聚酯纤维/羽绒混合物保暖性能相关性研究

万旺军 谭 蒙 董如军

（1.浙江出入境检验检疫局 浙江杭州 311208；2.宁波纺织仪器厂）

1 前言

羽绒制品已渐渐从传统的单纯性保暖上升到保暖、轻便、款式新颖、自然环保以及高性价比等较高层次的要求。多年来，羽绒制品一直以羽毛绒作为填充料，但羽毛绒属于天然蛋白质纤维，除具备优良保暖性外还存在蛋白粉尘污染、容易滋生细菌、防潮性差等缺点[1]，因此，为提升和改善羽绒产品的性能，近年来出现了越来越多以聚酯纤维或聚酯纤维和羽绒的混合物作为羽绒制品的填充料。针对市场上出现的这种新变化，我们对聚酯纤维与羽绒混合物的保暖性能进行了比较和探讨，以期为此类产品更合理开发提供理论依据。

聚酯纤维保暖性能的指标主要有蓬松度，这是衡量聚酯纤维产品保暖性能的最重要指标。空气是热的不良导体，纺织类产品的蓬松度越高，其中吸附的空气就越多，经传导损失的热量就越少，从而可以减少由于传导而散失的热量[2]。因此，蓬松度越高也就意味着其保暖性能越好。本研究对于保暖性能的测试主要依据我国国家标准为GB/T 11048- 2008《纺织品生理舒适性稳态条件下热阻和湿阻的测定》[3]。在GB/T 11048新标准中规定了A、B两种类型的测试仪器。测定热阻和湿阻或仅测定其中之一时优先采用A型仪器(蒸发热板法仪器)，在仅需测定热阻时也可以采用B型仪器(静态平板法仪器)，在试验中采用A型仪器(蒸发热板法仪器)。对于聚酯纤维蓬松度，主要参考IDFB-2010羽绒测试标准中规定的检测方法对聚酯纤维蓬松度进行测试。

本研究在对聚酯纤维相关性能进行分析的基础上，探讨了聚酯纤维及其与羽绒混合物的蓬松度与保暖性能之间的相互关系，从而为聚酯纤维产品提供质量评价的依据，这既有利于规范聚酯纤维市场交易秩序，又有利于企业在聚酯纤维的原料采购、产品质量控制等环节有效把控。

2 材料与方法

2.1 材料

2.1.1 试验设备

YG606G通风式热阻湿阻测试仪：热阻测定范围0.002-2.0 m2.K/W，IDFB-FP 羽绒蓬松度仪：测试量筒内径288 mm ，压板直径284 mm ，测试样品质量30g ；多功能羽绒制品检测台：自制；AL/PL系列电子天平(0.0001g)，35cm×35cm筛网。仪器均购于宁波纺织仪器厂

2.1.2 试验材料

聚酯纤维：3.60dtex×35mm，单中空；100%水洗灰鸭绒：按照IDFB-2010羽绒测试标准。样品均来源为杭州市萧山地区羽绒企业。

2.2 方法

2.2.1 试样的制备

由于聚酯纤维及其与羽绒的混合物为大量分散个体，不易直接进行检测，在进行保暖性测试时，自制可填充试样的纯棉织防绒袋数只，在其一侧预留2 c m小孔用于填塞样品，样品袋尺寸规格为35cm×35cm，织物规格为：CJ14.5tex×CJ14.5tex，密度523.5/10cm×393.5/10cm。同时为保证测试样品的均匀性，笔者将聚酯纤维与羽绒进行了充分的混合，尽量保证混合物的均一性，并在热阻测试中制作了固定样品的筛网，从而能保证较快完成热阻测试过程。

2.2.2 保暖性测试方法

按照新版国家标准GB/T 11048- 2008《纺织品生理舒适性稳态条件下热阻和湿阻的测定》中所使用的通风蒸发热板法进行检测。测试条件为恒温温度为35℃，温度精度为±0.5℃，恒定气流1m/s，相对湿度误差不应超过±3%。每次测试3次，结果取其平均值。

2.2.3 蓬松度测试方法

将试样在温度为20℃±2℃，相对湿度为65%±2%的条件下放置24h。采用IDFB-2010测试标准10－B.3部分的蒸汽还原法，取试样30g，每次测试3次，结果取其平均值。

3 结果与分析

3.1 试验样品均匀性检测

在预试验过程中，由于羽绒的蓬松结构以及聚酯纤维经开松后的松散状态导致样品空气层相对不规则，在对其热阻测试中出现样品导热不均匀的情况，样品热阻数值波动也比较大，需要较长时间才能稳定，测试过程耗费时间。因此在进行热阻测试前要尽量保证样品填充的均匀一致，为此使用自制的多功能羽绒制品检测台对试验样品的均匀性进行了检测。将试样置于检测台导向杆上，经线阵CCD扫描，通过分析软件对试样相对灰度值进行计算，试样间灰度值平均偏差≤5%，保证了试验样品的均一性。

3.2 聚酯纤维/羽绒混合物填充量与保暖性的关系

热阻是辐射、传导、对流的热传递作用相结合的最终结果，它的值取决于其中每一个值对热传递的贡献。虽然热阻是纺织材料的一个固有特性，但由于受诸如与周围环境辐射热传

递等因素的相互影响，它的测定值会随着试验环境的不同而变化[4-6]，因此我们使用YG606G通风式热阻湿阻测试仪，采用通风蒸发热板法对聚酯纤维/羽绒混合物的热阻进行检测。

由于被测试物为松散填充物和不均匀厚度的样品，为此制作了一个高度和试样不受外力作用时与试样袋（尺寸规格：35cm×35cm）高度一致的筛网，将试样放置于其中，从而保证热阻测试过程的顺利进行。测试结果如下表1所示。

表1 不同填充量的聚酯纤维热阻测试数据

从表1测试数据可以看出，聚酯纤维制品越厚，即单位面积质量越大，其热阻值也越大，保暖性越好。

3.3 聚酯纤维混合物保暖性与羽绒混合量的关系

由于目前市场上大多数聚酯纤维制品为聚酯纤维与羽绒的混合填充料，其混合比例大多数为60%-70%，通过相互混合来提高聚酯纤维与羽绒产品的舒适性、刚度、回弹性等。为此在填充量为30g的情况下，我们将聚酯纤维与100%水洗灰鸭绒进行不同比例的混合，经过对其热阻值进行测试，得出了聚酯纤维混合物保暖性与羽绒添加量之间的关系（见表2）。

表2 不同混合填充料的热阻测试数据

从表2测试数据可以看出：在一定范围内(羽绒混合量＜70%)，聚酯纤维混合物的热阻值随着含绒量的增加而增大，达到甚至超出了纯羽绒的热阻值，但当含绒量达到一定程度后，继续增加含绒量反而会使试样的热阻值变小。我们认为这主要：

（1）聚酯纤维回弹性好，能支撑起一个相对固定的结构空间，同时加上羽绒独特的羽状结构和空气作为热的不良导体，在填充物里面既有蓬松的羽绒又有不流动的空气，因此增加适量羽绒能起到较好的保暖效果，甚至比纯羽绒试样的保暖性好；

（2）但当羽绒的填充量过大时，那个固定的空间逐渐被挤压，空间中的空气和羽绒的羽状结构都被破坏，试样热阻值变小，混合物的保暖性就降低。

通过以上分析，得知将聚酯纤维与羽绒进行混合，不但能改善羽绒制品某些性能（比如防潮、防蛀等），价格相对低廉，同时还能在一定程度上改善羽绒的保暖性能。

表3 不同含绒量填充料蓬松度的测试数据

3.4 不同聚酯纤维混合物蓬松度的测定

为探讨聚酯纤维与羽绒混合产品的蓬松性与含绒量之间的关系，采用IDFB-2010标准中10－B.3部分的蒸汽还原法对聚酯纤维与羽绒混合物的蓬松度进行了测定。每个试样测试3次，结果取其平均值，测试结果见表3。

由于聚酯纤维具有良好的回弹性，在与羽绒进行均匀混合后相互间能起到支撑作用，从而形成了大量蓬松的空间结构，具有优于单纯羽绒或单中空聚酯纤维的蓬松性能，但当混合填充物中羽绒含量达到一定程度后，其蓬松度变化并不明显，甚至出现了下降趋势。

3.5 聚酯纤维/羽绒混合物蓬松度与保暖性的综合分析

从图1中可以看出，聚酯纤维/羽绒混合填充物的热阻值随着羽绒含量的增加而增大，当羽绒混合量达到70%之后，热阻值不增大，反而出现了下降。 混合填充物的蓬松性能随着混合物中羽绒含量的增加而增加，但当羽绒混合量达到70%之后，其蓬松度变化并不明显。根据以上聚酯纤维与羽绒混合产品的热阻值和蓬松度的变化趋势，对这2项指标的关联性进行了分析，整体而言混合填充物的蓬松性与保暖性的变化趋势基本一致，热阻值随着蓬松度的增加而增加，在混合物种羽绒混合量达到70%之后，均出现了增长停滞甚至是下降，这与羽绒的保暖特性变化趋势基本相同。

图1 聚酯纤维与羽绒混合填充物蓬松度与保暖性能相关性趋势

4 讨论

聚酯纤维由于具有较好的耐热性、绝热性、回弹性及耐酸碱性，能补充和完善羽绒填充料的某些性能，同时由于聚酯纤维取材广泛，价格低廉，因此目前被广泛用作填充材料。利用聚酯纤维与羽绒混合物作为填充料较好地克服了羽绒作为保暖材料臃肿肥大的缺陷，同时还具备了羽绒轻柔和高保暖的优点。单中空聚酯纤维因具有高绝热性、低吸湿性和优良的回弹性等特点[7]，结合羽绒作为天然中空纤维，呈多级羽状结构，通过均匀混合后能自行分割成大量稳定、细密、均匀的小空间，这种结构不仅增加了混合产品中静止空气含量还能有效防止空气形成对流，同时也使得聚酯纤维与羽绒的混合产品具有优良的保暖性。

本研究首次对聚酯纤维的蓬松性与保暖性的关联性进行了研究，通过对聚酯纤维、聚酯纤维/羽绒混合物的蓬松度、热阻值进行检测，得出了以下结论：1）聚酯纤维制品越厚，其热阻值也越大，保暖性越好；2）聚酯纤维与羽绒进行均匀混合后相互间能起到支撑作用，从而形成了大量蓬松的空间结构，具有优于单纯羽绒或聚酯纤维的蓬松性能，但当混合填充物中羽绒混合量达到一定程度后，其蓬松度变化并不明显，甚至出现了下降趋势；3）将聚酯纤维与羽绒进行混合，不但能改善羽绒制品防潮、防蛀等性能，而且价格相对低廉，同时还能在一定程度上改善羽绒的保暖性能。

［1］ 金阳，李益民，李薇雅.羽绒纤维与其他蛋白质纤维结构的比较[J].纺织学报，2003,24（5）：429-430.

［2］ 姚穆.纺织材料学[M].北京：中国纺织出版社，2002:436-439.

［3］ GB/T 11048- 2008 纺织品生理舒适性稳态条件下热阻和湿阻的测定[S].

［4］ 黄翠蓉，于伟东，许海叶.羽绒服保暖性探讨[J].武汉科技学院学报，2007,20（1）：25-29.

［5］ Sukugars S，Yokura H.Non-recovery of futon padding after repeater compression[C].Proceeding of the 22nd textile research symposium at MT.FUJU,1993.

［6］ 周朝健，张恒，张瑜，等.不同工艺对木棉/ES非织造材料保暖性能的影响[J].南通大学学报（自然科学版），2012，11（1）:45-48.

［7］ 张建春，赫新敏，岳素娟，等.羽绒絮毡复合PTFE膜保暖材料的研究[J].纺织学报，2004，25（4）:38-39.