木棉非織造材料的服用性能研究

周朝健 張 瑜 李素英 陳 菲

(南通大學，南通，226007)

木棉非織造材料的服用性能研究

周朝健 張 瑜 李素英 陳 菲

(南通大學，南通，226007)

與傳統紡織技術相比，非織造技術比較適合木棉纖維的加工，可以較好地保持木棉纖維的中空度。將木棉纖維與其他纖維以一定的比例混合，采用非織造技術制備木棉非織造材料，并測試非織造材料的保暖性能、透氣性能和壓縮性能。試驗結果證明:選擇種類單一且纖維直徑與木棉相近的其他纖維與木棉混紡可以提高材料的保暖性能;在一定的厚度范圍內，材料的透氣量隨著厚度的增加而減小;選擇壓縮彈性率高的其他纖維與木棉混紡可以提高材料的壓縮彈性。

木棉，非織造材料，服用性能

木棉纖維是天然果實纖維，其縱向外觀呈圓柱形，表面光滑，不顯轉曲，光澤好;截面為圓形或橢圓形，中段較粗，根部圓，前梢細，兩端封閉，形成天然微氣囊結構，破裂后纖維截面呈扁帶狀［1］。木棉纖維的中空度高達80% ～90%，細胞壁厚0.5～2 μm，纖維線密度 0.9 ～ 3.2 dtex，密度僅為0.29 g/cm3;木棉纖維的化學組成與苧麻纖維較為接近，與棉纖維差異較大，壓縮模量小，木質素和半纖維素含量高，存在天然無機物質［2-3］。木棉纖維的結構和性能使其在保暖、隔聲、浮力、吸油和抗菌等方面有巨大應用前景［4］。木棉科約有20屬180種，目前應用的木棉纖維主要是木棉屬的木棉種、長果木棉種和吉貝屬的吉貝種3種植物果實內的綿毛，主要分布于熱帶美洲，少數分布于熱帶亞洲、非洲和大洋洲［5］。木棉可以種植在中國南方石漠化土地上，用來治理荒漠，同時也可以緩解棉花資源的緊張［6］，所以加快木棉纖維的研發具有重大現實意義。

近年來國內外關于木棉在紡織方面的研究比較活躍，但木棉纖維因其長度較短(8～34 mm)、強度低(單纖維平均強力1.4～1.7 cN)、纖維間抱合力差和缺乏彈性，使其可紡性較差［4］。非織造加工技術與傳統紡織技術相比，具有工藝流程短、對纖維損傷較小等特點，比較適合于木棉纖維的加工。本研究試用木棉纖維與其他纖維以一定比例混合，采用非織造加工技術制備木棉非織造材料，測試其保暖性能、透氣性能和壓縮性能，探討不同木棉非織造產品的服用性能，以使木棉纖維在服用領域獲得更好的應用。

1 試驗部分

1.1 木棉非織造材料制備

選用普通滌綸、中空滌綸、雙組分ES纖維、棉纖維和木棉纖維作為原料，總喂料量為20 kg，采用針刺、熱熔黏合非織造工藝制備木棉非織造材料。原料性狀見表1，試樣制備工藝見表2。

表1 原料性狀

表2 木棉非織造材料試樣制備工藝

1.2 測試方法

1.2.1 保暖性能

參照GB/T 11048—2008《紡織品生理舒適性穩態條件下熱阻和濕阻的測定》，用YG606N平板式保暖儀測定制品保暖性能。

1.2.2 透氣性能

參照GB/T 5453—1997《織物透氣性能的測定》，用YG461A織物中低壓透氣量儀測定制品透氣性能。

1.2.3 厚度與壓縮性能

參照 FAST-1 和 YG821 壓縮性能試驗［7］，用Y531型織物厚度試驗儀測試制品的厚度和壓縮性能 (壓縮輕負荷200 Pa，重負荷10 kPa)。

1.3 測試結果

木棉非織造材料的服用性能測試結果見表3。

表3 木棉非織造材料服用性能測試結果

2 分析與討論

2.1 保暖性能

克羅值是一個綜合反映織物保暖性能的定量單位，描述的是織物及其內部空氣的顯熱熱阻，既能反映織物的特性，又能反映人體熱平衡調節的生理狀態，是服裝材料熱舒適性的重要指標。圖1和圖2分別為絮料的質量折算熱阻和厚度折算熱阻。

圖1 木棉非織造材料的質量折算熱阻

圖2 木棉非織造材料的厚度折算熱阻

從圖1和圖2可以看出:

(1)在相同密度和相同厚度下，試樣2的克羅值均比試樣1大。主要是因為試樣2經過烘箱烘焙，使纖網中的滌綸受熱熔融，熔融的聚合物流動并凝聚在纖維交叉點上，冷卻后纖網得到黏合加固(熱熔黏合工藝)，增加了木棉非織造材料中的靜止空氣含量。

(2)試樣5、6的克羅值比試樣2、3、4小。主要是因為熱流通過木棉非織造材料時傳導、對流和輻射3種傳熱方式同時存在，試樣5、6由3種纖維組成，纖維直徑的差異比較大，纖維間互相糾纏時產生的空隙比較大，空氣對流速度加快，減少了纖維集合體中的靜止空氣含量，導致木棉非織造材料的保暖性變差。

(3)試樣3與試樣4以及試樣5與試樣6的折算熱阻不同，說明試樣的熱阻與試樣的密度、厚度之間不成線性關系，進一步論證了木棉非織造材料的保暖性并不是隨著厚度的增加而增加。當密度在0.03～0.06 g/cm3范圍內，靜止空氣含量達最大值，導熱系數最小，即其保暖性最好［8］。

根據以上分析，想要提高木棉與其他纖維混合制得的木棉非織造材料的保暖性能，選用的其他纖維應盡量單一且纖維直徑應與木棉差異不大，在制備過程中控制好纖維絮料制品的厚度以及烘焙的溫度和時間，增加木棉絮料中的靜止空氣含量。

2.2 透氣性能

織物透氣性是指當織物兩側存在壓差時，空氣從織物的氣孔中透過的性能，織物的透氣性能常用透氣量來表示。透氣量直接關系到木棉非織造材料的舒適性。由表3可以看出，試樣1的透氣量大于試樣2的透氣量，這主要是因為經過熱熔黏合后，纖維間的黏結加強，減少了木棉非織造材料纖維間的空隙，氣流通過時阻力變大。圖3是經過熱熔黏合后的5塊試樣的厚度與透氣量的關系曲線，說明透氣量隨著厚度的增加而減小，大體上呈線性關系。有人也提出了織物的透氣性與織物的厚度之間成反比關系［9］。這是因為空氣的傳遞是靠非織造材料兩側的空氣壓力差強迫空氣分子通過材料，隨著材料厚度的增加，氣體傳遞的通道相對減少，空氣通過木棉非織造材料的難度增加，透氣量下降。

圖3 木棉非織造材料的厚度與透氣量的關系曲線

2.3 壓縮性能

材料在使用過程中，由于外力的反復作用，其體積質量逐漸變大，甚至變成薄而硬的結構狀態，從而喪失其良好的保溫性能及其他服用性能，因而有必要測試其壓縮性能。壓縮彈性率表示織物在受壓和卸壓過程中，回復量對壓縮量的百分率。壓縮彈性率大，表示織物豐厚性的保持能力好。由圖4可以看出:試樣2的壓縮彈性率比試樣1高，這主要是因為經過熱熔黏合后，纖維間黏結加強。試樣5、6的壓縮彈性率最高，這主要是因為該兩試樣中含有壓縮彈性比較好的中空滌綸和ES纖維。

織物蓬松度反映織物的手感，織物蓬松度與表觀厚度成正比，與面密度成反比。由表3可以看出，所有木棉非織造材料試樣的蓬松度均大于30 cm3/g，符合 FZ/T 64006—1996標準復合保溫材料毛型復合絮片中蓬松度的要求。

圖4 木棉非織造材料的壓縮彈性率

3 結論

(1)非織造材料由纖維直接制成，與傳統紡織加工相比，可以較好地保持木棉纖維的中空度。

(2)選用種類單一且纖維直徑與木棉差異不大的其他纖維與木棉纖維混合，制成非織造材料，可以提高木棉非織造材料的保暖性能。

(3)在一定厚度范圍內，木棉非織造材料的透氣量隨著厚度的增加而減小。

(4)選用壓縮彈性率高的其他纖維與木棉纖維混合，制成非織造材料，可以提高木棉非織造材料的壓縮性能。

［1］丁穎，樓雪君，胡真迎，等.木棉纖維的性能及其應用［J］.產業用紡織品，2008，26(11):1-3.

［2］韓玲.木棉纖維性能及其在紡織中應用的建議［J］.棉紡織技術，2010(7):61-64.

［3］DAUDA B M D，KOLAWOLE E G.Processibility of nigerian kapok fibre［J］.Indian Journal of Fiber ＆Textile Research，2003，28:147-149.

［4］吳世容，周蓉，楊友慶，等.木棉纖維的性能及其應用前景［J］.中國纖檢，2010(2):78-80.

［5］王健，水慶艷，宋希強.木棉(Bombax ceiba)名稱辨析與栽培應用［J］.熱帶作物學報，2009(12):1764-1769.

［6］韓華潔.一種緩解棉花緊張的方案［N］.中國紡織報，2009-4-28(2).

［7］余序芬.紡織材料試驗技術［M］.北京:中國紡織出版社，2004:296-299.

［8］于偉東，儲才元.紡織物理［M］.上海:東華大學出版社，2009:407.

［9］SUNDARAMOORTHY S，NALLAMPALAYAM P K ，JAYARAMAN S.Air permeability of multilayer woven fabric system［J］.The Joural of The Textile Institute，2011，102:189-202.

Study on wearing performance of kapok fiber nonwovens

Zhou Chaojian，Zhang Yu，Li Suying，Chen Fei
(Nantong University)

Kapok fiber is much feasible for being processed by nonwoven technique than by traditional textile technology，the processed kapok fiber nonwovens could maintain its better hollow ratio.Kapok fiber was mixed with other fiber on a certain ratio and be manufactured kapok nonwovens by nonwoven technology，and the heat insulating ability and permeability and compressibility of nonwovens were tested.The results showed that kapok fiber spun with one kind of fiber whose diameter be similar to it could enhance heat insulating ability of the material，at a certain range of material thickness its permeating degree would decrease by adding of its thickness，and selection of other fiber which have high compressive elasticity being spun with kapok fiber could increase compressive elasticity of the material.

kapok，nonwovens，wearing performance

TS102.2+12

A

1004－7093(2011)11－0020－04

2011－08－22

周朝健，男，1986年生，在讀碩士研究生。主要從事非織造材料結構與性能的研究工作。

張瑜，E-mail:z.yu@ntu.edu.cn