服裝保暖填料的發展與應用

劉　茜

摘要 對幾種新型服裝保暖材料的保暖性能進行了比較,指出了各種不同保暖材料的優缺點及適用場合,分析了幾種新型保暖材料的加工方法,并給出保暖填料選用的一般原則。

關鍵詞:保暖材料;絮填;保暖性;羽絨;超細纖維

服裝面料和里料之間的填充材料為服裝填料,作用在于賦予服裝保暖性、保型性和功能性。在服裝的設計和生產中,尤其對于冬季服裝,如何科學地選用保暖填料并確定其合理用量是非常重要的。一般來說,保暖材料的保暖原理可以分為兩大類:消極保暖和積極保暖[1]。前者主要借助阻止或減少人體散熱量來達到保暖目的,后者不僅可以阻止和減少人體的散熱量,還能吸收外界熱量(如太陽能、化學能等),存儲并向人體傳遞熱量來產生熱效應。目前,隨著科學技術的發展和進步,一些輕質、保暖的新材料不斷涌現。保暖材料正向著復合型多功能的方向發展,通過吸取不同材料的特點,以達到多功能的目的。

1保暖填料的種類

按照纖維的來源,可以將保暖填料分為:天然填充材料、合成填充材料和混合型填充材料。天然填充材料主要有棉、羊毛、羊絨、駝絨、羽絨、木棉等。合成填充材料的種類很多,如滌綸、腈綸、丙綸等。如果按照加工設備和加工方法可以將這些材料進一步分為普通型和超細型填充材料,其中,超細型保暖材料是主要的產品?；旌闲吞畛洳牧蟿t同時包含了天然材料和合成材料,可以兼顧兩種纖維的特性,降低成本并提高了保暖性,如棉滌填充材料和毛腈填充材料等[2]。另外,隨著化纖品種和特殊工藝的發展,新型填充材料種類日益繁多,如中空三維立體高卷曲滌綸、遠紅外丙綸等。

2常用保暖填料的性能

2.1天然填充材料

(1)純棉填料

棉花作為傳統的保暖材料,由于細度較細且有天然轉曲,截面有中腔,所以保暖性較好,又由于它具有透氣、透濕等優點,一直深受人們的喜愛。此外,由于棉纖維是熱和電的不良導體,熱傳導系數極低,又因棉纖維本身具有多孔性,彈性較好的優點,纖維之間能積存大量的空氣,而空氣是熱和電的不良導體,所以,純棉被具有良好的保溫性,使用時讓人充分感覺到溫暖和舒適。棉纖維具有較好的吸濕性,在正常的情況下,纖維可從周圍的大氣中吸收水分,所以它接觸人的皮膚時柔軟而不僵硬。如果濕度增大,周圍溫度較高,纖維中含的水分會全部蒸發散去,但棉纖維能保持水平衡狀態,使人感覺舒適。

(2)羊毛填料

羊毛、羊絨和駝絨都屬高檔的保暖填充材料。羊毛纖維的導熱系數與蠶絲纖維接近,均遠遠小于聚酯等合成纖維,也小于棉纖維。羊毛纖維卷曲密度大、蓬松性好,而且就其內部結構看,在羊毛的各皮質細胞間、各原纖等微結構單元中存在許多微隙,這些微隙間充滿著空氣,在空氣靜止的狀態下,羊毛纖維就是熱的不良導體,故羊毛的保暖性好[3]。 但羊毛填料因羊毛纖維的鱗片而易產生氈縮現象,所以與化學纖維混合使用效果更好,如毛纖維與化纖混紡制成的人造毛皮及長毛絨都是很好的高檔絮填料。

(3)絲棉

桑蠶絲棉采用100%桑蠶絲為填充料。因蠶在生長中不接觸農藥等化學藥品,故桑蠶絲是標準的無污染綠色環保產品,成為最佳的天然填充料。桑蠶絲棉具有優良的透氣性、吸濕性、排濕性、保暖性。因蠶絲的主要成分為動物蛋白質,含有幾十種氨基酸,因而蠶絲棉與人體接觸可令肌膚滑爽、潔凈、促進人體表皮細胞的新陳代謝,對皮膚有保健作用。而柞蠶絲棉具有其他纖維所沒有的天然淡黃色和珠寶光澤,并且平挺滑爽,堅牢耐用,吸濕性強,透氣性好,水分揮發迅速,濕牢度大,耐酸耐堿,拒電絕緣,富有彈性。野生的柞蠶一般生活在比較寒冷的北方,它的繭絲各纖維之間都有一定的空隙(毛細孔),并且位于纖維中心的空隙較大,相當于空心的,就像牦牛的絨毛一樣,這是桑蠶絲所沒有的。它的這種構造,決定了其具有更好的保暖性。

(4)羽絨

從保暖程度上看,目前世界上還沒有任何天然材料的保暖性能超過羽絨。羽絨纖維與其他蛋白質棒狀纖維不同,它是以絨朵形式存在。且在每個絨朵里,包含著十幾根以至幾十根內部結構基本相同的纖維。每根纖維之間都會產生一定的斥力并使其距離保持最大,這樣就使羽絨集合體產生了類似的中空結構,且孔隙不規則排列,使得內部含蓄著大量的靜止空氣,進而形成了羽絨良好的保暖性。同時羽絨集合體具有優良的壓縮彈性及其回復性能,加上極輕的質地,柔軟的特性,這也是其他材料保暖率無法比擬的原因。但羽絨服裝常發生鉆絨現象。

(5)木棉

木棉纖維的直徑為15μm～45μm,屬于天然超細纖維,中空率達80%~ 90%, 密度為0.29g/cm3,[4]是迄今為止中空率最大、密度最小的天然纖維,這是任何超細化學纖維所無法比擬的。在標準溫濕度條件下,中空纖維對提高填料的熱阻有利,木棉由于中空度高,導致其集合體中的靜止空氣多,其保暖效果好。另一方面,木棉因其單纖線密度小,所以其含量越高,對流環境下填料的對流散熱量也越少,保暖性下降不多[5]。

2.2合成填充材料

隨著科學技術的高度發展,各類化學纖維被廣泛應用。輕而保暖的“腈綸棉”被廣泛用作絮填材料;中空滌綸的手感、彈性和保暖性均佳,所以“中空棉”很流行;以丙綸與中空滌綸或腈綸混合做成的絮片,經加熱后丙綸會熔融并粘結周圍的滌綸或腈綸,厚薄均勻,不脫散,水洗易干,加工方便。

2.3新型填充材料

(1)噴膠棉

噴膠棉又稱噴漿絮棉,是非織造布的一種。噴膠棉結構形成的原理就是將粘合劑噴灑在蓬松的纖維層的兩面,由于在噴淋時有一定的壓力,以及下部真空吸液時的吸力,所以在纖維層的內部也能滲入粘合劑,噴灑粘合劑后的纖維層再經過烘燥、固化,使纖維間的交接點被粘接,而未被彼此粘接的纖維,仍有相當大的自由度。同時,在三維網狀結構中,仍保留許多容有空氣的空隙。因此,纖維層具有多孔性、高蓬松性的保暖作用。由于噴膠棉是通過在噴灑而不是在浸漬條件下加入粘合劑的,而且在噴淋后不再受壓力的擠壓而固化成型,所以,在纖維的粘結狀態中,交叉點接觸的居多,而由粘合劑架橋結塊的少,這就是噴膠棉能夠保持松、軟、保暖的主要原因。

(2)金屬棉復合材料

金屬棉復合材料俗稱太空棉或宇航棉,是非織造布的一個新產品。按照標準的稱號應叫做金屬鍍膜復合絮片。金屬棉由于金屬層的存在,對光與熱具有良好的反射效果,還有防輻射作用,能阻擋熱輻射的散失;金屬層與棉絮復合在一起,能起到隔熱保暖的作用。它是一種超輕、超薄、高效保溫材料,在防寒、保溫、抗熱等性能方面遠遠超過傳統的棉、毛、羽絨、裘皮、絲綿等材料,透氣性、舒適性也較優。用它做成冬裝,可將人體輻射熱反射回皮膚,又可抵御環境寒氣的入侵。用它做成高溫保護服(套),可將熱量反射回環境,防止人體受損或物體溫度升高[1]。就目前使用的情況來看,利用太空棉可制作各種服裝(包括夾克衫、滑雪服、棉衣、棉褲、緊身背心、風衣、大衣、童裝、睡袋等)和特種職業裝(如煉鋼、采煤、油田、地質勘探、冷庫、交通、郵電以及警、部隊等工作服),還可用于制作鞋、帽、床上用品、帳篷及門窗簾等。

(3)羽絨棉

羽絨棉是由不同規格的超細纖維經過特殊工藝生產制造而成,因質似羽絨,故稱為羽絨棉,填補了市場羽絨替代品的空白。該產品輕薄、手感細膩、柔軟、保溫好、不易變形,不會透絲,具有羽絨的感覺,其保暖性能超過同等克重的羽絨,可廣泛應用于羽絨服、滑雪衫、防寒服等多種保暖制品。羽絨棉分為兩種:一種為梳理成型的,又稱仿鵝絨棉;第二種為沒有成型的,類似于PP棉(再生滌綸短纖),手感接近于羽絨,是羽絨的理想替代品。

(4)超細梳理型填充材料

超細梳理型填充材料主要是用作服裝及床上用品的填充,這類保暖材料主要由丙綸、滌綸及其混合纖維共同梳理而成。所用纖維無論是主體纖維還是粘結纖維都屬于超細纖維,纖維線密度是常規紡織用纖維的1/5至1/2。這種產品的特點是手感好,柔軟性、彈性及彈性回復性都比普通材料好,其保暖性也比一般纖維加工成的保暖材料高45%[2]。

(5)熔噴填充材料

服裝用熔噴填充材料主要是指超細丙綸熔噴纖維保暖材料,纖維的線密度小,單纖維直徑為2～5μm,保暖性好,被中國人民解放軍新式冬服采用,成為我軍正式指定的新型保暖填充材料。以該材料為保暖層的新一代冬服,具有輕、薄、軟、暖、透氣、透濕等優良特性,穿著柔軟舒適,成功解決了冬服配套保暖量外大內小的難題,與不同服裝搭配,可以滿足多種場合的保暖需要,使整套冬服在保證保暖量需求的前提下重量減輕2公斤。2005年前我軍新一代冬服已經正式裝備到了西藏軍區。

(6)非織造布絮片

近年來,國內較流行的新型保暖材料是一種由聚乙烯薄膜和非織造布組成的絮片,兩層薄膜放在中間,兩側包有非織造布,再經針刺而成。由于薄膜的存在,增加了絮片的保暖性,使該絮片厚度薄、手感柔軟。

(7)蓄熱保暖纖維材料

秋冬季的太陽紅外輻射比較溫和,如何積極利用紅外輻射能量驅寒保暖已成為現在積極保暖材料研究的主要分支之一。已開發出的新型積極保暖性遠紅外纖維產品,其原理是利用混于纖維結構內部的特殊陶瓷顆粒,較普通纖維制品更有效地吸收太陽輻射中的紅外線,從而使這類纖維制品在同樣輻射下具有較高的溫升效應。蓄熱保暖纖維正是這種可吸收太陽輻射中的可見光與遠紅外線且可反射人體熱輻射而具有保暖功能的陽光蓄熱保暖材料。

3保暖填料的選用

一般來說,熱熔絮片填充材料、噴膠棉性能良好,是普及型的保暖材料,適合做棉衣、臥具等產品;毛型的混合填充材料和遠紅外保暖材料的保暖效果好,穿著舒服,物理機械性能優良,可制作保暖襯衣、棉衣、防寒服、臥具等;金屬棉復合材料具有良好的保暖性和防風性能,可作為帳篷用保暖材料;遠紅外保暖材料除保暖性能優越外,還具有一定的保健功能,故極具發展前景[1]。

因此合理設計、制作保暖制品,保證人體在穿著和使用保暖制品時保持正常生理機能和舒適感是十分重要的。隨著科技的迅猛發展,未來的服裝填充材料必將會有更加廣闊的開拓空間,它將突破現有的水平,瞄準更經濟、更實用、更符合人體需求的方向發展。

參考文獻:

[1] 姜懷, 林蘭天, 孫熊. 常用/特殊服裝功能構成、評價與展望(上)[M]. 東華大學出版社, 2006.

[2] 岳素娟, 郝新敏, 張建春, 郭玉海. 幾種新型保暖絮材性能之比較[J]. 產業用紡織品, 2005(2):28-30, 41.

[3] 陸水峰, 王光明, 邵建中.熱傳導與羊毛織物保暖性的關系[J]. 毛紡科技, 2007(8):47-50.

[4] 于偉東. 紡織材料學[M]. 中國紡織出版社, 2006.

[5] 馮潔, 孫景俠, 王府梅. 天然的保暖材料——木棉纖維[J]. 紡織導報, 2006(10):97-100.

(作者單位:上海工程技術大學服裝學院)