紡織品中發(fā)熱纖維功能性測試研究

王康康，李崢嶸，任清慶，馮 云,黃 鋼

（1.五邑大學，廣東江門529020；2.寧波檢驗檢疫科學技術(shù)研究院，浙江寧波315100）

0 引言

隨著科學技術(shù)的發(fā)展和生活水平的提高，人們對服裝舒適性、輕薄性及美觀性的要求逐漸提升。傳統(tǒng)的保暖服裝屬于被動式御寒保暖，利用纖維之間的靜止空氣阻隔熱量散失，但使用一段時間后該類服裝的保暖性能會因空氣層的變化而下降，因此傳統(tǒng)的保暖服裝正逐漸退出市場，各種發(fā)熱纖維應運而生。發(fā)熱纖維包括吸濕發(fā)熱、電能發(fā)熱、光能發(fā)熱、相變放熱、化學放熱等纖維[1]，它們都是積極產(chǎn)熱式保暖材料[2]。當人體接觸到用發(fā)熱纖維制作的紡織品時，身體因發(fā)熱纖維的作用會感到微熱感[3]。

目前，發(fā)熱纖維大多是將發(fā)熱材料融入到化學纖維中，利用發(fā)熱纖維在一定條件下自行發(fā)出熱量并阻止熱量流失從而達到保暖效果，使得纖維的功能性得到提高[4]。發(fā)熱纖維一般具有良好的吸濕性，可使皮膚無悶濕感，給人的感覺既干爽又溫暖。發(fā)熱纖維的使用改善了傳統(tǒng)厚重的保暖面料，可以獲得輕、薄、柔、暖等特點的面料。

目前，市面上標稱具有發(fā)熱功能的服裝琳瑯滿目。本文選取市面上厚度和面密度相近的5只針織保暖內(nèi)衣試樣，其中：1號試樣宣稱含有EKS纖維，且具有吸濕發(fā)熱功能；2號試樣宣稱含有改性腈綸絲；3號及4號試樣宣稱纖維本身有吸濕發(fā)熱功能；5號試樣為普通保暖內(nèi)衣。通過對上述5只試樣的吸濕發(fā)熱性、保暖性、透氣性、透濕性、起毛起球性、抗紫外線等性能進行測試分析，研究發(fā)熱纖維的功能性。

1 試驗

1.1 試驗材料

選取5只保暖內(nèi)衣樣品作為試驗材料，1號、2號和5號試樣由淘寶網(wǎng)購買，3和4號試樣由商場專賣店購買。

1.2 儀器與設備

YG141LA型數(shù)字式織物厚度儀、圓盤采樣器（Atlas M236A）、YG502G織物起球起毛儀、NF2021紡織品抗紫外線測試儀、YG606G型熱阻濕阻測試儀、YG601H-III透濕儀和YG-4616全自動透氣量儀（上述儀器均由寧波紡織儀器廠生產(chǎn)）。

1.3 測試方法

1.3.1 織物厚度

按照GB/T 3820—1997《紡織品和紡織制品厚度的測定》測試，壓腳面積為（2 000±20）mm2，加壓時間10 s，加壓1 kPa。

1.3.2 織物面密度

按照FZ/T 70010—2006《針織物平方米干燥重量的測定》測試，圓刀劃樣截面積為10 000 mm2。

1.3.3 吸濕發(fā)熱性能

按照FZ/T 73036—2010《吸濕發(fā)熱針織內(nèi)衣》附錄A測試。

1.3.4 保暖性

按照GB/T 11048—2018《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。

1.3.5 透氣性

按照GB/T 5433—1997《紡織品織物透氣性能的測定》測試，試驗面積為20 cm2，壓降為100 Pa。

1.3.6 透濕性

按照GB/T 12704.1—2009《紡織品織物透濕性試驗方法第1部分：吸濕法》測試，試驗溫度為38℃、相對濕度為90%。

1.3.7 起毛起球性

按照GB/T 4802—2008《紡織品織物起毛起球性能的測定第1部分：圓軌跡法》測試。

1.3.8 防紫外線性

按照GB/T 18830—2009《紡織品防紫外線性能的評定》測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 厚度和面密度

5只試樣各組成成分（已知）、所測厚度和面密度見表1。

2.2 吸濕發(fā)熱性

纖維吸濕發(fā)熱的原理在于身體散發(fā)具有較高動能的水蒸氣分子與纖維中的親水性基團結(jié)合，水蒸氣分子因被吸附而靜止，根據(jù)能量守恒定理，在兩者勢能不變的前提下，水蒸氣分子的動能轉(zhuǎn)換為熱量，釋放出來，即纖維吸收水分后熱量就會釋放出來，因此，纖維的吸濕發(fā)熱性能與纖維的吸水性密切相關(guān)。根據(jù)FZ/T 73036—2010《吸濕發(fā)熱針織內(nèi)衣》要求，最高升溫值≥4.0℃，30 min內(nèi)平均升溫值≥3.0℃，5只試樣的吸濕發(fā)熱性能測試結(jié)果見圖1。

表1 5只試樣組分和規(guī)格

圖1 5只試樣吸濕發(fā)熱性能測試結(jié)果

由圖1可以看出：5只試樣的吸濕發(fā)熱性能均不能滿足《吸濕發(fā)熱針織內(nèi)衣》產(chǎn)品標準的要求；2號面料發(fā)熱性能相對較好，5號試樣最差；2號試樣含有改性腈綸絲，對腈綸進行改性處理可使纖維的吸水性增加，試樣中的莫代爾纖維具有較好的吸濕性，故試樣整體吸濕發(fā)熱性能較好；5號試樣主要成分為聚酯纖維，而聚酯纖維的吸濕性能差，回潮率僅為0.4%，故其吸濕發(fā)熱性能較差；3號和4號試樣均聲稱具有“吸濕發(fā)熱”功能，吸收人體散發(fā)的濕氣并轉(zhuǎn)化成熱能，由測試結(jié)果來看，兩者吸濕發(fā)熱性能均比1號和5號試樣好，可能是由于對腈綸進行了改性處理，使得其吸濕性能有所提升；含15%EKS纖維的1號試樣的吸濕發(fā)熱性能并不突出，雖然EKS的回潮率達到46.7%，具有較好的吸濕性能，但因其在織物中的占比低（僅有15%），故對面料整體的吸濕發(fā)熱性能提升不明顯[5]。

2.3 保暖性

織物的保暖性大小取決于織物中靜止空氣的含量。目前，用于表征織物保暖性的指標主要有保溫率、傳熱系數(shù)及克羅值[6]?？椢锏谋Ｅ阅芘c其保溫率和傳熱系數(shù)有關(guān)，保溫率越大，傳熱系數(shù)越小，保溫性能越好。克羅值是熱阻的表示單位，克羅值越高，表明服裝隔熱的能力越強，也就是保溫效果越好。5只發(fā)熱面料的保暖性能測試結(jié)果詳見表2。

表2 織物保暖性測試結(jié)果

由表2可知：3號試樣保溫率和克羅值最高，傳熱系數(shù)最小；5號試樣的保溫率最低，克羅值也最低，傳熱系數(shù)卻最大，是由于織物的保溫率、克羅值及傳熱系數(shù)主要與織物的厚度有關(guān)，織物越厚，保溫率及克羅值越大，織物越薄，保溫率及克羅值越小；1號試樣含EKS纖維織物，其厚度及面密度均小于2號試樣，但其保溫率與克羅值均大于2號試樣，且1號試樣與4號試樣的厚度和面密度接近，但保溫率與克羅值均大于4號試樣，說明含15%的EKS纖維織物的保溫性能相對較好。

2.4 透氣性及透濕性

透氣性能是指氣體分子通過織物的能力，透濕性能是指水蒸氣透過織物的能力，兩者均是評價服用織物舒適性的重要指標。用透氣率和透濕率分別衡量織物的透氣性能和透濕性能時，所測數(shù)值越大，說明織物的透氣、透濕性能越好。5只試樣透氣性能及透濕性能測試結(jié)果詳見表3。

表3 織物透氣性能及透濕性能測試結(jié)果

由表3可知：試樣1和試樣2的透氣性能最好，說明腈綸含量高，透氣性好，聚酯纖維含量高，透氣性差；試樣4和試樣3透濕性能最好，可能是兩只試樣中所含的改性腈綸具有較好的吸濕、發(fā)熱和保暖的作用，使得試樣的整體透濕性較好；由于黏膠纖維具有較高的回潮率，因而含有33%黏膠纖維的4號試樣具有較好的吸水性，透濕性能最好；試樣5的透氣性和透濕性能最差，是因為試樣5由90.3%的聚酯纖維和9.7%的氨綸組成，而聚酯纖維的回潮率僅為0.4%，其透氣性和吸濕性能較差，因而5號試樣雖厚度及面密度比其他4種纖維低，但透氣性和透濕性能卻最差。

2.5 起球性

織物的起毛起球程度是影響織物服用性能、決定紡織產(chǎn)品品質(zhì)質(zhì)量的重要指標。5只試樣的起球性能測試結(jié)果詳見表4。

表4 織物起球性能測試結(jié)果

由表4可知：5號試樣的起毛起球性能最好，測試后試樣表面幾乎無變化，是由于5號試樣由90.3%聚酯纖維和9.7%氨綸組成，聚酯纖維強力大，紗線不易斷裂，故不易起毛起球；3號試樣中聚酯纖維的含量高于4號試樣，因而3號試樣的起毛起球性優(yōu)于4號試樣；1號試樣含有EKS纖維，其起毛起球性能為3級，說明EKS纖維的抗起毛起球性能不突出。

2.6 抗紫外線性

紫外線透過率（UVA、UVB）和紫外線防護系數(shù)（UPF）是評價面料防紫外線性能的兩個主要指標。紫外線透過率越小，紫外線防護系數(shù)越大，織物防紫外線的能力就越強。根據(jù)織物防紫外線標準GB/T 18830—2009《紡織品防紫外線性能的評定》知：試樣UPF＞40、且T（UVA）＜5%時，可稱為“防紫外線產(chǎn)品”。5只發(fā)熱面料試樣的抗紫外線性能測試結(jié)果詳見表5。

由表5可知：除了1號試樣，其余4只試樣均具有較好的抗紫外性能，都可標注為“防紫外線產(chǎn)品”；含EKS纖維的1號試樣在厚度和面密度均超過4號和5號試樣的條件下所測UPF值卻最低，說明EKS纖維在抗紫外性能方面無顯著的優(yōu)勢。

表5 織物抗紫外線測試結(jié)果

3 結(jié)論

（1）保暖內(nèi)衣的吸濕發(fā)熱性能主要與織物的纖維成分有關(guān)，吸濕性強的纖維含量高，織物的吸濕發(fā)熱性能也會相對高；織物的保暖性能主要與織物的厚度、面密度及纖維的種類有關(guān)。

（2）含15%EKS纖維的織物在相近厚度及面密度的條件下，保暖性方面有一定的優(yōu)勢，但在吸濕發(fā)熱性、抗紫外性等性能方面無明顯優(yōu)勢。

（3）織物組分中腈綸含量較高時，透氣性相對較好；織物組分中聚酯纖維含量較高時，透氣性相對較差；織物組分中含有莫代爾、黏膠等回潮率較大的纖維時，其透濕性相對較好，且聚酯纖維含量高的織物透濕性相對較差。