工業(yè)清洗對(duì)牛仔面料熱舒適參數(shù)的影響

Lubos HES，Muhammad Mushtaq MANGAT

（1. 利貝雷茨技術(shù)大學(xué)紡織工程學(xué)院，利貝雷茨，捷克共和國(guó)2. 管理與技術(shù)大學(xué)紡織工程系，拉合爾，巴基斯坦）

1. 前言

不同于其他面料，牛仔服裝在賣給消費(fèi)者之前，需要經(jīng)過(guò)工業(yè)清洗處理。這種處理過(guò)程的主要目標(biāo)有兩個(gè)：

* 得到所期望的色調(diào)、亮度和色值（一般稱為褪色過(guò)程）；

* 實(shí)現(xiàn)所需的手感和特定的性能（表面平滑性，斥水性，抗菌性等）。

工業(yè)清洗主要包括兩個(gè)步驟。第一步，在織造前使用的定型劑均被清除，同時(shí)借助于漂白劑，酶制劑，浮石等使衣物達(dá)到褪色的外觀。第二步，我們使用一些紡織印染助劑（軟化劑，防水劑等）賦予服裝特定的屬性。很明顯，這些性能上的變化將影響牛仔面料的熱性能。本研究旨在確定不同的工業(yè)洗滌工藝對(duì)牛仔布面料的熱傳導(dǎo)性、熱吸收率和熱阻性能的影響程度。

2. 研究概述

牛仔面料制成的服裝經(jīng)不同的化學(xué)整理劑處理以達(dá)到一定的質(zhì)量和褪色效果，這個(gè)過(guò)程提升了牛仔服裝的外觀。眾所周知的一點(diǎn)是，這樣的處理過(guò)程能夠改變服裝的熱舒適參數(shù)，這些參數(shù)是影響消費(fèi)者穿著該服裝時(shí)的整體舒適度的主要因素[1]。因此，有必要找出工業(yè)清洗的優(yōu)化條件，使經(jīng)過(guò)處理之后的服裝擁有更好的手感，更有吸引力的外觀以及必要的舒適性。

2.1 熱舒適參數(shù)及其測(cè)定

紡織品的熱性能，如熱阻、導(dǎo)熱系數(shù)和熱吸收率等受多重因素的影響，包括纖維結(jié)構(gòu)、密度、濕度、纖維的材料和性能、織造工藝、表面處理、填充、可壓縮性、周圍溫度等[2]。本研究在測(cè)試牛仔面料服裝熱舒適性能時(shí)使用的儀器為ALAMBETA設(shè)備，由捷克SENSORA公司制造，該儀器除了能夠測(cè)試上述參數(shù)以外，還能測(cè)試樣品的厚度[3]。該儀器能夠簡(jiǎn)單模擬人的皮膚，原理是對(duì)熱流通過(guò)存在溫差的測(cè)試盤（22℃）和測(cè)試頭（32℃）的時(shí)間進(jìn)行數(shù)學(xué)處理。測(cè)試標(biāo)本被置入后，測(cè)試頭降低，接觸纖維，熱流水平經(jīng)計(jì)算機(jī)處理，基于處理結(jié)果來(lái)評(píng)估測(cè)試樣品的熱物理性能[4]。整個(gè)測(cè)試過(guò)程耗時(shí)僅幾分鐘，之后得出對(duì)樣本參數(shù)的簡(jiǎn)單描述。

導(dǎo)熱系數(shù)λ指在穩(wěn)定傳熱條件下，厚度為1m的材料，兩側(cè)表面的溫差為1度（K，℃），在1秒內(nèi)，通過(guò)1平方米截面積傳遞的熱量。金屬的導(dǎo)熱系數(shù)最高，而聚合物導(dǎo)熱系數(shù)很低，介于0.2到0.4 W/m.K。紡織品的導(dǎo)熱系數(shù)一般介于0.033到0.01 W/m.K. 20℃時(shí)，靜止空氣的導(dǎo)熱系數(shù)為0.026 W/m。水的導(dǎo)熱系數(shù)是0.6 W/m.K，是空氣導(dǎo)熱系數(shù)的25倍之多。這就是為什么在紡織材料中不能有水存在的原因。

熱阻R [m2K/W]取決于織物的厚度h和導(dǎo)熱率λ：

熱吸收率b由Hes[3]在1987年第一次引入，用來(lái)表征人體皮膚與纖維表面短時(shí)間接觸的熱感（熱流量大?。＜僭O(shè)人的皮膚與織物表面熱接觸時(shí)間τ短于幾秒鐘，測(cè)試面料可以被簡(jiǎn)化成具有一定熱容ρc [J/m3]且均勻分布的物質(zhì)，初始溫度為t2。人體（保持恒溫，溫度為t1)）與測(cè)試面料間構(gòu)成不均勻的溫度場(chǎng)，考慮到兩側(cè)邊界的條件，由此可以定義通過(guò)織物的熱流q [W/m3]：

（2）式中，ρc [J/m3]指的是纖維的熱容， b 代表的是熱吸收率。纖維的熱吸收率越高，穿起來(lái)就越清爽。 實(shí)際紡織品的熱吸收率介于20 Ws1/2/m2K （無(wú)紡布）和600Ws2/1/m2K （沉重的濕織物）。

2.2. 整理工藝的類型

牛仔面料制成的服裝一般都要經(jīng)過(guò)工業(yè)洗滌也稱工業(yè)清洗這樣一道工序。在這道工序中，需要采用一些化學(xué)試劑來(lái)清除纖維中的定型劑和其他雜質(zhì)，同時(shí)使用其他化學(xué)試劑以使服裝達(dá)到一定的品質(zhì)。在此過(guò)程中，纖維可能會(huì)發(fā)生不可逆的變化。這種變化很可能也將改變面料的熱性能，并進(jìn)一步改變牛仔面料的整體舒適度。從我們調(diào)查以及從牛仔服裝生產(chǎn)商那里反饋的信息，工業(yè)清洗的主要目標(biāo)是使服裝更好看以及達(dá)到需要的手感,他們不考慮清洗過(guò)程對(duì)熱舒適性能的影響。這可能是由于牛仔服裝的用戶特別是穿牛仔服的人更傾向于心理上的舒適而不是身體上的舒適。Tarha和 Sariisik[5]研究了不同的褪色和清洗方法對(duì)纖維強(qiáng)度，色值和重量的影響。他們發(fā)現(xiàn)了纖維清洗方法和纖維其他參數(shù)之間有很強(qiáng)的相關(guān)性。在他們的研究中，并沒有考察熱舒適參數(shù)。本研究的目的是考察不同整理工藝對(duì)牛仔纖維熱舒適性能的影響，這在之前并沒有被系統(tǒng)地研究過(guò)。

在工業(yè)清洗的第一階段，機(jī)織過(guò)程中使用的定型劑和運(yùn)輸過(guò)程中混入的其他雜質(zhì)首先被清除掉，同時(shí)使服裝達(dá)到一個(gè)褪色的外觀。在第二階段，通過(guò)使用某些化學(xué)物質(zhì)使服裝具備特定的手感或者使之具備特定的性能，如防水性，防蛀等。測(cè)試的樣本通過(guò)11種方法進(jìn)行處理（樣品的組成和結(jié)構(gòu)如表1所述），其中一個(gè)樣品不作清洗處理,該樣品只做絲光和中和處理，但沒有進(jìn)行工業(yè)洗滌。

3. 研究過(guò)程

牛仔面料通過(guò)使用在棉布的經(jīng)紗和緯紗來(lái)制作。經(jīng)紗被染成硫黑色，而緯紗未被染色。這種纖維在工業(yè)洗衣機(jī)中通過(guò)11種不同的方式清洗（洗滌詳細(xì)條件見表1）。制備的織物樣品面積為20×20cm的樣品，測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的溫度為24～26℃，相對(duì)濕度為25～28%。熱導(dǎo)率，熱阻和熱吸收率的測(cè)定由ALAMBETA測(cè)試儀完成。

表1 纖維特征

4. 結(jié)果和討論

表2顯示的是不同的工業(yè)洗滌方式處理后對(duì)纖維熱舒適性能的影響。通過(guò)表2可以看出，很明顯，含有定型劑的纖維，其導(dǎo)熱性能最好。另一方面，清除掉所有整理劑的纖維，其導(dǎo)熱性能最差。添加陽(yáng)離子或有機(jī)硅的柔軟劑之后，纖維的導(dǎo)熱性能獲得提升。

柔軟劑的使用主要是改善服裝的手感，但在另一方面卻會(huì)降低其舒適性。因此，有必要優(yōu)化操作條件，既能使用這些柔軟劑又不破壞服裝的導(dǎo)熱性能。使用更柔軟的紗線也可以解決這個(gè)問題。

熱阻是同樣重要的另一種現(xiàn)象。它不只是導(dǎo)熱系數(shù)的倒數(shù)，它也有自己的影響。顯然，導(dǎo)熱系數(shù)和熱阻看起來(lái)相反，但這兩者之間存在著微妙的差異。

從圖1，2，3，以及表2可以看出，不同的洗滌工藝對(duì)纖維的熱傳導(dǎo)性、熱阻和熱吸收率有著不同的影響，這一點(diǎn)很明確。這種差異表明，這三個(gè)參數(shù)可以賦予纖維不同的性能。例如，熱傳導(dǎo)性表征熱量從材料的一點(diǎn)傳遞到另一點(diǎn)的能力，而熱吸附性能是表征材料對(duì)外部熱條件的調(diào)整能力。在這種情況下，需要考慮熱傳導(dǎo)率、比熱和密度。這意味著，熱吸收率是一個(gè)取決于樣品的熱導(dǎo)率、密度和比熱的指標(biāo)。熱阻與材料的厚度成正比，與材料的熱傳導(dǎo)率成反比。這里，樣本最終厚度也起著重要作用。

表2 整理工藝對(duì)牛仔面料導(dǎo)熱系數(shù)，熱吸收率和熱阻的影響

表3 導(dǎo)熱系數(shù)，熱吸收率和熱阻之間的相關(guān)系數(shù)

表2中的結(jié)果表明，工業(yè)清洗對(duì)與熱舒適性相關(guān)的三個(gè)參數(shù)有顯著的影響。更重要的是，所選參數(shù)之間的相互關(guān)系是不同的。相關(guān)度的范圍從0.392到0.891，盡管如此相關(guān)性依然是高度顯著的（p值小于0.005）。

牛仔面料為了達(dá)到褪色的外觀需要經(jīng)過(guò)工業(yè)清洗處理。工業(yè)清洗的第二個(gè)主要的目標(biāo)是使面料具有一定的手感[5]。根據(jù)牛仔面料制造商的生產(chǎn)部門提供的信息，這兩個(gè)方面的性能消費(fèi)者很容易做出評(píng)判，對(duì)產(chǎn)品的市場(chǎng)營(yíng)銷影響顯著。牛仔服裝生產(chǎn)商總是試圖在這些方面的競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。根據(jù)牛仔服裝生產(chǎn)商的投資趨向，他們?cè)诓少?gòu)更好的工業(yè)清洗機(jī)器和相關(guān)設(shè)備。此外，化學(xué)品制造公司為牛仔服裝生產(chǎn)商提供特殊的整理劑是另一個(gè)有說(shuō)服力的論據(jù)。另一方面，牛仔布生產(chǎn)商很少考慮工業(yè)清洗對(duì)織物熱舒適性的影響。熱舒適性的差異沒有機(jī)器的幫助是很難做出判斷的。不過(guò)，穿著牛仔服的消費(fèi)者可以體驗(yàn)到這些變化。鑒于熱舒適性是牛仔面料服裝整體舒適性不可缺少的一部分，這項(xiàng)研究可以幫助生產(chǎn)商在工業(yè)清洗對(duì)熱舒適性能影響的情況下選擇整理劑。

1. nal garment and clothing. Indian Journal of Fiber and Text. Research 33, 2008, 239-245.

2. Hes L., Thermal properties of nonwovens,Congress Index 87, Genf, April 1987

3. Hes L., Heat, Moisture and Air Transfer Properties of Selected Woven Fabrics in Wet State. Journal of Fiber Bioengineering and Informatics, 2008, 969-976.

4. Tarhan M., Sariisik M. A., Comparison Among Performance Characteristics VariousDenim Fading Processes. Textile Research Journal, 79(4), 2009, 310-309.

5. Frydrych, I. et al, Comparative Analysis of the Thermal Insulation Properties of Fabrics Made of Natural and Cellulose Fibers.FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe,2006, 40-44.