羊毛/蠶絲保暖絮片的性能分析

楊星 劉曉 周永凱 侯志宏 蘇彩霞

1 北京服裝學院 北京 100029 2 陜西榆林市羊老大集團服飾有限公司 榆林 719000

1 前言

羊毛及其混紡絮片具有可裁剪、填充性能好、保暖性優(yōu)異、吸濕透氣等特點，在保暖服裝中應用比較廣泛。純羊毛絮片穩(wěn)定性差，易氈化，通過與其它纖維混絮提升性能，是純羊毛絮片開發(fā)的一個重要方向。目前羊毛和棉、化纖進行混合制成絮片的研究較多，對羊毛/蠶絲混合絮片的研究卻較為鮮見[1]。本研究以純羊毛、羊毛/蠶絲絮片和絎縫羊毛/蠶絲絮片為實驗對象，測試了3類絮片的厚度、單位面積質(zhì)量、熱阻、蓬松度、透氣率、壓縮彈性率、水洗尺寸變化率等性能，分析比較了3類保暖性及基本服用性能的差異，為羊毛/蠶絲保暖絮片的進一步開發(fā)提供依據(jù)。

2 試驗部分

2.1 產(chǎn)品設計

為探究羊毛/桑蠶絲保暖絮片、純羊毛絮片和絎縫羊毛/桑蠶絲絮片的保暖及基本服用性能的差異，設計并制得了3類13種羊毛保暖絮片，所用原料為澳毛和桑蠶絲，其中澳毛為長度在6cm以上的70支絲光防縮羊毛，桑蠶絲長度在4cm以上。3類13種羊毛保暖絮片的基本參數(shù)見表1。其中1#-5#為純羊毛絮片，6#-9#為羊毛/桑蠶絲絮片，10#-13#為羊毛/桑蠶絲絎縫絮片。

2.2 加工工藝

純羊毛絮片基本工藝流程為：開松—梳理—鋪網(wǎng)—成網(wǎng)—針刺—裁片—后整理。羊毛/桑蠶絲絮片是以55:45混合比混合后，再按上述純羊毛絮片的工藝流程加工而得；對羊毛/桑蠶絲絮片進行絎縫工藝處理，制得羊毛/桑蠶絲絎縫絮片。

設置生產(chǎn)針刺密度為30刺/cm2。采用平行絎縫，間距為5cm，針距為10針～12針/3cm，絎縫材料面層為滌綸針織物，里層為粘膠針織物。

2.3 測試項目

（1）厚度測試

根據(jù)GB/T 24218-2009 《紡織品非織造布測試方法第二部分：厚度的測定》，利用YG141N型厚度儀測量絮片的厚度。將絮片放在基準板與壓腳之間，壓腳大小為10000mm2，壓腳上附加100cn的砝碼施壓，壓強為0.1kP。測量基準板和壓腳之間的距離。在絮片的不同位置處取10個點，測量后取平均值。

（2）單位面積質(zhì)量測試

根據(jù)GB/T 24218.1-2009《紡織品非織造布試驗方法 第1部分：單位面積質(zhì)量的測定》每種絮片的不同位置處裁取8塊300mm×300mm的正方形試樣，依據(jù)GB/T6529對試樣進行調(diào)濕后在標準大氣下用天平稱量試樣的質(zhì)量，計算出試樣的單位面積質(zhì)量，最后計算變異系數(shù)，以百分率表示。

（3）透氣性測試

根據(jù)GB/T 5453-1997《紡織品織物透氣性的測定》進行測試，采用YG-461L型數(shù)字織物透氣量儀，在規(guī)定的壓差條件下，測試一定時間內(nèi)垂直通過給定試樣和面積的氣流流量。試樣大小為30cm×30cm，每組測10塊，測試保暖絮片平均透氣率。

（4）蓬松度和壓縮彈性測試

表1 絮片基本參數(shù)

表 2 保暖絮片的厚度

根據(jù)GB/T 24442.1-2009《紡織品壓縮性能的測定第1部分：恒定法》紡織品壓縮性能測試方法A（定壓法）及附錄A進行測試。測試壓縮性能時，壓腳以一定速度相繼對試樣施加恒定輕、重壓力，保持規(guī)定時間后記錄厚度值；卸除壓力，待試樣恢復規(guī)定時間后再次測定輕壓力下的厚度，計算壓縮性能指標。

（5）保暖性測試

根據(jù)GB/T 11048-2008《紡織品生理舒適性穩(wěn)態(tài)條件下熱阻和濕阻的測定蒸發(fā)熱板法》測試絮片的熱阻，試樣覆蓋于電熱試驗板上，試驗板及其周圍和底部的熱護環(huán)都保持規(guī)定恒溫，使得電熱試驗板的熱量只能通過試樣散失，達到穩(wěn)態(tài)后，通過試樣的熱流量來計算熱阻。要求試驗板表面溫度為35℃，氣候室空氣溫度為20℃，相對濕度為65%，空氣流速為1m/s。1#-9#各取三個試樣進行熱阻測試；10#-13#各取四個試樣進行測試，其中兩塊試樣含盡可能多的絎縫數(shù)，另外兩塊含盡可能少的絎縫數(shù)，結(jié)果取平均值。

（6）水洗尺寸變化率測試

根據(jù)GB/T 8630-2013《紡織品 洗滌和干燥后尺寸變化的測定》、GB/T 8629-2001 《紡織品試驗用家庭洗滌和干燥程序》及GB/T 8628-2013 《紡織品 測定尺寸變化的試驗中織物試樣的準備、標記及測量》，最終分別測定1#-9#的洗后外觀質(zhì)量，10#-13#的水洗尺寸變化率。

（7）結(jié)果評定

依據(jù)國家標準《復合保溫材料毛型絮片F(xiàn)Z/T64006—2015》評價單位面積質(zhì)量偏差、保暖性（熱阻）、蓬松度、透氣率、壓縮彈性率、水洗尺寸變化率等性能。

3 結(jié)果討論

3.1 厚度

測試結(jié)果如圖1、表2所示。三種絮片隨著克重的增加，絮片的厚度也逐漸增加；由于純羊毛絮片、羊毛/桑蠶絲絮片各部分結(jié)構(gòu)相似，所以厚度呈線性增加，而羊毛/桑蠶絲絎縫絮片中越靠近絎縫線的部分所受到壓力越大，厚度下降越明顯，總體由于絎縫布料的約束，羊毛/桑蠶絲絎縫絮片厚度呈增長率越來越低的非線性增長。

相同規(guī)格下，羊毛/桑蠶絲絮片的厚度略微低于純羊毛絮片厚度，原因是蠶絲纖維貫穿、纏繞在羊毛纖維之間，使纖維更加密實，一定程度上約束了絮片厚度的增加，與蓬松度及透氣性規(guī)律一致；羊毛/桑蠶絲絎縫絮片厚度比羊毛/蠶絲絮片厚度大0.5mm～1.5mm，絎縫工藝加入了里料、被料織物導致厚度增加。

3.2 面密度穩(wěn)定性

單位面積質(zhì)量試驗結(jié)果見表3。由表3可以看出，隨著克重的增加，絮片的均勻性也有所提高；桑蠶絲的加入也會顯著改善絮片的均勻性，這是因為桑蠶絲的加入減弱絮片加工過程中羊毛纖維團之間的各向異性，提高絮片的均勻性，使產(chǎn)品質(zhì)量偏差減小，產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定。

評定結(jié)果表明產(chǎn)品均合格，符合預期設計的要求。

3.3 透氣性

透氣率用來表征保暖絮片的熱對流性能和通透性。保暖絮片透氣率的大小取決于絮片內(nèi)纖維之間孔徑的大小和多少，保暖絮片中纖維越細，纖維結(jié)合越緊密，空氣透過時阻力越大，透氣量越小。

透氣性測試實驗結(jié)果如表4所示。羊毛纖維有著三維卷曲結(jié)構(gòu)，從而導致保暖絮片較蓬松，纖維之間孔隙較大，純羊毛絮片的透氣性較好；相同的克重下，純羊毛保暖絮片要比羊毛/桑蠶絲絮片的透氣率要大得多，這是由于加工過程中桑蠶絲纖維會使得羊毛纖維之間結(jié)合更加緊密、纖維之間空隙更小、絮片更加均勻密實[2]，從而降低了透氣率。

圖1 保暖絮片的厚度曲線

圖2 保暖絮片的蓬松度曲線

表3 六種絮片的單位面積質(zhì)量偏差

表4 保暖絮片的透氣率

表5 羊毛蠶絲絎縫絮片的蓬松度

表6 絮片熱阻的評定

3.4 蓬松度和壓縮彈性率

絮片蓬松度是單位質(zhì)量下絮片的體積，蓬松度一定程度上反應了絮片的含氣量，含氣量又進一步影響了絮片的保暖性能，含氣量過大，會增加對流散熱，但是減小含氣量又會增加傳導散熱[3]。純羊毛和羊毛/桑蠶絲絮片的蓬松度測試結(jié)果見表5和圖2。

由表5和圖2可以看出，純羊毛絮片、羊毛/桑蠶絲絮片和羊毛/桑蠶絲絎縫絮片在80g/m2后，因為隨著絮片克重增加，絮片本身的結(jié)構(gòu)并沒有本質(zhì)上的變化，蓬松度變化均不大；克重在60g/m2時，蓬松度略大，這是因為絮片較薄，表面的毛羽所占體積較多，增加了絮片整體的蓬松度。桑蠶絲的混入會降低羊毛絮片的蓬松度，與透氣性的影響相一致；絎縫處理后的羊毛蠶絲絮片蓬松度大幅下降。

桑蠶絲的加入或者絎縫并沒有改變羊毛纖維自身的三維卷曲結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)良的彈性性能，對羊毛保暖絮片的壓縮彈性基本沒有影響，同時克重的增加也不會顯著影響絮片的壓縮彈性。

純羊毛和羊毛/桑蠶絲絮片的壓縮彈性率評定結(jié)果均為合格；羊毛蠶絲絎縫絮片蓬松度均不合格。

3.5 保暖性

熱阻是輻射、傳導、對流作用相結(jié)合的最終結(jié)果，它的值取決于其中每一個值對熱傳遞的貢獻。測試結(jié)果會受到周圍環(huán)境的影響，故測試所需穩(wěn)態(tài)條件的變化必須要在誤差允許范圍內(nèi)。測試結(jié)果見表6和圖3。

表6和圖3表明隨著克重的增加，熱阻值也會增加；桑蠶絲會提高羊毛絮片的熱阻值，可以看到8#熱阻值已經(jīng)和3#、4#接近，羊毛和桑蠶絲都屬于蛋白質(zhì)纖維，導熱系數(shù)基本都在0.053W/（m·℃）左右，故應該從結(jié)構(gòu)的影響上去解釋，即桑蠶絲會顯著改善羊毛絮片的均勻性，不易產(chǎn)生較大空隙，使得絮片內(nèi)部的空隙更加均勻，阻礙空氣流動的作用更強，從而提升了絮片的保暖性能[4]。

此外絎縫后會產(chǎn)生更多的相對靜置空氣，所以保暖效果更好，但隨著克重繼續(xù)增加，靜置空氣大體相當時，絎縫處理會削弱厚度的增加[5]，而厚度下降又給保暖性能帶來消極影響，所以在180g/m2熱阻值有略微下降。

圖3 絮片的熱阻曲線

表7 羊毛絮片、羊毛/桑蠶絲絮片的洗后外觀質(zhì)量

表8 羊毛蠶絲絮片的水洗尺寸變化率

3.6 水洗尺寸變化率

水洗尺寸變化率測試結(jié)果見表7和表8。由表7可見，純羊毛絮片由于羊毛纖維的差微摩擦效應，若有機械、水分、熱等的作用下會緊密地收縮在一起，易縮絨氈化[6]；克重的增加會小幅度的降低純羊毛絮片和羊毛/桑蠶絲絮片的洗后外觀質(zhì)量；加入桑蠶絲會減弱羊毛絮片氈化效應，導致洗后外觀質(zhì)量的下降。

由表8可知羊毛/桑蠶絲絎縫絮片水洗后直向的尺寸穩(wěn)定性優(yōu)于橫向的尺寸穩(wěn)定性，這是由于加工過程中鋪網(wǎng)工序?qū)е吕w維縱向受到的拉伸更多，纖維軸向趨向于絮片加工方向（縱向）分布[7]；絎縫后的絮片有著優(yōu)良的耐水洗性能。

4 結(jié)論

（1）純羊毛絮片、羊毛/桑蠶絲絮片厚度隨著單位質(zhì)量增加呈線性增加，而羊毛/桑蠶絲絎縫絮片中越靠近絎縫線的部分所受到壓力越大，厚度下降越明顯，整體受絎縫布料的約束，羊毛/桑蠶絲絎縫絮片厚度呈增長率越來越低的非線性增長。

（2）羊毛/桑蠶絲保暖絮片的保暖性優(yōu)于純羊毛保暖絮片，加入桑蠶絲進行混紡是提升羊毛保暖絮片的一種可行方法；絎縫工藝增加了絮片內(nèi)的靜置空氣，但在一定克重時有降低絮片厚度的趨勢，絎縫對絮片保暖性有不利影響。

（3）蠶絲的加入減弱絮片加工過程中羊毛纖維團之間的各向異性，提高絮片的均勻性。羊毛/桑蠶絲絮片的面密度穩(wěn)定性優(yōu)于純羊毛保暖絮片，有效提升產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

（4）純羊毛絮片的透氣性較好；蠶絲的混入會降低羊毛絮片的透氣性和蓬松度；絎縫處理后的羊毛蠶絲絮片蓬松度大幅下降。羊毛/桑蠶絲絮片的壓縮彈性和羊毛絮片相當，絎縫工藝處理也基本不影響絮片的壓縮彈性。

（5）加入桑蠶絲會減弱羊毛絮片的氈化效應，導致洗后外觀質(zhì)量的下降。羊毛/桑蠶絲絎縫絮片水洗后尺寸穩(wěn)定性優(yōu)于純羊毛絮片的尺寸穩(wěn)定性；絎縫后的絮片有著優(yōu)良的耐水洗性能。

【參考文獻】

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