多組分防風抗靜電駝絨復合絮片的開發及其性能

韋玲俐，方丹丹，孫 窈，邵一卿，夏 鑫

(新疆大學 紡織與服裝學院，新疆 烏魯木齊 830046)

隨著人們對美好生活的追求，對于保暖材料要求更加傾向自然、輕質、美觀[1-2]。駝絨因其輕柔、防潮、色澤自然、保暖性強，已成為一種廣泛流行的特種動物纖維填充材料。但經其制成的保暖絮片仍存有一些不可避免的缺陷。由于駝絨纖維自身卷曲的特點，使其絮片纖維間存在較大空隙，在風速較大的高壓差情況下，防風性能減弱[3]，保溫性能下降。此外，駝絨纖維屬于蛋白質纖維，人體日常活動使其產生靜電現象，降低穿著舒適感，引起人體失眠、煩躁，對神經衰弱者危害較大[4-5]。同時，駝絨因其稀有價貴，生產成本高，通過纖維混合的方式，可以改善駝絨絮片自身性能的不足，降低生產成本。超細纖維線密度低，不超過1 dtex,比表面積大,可以貯存更多的靜止空氣。近年來，歐美等國家主要以研究超細纖維和中空纖維絮體及防風層壓織物為主[6]，而國內鮮有將超細纖維與動物纖維混合用以制作防風織物的報道。另外，金屬導電纖維具有良好的永久抗靜電效果，與靜電劑相比更符合綠色環保的理念，適當添加金屬導電絲可穩定提高織物的抗靜電性能[7]。莊小雄等[8]將導電纖維條和滌綸/羊毛毛條進行混紡，制成具有優異抗靜性能的毛/滌花呢織物。

本文將駝絨、滌綸超細纖維、棉及不銹鋼纖維混合，配合適當滌綸三維卷曲纖維和聚烯烴系纖維(ES纖維)，采用熱合非織造布加工工藝制成多組分防風抗靜電駝絨復合絮片，既兼顧了駝絨絮片優異的保暖性及彈性，又提高了其防風、抗靜電性能，同時，結合使用新疆優質的棉纖維，降低了絮片生產成本，這對于緩解毛料短缺，拓寬保暖材料市場，增加駝絨產品的附加值具有重要意義。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

駝絨：二級駝絨，平均細度25 μm，平均長度 51 mm。滌綸超細纖維：線密度0.9 dtex,長度38 mm。棉纖維：平均線密度1.1 dtex,平均長度 38 mm。滌綸三維卷曲纖維：線密度6 dtex,長度 51 mm。不銹鋼纖維：線密度8 μm，長度50 mm。ES纖維：線密度1.4 dtex，長度38 mm。

1.2 加工前準備

由于駝絨與化纖在生產時易產生靜電現象，在開松梳理過程中常伴有結團纏繞的情況，不但對生產環境造成危害，還會造成原料浪費，因此需要用15%(owf)的水對其進行加濕回潮處理，纖維經噴壺均勻噴灑加濕后用塑料布覆蓋，保濕24 h后再進行投料加工。

1.3 加工工藝

本文實驗中，以駝絨、滌綸超細纖維作為主體纖維，配合不銹鋼纖維、棉及滌綸三維卷曲纖維，利用ES纖維低熔點特性，通過熱合非織造布生產工藝進行產品加工。工藝流程為: 加濕→開松→梳理→鋪網→熱壓定形→成卷。設置加熱溫度為130 ℃，加熱時間3 min，試樣面密度為200 g/m2，試樣尺寸30 cm× 30 cm， 4種復合絮片原料比例設計見表1。

表1 復合絮片原料比例設計 %

1.4 性能測試

1.4.1 面密度

參考GB/T 24218.1—2009《紡織品 非織造布試驗方法 第1部分：單位面積質量的測定》，準備 3塊試樣，尺寸大小為30 cm × 30 cm，測試每組樣本的面密度并計算平均值。

1.4.2 保溫性

參照GB/T 11048—1989《紡織品保溫性能試驗方法》，采用 YG(B)606D 型平板式保溫儀測量試樣的保溫性能。將準備好的試樣覆蓋于試驗板的測試區中，試驗中，通過測量試驗板在一定時間內保持恒溫所需的加熱時間，計算出織物的保溫率、傳熱系數和克羅值等保溫指標。

1.4.3 透氣性

參考 GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》，采用 YG(B) 461E 型織物透氣儀對樣品的透氣率進行測試。準備3塊試樣，每塊試樣測試 3次，計算其透氣率及平均值。

1.4.4 靜電性能

參考GB/T 12703.5—2010《紡織品 靜電性能的評定 第5部分：摩擦帶電電壓》，采用LX-170靜電電壓測試儀對織物進行測量。每組試樣測試 4點，計算其靜電電壓平均值。

1.4.5 蓬松性及壓縮回彈性

參考 FZ/T 60003—2011 《絮片單位面積質量、壓縮回彈性及蓬松度的測定》測試保暖絮片的蓬松性及壓縮回彈性。直接測量試樣面積S，質量m，絮片輕壓下的厚度T0、最大壓力Tn和回復厚度T1,并計算以下3個指標：

壓縮率C=(T0-Tn)/T0×100%

壓縮彈性率R=(T1-Tn)/(T0-Tn)×100%

蓬松度B=S×T0/m×0.1

2 結果與分析

2.1 保溫性測試

保溫性能是絮片的最基本性能，是指試樣能保持被包覆體溫度的程度，一般采用克羅值、保溫率和傳熱系數等3個指標表征[9]。試樣的保溫率越大，說明織物保暖性越好。織物的保溫率與其組成纖維的導熱率直接相關，由不同纖維組成的絮片的保暖性呈現出差異化[10]。其次，由于空氣的導熱性低于常用纖維，當絮片內含有適量的靜止空氣，有利于提高其保暖性能。不同駝絨含量的絮片保溫性能見表 2。

表2 不同駝絨含量的絮片保溫性能

從表2可以看出，面密度相近的4種絮片保溫性能都較為良好，A、B、C 3種復合絮片的保溫性能與 D型純駝絨絮片相比略為下降。駝絨作為主體纖維對絮整體的保暖性起到決定性作用，其具有優異的保暖性能。這是由于部分駝絨纖維直徑較大，纖維內部含有髓質結構，該結構容易貯存靜止空氣，另外駝絨纖維自身呈現特殊的轉曲形態，在絮片中起到骨架作用，這使得絮片中的纖維間留有一定間隙，可儲存大量靜止空氣，三維卷曲纖維同駝絨有著相似的形態結構，可起到輔助貯存空氣的作用。從表2還可發現:B型絮片保溫性能有較明顯的提升，已具有較為優異的保暖性能。為探尋超細纖維與棉在絮片中對保溫性能影響，以B型復合絮片作為基礎，等比例調整棉與超細纖維配比，試樣B1棉/超細纖維為5/25，試樣B2棉/超細纖維為10/20，試樣B3為棉/超細纖維15/15，試樣B4為棉/超細為維20/10。不同棉/超細纖維配比的絮片保溫性能見表3。

表3 不同棉/超細纖維配比的絮片保溫性能

從表3可以看出，復合絮片的保暖性能隨著棉比例的增加而逐漸提高，說明棉的保溫性能優于超細纖維。棉與超細纖維均具有較低的線密度，能夠吸附更多靜止空氣，在絮片具有較高含氣量的同時仍保持著較小的透氣率，維持絮片內空氣靜止，有效起到保暖作用。然而棉纖維內具有空腔結構，儲存的空氣更為穩定，是超細纖維所不能替代的。

2.2 透氣性測試

織物的透氣性指在織物兩側存有一定壓差時，單位時間內通過試樣單位面積的空氣量[11]。通常實驗室測定條件為100 Pa，為探求復合絮片在高風速大壓差的極端環境中的防風性能，測量了不同配比方案下的復合絮片在不同壓差中的透氣率，間接地評價絮片的防風性能。復合絮片在不同壓差下的透氣率見圖1。復合絮片在不同壓差下透氣率數據擬合見表4。

圖1 復合絮片在不同壓差下的透氣率

表4 復合絮片在不同壓差下透氣率數據擬合

編號擬合方程R2B1y=1 100.9lnx-2 729.00.989 4B2y=1 042.1lnx-2 834.30.988 5B3y=1 020.5lnx-2 817.90.971 6B4y=990.19lnx-2 735.60.976 7Dy=947.55lnx-2 618.60.965 7

由圖1可以看出，復合絮片的防風性較純駝絨絮片顯著提高，這是由于絮片的透氣性能主要與纖網中空隙的大小和數量有關。超細纖維的線密度較低，能夠均勻地填補在駝絨骨架纖維之間，在熱壓過程中，可使纖維間黏結纏繞得更為緊密，從而減小了纖網中的孔隙，增大了空氣透過的阻力，提高了復合絮片的防風性能。同時，隨著絮片防風性能的提高，有效降低了絮片中靜止空氣的對流，從而減緩了熱量的流失[12]，有利于絮片保暖性能的提高。一般情況下，絮片透氣率在 600～2 000 mm/s 之間屬于優等的保暖絮片，而實驗中B1、B2型復合絮片即使在較高的壓差條件下仍具有較好的透氣性能，符合優等絮片要求。由表4可以發現，隨著超細纖維的增加，絮片的防風性能逐漸提高，這是由于超細纖維不但可減少纖維間隙，還具有較大的比表面積，可以吸附住更多的靜止空氣。綜合考慮復合絮片的保溫與防風性能，認為B2型絮片為最佳棉/超細纖維配比工藝，后續實驗在B2基礎上進行探索。

2.3 抗靜電性測試

絮片的靜電性能是其使用性能的一項重要的考察指標。由于駝絨纖維電導率較低，是電的不良導體，當與化纖混紡時更易產生電荷集聚現象，降低服飾材料的舒適感。為提高復合絮片的抗靜電性能，在復合絮片中分別添加1%、3%、5%、7%、9%的不銹鋼纖維，通過測量不同不銹鋼纖維含量的絮片的靜電電壓，觀察絮片的抗靜電性能變化。不銹鋼纖維含量對靜電電壓影響見圖2。

圖2 不銹鋼纖維含量對靜電電壓影響

由圖2可以看出，復合絮片的靜電電壓較純駝絨絮片大幅下降，這是因為復合絮片中含有少量的不銹鋼導電纖維，利用金屬導體內部存在的大量可移動電子，可以顯著提高織物的抗靜電性能，且效果持久，不受環境溫濕度的影響。此外，絮片中含有部分棉纖維，其表面含有較多親水基團，可加速電荷的逸散，有助于提高織物的抗靜電性能。測試中，復合絮片靜電電壓隨著不銹鋼纖維含量的增多而降低，當不銹鋼纖維含量為3%時，復合絮片帶電電壓可達C級，當含量提高至5%時絮片帶電電壓低于1 200 V，可達B級，已具備較為良好的抗靜電性能。

2.4 壓縮性能測試

絮片的壓縮性能也是服裝填料的重要性能之一。絮片的壓縮性常用蓬松度、壓縮率和回彈率 3個指標來表示。分別測試不銹鋼含量在3%、5%、7%時絮片的壓縮性能，以觀察不銹鋼纖維對織物的影響。不同不銹鋼含量下絮片的壓縮性能見表5。可以看出,與純駝絨絮片相比，含有不銹鋼纖維的復合絮片的蓬松度及壓縮彈性率均有下降，其中蓬松度下降較為顯著。蓬松度與絮片的空隙率有很大關系，純駝絨絮片因其內部纖維間存有較大空隙，因而展現出更為蓬松的狀態，而復合絮片中呈現小空隙纖維結構，導致其蓬松度降低。彈性壓縮率是指絮片受壓縮后回復的能力，復合絮片混有一定比列的棉與超細纖維，其抗彎剛度小、彈性低，經高模量的三維卷曲纖維調整后，絮片的壓縮彈性下降并不明顯。壓縮率表明絮片抗壓扁能力，復合絮片抗壓能力優于純駝絨絮片，且隨著不銹鋼纖維含量的增加而略有提高，這是因為不銹鋼纖維具有金屬固有的高抗彎、高彈性模量特性，使復合絮片的綜合壓縮性能符合毛復合絮片一等品標準。

表5 不同不銹鋼含量下絮片的壓縮性能

3 結 論

①經試驗得出B2型復合絮片具有良好的綜合性能，其纖維配比工藝為：駝絨/超細纖維/三維卷曲纖維/棉/ES纖維/不銹鋼纖維為40/20/15/10/10/5，加熱溫度130 ℃，加熱時間3 min。

②與純駝絨絮片相比，復合絮片的保溫率僅略低于純駝絨絮片4.5%，仍具有較好的保溫效果。此外，復合絮片還具有優異的防風性能，即使在 150 Pa高壓差的極端環境中透氣率仍保持在 600～2 000 mm/s 之間，符合優等絮片要求。

③復合絮片具有良好的抗靜電性能，當不銹鋼纖維含量為5% 時，織物帶電電壓已達B級，根據實際生產產品需求可適當提高不銹鋼纖維含量，經測試表明，適當提高不銹鋼纖維的含量對絮片壓縮性能并無顯著影響。

④純駝絨絮片生產成本較高，而棉與超細纖維等其他混紡纖維價格較低，其與駝絨復合混紡的絮片不但具有良好的保溫性能，還具有防風抗靜電等功能性，因而開發駝絨復合絮片具有良好的經濟意義和實用意義。