量比涤/棉混合纤维被胎的性能研究

刘 影

桂林市产品质量检验所(中国)

人的一生有三分之一的时间在睡眠中度过，被子对于确保良好的睡眠十分重要。被子的选择需要考虑多方面的因素，如舒适度、性价比和耐久性等。在科技日新月异的今天，人们对生活用品的质量也提出了新的要求，随着被类产品原材料品种的增多，提供给不同消费人群的选择也越来越多。被子的填充物除了传统的棉花外，还有毛类、羽绒、蚕丝、人造纤维、乳胶及某些性能独特的新型纤维等。虽然被类产品陪伴人们的时间很长，但消费者总体趋于选择舒适且经济实惠的被类产品。以棉花作为被子填充物的梳棉胎，因其具有较好的柔软度和服贴度而深受消费者欢迎，梳棉胎还有持久耐用、产能较大、使用方便和价格便宜等优点。但是，梳棉胎在使用过程中也存在一些缺陷，如易潮湿发霉、弹性不够、较为厚重等。目前市场上出现了一种涤纶短纤维和棉纤维混合梳棉胎，它是由丝型涤纶短纤维和棉纤维以一定比例混合后通过梳棉制成。其外观形态与纯棉梳棉被胎类似，但价格比纯棉梳棉被胎便宜。质检部门对市场和生产企业相关产品进行抽检的结果显示，部分消费者对这种被胎十分青睐，且市场需求量增加迅速。本文对比分析了棉纤维、涤纶的特点，通过一系列试验得到比市售涤/棉混合被胎性能更好的配方，为相关产品开发提供参考。

1 棉纤维、涤纶的特点

1.1 棉纤维

棉纤维作为填充物原料，主要优缺点如下。

——强度良好。棉纤维的拉伸断裂强度为2.6～4.3 cN/dtex[1]18，其成品牢固耐用。

——弹性较好。显微镜下的棉纤维具有“天然转曲”的结构特征[1]7，纤维相互抱合，制成的棉胎松软、有弹性，不易脱层和破洞。

——覆盖舒适。棉纤维属于多孔性物质，且其纤维素大分子上存在许多亲水基团(如—OH)，故吸湿性较好。一般大气条件下，棉纤维的回潮率约8.5%[1]13。因此，纯棉棉胎可及时吸收湿气，覆盖相对舒适；但吸湿性强也是其缺点之一，使棉胎容易受潮，需要及时晾晒保持干燥。

——适合人体肤质。棉纤维的主要成分是纤维素，还有少量蜡状物质和含氮物质与果胶质。纯棉产品与人体肌肤接触无任何刺激和相关副作用。

——耐碱不耐酸，易被酸腐蚀[1]30。酸能使棉纤维强度变差，尤其是强酸、浓酸。棉纤维可溶于浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸。某些昆虫的酸性排泄物会对棉纤维产生破坏。

——反复暴晒或高温处理，弹性及强力会降低。棉纤维耐光性、耐热性一般。在阳光与大气中，棉纤维会被缓慢氧化，强力下降。长期高温作用会破坏棉纤维结构。棉纤维只能经受125～150 ℃[1]23短时间的高温处理。

——潮湿状态下易发霉。在潮湿的环境中，棉纤维在微生物的作用下，会分解成微生物喜欢的营养成分——葡萄糖，从而使霉菌滋生。所以，纯棉棉胎的使用和保存环境应干燥、卫生。

总体而言，棉纤维作为填充物主要优点是强度较高、柔软舒适、蓬松、适合人体肤质；主要缺点是易潮湿、易发霉、不耐腐蚀、曝晒易老化。

1.2 涤纶

涤纶是合成纤维中的重要品种之一，是中国聚酯纤维的商品名，其价格在合成纤维中相对便宜。涤纶多孔丝和异形丝作为填充物广泛应用于被服类产品。涤纶主要特点如下。

——强度高，最大断裂强度为3.8～7.9 cN/dtex[1]18，不易受损且牢固耐用。

——弹性好，弹性与羊毛相当，被拉长5%～6%后几乎可以完全恢复[1]20。

——不易变形，易折叠和收藏，但手感稍硬，不够服帖。

——耐热性、耐光性和抗紫外线性能好[1]24。涤纶属于热塑性合成纤维，熔点较高，耐热性和绝热性较好。

——耐腐蚀。涤纶有较强的抗酸碱性[1]31，不易霉变生虫。

——吸湿性较差，易起静电[1]13，易沾灰尘，所制被胎覆盖时对环境湿度调节能力差，容易使人产生湿热感，人体舒适度稍差。

总体而言，涤纶作为填充物主要优点是强度高于天然纤维、弹性好、耐用、耐腐蚀；主要缺点是所制被胎覆盖较闷热、易起静电、易沾灰。

2 试验

2.1 试验材料

本文根据被胎填充物结构与组成，分别以市售棉纤维、涤纶(多孔涤纶或丝型涤纶)及其纤维混合物，市售一等成品被里的填充物作为试验材料。其中，棉纤维直径为12 μm，丝型涤纶直径为12 μm，多孔涤纶直径为24 μm，9孔。

2.2 测试指标

2.2.1 压缩率和回弹率

按照GB/T 24252—2019《蚕丝被》中“填充物压缩回弹性试验方法”[2]，对试样的压缩率和回弹率进行测试。

2.2.2 拉伸断裂强力

目前尚无被类产品填充物(纤维混合物)强力测试的国家标准，为直观了解被类填充物强度，本文参考纺织品断裂强力测试方法设计类似试验：沿被胎长度方向取长25 cm，宽7 cm，质量为7 g的长方条形填充物(避开折痕和破裂)5条，经恒温恒湿处理后，采用织物拉力机测试其拉伸断裂强力，取其平均值。

2.2.3 悬垂角度

为了较直观地判断丝型涤纶、多孔涤纶和棉纤维制成的被胎的服帖程度，参考织物硬挺度测试方法——斜面法，设计填充物(纤维混合物)柔软度试验：将10 g边长为20 cm的正方形试样，平放在10 cm宽的平面上，让正方形的试样两边自然下垂5 cm，1 min后测量下垂边中心点与水平面形成的夹角(悬垂角度)。试样悬垂角度越大，表示其柔软性越好。

2.2.4 公定回潮率

按GB/T 9994—2018《纺织材料公定回潮率》测试，多组分纤维的公定回潮率按各组分干燥质量混合比例，加权平均求得[3]。

3 结果与讨论

3.1 压缩回弹性

用压缩率和回弹率表征试样的压缩回弹性。压缩率越大，纤维间空隙越大，保存的空气越多，保暖性越好；回弹率越大，说明填充物恢复原状的性能越好，被子越不易扁塌变形。测试结果如表1所示。

由表1可知，与纯棉(试样1)相比，棉纤维与丝型涤纶混合物(试样2、3)的压缩率略有增加，回弹率略有降低；棉纤维与多孔涤纶混合物(试样4、5)、棉纤维与多孔涤纶和丝型涤纶混合物(试样6)的压缩性和回弹性均有较大提高。这说明，棉纤维与多孔涤纶混合有助于提高填充物的回弹性，而棉纤维仅与丝型涤纶混合将降低填充物回弹性。这与成品被填充物试样的回弹率测试结果一致。成品被填充物试样中，棉纤维与丝型涤纶的混合物(试样9)的回弹率(90.9%)较纯棉纤维填充物(试样7)的回弹率(98.2%)低。市面上出现的涤棉混合被胎即丝型涤纶与棉纤维混合被胎，价格便宜，手感和外观较纯棉被胎好，但使用后易扁塌变形，保暖性及舒适度不持久。

表1 试样压缩率与回弹率

3.2 拉伸断裂强力

经测试，试样7、试样8及试样9拉伸断裂强力分别为2.1、2.7、7.5 N。这表明涤纶与棉纤维混合物被胎的拉伸断裂强力均远大于纯涤纶或纯棉被胎的拉伸断裂强力。涤、棉两种纤维形态各异，涤纶表面光滑，而棉纤维呈扁平状且有天然转曲，表面较粗糙，能与涤纶紧密抱合。涤纶强力比棉纤维大，两种纤维抱合后，拉伸断裂强力大于其中任何一种单一纤维的拉伸断裂强力。由此可知，涤纶与棉纤维混合物被胎更结实、不易破洞或变得厚薄不匀等，使用寿命比纯棉被胎长。

3.3 柔软性

经测试，纯棉成品被填充物、纯丝型涤纶成品被填充物、纯多孔涤纶成品被填充物的悬垂角度分别为30°、15°、55°。由此可知，丝型涤纶填充物的柔软性最好、棉纤维填充物次之、多孔涤纶填充物最差。如果制作垫被，用多孔涤纶与棉纤维混合比较合适；制作盖被，需要贴合人体，可在棉纤维中加入丝型涤纶，为了改善丝型涤纶造成的成品被回弹性降低的问题，可增加部分多孔涤纶。

3.4 吸湿性

表2所示为纯棉纤维及其与涤纶混合后的公定回潮率。表2数据表明，棉纤维吸湿性最大，导致棉纤维易吸湿返潮，影响覆盖舒适度。涤棉混合纤维回潮率降低，说明棉纤维中添加涤纶作为填充物，可改善被类吸湿返潮情况。

表2 纯棉纤维及其与涤纶混合后的回潮率

4 结语

根据以上试验结果可知，选择合适的涤纶制作涤/棉混合填充物被胎，与纯棉被胎相比，具有以下特点。

——更加耐用。涤纶的强力、耐腐蚀性和耐晒性均强于棉纤维，涤/棉混合形成的涤/棉纤维网耐拉伸、耐破坏、耐老化能力比纯棉纤维网更强。

——弹性更好。多孔涤纶回弹性很好，与棉纤维混合，被胎回弹性较大。

——柔软服帖。涤纶仿丝短纤维是模仿蚕丝成型纤维，横截面近似三角形，有较好贴合性，与棉纤维混合后，整体更洁白有光泽、手感更柔软、覆盖更服贴。

——改善返潮。涤纶吸湿性差，可保持干燥，从而避免纯棉纤维过度吸湿对覆盖舒适度的影响。

——附加新功能。因涤纶是合成纤维，制备时可根据需要进行功能化制备，赋予被胎新功能，如防蛀、抗菌、防霉等。

——棉纤维与多孔涤纶质量比为70∶30的混合填充物被胎，适宜用于垫被；棉纤维、丝型涤纶、多孔涤纶质量比为60∶20∶20的混合填充物被胎，适宜用于盖被。