低熔点皮芯复合纤维热风法絮片舒适性的研究

(陕西省纺织科学研究所，西安，710038)

絮片作为御寒服装及被褥用填充材料，其舒适性一直以来都是人们关注的对象。絮片用材料种类多种多样，有棉花、化纤、蚕丝、羊毛和羽绒等，其中化纤制成的絮片一般以涤纶为主。随着生活水平的提高，人们越来越关注絮片的轻薄、舒适与保暖等性能。热风法絮片以其环保性强、成型工艺简单、蓬松度高等优点在絮片非织造材料中占领了一席之地。低熔点皮芯复合纤维制成的热风法絮片是一种理想的舒适型非织造材料[1]。

1 热风法絮片

热风法絮片是指纤维网中的热黏合纤维或热熔剂利用热空气的热效应而熔融，使主体纤维(以涤纶短纤维为主)与其黏合固结在一起的非织造材料,面密度一般在200～1 000 g/m2,属于中厚型非织造材料，具有质量轻、舒适、保暖、透气性好、蓬松、易洗快干和卫生环保等优点。

本研究选取普通涤纶及三维卷曲中空涤纶为主体保暖纤维，主要参数见表1。

2 低熔点皮芯复合纤维

低熔点皮芯复合纤维是指两种熔点不同的聚合物以皮芯结构分布于同一根纤维之中所形成的纤维[2]。皮层聚合物熔点低且柔软性好，芯层聚合物熔点和强度均高。在一定温度下，熔点低的皮层聚合物熔化，在纤维网中起到黏合连接纤维的作用，而熔点高和强度大的芯层聚合物在黏结中起到支撑纤维网的作用，使制成的絮片有较高的弹性回复性和黏结牢度。

表1 主体纤维主要参数

将低熔点皮芯复合纤维与其他纤维按一定比例混合(其中低熔点皮芯复合纤维作为黏合剂)，经梳理成网、热烘、定型处理制成絮片[3]。使用低熔点皮芯复合纤维制造絮片无需喷洒化学胶水，起着取代对人体有害的化学黏合剂的作用。所制得的絮片与喷胶棉相比，蓬松度回复率高、表面光洁、耐水洗、轻巧柔软。

按聚合物组合形式，低熔点皮芯复合纤维可分为聚乙烯/聚丙烯(PE/PP)、聚乙烯/聚酯(PE/PET)和共聚酯/聚酯(COPET/PET)等。表2为这三类低熔点皮芯复合纤维的熔点对比数据。

由表2数据可见，在三类纤维中COPET/PET皮层熔点最低(110 ℃)，芯层熔点较高。选用COPET/PET皮芯复合纤维生产絮片，低熔点的皮层在150℃左右的加热工艺条件下就可使纤维网内外的热熔纤维很好地熔化，和周围纤维粘连在一起，充分保证絮片的整体黏结强力；而芯层较高的熔点(256 ℃)，在加工过程中保证纤维的刚性，稳定絮片尺寸，同时使絮片有较好的回弹性。因此，采用皮层熔点低的COPET/PET生产絮片，易与其他纤维混合，具有优秀的黏合性能、良好的耐洗性和稳定的可加工性。

表2 三类皮芯复合纤维的熔点对比

3 絮片舒适性的评价因素

作为服装或被褥填充用的絮片，可借鉴多种试验方法对舒适性进行评价[4-5]。保暖性、透气性、透湿性和压缩弹性是影响絮片舒适性的重要因素，另外还要考虑絮片的耐水洗性。

3.1 保暖性

根据标准GB 11048—1989《纺织品保暖性能试验方法》平板式恒定温差测定法，测定试验板保持恒温需要的时间来计算絮片的保温率[6]。采用Ⅱ型纺织品保暖性能测试仪测定，计算公式如下：

(1)

式中：Q——保温率；

Q1——无絮片时的散热量(W/℃)；

Q2——有絮片时的散热量(W/℃)。

3.2 透气性

根据标准GB/T 5453—1997《纺织品 织物透气性能的测试》，在规定的压差条件下，测定一定时间内垂直通过絮片固定面积的气流流量来计算透气率，采用YG461E/Ⅱ型数字式透气仪测定。

3.3 透湿性

根据标准GB/T 12704—1991《织物透湿量测定法 透湿杯法》，采用透湿杯法中的蒸发法测试絮片的透湿量，采用YG(B)216X型织物透湿仪测定。

3.4 压缩弹性

絮片的压缩性能反映絮片受到垂直于絮片平面作用力后的表现，是絮片的重要性能之一。尤其对于中厚型絮片，主要体现于承载重物后的变形回复能力，通常用蓬松度、压缩弹性率及压缩率三大指标来衡量。絮片的压缩弹性是絮片在受到压缩过程中抵抗变形的能力。压缩弹性好，絮片的压缩变形小，因此选用压缩弹性率来考察絮片的压缩性能。压缩弹性率根据标准 FZ/T 64003—1993《喷胶棉絮片》中的压缩弹性(压缩率、回复率)测定方法进行。该标准规定在20 cm×20 cm试样上压置一平板，轻压条件是平板上加质量为2 000 g重锤，重压条件是在压板上加质量为4 000 g的重锤。轻压30 s后除去重锤，静止30 s，测量表观厚度(试样四角高度的平均值)h1；重压30 s时测量稳定厚度h2，然后取下重锤，使试样在无负荷下恢复3 min，再测量恢复厚度h3。本研究采用自制实验仪器测得数据，按下式计算压缩弹性率：

(2)

3.5 耐水洗性

参照标准FZ/T 64003—1993《喷胶棉絮片》中耐水洗的测试方法进行。用普通家用洗衣机洗涤3次，根据样品表面的变化及强力的变化表明絮片耐水洗的程度。其中，强力的测试按照标准FZ/T 60005—1991《非织造布断裂强力及断裂伸长的测定》，采用电子织物强力试验仪测定。若洗涤后絮片表面不露底，无明显破损及分层现象，强力降低幅度不大，则表明耐水洗性优良。

4 试验部分

4.1 样品准备

根据要求，将主体保暖纤维与COPET/PET皮芯复合纤维按照一定比例进行混配，施加油剂(减少静电产生)后，经充分开松、混合、梳理成网，再用热风黏合固结成为絮片。絮片的面密度设定为200 g/m2。

4.2 测试结果

不同COPET/PET皮芯复合纤维含量絮片的舒适性测试结果见表3。

用COPET/PET皮芯复合纤维质量分数为15%的200 g/m2热风法絮片进行洗涤试验(洗涤3次)。洗涤前后絮片表面的变化见图1，强力变化见表4。

表3 絮片舒适性的测试数据

图1 絮片洗涤前后的变化

项 目断裂强力/N经 向纬 向洗涤前10.336.86洗涤3次后8.145.17强力下降率/%21.224.6

4.3 数据分析

随着COPET/PET皮芯复合纤维含量的增加，支架纤维增多，主体保暖纤维含量降低，导致保暖率和压缩弹性率先增加后减少，而透气率和透湿量降低。主要是因为COPET/PET皮芯复合纤维含量较小时，能够起黏合作用的支架纤维少，主体保暖纤维与皮芯复合纤维之间黏合力弱，絮片间纤维之间黏合不牢固，空隙大，静止空气少，保暖率就小；絮片受重物压置后回复能力低，压缩弹性率就小；纤维与纤维间空隙多，透气率和透湿量就大。COPET/PET皮芯复合纤维含量较多时，主体保暖纤维少，保暖率就小；而支撑纤维的黏结点较多使絮片承受重物时不易回复 ，压缩弹性率就差；纤维与纤维之间空隙少导致透气率和透湿量小。表3数据显示，COPET/PET皮芯复合纤维质量分数在10%～15%时所得结果较为理想。

图1和表4数据显示，COPET/PET皮芯复合纤维质量分数为15%的面密度设计为200 g/m2的热风法絮片经洗涤试验后外观无明显破损及分层现象，但强力减小。在洗涤摩擦过程中纤维与纤维之间黏结力减小，引起絮片的强力降低，但变化幅度不大，表明絮片耐水洗性优良。

5 结论

(1)以COPET/PET作为支架纤维，普通涤纶及三维卷曲中空涤纶作为主体保暖纤维进行热风黏合制成絮片，确定了COPET/PET皮芯复合纤维质量分数在10%～15%时絮片的舒适性较为理想。

(2)作为服装用及被褥用的中厚型非织造填充材料，低熔点皮芯复合纤维热风法絮片具有环保、质轻、舒适，耐水洗性好等优点，有很好的发展前景。

[1] 孙波.热熔黏合复合纤维材料[J ].中国个体防护装备,2001(4):9-11.

[2] 王鸣义.皮芯复合法制取涤纶芳香短纤维的工艺研究[J].合成纤维,2001,30(6):20-23.

[3] 辛长征，杨秀琴，李建锋.热风法絮片的工艺设计[J].非织造布,2004,12(2)：17-21.

[4] 王云仪，李俊，王革辉，等.医用防护服用非织造布的热湿舒适性能研究[J].东华大学学报，2006,32(6):116-119.

[5] 丁伟，周荣.纺黏法非织造布服用性能研究[J].产业用纺织品,2010,28(1):9-11.

[6] 蒋培清.絮料保温机理的分析研究[J].北京纺织,1997,18(3)：36-39.