低熔點皮芯復(fù)合纖維熱風(fēng)法絮片舒適性的研究

(陜西省紡織科學(xué)研究所，西安，710038)

絮片作為御寒服裝及被褥用填充材料，其舒適性一直以來都是人們關(guān)注的對象。絮片用材料種類多種多樣，有棉花、化纖、蠶絲、羊毛和羽絨等，其中化纖制成的絮片一般以滌綸為主。隨著生活水平的提高，人們越來越關(guān)注絮片的輕薄、舒適與保暖等性能。熱風(fēng)法絮片以其環(huán)保性強、成型工藝簡單、蓬松度高等優(yōu)點在絮片非織造材料中占領(lǐng)了一席之地。低熔點皮芯復(fù)合纖維制成的熱風(fēng)法絮片是一種理想的舒適型非織造材料[1]。

1 熱風(fēng)法絮片

熱風(fēng)法絮片是指纖維網(wǎng)中的熱黏合纖維或熱熔劑利用熱空氣的熱效應(yīng)而熔融，使主體纖維(以滌綸短纖維為主)與其黏合固結(jié)在一起的非織造材料,面密度一般在200～1 000 g/m2,屬于中厚型非織造材料，具有質(zhì)量輕、舒適、保暖、透氣性好、蓬松、易洗快干和衛(wèi)生環(huán)保等優(yōu)點。

本研究選取普通滌綸及三維卷曲中空滌綸為主體保暖纖維，主要參數(shù)見表1。

2 低熔點皮芯復(fù)合纖維

低熔點皮芯復(fù)合纖維是指兩種熔點不同的聚合物以皮芯結(jié)構(gòu)分布于同一根纖維之中所形成的纖維[2]。皮層聚合物熔點低且柔軟性好，芯層聚合物熔點和強度均高。在一定溫度下，熔點低的皮層聚合物熔化，在纖維網(wǎng)中起到黏合連接纖維的作用，而熔點高和強度大的芯層聚合物在黏結(jié)中起到支撐纖維網(wǎng)的作用，使制成的絮片有較高的彈性回復(fù)性和黏結(jié)牢度。

表1 主體纖維主要參數(shù)

將低熔點皮芯復(fù)合纖維與其他纖維按一定比例混合(其中低熔點皮芯復(fù)合纖維作為黏合劑)，經(jīng)梳理成網(wǎng)、熱烘、定型處理制成絮片[3]。使用低熔點皮芯復(fù)合纖維制造絮片無需噴灑化學(xué)膠水，起著取代對人體有害的化學(xué)黏合劑的作用。所制得的絮片與噴膠棉相比，蓬松度回復(fù)率高、表面光潔、耐水洗、輕巧柔軟。

按聚合物組合形式，低熔點皮芯復(fù)合纖維可分為聚乙烯/聚丙烯(PE/PP)、聚乙烯/聚酯(PE/PET)和共聚酯/聚酯(COPET/PET)等。表2為這三類低熔點皮芯復(fù)合纖維的熔點對比數(shù)據(jù)。

由表2數(shù)據(jù)可見，在三類纖維中COPET/PET皮層熔點最低(110 ℃)，芯層熔點較高。選用COPET/PET皮芯復(fù)合纖維生產(chǎn)絮片，低熔點的皮層在150℃左右的加熱工藝條件下就可使纖維網(wǎng)內(nèi)外的熱熔纖維很好地熔化，和周圍纖維粘連在一起，充分保證絮片的整體黏結(jié)強力；而芯層較高的熔點(256 ℃)，在加工過程中保證纖維的剛性，穩(wěn)定絮片尺寸，同時使絮片有較好的回彈性。因此，采用皮層熔點低的COPET/PET生產(chǎn)絮片，易與其他纖維混合，具有優(yōu)秀的黏合性能、良好的耐洗性和穩(wěn)定的可加工性。

表2 三類皮芯復(fù)合纖維的熔點對比

3 絮片舒適性的評價因素

作為服裝或被褥填充用的絮片，可借鑒多種試驗方法對舒適性進行評價[4-5]。保暖性、透氣性、透濕性和壓縮彈性是影響絮片舒適性的重要因素，另外還要考慮絮片的耐水洗性。

3.1 保暖性

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 11048—1989《紡織品保暖性能試驗方法》平板式恒定溫差測定法，測定試驗板保持恒溫需要的時間來計算絮片的保溫率[6]。采用Ⅱ型紡織品保暖性能測試儀測定，計算公式如下：

(1)

式中：Q——保溫率；

Q1——無絮片時的散熱量(W/℃)；

Q2——有絮片時的散熱量(W/℃)。

3.2 透氣性

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性能的測試》，在規(guī)定的壓差條件下，測定一定時間內(nèi)垂直通過絮片固定面積的氣流流量來計算透氣率，采用YG461E/Ⅱ型數(shù)字式透氣儀測定。

3.3 透濕性

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12704—1991《織物透濕量測定法 透濕杯法》，采用透濕杯法中的蒸發(fā)法測試絮片的透濕量，采用YG(B)216X型織物透濕儀測定。

3.4 壓縮彈性

絮片的壓縮性能反映絮片受到垂直于絮片平面作用力后的表現(xiàn)，是絮片的重要性能之一。尤其對于中厚型絮片，主要體現(xiàn)于承載重物后的變形回復(fù)能力，通常用蓬松度、壓縮彈性率及壓縮率三大指標(biāo)來衡量。絮片的壓縮彈性是絮片在受到壓縮過程中抵抗變形的能力。壓縮彈性好，絮片的壓縮變形小，因此選用壓縮彈性率來考察絮片的壓縮性能。壓縮彈性率根據(jù)標(biāo)準(zhǔn) FZ/T 64003—1993《噴膠棉絮片》中的壓縮彈性(壓縮率、回復(fù)率)測定方法進行。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在20 cm×20 cm試樣上壓置一平板，輕壓條件是平板上加質(zhì)量為2 000 g重錘，重壓條件是在壓板上加質(zhì)量為4 000 g的重錘。輕壓30 s后除去重錘，靜止30 s，測量表觀厚度(試樣四角高度的平均值)h1；重壓30 s時測量穩(wěn)定厚度h2，然后取下重錘，使試樣在無負(fù)荷下恢復(fù)3 min，再測量恢復(fù)厚度h3。本研究采用自制實驗儀器測得數(shù)據(jù)，按下式計算壓縮彈性率：

(2)

3.5 耐水洗性

參照標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 64003—1993《噴膠棉絮片》中耐水洗的測試方法進行。用普通家用洗衣機洗滌3次，根據(jù)樣品表面的變化及強力的變化表明絮片耐水洗的程度。其中，強力的測試按照標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 60005—1991《非織造布斷裂強力及斷裂伸長的測定》，采用電子織物強力試驗儀測定。若洗滌后絮片表面不露底，無明顯破損及分層現(xiàn)象，強力降低幅度不大，則表明耐水洗性優(yōu)良。

4 試驗部分

4.1 樣品準(zhǔn)備

根據(jù)要求，將主體保暖纖維與COPET/PET皮芯復(fù)合纖維按照一定比例進行混配，施加油劑(減少靜電產(chǎn)生)后，經(jīng)充分開松、混合、梳理成網(wǎng)，再用熱風(fēng)黏合固結(jié)成為絮片。絮片的面密度設(shè)定為200 g/m2。

4.2 測試結(jié)果

不同COPET/PET皮芯復(fù)合纖維含量絮片的舒適性測試結(jié)果見表3。

用COPET/PET皮芯復(fù)合纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的200 g/m2熱風(fēng)法絮片進行洗滌試驗(洗滌3次)。洗滌前后絮片表面的變化見圖1，強力變化見表4。

表3 絮片舒適性的測試數(shù)據(jù)

圖1 絮片洗滌前后的變化

項 目斷裂強力/N經(jīng) 向緯 向洗滌前10.336.86洗滌3次后8.145.17強力下降率/%21.224.6

4.3 數(shù)據(jù)分析

隨著COPET/PET皮芯復(fù)合纖維含量的增加，支架纖維增多，主體保暖纖維含量降低，導(dǎo)致保暖率和壓縮彈性率先增加后減少，而透氣率和透濕量降低。主要是因為COPET/PET皮芯復(fù)合纖維含量較小時，能夠起黏合作用的支架纖維少，主體保暖纖維與皮芯復(fù)合纖維之間黏合力弱，絮片間纖維之間黏合不牢固，空隙大，靜止空氣少，保暖率就??；絮片受重物壓置后回復(fù)能力低，壓縮彈性率就??；纖維與纖維間空隙多，透氣率和透濕量就大。COPET/PET皮芯復(fù)合纖維含量較多時，主體保暖纖維少，保暖率就小；而支撐纖維的黏結(jié)點較多使絮片承受重物時不易回復(fù) ，壓縮彈性率就差；纖維與纖維之間空隙少導(dǎo)致透氣率和透濕量小。表3數(shù)據(jù)顯示，COPET/PET皮芯復(fù)合纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10%～15%時所得結(jié)果較為理想。

圖1和表4數(shù)據(jù)顯示，COPET/PET皮芯復(fù)合纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的面密度設(shè)計為200 g/m2的熱風(fēng)法絮片經(jīng)洗滌試驗后外觀無明顯破損及分層現(xiàn)象，但強力減小。在洗滌摩擦過程中纖維與纖維之間黏結(jié)力減小，引起絮片的強力降低，但變化幅度不大，表明絮片耐水洗性優(yōu)良。

5 結(jié)論

(1)以COPET/PET作為支架纖維，普通滌綸及三維卷曲中空滌綸作為主體保暖纖維進行熱風(fēng)黏合制成絮片，確定了COPET/PET皮芯復(fù)合纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10%～15%時絮片的舒適性較為理想。

(2)作為服裝用及被褥用的中厚型非織造填充材料，低熔點皮芯復(fù)合纖維熱風(fēng)法絮片具有環(huán)保、質(zhì)輕、舒適，耐水洗性好等優(yōu)點，有很好的發(fā)展前景。

[1] 孫波.熱熔黏合復(fù)合纖維材料[J ].中國個體防護裝備,2001(4):9-11.

[2] 王鳴義.皮芯復(fù)合法制取滌綸芳香短纖維的工藝研究[J].合成纖維,2001,30(6):20-23.

[3] 辛長征，楊秀琴，李建鋒.熱風(fēng)法絮片的工藝設(shè)計[J].非織造布,2004,12(2)：17-21.

[4] 王云儀，李俊，王革輝，等.醫(yī)用防護服用非織造布的熱濕舒適性能研究[J].東華大學(xué)學(xué)報，2006,32(6):116-119.

[5] 丁偉，周榮.紡黏法非織造布服用性能研究[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品,2010,28(1):9-11.

[6] 蔣培清.絮料保溫機理的分析研究[J].北京紡織,1997,18(3)：36-39.