低熔點皮芯復合纖維熱風法絮片舒適性的研究

(陜西省紡織科學研究所，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，人們越來越關注絮片的輕薄、舒適與保暖等性能。熱風法絮片以其環保性強、成型工藝簡單、蓬松度高等優點在絮片非織造材料中占領了一席之地。低熔點皮芯復合纖維制成的熱風法絮片是一種理想的舒適型非織造材料[1]。

1 熱風法絮片

熱風法絮片是指纖維網中的熱黏合纖維或熱熔劑利用熱空氣的熱效應而熔融，使主體纖維(以滌綸短纖維為主)與其黏合固結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，具有質量輕、舒適、保暖、透氣性好、蓬松、易洗快干和衛生環保等優點。

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，主要參數見表1。

2 低熔點皮芯復合纖維

低熔點皮芯復合纖維是指兩種熔點不同的聚合物以皮芯結構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中起到支撐纖維網的作用，使制成的絮片有較高的彈性回復性和黏結牢度。

表1 主體纖維主要參數

將低熔點皮芯復合纖維與其他纖維按一定比例混合(其中低熔點皮芯復合纖維作為黏合劑)，經梳理成網、熱烘、定型處理制成絮片[3]。使用低熔點皮芯復合纖維制造絮片無需噴灑化學膠水，起著取代對人體有害的化學黏合劑的作用。所制得的絮片與噴膠棉相比，蓬松度回復率高、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合纖維的熔點對比數據。

由表2數據可見，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皮芯復合纖維生產絮片，低熔點的皮層在150℃左右的加熱工藝條件下就可使纖維網內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生產絮片，易與其他纖維混合，具有優秀的黏合性能、良好的耐洗性和穩定的可加工性。

表2 三類皮芯復合纖維的熔點對比

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

根據標準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

根據標準GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性能的測試》，在規定的壓差條件下，測定一定時間內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型數字式透氣儀測定。

3.3 透濕性

根據標準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，是絮片的重要性能之一。尤其對于中厚型絮片，主要體現于承載重物后的變形回復能力，通常用蓬松度、壓縮彈性率及壓縮率三大指標來衡量。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。壓縮彈性率根據標準 FZ/T 64003—1993《噴膠棉絮片》中的壓縮彈性(壓縮率、回復率)測定方法進行。該標準規定在20 cm×20 cm試樣上壓置一平板，輕壓條件是平板上加質量為2 000 g重錘，重壓條件是在壓板上加質量為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時測量穩定厚度h2，然后取下重錘，使試樣在無負荷下恢復3 min，再測量恢復厚度h3。本研究采用自制實驗儀器測得數據，按下式計算壓縮彈性率：

(2)

3.5 耐水洗性

參照標準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，強力的測試按照標準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象，強力降低幅度不大，則表明耐水洗性優良。

4 試驗部分

4.1 樣品準備

根據要求，將主體保暖纖維與COPET/PET皮芯復合纖維按照一定比例進行混配，施加油劑(減少靜電產生)后，經充分開松、混合、梳理成網，再用熱風黏合固結成為絮片。絮片的面密度設定為200 g/m2。

4.2 測試結果

不同COPET/PET皮芯復合纖維含量絮片的舒適性測試結果見表3。

用COPET/PET皮芯復合纖維質量分數為15%的200 g/m2熱風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據

圖1 絮片洗滌前后的變化

項 目斷裂強力/N經 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 數據分析

隨著COPET/PET皮芯復合纖維含量的增加，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，保暖率就小；絮片受重物壓置后回復能力低，壓縮彈性率就小；纖維與纖維間空隙多，透氣率和透濕量就大。COPET/PET皮芯復合纖維含量較多時，主體保暖纖維少，保暖率就小；而支撐纖維的黏結點較多使絮片承受重物時不易回復 ，壓縮彈性率就差；纖維與纖維之間空隙少導致透氣率和透濕量小。表3數據顯示，COPET/PET皮芯復合纖維質量分數在10%～15%時所得結果較為理想。

圖1和表4數據顯示，COPET/PET皮芯復合纖維質量分數為15%的面密度設計為200 g/m2的熱風法絮片經洗滌試驗后外觀無明顯破損及分層現象，但強力減小。在洗滌摩擦過程中纖維與纖維之間黏結力減小，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良。

5 結論

(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黏合制成絮片，確定了COPET/PET皮芯復合纖維質量分數在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，低熔點皮芯復合纖維熱風法絮片具有環保、質輕、舒適，耐水洗性好等優點，有很好的發展前景。

[1] 孫波.熱熔黏合復合纖維材料[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.熱風法絮片的工藝設計[J].非織造布,2004,12(2)：17-21.

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

[5] 丁偉，周榮.紡黏法非織造布服用性能研究[J].產業用紡織品,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.