羽绒/聚酯纤维混合物热阻性能的评价

彭文娟，娄 亿，戴有刚

（江苏省纺织产品质量监督检验研究院，江苏 南京 210007）

中国羽绒服在20世纪80年代初开始流行，只有30多年的发展历史。随着工艺和技术的进步，羽绒服成为服装领域的一个重要组成部分，是消费者冬季不可或缺的日常生活用品。羽绒是一种动物性蛋白质纤维，羽绒球状纤维上密布千万个三角形的细小气孔，能随着气温变化而收缩膨胀，发挥调温功能，吸收人体散发流动的热气，隔绝外界冷空气。从蓬松度的检测结果来分析，羽绒比蚕丝、棉花等保暖材料都要高一个等级，所以羽绒单纯作为一种保暖材料，经济价值远高于其他保暖材料。但由于羽绒来源较少、制作成本高，其制成品价格昂贵。

聚酯纤维俗称“涤纶”，是由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维，简称PET纤维，发明于1941年，是合成纤维的第一大品种。聚酯纤维 （絮用）不仅具有一定的保暖性能，而且具有一定的三维空间结构，赋予产品较好的回弹性能，保证了产品的保温性，且成本相对低廉。

聚酯纤维和羽绒共混作为保暖材料使用已越来越广泛，能够降低产品成本、改善产品的回弹性。因此，本课题对聚酯纤维与羽绒混合物的保暖性能进行研究，为产品开发提供依据。

1 试验和结果

1.1 试验面料的选择

采用320T聚酯纤维面料制成试样袋物，选取单丝线密度分别为5、8、7 dtex的直线型、棉型、球形3种聚酯纤维（图1）与90%白鸭绒充分混合，制成不同比例、质量均为40 g、尺寸为50 cm×50 cm的样品，测试热阻性能。

1.2 试验标准

按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》[1]进行热阻试验。

1.3 试验结果及数据分析

上述3种面料经全组合得到9种不同混合物的热阻性能，记为1~9，具体见表1、图2。

表1 羽绒、聚酯纤维及其混合物的热阻性能

2 讨论

2.1 聚酯、羽绒的形态特点和热阻的关系

从试验结果来看，3种相同质量、不同形态的聚酯纤维的热阻分别为270.0×10-3、581.0×10-3、522.0×10-3m2·K/W。聚酯纤维的形态决定了所含的静止空气数量，是影响材料热阻大小的主要因素[2]。球形（絮状）纤维的热阻最大，相对保暖性能最好。

单从纯羽绒填充物测试结果来看，由表1可知，羽绒的热阻达到890.0×10-3m2·K/W，相同质量下，热阻大大超过3种形态的聚酯纤维。这是因为羽绒在自然状态下呈现树枝状分叉结构，绒子呈发射状三维立体状态，纤维之间有相当比例的孔隙。因此，羽绒有质量小、蓬松度高、保暖性优等特点[3]。

根据3种不同聚酯材料的不同空间结构发现：直线型聚酯纤维不具有空间立体结构，集合体蓬松度较低，所含静止空气数量较少，热阻也小，保暖性也较差。

棉型聚酯纤维具有一定的卷曲度和空间结构，材料为絮状、片状形态，蓬松度远高于直线型聚酯纤维，热阻优于直线型聚酯纤维。

球形（絮状）聚酯纤维为三维立体结构，蓬松度最高，且球状结构的空间稳定性、回弹性能也较好，因此热阻最大，保暖性优于上述两种形态的纤维。

综上，热阻性能取决于材料自身的导热系数和材料的空间结构形态。相同导热系数的材料，蓬松度越高，材料本身所包含的静止空气就越多，保暖性能就越好；反之，则越差。

2.2 羽绒/聚酯纤维集合体的热阻性能

从不同混合比的聚酯、羽绒测试结果（图2）可以看出，随着聚酯纤维的增加，试样的热阻呈下降趋势；随着聚酯纤维的增加，样品热阻先缓慢下降，再迅速降低，最后缓慢下降。当聚酯纤维的质量分数小于20%时，样品的热阻下降速率较慢。对于直线型聚酯纤维，当质量分数为20%~70%时，热阻下降速度较快；当质量分数大于70%时，随着羽绒质量分数的降低，热阻下降速度较慢；对于球形和棉型聚酯纤维，热阻快速下降区间为20%~50%，其他区间下降速度趋于平缓。

羽绒/聚酯纤维混合体的热阻由材料与材料的空间结构决定，由于3种聚酯纤维的热阻性能小于羽绒的热阻性能，羽绒/聚酯纤维的混合体热阻随着聚酯纤维质量分数的增加而减小，但热阻的下降不具有严格的线性关系。

羽绒和聚酯纤维具有不同的空间结构，在不同比例的混合物中，两种组分空间结构所占优势不同。当聚酯纤维质量分数较小时，羽绒的空间结构发挥主导作用；当聚酯纤维质量分数较大时，聚酯纤维的空间结构发挥主导作用，混合材料的热阻性能趋向于与主体部分一致。这是因为羽绒的弹性较差，当部分羽绒受重力压缩作用时，蓬松度有所降低。聚酯纤维由于弹性较好，混合后对羽绒结构具有较好的支撑作用，羽绒结构更加稳定。该作用降低了聚酯纤维本身热阻较小带来的整体热阻损失。对于直线型聚酯纤维与羽绒混合物，当聚酯质量分数较低时，聚酯纤维分布在羽绒空间结构中，原本不具有空间结构的线性聚酯形成了较大的空间结构，聚酯纤维的热阻得到一定程度的提升。另外，少量线性聚酯纤维穿插在羽绒空间结构中，对羽绒起到一定的支撑作用，使得热阻下降幅度较小。随着聚酯纤维质量分数的增加，羽绒热阻与样品厚度减小起主导作用。当聚酯纤维质量分数大于70%时，样品蓬松度较低，空间结构趋于直线聚酯纤维的平面结构，此时随着聚酯纤维质量分数的增加，样品的结构变化不明显，静止空气减少量较小，热阻性能降低幅度较小。

3 结语

聚酯纤维不同的立体空间结构决定了聚酯纤维以及羽绒/聚酯纤维集合体的热阻性能，蓬松度越高，保暖性能越好。球形（絮状）纤维作为填充能起到很好的保暖效果。

随着聚酯纤维质量分数的增加，羽绒/聚酯纤维混合体的热阻呈下降趋势；下降速度先缓慢、再快速、最后趋于平稳。一定量的聚酯纤维（混合比低于30%）对混合体的结构具有支撑作用，可改善底部羽绒的立体形态，减缓了热阻下降趋势，羽绒/聚酯纤维集合体的热阻损失较小。