工業清洗對牛仔面料熱舒適參數的影響

Lubos HES，Muhammad Mushtaq MANGAT

（1. 利貝雷茨技術大學紡織工程學院，利貝雷茨，捷克共和國2. 管理與技術大學紡織工程系，拉合爾，巴基斯坦）

1. 前言

不同于其他面料，牛仔服裝在賣給消費者之前，需要經過工業清洗處理。這種處理過程的主要目標有兩個：

* 得到所期望的色調、亮度和色值（一般稱為褪色過程）；

* 實現所需的手感和特定的性能（表面平滑性，斥水性，抗菌性等）。

工業清洗主要包括兩個步驟。第一步，在織造前使用的定型劑均被清除，同時借助于漂白劑，酶制劑，浮石等使衣物達到褪色的外觀。第二步，我們使用一些紡織印染助劑（軟化劑，防水劑等）賦予服裝特定的屬性。很明顯，這些性能上的變化將影響牛仔面料的熱性能。本研究旨在確定不同的工業洗滌工藝對牛仔布面料的熱傳導性、熱吸收率和熱阻性能的影響程度。

2. 研究概述

牛仔面料制成的服裝經不同的化學整理劑處理以達到一定的質量和褪色效果，這個過程提升了牛仔服裝的外觀。眾所周知的一點是，這樣的處理過程能夠改變服裝的熱舒適參數，這些參數是影響消費者穿著該服裝時的整體舒適度的主要因素[1]。因此，有必要找出工業清洗的優化條件，使經過處理之后的服裝擁有更好的手感，更有吸引力的外觀以及必要的舒適性。

2.1 熱舒適參數及其測定

紡織品的熱性能，如熱阻、導熱系數和熱吸收率等受多重因素的影響，包括纖維結構、密度、濕度、纖維的材料和性能、織造工藝、表面處理、填充、可壓縮性、周圍溫度等[2]。本研究在測試牛仔面料服裝熱舒適性能時使用的儀器為ALAMBETA設備，由捷克SENSORA公司制造，該儀器除了能夠測試上述參數以外，還能測試樣品的厚度[3]。該儀器能夠簡單模擬人的皮膚，原理是對熱流通過存在溫差的測試盤（22℃）和測試頭（32℃）的時間進行數學處理。測試標本被置入后，測試頭降低，接觸纖維，熱流水平經計算機處理，基于處理結果來評估測試樣品的熱物理性能[4]。整個測試過程耗時僅幾分鐘，之后得出對樣本參數的簡單描述。

導熱系數λ指在穩定傳熱條件下，厚度為1m的材料，兩側表面的溫差為1度（K，℃），在1秒內，通過1平方米截面積傳遞的熱量。金屬的導熱系數最高，而聚合物導熱系數很低，介于0.2到0.4 W/m.K。紡織品的導熱系數一般介于0.033到0.01 W/m.K. 20℃時，靜止空氣的導熱系數為0.026 W/m。水的導熱系數是0.6 W/m.K，是空氣導熱系數的25倍之多。這就是為什么在紡織材料中不能有水存在的原因。

熱阻R [m2K/W]取決于織物的厚度h和導熱率λ：

熱吸收率b由Hes[3]在1987年第一次引入，用來表征人體皮膚與纖維表面短時間接觸的熱感（熱流量大?。?。假設人的皮膚與織物表面熱接觸時間τ短于幾秒鐘，測試面料可以被簡化成具有一定熱容ρc [J/m3]且均勻分布的物質，初始溫度為t2。人體（保持恒溫，溫度為t1)）與測試面料間構成不均勻的溫度場，考慮到兩側邊界的條件，由此可以定義通過織物的熱流q [W/m3]：

（2）式中，ρc [J/m3]指的是纖維的熱容， b 代表的是熱吸收率。纖維的熱吸收率越高，穿起來就越清爽。 實際紡織品的熱吸收率介于20 Ws1/2/m2K （無紡布）和600Ws2/1/m2K （沉重的濕織物）。

2.2. 整理工藝的類型

牛仔面料制成的服裝一般都要經過工業洗滌也稱工業清洗這樣一道工序。在這道工序中，需要采用一些化學試劑來清除纖維中的定型劑和其他雜質，同時使用其他化學試劑以使服裝達到一定的品質。在此過程中，纖維可能會發生不可逆的變化。這種變化很可能也將改變面料的熱性能，并進一步改變牛仔面料的整體舒適度。從我們調查以及從牛仔服裝生產商那里反饋的信息，工業清洗的主要目標是使服裝更好看以及達到需要的手感,他們不考慮清洗過程對熱舒適性能的影響。這可能是由于牛仔服裝的用戶特別是穿牛仔服的人更傾向于心理上的舒適而不是身體上的舒適。Tarha和 Sariisik[5]研究了不同的褪色和清洗方法對纖維強度，色值和重量的影響。他們發現了纖維清洗方法和纖維其他參數之間有很強的相關性。在他們的研究中，并沒有考察熱舒適參數。本研究的目的是考察不同整理工藝對牛仔纖維熱舒適性能的影響，這在之前并沒有被系統地研究過。

在工業清洗的第一階段，機織過程中使用的定型劑和運輸過程中混入的其他雜質首先被清除掉，同時使服裝達到一個褪色的外觀。在第二階段，通過使用某些化學物質使服裝具備特定的手感或者使之具備特定的性能，如防水性，防蛀等。測試的樣本通過11種方法進行處理（樣品的組成和結構如表1所述），其中一個樣品不作清洗處理,該樣品只做絲光和中和處理，但沒有進行工業洗滌。

3. 研究過程

牛仔面料通過使用在棉布的經紗和緯紗來制作。經紗被染成硫黑色，而緯紗未被染色。這種纖維在工業洗衣機中通過11種不同的方式清洗（洗滌詳細條件見表1）。制備的織物樣品面積為20×20cm的樣品，測試實驗室的溫度為24～26℃，相對濕度為25～28%。熱導率，熱阻和熱吸收率的測定由ALAMBETA測試儀完成。

表1 纖維特征

4. 結果和討論

表2顯示的是不同的工業洗滌方式處理后對纖維熱舒適性能的影響。通過表2可以看出，很明顯，含有定型劑的纖維，其導熱性能最好。另一方面，清除掉所有整理劑的纖維，其導熱性能最差。添加陽離子或有機硅的柔軟劑之后，纖維的導熱性能獲得提升。

柔軟劑的使用主要是改善服裝的手感，但在另一方面卻會降低其舒適性。因此，有必要優化操作條件，既能使用這些柔軟劑又不破壞服裝的導熱性能。使用更柔軟的紗線也可以解決這個問題。

熱阻是同樣重要的另一種現象。它不只是導熱系數的倒數，它也有自己的影響。顯然，導熱系數和熱阻看起來相反，但這兩者之間存在著微妙的差異。

從圖1，2，3，以及表2可以看出，不同的洗滌工藝對纖維的熱傳導性、熱阻和熱吸收率有著不同的影響，這一點很明確。這種差異表明，這三個參數可以賦予纖維不同的性能。例如，熱傳導性表征熱量從材料的一點傳遞到另一點的能力，而熱吸附性能是表征材料對外部熱條件的調整能力。在這種情況下，需要考慮熱傳導率、比熱和密度。這意味著，熱吸收率是一個取決于樣品的熱導率、密度和比熱的指標。熱阻與材料的厚度成正比，與材料的熱傳導率成反比。這里，樣本最終厚度也起著重要作用。

表2 整理工藝對牛仔面料導熱系數，熱吸收率和熱阻的影響

表3 導熱系數，熱吸收率和熱阻之間的相關系數

表2中的結果表明，工業清洗對與熱舒適性相關的三個參數有顯著的影響。更重要的是，所選參數之間的相互關系是不同的。相關度的范圍從0.392到0.891，盡管如此相關性依然是高度顯著的（p值小于0.005）。

牛仔面料為了達到褪色的外觀需要經過工業清洗處理。工業清洗的第二個主要的目標是使面料具有一定的手感[5]。根據牛仔面料制造商的生產部門提供的信息，這兩個方面的性能消費者很容易做出評判，對產品的市場營銷影響顯著。牛仔服裝生產商總是試圖在這些方面的競爭中占據優勢。根據牛仔服裝生產商的投資趨向，他們在采購更好的工業清洗機器和相關設備。此外，化學品制造公司為牛仔服裝生產商提供特殊的整理劑是另一個有說服力的論據。另一方面，牛仔布生產商很少考慮工業清洗對織物熱舒適性的影響。熱舒適性的差異沒有機器的幫助是很難做出判斷的。不過，穿著牛仔服的消費者可以體驗到這些變化。鑒于熱舒適性是牛仔面料服裝整體舒適性不可缺少的一部分，這項研究可以幫助生產商在工業清洗對熱舒適性能影響的情況下選擇整理劑。

1. nal garment and clothing. Indian Journal of Fiber and Text. Research 33, 2008, 239-245.

2. Hes L., Thermal properties of nonwovens,Congress Index 87, Genf, April 1987

3. Hes L., Heat, Moisture and Air Transfer Properties of Selected Woven Fabrics in Wet State. Journal of Fiber Bioengineering and Informatics, 2008, 969-976.

4. Tarhan M., Sariisik M. A., Comparison Among Performance Characteristics VariousDenim Fading Processes. Textile Research Journal, 79(4), 2009, 310-309.

5. Frydrych, I. et al, Comparative Analysis of the Thermal Insulation Properties of Fabrics Made of Natural and Cellulose Fibers.FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe,2006, 40-44.