冬季防风保暖运动面料的设计与生产工艺

瞿建新,陆 艳,陈 群

(江苏工程职业技术学院,江苏 南通226007)

0 前言

目前市场上流行的户外运动面料都是以轻薄、透气透湿为主,适用于夏季或早秋晚春季节。开发一款冬季防风保暖户外运动机织面料,集防风、保暖、舒适、时尚、耐磨、抗撕裂、耐洗涤等基本功能于一体,以满足冬季户外运动爱好者的需求。

1 产品设计

冬季户外活动面料的功能要求与夏季的户外运动面料相比较,功能上有很大的区别:(1)冬季户外运动面料要有防风功能,以抵御寒气的入侵;(2)面料要有较低的热传导性能,以降低热量流失的速度;(3)经向需要良好的弹性回复功能,以方便肢体的活动;(4)冬季户外运动服需要贴身,避免面料与肌体间形成流动空气;(5)户外活动时,容易剐蹭、摔倒,面料要耐磨、抗撕裂功能等。产品根据以上的要求进行设计。

1.1 产品的设计思路:

面料设计成三层结构,每层都有各自的性能特点。表层防风、耐磨、抗撕裂、防剐蹭;中间层蓬松、柔软、保暖;里层舒适、快干、透气透湿;面料的经向要有弹性,方便肢体做伸展运动;纬向要有弹性,紧身性能好,防止产生流动空气;选用热传导性能低的纤维,减缓热量的流失,防止外面寒气的入侵。

1.2 面料的表层设计

1.2.1 表层面料原料的选用

面料表层需要耐磨、防风、防剐蹭等功能,因此表层面料的纤维需要选用热传导性能比较低的纤维。合成纤维的回潮率比较低,热传导系数比较小,强力高、耐磨性能好,能够满足防风、保暖、耐磨、防剐蹭等功能要求,适宜用作为外层面料的原料。

合成纤维中的锦纶纤维,弹性回复性能好,肢体作伸展运动时,比较方便;面料贴身性能好,能够避免肌体与运动服间产生流动空气;同时表层织物弹性好,中间层会更加膨松,能增加保暖织物中静止空气的含量,更利于保暖。本织物选用N70D/72F DTY FD 锦纶长丝,作为冬季户外运动面料表层织物的原料。

户外运动时面料的表层容易被剐蹭,而长丝织物容易出现勾丝现象。给予锦纶长丝适当加捻,加捻捻度为680捻/m。锦纶丝加捻后,在遇到剐蹭、摩擦的情况下,不容易产生勾丝,耐磨性能得到提高。加捻捻度不宜大,捻度大,面料会缺少飘逸感,同时也会增加面料的生产成本。

表层的锦纶纤维要选用长丝,不要选用短纤纱,短纤纱的弹性不如长丝,经向会影响肢体的伸展运动,纬向会影响面料的贴身性能。

1.2.2 表层织物的组织结构

表层织物的防风性能要好,因此织物的组织结构,宜采用交织次数多的平纹组织。平纹组织结构的面料,精致细腻,抵御外来寒气的入侵的功能要优于其他松散的组织结构。

1.2.3 面料的经纬密度

面料的表层需要较大的经纬密度,经纬密度大,纱线间的间隙小,外面的寒气难以入侵,防风功能好,同时也不容易产生勾丝,提高了面料的耐磨性能。本织物表层经密为550根/10cm,表层纬密为416根/10cm。

1.3 面料的中间层设计:

1.3.1 中间层的结构

机织面料的中间保暖层有三种:经纬交织的保暖层;只有经纱的保暖层;只有纬纱的保暖层。

经纬纱交织的保暖层:这种保暖层面料比较坚挺,适用于比较正规的场合,不宜用于休闲运动的场合。

选用纬纱作为保暖层:休闲运动场合的保暖层,要求蓬松、柔软、轻盈,要含有较多的静止空气,因此设计中间层时,为了蓬松,只能使用较小的张力工艺,才能有较好的蓬松效果,根据上述分析,中间层不能选用经纱,因为经纱需要较大的张力,才能保证梭口清晰,满足织造要求。

1.3.2 中间层的原料

中间层的原料不要选用短纤纱,短纤纱间的间隙大,容易形成流动空气,蓬松效果也较差,影响面料的保暖效果。长丝蓬松度好,能使保暖层中含有大量的静止空气,阻隔了热量的传递,提升保暖的效果,同时使保暖层轻盈,方便肢体活动。

中间层使用较粗的纬丝,增加面料的厚度。纬丝为N160D /96F ATY FD,面料比较厚实,含有的静止空气多,保暖效果更好。

中间层的纬丝不要加捻,因为一旦加捻,长丝中的空气被挤压,蓬松度下降,静止空气减少,会降低保暖效果。

1.3.3 中间层的密度

中间层的纬密为表层织物的50%。中间层密度不宜大,密度大会影响面料的轻盈性能,不利于肢体活动。

1.4 里层面料的设计

1.4.1 里层原料的选用

里层织物的原料选用14.7tex铜氨/腈纶吸湿发热纱线,混纺比为 60%的超细旦抗起球腈纶纤维,40%的铜氨纤维。超细旦抗起球腈纶纤维,柔软性好,舒适性佳,铜氨纤维吸湿性好,能迅速吸收肌体所产生的汗水,保持肌体干爽。发热纱线,能够吸收的湿气,并将其转化为热量,这种发热纱线制成的织物,柔软、舒适,冬季触体时没有冷湿感。1.4.2 里层织物的织物组织

选用斜纹组织2/2斜纹,斜纹织物柔软性好,触体性能好,不容易形成流动空气,能进一步提升面料的保暖性能。

1.4.3 里层面料的经纬密度设计

表层面料需要防风、耐磨,因而需要较高的经纬密度;中间层蓬松、柔软,需要较小的经纬密度;里层面料需要柔软舒适、透气透湿,也需要较小经纬密度。里层织物的经纬密度均为表层织物的50%。

1.5 接结组织:使用里层织物的经纱,接结表层组织,并在表层形成菱形图案。

2 织物的上机工艺

2.1 织物的上机图

织物上机图如图1所示,图中:A表示表经,C表示里层经纱,a表示表纬,b表示中间层纬纱,c表示里纬,图中表示表层织物的经组织点,表示里层织物的经组织点,○表示织制a纱时,C经纱提起。接结组织:使用C经纱,接结表层A经纱的接结方式,接结点在织物表层形成菱形图案,增强了面料的时尚感。

图1 上机图

2.2 反织工艺

由于表层经纱比较多,为了减少提综次数,使用反织工艺,即将A经纱用作为下层经纱,C经纱用作上层经纱,a纬纱用作为下层纬纱,c纬纱用作为上层纬纱,这样织制a纬时,C经纱提起。由于C经纱的根数少于A经纱,有利于梭口的清晰。

2.3 面料的上机工艺:

坯布幅宽为160.8 cm,坯布总经密为1010根/10cm,全幅总经根数为11984根,一花24根,一花中A经纱16根,C经纱8根,全幅494花,其中A经纱7904根,边纱为128根,边纱使用A经纱,因此A经纱共计8302根,C经纱3952根。经纱排列顺序为:2A,1C;纬纱排列顺序为:2a,1b,1c,上机筘幅为166.8cm,筘号为240齿/10cm,每筘3入。

3 生产要点

3.1 络筒

表层经纱络丝速度设定为800m/min,选用中等络丝速度。络丝速度快,容易导致经丝起毛。里层经纱络筒速度为1000m/min,络筒张力为4档。

3.2 倍捻

表层经、纬丝,需要倍捻,捻度为680捻/m,倍捻速度为38m/min。

3.3 整经

经纱有二种,织缩各不相同,需要分开整经,其中A经纱共8032根,整成11轴,整经配轴为730×9+731×2;C经纱,共3952根,整成6轴,整经配轴为658×2+659×4;

3.4 并轴

A经纱整经后需要经过并轴工序,并轴速度为80 m/min。

3.5 浆纱

C经纱为短纤纱,需要经过上浆工序。浆料配方为:变性淀粉56%,PVA浆料40%,抗静电剂2%,蜡片2%。上浆速度为50m/min,上浆率为11%,浆纱回潮率为5.5%,浆槽温度为950,使用前重后轻的压浆工艺。

3.6 穿综工艺

表层织物的A经纱,根数比较多,经纬密度大,织物组织为平纹,梭口难以清晰,穿在综框的前区,使用1～4页综织制。里层织物的C经纱,根数只有表层经纱的50%;C经纱还有接结表层组织的功能,穿在综框的中区,使用5～12页综。具体穿综顺序为:1,5,2,3,6,4,1,7,2,3,8,4,1,9,2,3,10,4,1,11,2,3,12,4,每筘3入。

3.7 织造

织物组织为三层结构,经纱有不同的织缩率,生产难度比较大,高速织机难以发挥效率,选用速度较低的GA747剑杆织机织制,织机转速为185r/min。

双轴织制:表层经纱,交织次数比较多,经织缩比较大,而且总经根数也比较多,需要控制较大的上机张力,使用织机原有的送经机构。里层经纱根数只有表层经纱的50%,经纬密度也比较小,经织缩相对比较小,放在后梁上方的辅助轴架上。

织造的其他工艺:使用“早开口,迟引纬,低后梁”工艺,开口时间为2800,进剑时间为800,后梁高度为105mm。这种织造工艺,上层经纱张力较大,利于梭口清晰,有利于保障织造的顺利进行。

4 保暖性能测试

4.1 保暖性能测试

参照GB/T11048-2008《纺织品生理舒适性稳态条件下热阻和湿阻的测定》,本文使用YG606L平板式织物保温仪对面料的保暖性能进行了测试。取试样3块,试样尺寸为30cm×30cm,实验的主要技术参数如下:环境温度20±2℃,相对湿度65±2%,预热时间30min,加热周期次数5次,试验板温度36℃,测试数据见表1。

表1 保暖性测试数据

4.2 测试数据分析

梭织保暖面料的保暖性能指标,目前还没有国家标准。通过参考<针织保暖内衣保暖性能国家标准>,来分析文章中面料的保暖性能。针织保暖内衣一般要求面料的传热系数在25%～40%之间,传热系数越大,表示织物导热性能越好,隔热性能越差,热量容易流失。本文中的面料,经测试平均传热系数为16.68W/m2·℃,远低于一般保暖内衣面料传热系数的要求,说明该面料有优异的隔热性能;克罗值越大表示保暖性越好,一般面料要求克罗值在0.22clo～0.32clo之间,本文中的面料,克罗值为0.4857clo,是一般面料的2倍多,同样说明该面料有优异的保暖性能;针织保暖内衣的保暖率要求≥30%,文中的面料保暖率达到了41.75%,远高于国家标准的要求,说明该面料单位时间内热量的流失比较少,保暖性能优越。三组数据都表明:冬季防风保暖户外运动面料有优异的保暖性能。

5 结束语

冬季户外防风保暖运动面料,使用三层结构:表层原料选用锦纶,锦纶纤维具有轻薄、柔软的特点,面料经纬双向都有弹性,纬向弹性,使面料的贴身性能好,不容易形成流动空气,经向弹性,方便了肢体的活动,锦纶的热传递性能比较低,能有效抵御外来寒气的入侵;保暖层柔软、蓬松、轻巧,含有大量的静止空气,形成了天然的阻止热量流失的阻隔层,能有效地减缓热量的流失;里层使用铜氨纤维/腈纶纤维混纺发热纱,里层透气透湿性能好,制成的冬季服装,没有冷湿感。面料的三层结构,每层都有各自不同的服用功能,三层面料的功能组合,形成了一款高性能的防风保暖冬季户外运动面料。