周朝健 張 瑜 李素英 陳 菲

(南通大學(xué)，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(xué)，南通，226007)

與傳統(tǒng)紡織技術(shù)相比，非織造技術(shù)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(shù)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(yàn)結(jié)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(nèi)，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(shí)纖維，其縱向外觀呈圓柱形，表面光滑，不顯轉(zhuǎn)曲，光澤好;截面為圓形或橢圓形，中段較粗，根部圓，前梢細(xì)，兩端封閉，形成天然微氣囊結(jié)構(gòu)，破裂后纖維截面呈扁帶狀［1］。木棉纖維的中空度高達(dá)80% ～90%，細(xì)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(xué)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(zhì)素和半纖維素含量高，存在天然無機(jī)物質(zhì)［2-3］。木棉纖維的結(jié)構(gòu)和性能使其在保暖、隔聲、浮力、吸油和抗菌等方面有巨大應(yīng)用前景［4］。木棉科約有20屬180種，目前應(yīng)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(shí)內(nèi)的綿毛，主要分布于熱帶美洲，少數(shù)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(shí)也可以緩解棉花資源的緊張［6］，所以加快木棉纖維的研發(fā)具有重大現(xiàn)實(shí)意義。

近年來國內(nèi)外關(guān)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(qiáng)度低(單纖維平均強(qiáng)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(shù)與傳統(tǒng)紡織技術(shù)相比，具有工藝流程短、對纖維損傷較小等特點(diǎn)，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(shù)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(chǎn)品的服用性能，以使木棉纖維在服用領(lǐng)域獲得更好的應(yīng)用。

1 試驗(yàn)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(wěn)態(tài)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(yàn)［7］，用Y531型織物厚度試驗(yàn)儀測試制品的厚度和壓縮性能 (壓縮輕負(fù)荷200 Pa，重負(fù)荷10 kPa)。

1.3 測試結(jié)果

木棉非織造材料的服用性能測試結(jié)果見表3。

表3 木棉非織造材料服用性能測試結(jié)果

2 分析與討論

2.1 保暖性能

克羅值是一個(gè)綜合反映織物保暖性能的定量單位，描述的是織物及其內(nèi)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(diào)節(jié)的生理狀態(tài)，是服裝材料熱舒適性的重要指標(biāo)。圖1和圖2分別為絮料的質(zhì)量折算熱阻和厚度折算熱阻。

圖1 木棉非織造材料的質(zhì)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?yàn)樵嚇?經(jīng)過烘箱烘焙，使纖網(wǎng)中的滌綸受熱熔融，熔融的聚合物流動(dòng)并凝聚在纖維交叉點(diǎn)上，冷卻后纖網(wǎng)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?yàn)闊崃魍ㄟ^木棉非織造材料時(shí)傳導(dǎo)、對流和輻射3種傳熱方式同時(shí)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(shí)產(chǎn)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(dǎo)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(guān)系，進(jìn)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(dāng)密度在0.03～0.06 g/cm3范圍內(nèi)，靜止空氣含量達(dá)最大值，導(dǎo)熱系數(shù)最小，即其保暖性最好［8］。

根據(jù)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(yīng)盡量單一且纖維直徑應(yīng)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(shí)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(dāng)織物兩側(cè)存在壓差時(shí)，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(guān)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?yàn)榻?jīng)過熱熔黏合后，纖維間的黏結(jié)加強(qiáng)，減少了木棉非織造材料纖維間的空隙，氣流通過時(shí)阻力變大。圖3是經(jīng)過熱熔黏合后的5塊試樣的厚度與透氣量的關(guān)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(guān)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(guān)系［9］。這是因?yàn)榭諝獾膫鬟f是靠非織造材料兩側(cè)的空氣壓力差強(qiáng)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(guān)系曲線

2.3 壓縮性能

材料在使用過程中，由于外力的反復(fù)作用，其體積質(zhì)量逐漸變大，甚至變成薄而硬的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，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(fù)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?yàn)榻?jīng)過熱熔黏合后，纖維間黏結(jié)加強(qiáng)。試樣5、6的壓縮彈性率最高，這主要是因?yàn)樵搩稍嚇又泻袎嚎s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(biāo)準(zhǔn)復(fù)合保溫材料毛型復(fù)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(jié)論

(1)非織造材料由纖維直接制成，與傳統(tǒng)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(nèi)，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(yīng)用［J］.產(chǎn)業(yè)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(yīng)用的建議［J］.棉紡織技術(shù)，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(yīng)用前景［J］.中國纖檢，2010(2):78-80.

［5］王健，水慶艷，宋希強(qiáng).木棉(Bombax ceiba)名稱辨析與栽培應(yīng)用［J］.熱帶作物學(xué)報(bào)，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(bào)，2009-4-28(2).

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

［8］于偉東，儲(chǔ)才元.紡織物理［M］.上海:東華大學(xué)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(jié)構(gòu)與性能的研究工作。

張瑜，E-mail:z.yu@ntu.edu.cn