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保暖性是服装的重要功能之一,同样,絮棉之类的填充材料,也要求有保暖性。此外,被盖用絮棉还要求具有一定的悬垂性(适合感)及吸湿透气性;褥垫用絮棉则还要求具有良好的垫弹性。保暖纤维根据其加工手段分两种:蓬松保暖纤维和蓄热保暖纤维。 一、蓬松保暖纤维 人体热量向环境的散失有辐射、对流和热传导方式。在体温下,辐射散热较小,因此减少纤维的热传导率是一种重要的何暖手段。设计粗厚的织物结构;使纤维束间的空气量增加,虽起到保暖的作用,但无论是服装带是被褥,都给人以笨重感,通过起毛加工使织物表面耸立起绒毛以加大空隙度,虽然减少了热传导,但却加速了对流散热,保暖效果并不明显。开发含有大量滞留空气的纤维,制造出既轻又保暖的衣料和填充材料,是纤维制造业近年努力的方向。 1、高中空度纤维 中空纤维,尤其是中空长丝,可以使纤维富含不产生对流的滞留空气。目前市场上的4孔及7孔中空聚酯纤维,就是依靠提高中空度来增大滞留空气量,以便产品达到更轻更暖的效果。 制造中空纤维的确良方法是通过与易溶聚合物复合纺,再溶掉芯部易溶组分从而制成截面为C形的聚酯和聚酰胶中空纤维,中空度可达30%。但直接通过纺丝制造高中空度纤维较为困难,例如,为了使聚酯纤维(相对密度1.38)轻到可以浮于水面(设其相对密度为0.9),则中空度应该达到(1-0.9/1.38)×100%=34.7%。对于圆形中空纤维,如纤维直径为D,中空部分直径为d,当要求中空度为36%时,有d2=0.36D2,或d=(3/5)D。即当中空壁厚为1时,中空部分的尺寸为3。如果纺线密度为3.3dtex的中空纤维,其壁厚仅为4.38μm,相当于0.2dtex实心纤维的粗细,可知其纺丝技术有相当于难度。为了在如此高中空度下保持纤维的形状,对于聚合物的特性、喷丝板的设计以及纺丝、拉伸工艺条件的选定都有较高的要求。与同样厚度的实心聚酯长丝织物的保暖性相比较,高中空度聚酯长丝高60%~70%而在同样保暖性下,中空丝织物比实心丝织物轻60%~70%。 高中空度纤维不仅可用做秋冬季衣料,还可用做被盖絮棉。不仅具有良好的铺层性,被盖的保暖性与羽绒被相当,而且价格便宜,对人体不产生生理过敏性,并且不成堆成团而具有可洗性。 2、三维卷曲纤维 三维卷曲纤维又称螺旋状卷曲纤维,具有优良的蓬松性和垫弹性。三维卷曲中空纤维具有更好的保暖性。作为羽绒的替代品,在滑雪衫、被褥等填充材料应用上,有良好的商业价值。同时,在枕芯、玩具、椅垫等领域,也有广泛的应用。 三维卷曲纤维的制造通常采用双组分复合纤维法或不对称冷却法。双组分法是选用两种不同收缩性的聚合物复合纺丝,在热处理中因两种组分收缩程度不同而产生三维卷曲。所选用的双组分可以是改性聚酯和聚酯,也可以降酰胺和聚酯。 三维纤维的优点是:既有较好的强度和柔软性,又高度蓬松并有良好的回弹性。 3、球形纤维 一般合成纤维填充材料包括三维卷曲纤维在内,在使用时纤维互相缠结,易于造成铺垫不匀甚至空洞现象。但用于被褥、垫子等制品,因长期受到压力,蓬松性难以保持长久和均一,球形纤维就是针对这些缺点研制的。 球形纤维原料可以是实心纤维也可以是中空纤维,但必须三维卷曲,在特制的容器中经充分碰撞而成球,在制造时也可添加粘合纤维。 球形纤维具有良好的长久回弹性和易填充性,制品只需轻轻的打,即可恢复原状,是一种具有蓬松记忆的功能纤维。 二、畜热保暖纤维 人们把陶瓷微粉应用于功能纤维之初就是为了获得蓄热保温效果,以得到储能纤维。根据所采用陶瓷粉体种类的不同,有两种蓄热保温机理。一种是将阳光转换为远红外线的纤维,称之为阳光纤维;别一种是低温(接近体温)下辐射远红外线纤维,称之为远红外纤维。低温辐射远红外线的波长为4~14μm,其射线重返人体不仅可以起保温作用,而且可进入皮下深层,具有使佩血管扩张、促进血液流动、改善新陈代谢等功效。从发展趋势看,远红外纤维的主要应用将转向保健型纤维。 阳光纤维 采用能够高效率地将太阳能转换为远红外辐射的物质,即:周期表IV族过渡金属的碳化物如ZrC、TiC、HfC等,作为添加剂加入到纤维中达到蓄热保温效果。因为这些碳化物能吸收阳光中的0.6eV 高能波长段(<2μm),而反射低能波长段(>2μm)。阳光中波长0.3~2.0μm的能量占其总能量的95%以上,而人体散发的热辐射波长为10μm,几乎100%被反射,因此阳光纤维具有极好的蓄热保温功能。目前,已有添加这些材料的聚酯、聚酰胺和聚丙烯腈蓄热保温纤维面市。 |
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