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复合保暖材料及性能研究 摘要 复合保暖材料及性能研究 摘要 由多种纤维及多种织物复合而成的复合保暖材料近年在产品开发和产品性能研 究上有了很大的提高和突破，已经成为非常有前途并应用广泛的新型材料。本文从复 合保暖材料的形成结构，对弹性机织物面料成形工艺、复合保暖层针刺工艺、针刺复 合技术及成品的绗缝复合技术等进行了实践性研究：在分析了氨纶包芯纱及其弹性机 织物的性能，氨纶含量与成品性能的关系，及材料( 包括中空纤维、弹性织物、非织 造布、薄膜等) 性能的基础上。开发了新型弹性复合保暖材料，并对其保暖性、透气 性、透湿性及弹性等性能进行了测试和分析研究。为提高复合保暖材料的各项性能提 供了设计开发的参考依据。 关键词t 复合保暖材料；测试；性能；工艺 作者：毕红军 指导教师：冯岑 袁淑军 r e s e a r c ho f c o m p o s i t e t h e r m a lm a t e r i a la n dp e r f o r m a n c e a b s t r a c t t h ec o m p o s r et h e r m a lm a t e f i a lh a sn o wb e c o m ev e r yw i d e l y u s e da n do f b r i l l i a n tp r o s p e c t st h e s ey e a r sa st h er e s e a r c ho ni t sp r o p e r t i e sh a sa c h i e v e d g r e a tb r e a kt h r o u g ha n dt h ed e v e l o p m e n to fn e wp r o d u c t sm a d eo fi ti s e v e r - a c c e l e r a t i n g t h i s t h e s i sw i l li n 灯o d u c et h et r i a lr e s e a r c ho nt h e t e c h n o l o g yi ne l a s t i cw o v e nf a b r i c s ss h a p i n g ，n e e d l e - p u n c ho fc o m p o s i t e t h e r m a ll a y e r sa n dc o m p o u n dn e e d l e - p u n c ha sw e l l 船c o m p o u n ds t i t c h - o u t b a s t eo ff i n i s h e dp r o d u c t sg r o u n d e do nt h es t r u c t u r eo fc o m p o s r et h e r m a l m a t e r i a l i th a sa d v a n c e do n ek i n do fe l a s t i cc o m p o s i t et h e r m a lm a t e r i a lo f n e wt y p ea f t e ra n a l y z i n gt h ep r o p e r t i e so fs p a n d e xc o r n - s p u ny a m ，e l a s t i c w o v e nf a b r i c s ，t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ec o n t e n to fs p a n d e xa n dt h e p e r f o r m a n c eo f t h ef i n i s h e dp r o d u c t s ，a sw e l l 船f a b r i c si n c l u d i n gh o l l o wf i b r e ， e l a s t i cf a b r i c s ，n o n - w o v e nf a b r i c s ，m e m b r a n ee r e t h i sp a p e rb a sa l s op r o v i d e d t h es t u d ya n dt e s to np o r o s i t y , e l a s t i c i t yt h e r m a la n dm o i s t u r e a b s o r p t i o n p r o p e r t i e so ft h i sm a t e r i a l ，w h i c ha tt h es a m et i m e ，o f f e r sf o u n d a t i o n sf o r f u r t h e ri m p r o v e m e n t si nd i f f e r e n tp r o p e r t i e so fc o m p o s i t et h e r m a lm a t e r i a lf o r f u t u r er e f e r e n c e k e yw o r d ：c o m p o s i t et h e r m a lm a t e r i a l ，t e s t ，p r o p e r t y , t e c h n o l o g y w r i t t e nb y ：b ih o n g - j u n s u p e r v i s e db y ：f e n gc e n y u a ns u j u n i i 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权的声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学 或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律 责任。 研究生签名： 空塑：i 日期：立! 二：塑 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文 合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本 人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文 外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分 内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名： 坚垃罩 日期：2 ：! ：f 2 ：筮 导师签名：立弓_ 7 蕾日期：二z 乌缸斗一 复合保暖材科及性瞻研究第一章绪论 第一章绪论 1 1 引言 1 1 1 常用保暖材料及其特性 传统的保暖材料是指棉絮、丝棉絮和羽绒，这些天然材料虽然历史悠久。但随 着合成纤维技术的发展，各种新型纤维原料不断加入，这里的所谓常用保暖材料主要 是指近几十年来的保暖絮片等，它们按加工方法可分为喷胶棉、热熔棉、金属镀膜薄 绒絮料等 喷胶棉又称喷浆絮棉，是对纤网喷洒化学粘合剂，经烘干、固化而制成的一般 工艺过程为开松、混合、梳理、铺叠成网、对正面喷洒粘合剂、烘干、对反面喷洒粘 合剂、烘干、固化、卷绕生产喷胶棉的常用原料为涤纶，纤维线密度为4 4 7 8 d t e x ( 4 7 旦) 长度为5 1 - 7 5m m 为增加产品的蓬松性、弹性及保暖性，通常加 l o 3 0 的高卷曲中空涤纶产品的定量一般在4 0 3 0 0 9 一根据对蓬松性及 手感的要求不同，适当调整工艺，可生产出普通喷胶棉、软棉、半松棉及松棉在喷 胶棉工艺的基础上，利用不同原料的特性，先制成精细软棉。再将其表面用轧光机熨 平，使可制成仿丝绵【l 】 熟熔棉俗称定形棉，是以涤纶和腈纶等为主体原料，以适量的低熔点纤维，如丙 纶、乙纶等作热熔粘合剂，经梳理成网和热熔定形，虽然其蓬松性、保暖性和压缩回 弹性不如喷胶棉，但是若用双组分纤维加工的熟熔棉，其产品质量比喷胶棉更好 金属镀膜絮片俗称金属棉，宇航棉或太空棉，它由五层构成，基层是涤纶絮片， 金属膜表层是由非织造布、聚乙烯薄膜、铝钛合金反射层、表层絮料结构( 保护层) 四部分组成，金属膜与基层用针刺法复合在一起金属镀膜复合絮料的厚度为2 5 m ，成品的定量一般为8 0 2 6 0 9 酽金属反射层能够将人体以长波红外线形式辐 射热量的9 5 以上反射回人体对金属镀膜絮料的保暖效果要客观评价，实验表明 在常温下。其保暖效果并不十分显著，但如果在特别冷和特剐热的条件下应用，则保 温效果显著f 2 i 以上保暖絮片虽然保暖及其它性能有了一定改善，但随着人们生活水平的提高， 复合保暖材料及性能研究第一章绪论 对保暖材料的要求更高，最突出的就是要求其更“薄”更。轻”更“舒适”，使其内 衣化，甚至保暖材料成为衬衫的面料 1 1 2 复合保暖织物及其特性 当前，越来越多的专家感到单纯用一种材料已很难使保暖材料的性能得以提高和 突破，因此复合保暖材料成为人们研究的方向复合材料是指由不同的材料结合在一 起形成一种结构较为复杂的材料这种材料的组成成分保持同一性，新形成的材料在 性能上有重要的改进或不同于原组成成分的性质，同时，复合材料是一个连续相与一 个分散相的复合，或两个或多个连续相与一个或多个分散相在每个连续相中复合的材 料 复合材料的组分中含有纤维、纱线或织物则称其为纺织复合材料复合保暖材 料是由多种纤维或多种织物复合而成的纺织复合材料，该类保暖材料保暖性、透气性、 透湿性等性能有较大的提高复合保暖织物具体结构为以非织造保暖层为主体，聚氨 酯薄膜为中间体，外加一层或两层面料非织造保暖层的作用是减少人体的热传导形 成的热量损失，维持正常的体温，由于在该层中空气的比例很大，空气是一种热的不 良导体。可以减少由于传导而散失的热量，空气含量越多，经传导损失的热量就越少； 中间体的作用是改善材料的弹性，同时减少保暖材料中空气流动，因空气流动易使热 量以对流的形式而损失。面料的作用是保护保暖材料不与外界直接接触。保持内层材 料的绝热性，因此有一定的防风、防水、防污等性能，若采用弹性织物。则也可增加 材料的弹性。由于是多层结构，每层织物之f 司有一定的静止空气层，也大大地提高了 保暖性为了保证保暖材料有一定的舒适性能，各部分材料都具有一定的透通性( 透 气性和透漫拄) 同时。为了满足不同产品的需要，复合保暖织物还具有其它如强度 等物理性能的要求【引 1 1 3 复合保暖材料的产品开发和应用前景 复合保暖织物的优良性能使之具有广泛的用途它可被用于保暖内衣、保暖衬 衫、防寒服、滑雪衫、被褥、睡袋、枕芯等防寒保温用品材料 在服装用纺织品上，随着生活水平的提高，工作节奏的加快和对着装的更加关注，在 冬季，人们也希望能穿上薄而暖的保暖内衣和衬衫，使冬装不再臃肿笨重，所以轻薄 保暖材料必将受到广大消费者的欢迎。从市场调研的情况来看，商家为了迎合消费者 复合保暖材科及性能研究 第一章绪论 的心理。各种新型内农和衬衫应运而生，复合保暖材料的各种性能明显。优于”常规 的保暖材料，可充分满足现代人要美丽也要温度的时尚愿望在产业用纺织品上，对 于长时间在寒冷环境中生活和作业的人们来说，防寒服装是保证人体舒适和生存的必 要条件，军用服装在这方面的要求就非常紧迫，对开发新的防寒织物的需求非常大 无论国内还是国外，纺织装饰织物的消费都异常迅猛，而其中比例最大的是床上用纺 织品，如被褥、枕垫等，因此开发这方面的复合保暖材料具有更加广阔的前景。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国内外复合保暖材料研究的现状嘲嘲m 世界纺织复合材料的研究与应用发展很快，美国纺织复合材料的年增长率为 2 0 在保暖材料的研究上，广大研究人员都试图运用复合技术来解决保暖性和透气 性的矛盾英国在开发一种智能隔热保暖系统，该系统是一个三维织物，在普通的两 层织物之问有一个特殊的纤维，这种纤维随外部温度的升降而收缩或膨胀。当环境温 度升高时，纤维收缩，增加织物的孔隙率，降低热阻，使人体产生的热量能及时排出 体外l 当环境温度降低时，纤维膨胀，使织物变得比较蓬松，降低织物孔隙率，增加 织物热阻，使人体产生的熟量不易排出体外，因而可有效地保持体温旭化成公司采 用双层结构。外层采用阳光蓄热材料以提高体感升温效果，内层采用混合远红外陶瓷 材料，以降低人体散热造成的热量损失。近些年来，国外一些大公司相继开发了多种 具有保暖吸汗快干性能的复合织物，德国t r a n s - t e x t i l 公司在0 3 年欧洲技术纺织博览 会上展出了称为“f u l l p r o t e c t i o n ”的产品，采用三层结构层压，具有较好的透气透湿 性这类织物为多层结构，其内层是传导和扩散水分速度较快的疏水性合成纤维，外 层是吸湿吸水性较好的天然纤维或新型合纤改性纤维，经过特殊设计，可以获得优良 的吸汗快干性能，增加凉爽舒适感自从2 0 世纪8 0 年代，美国加里福尼亚州的 t h o r a t e c 公司罗伯托胡特博士研究出了名为“b i o u i ”高性能特种聚氨酯薄膜，它具 有良好的透气透湿性，而且柔软性好，有很大的伸缩性此后p u 薄膜复合织物有很 大的发展，如美国戈尔公司、荷兰a k z on o b e l 公司研制了s y m p a t e x 层压透湿薄膜 织物日本三菱重工业公司研制的聚氨酪透气透湿复合织物，透湿量达到8 0 0 0 1 2 0 0 0 g ( m 2 ” 我国纺织复合材料技术过去主要运用在制革、制鞋和服装衬里等方面，目前正在 复合保暖材料及性能研究第一章绪论 向其它方向发展。近年来，国内各种保暖织物相继问世。除了较早的镀铝反射薄膜保 暖材料( 金属棉) 外，还有各种涂层或层压复合保暖材料、并应用了中空纤维，超细 纤维等。确实在不同程度上提高了保暖性能。近年来，总后勤部军需装备研究所研制 了夹心式复合结构防寒系列保暖材料这种保暖材料属于多层平片复合结构，分为一 般保护层、保暖蓄热层和有效阻隔层等，采用不同结构、不同功能的非织造材料复合 制成，具有较好的保暖测试结果，还能够满足导汗、透湿的舒适性需求，其中，保护 层由薄型或超薄型无纺布组成。保暖蓄热层由高蓬松材料或高保暖材科组成，有效阻 隔层由高弹性材料组成。2 0 0 3 年抗。非典”时期。国内许多单位研制了。非典”防 护服，开始了新一轮复合织物的研究，并且使用了具有透湿透气性的聚氨酯薄膜，南 通海盟有限公司研制了类似的薄膜层压复合织物。山东科特乐股份有限公司承担的国 家科技攻关计划。聚氨醑复合织物”，采用多种技术组合，是一种保暖、贮能，透湿 多功能的复合织物。为了达到所需的技术要求，许多单位在研究多层复合，在层数上 出现了四层、五层和六层，甚至达到九层 1 2 2 国内外保暖纤维的研究硼 除了利用复合技术开发保暖织物以外，人们也投入大量的精力在纤维上作保暖 性研究它更多的是利用高科技手段，研究新型纤维，开发保暖型功能纤维 最早的是超细纤维，它在单位体积内纤维的比表面积比普通纤维高几倍到十几 倍，大量微细空隙使非织造布内含大量空气，对热量流散的阻滞作用明显高于普通纤 维，因而形成更好的保暖效果同时由于材料本身的超细纤维和高孔隙率，使材料具 有更好的柔软度、透气、透湿性能天津泰达股份有限公司和总后勤部军需装备研究 所联合研制开发的新型泰达生态棉就是一种超微细聚丙烯熔喷纤维保暖材料，该材料 具有轻、薄、软，暖、透气、透湿等特性。 2 0 世纪末，日本尤尼吉卡公司和东丽公司开发了保暖陶瓷纤维，该陶瓷纤维的 特点是有发射远红外线的功能，故也称为远红外纤维远红外纤维中使用最多的陶瓷 粉是金属氧化物，其中以氧化铝、氧化镁、氧化锆较好碳化锆是在太阳能利用中使 用的一种重要材料，它存在于纤维之中有可以直接将可见光转化为热能( 红外线) 的作用当这部分热量被释放到服装内空间并和人体发出的热( 远红外线) 一起，在 生理饱和压差的驱使下，随同小气候环境中的空气向服装外散发时，又会因含碳化镭 复合保暖材料及性能研究第一章绪论 的纤维材料对高波长的红外线与远红外线有很高的反射能力，而把空气中这一部分热 量重新反射到人体上，从而起到保温的作用 美国a c o r d i s 公司研究生产了o u t l a s t 纤维，它是一种皮芯复合纤维，芯层为含 碳化锆的聚酯，皮层为普通成纤高聚物，由双螺杆挤出机熔融纺丝而成相变材料 口c m ) 最初由美国航天部门研制和发展，由它研制出蓄热调温纺织品，这种相变物质 的相交温度通常在o - 5 0 z ! ，利用相变物质的吸放热特性将其加工到纺织材料上可以 获得特殊的调温效果 我国自上世纪9 0 年代初开始蓄熟调温纺织材料的研究，现己取得了很大成绩。 中科院研究了“暖卡”保暖材料。不仅保暖性好。而且导湿排汗、透气性、健康性、亲 肤性以及弹性方面也大大提高 1 3 本论文的目的、意义、内容和研究方法 本论文的研究在提高我国保暖材料的性能和扩大其用途上有一定的意义，也可为 我国纺织复合材料技术、非织造布技术、保暖纤维的研究和应用作出一定贡献复合 型非织造保暖材料的研究可为有关非织造布企业，化纤企业和服装企业拓宽产品范 围、提高产品档次和增加产品的附加值，创造更高的经济效益 对复合保暖材料的研究不仅在保暖性基础上，结合了织物的透气性，透湿性、 弹性，以及织物的厚度，层数、织物组织等，而且可得出评价织物保暖性等性能的方 法为研究服装热舒适性能，开发新型保暖透气性材料提供了理论依据 本论文研究的主要内容和方法t ( 1 ) 复合保暖材料结构研究 从提高织物保暖性、透气性、透湿性和弹性等方面出发，研究织物的纤维、厚度、 层数、织物组织及其它技术参数，开发出“薄气“轻气“舒适”的复合保暖材料 ( 2 ) 非织造布保暖层的加工技术 探讨针刺法非织造布技术，研究确定非织造布的厚度、克重、针刺密度和针刺深 度等工艺重点研究非织造布保暖层的加工工艺 ( 3 ) 复合加工 对几种复合技术进行比较，本课题主要研究针刺法和绗缝法等机械复合方法， 复合保暖材料及性能研究第一章绪论 确定复合方法和工艺 ( 4 ) 产品性能测试及分析 对不同类型及规格复合保暖材料进行保暖性、透气性、透湿性等性能通过实验 测试并进行评价，分析不同类型及规格复合保暖材料与保暖性、透气性、透湿性和弹 性之间的关系，提出解决矛盾的途径，为复合保暖材料的开发提供理论指导 6 复合保暖材料及性能研究 第二章复合保暖材料的工艺研究 第二章复合保暖材料的工艺研究 本课题的工艺设计思路是首先使产品有较高的保暖性，在此基础上，保证保暖材 料有较好的透气性、透湿性和弹性多层复合材料可以充分利用其结构和不同组份的 性能达到以上目的复合保暖材料的层数的多少对材料各种性能有较大的影响，一般 来说随着层数的增加，保暖性能提高，因为分层后各层之间相对独立，层与层问存在 缝隙，保温率上升在相同克重的情况下，随着整体层数的增加，其含气量增大，保 温率上升，c l o 值增大，传热系数下降非织造布始终是良好的保暖材料，在其它条 件相同的情况下，在各种织物结构中，非织造布的傈暖性能是比较好的而使用中空 纤维，提高了材料中的静止空气，更加有利于提高保暖性、透气性和透湿性但由于 非织造布中纤维随机排列，且纤维问相互纠缠较少，因而机械性能不高，特别是材料 的弹性性能比较差，因此有必要增加一层有较好弹性的弹性层，聚氨酯弹性膜是比较 理想的弹性体，同时可提高保暖性，当薄膜上有一定数量的孔隙后，不会影响材料的 透气性和透湿性根据使用情况。保暖材料也需要较好的外观，因此外层使用外观性 能较好的机织面料，同时为了进一步提高弹性，可使用弹性纤维 9 1 。 2 1 复合保暖材料的结构 本课题所研制的复合保暖材料属于层状结构，也称为层合复合材料，由三部分 组成，包括面料层、保暖层和弹性体中问层，厚度比例在2 ，3s1 左右具体结构分 为三个组分分共五层，面料层、非织造保暖层、聚氨酯弹性膜。如图2 - 1 1 弹力面料层2 非织造保暖层3 聚氨脂类弹性麒中闻体 圈2 - 1 复合保暖织物的结构 面科层采用机织工艺加工而成，具有一定的保暖与回弹性能，在保暖材料中主要 7 墨全堡垦翌壁墨堡丝堡塞 苎三兰堡垒堡壁盟塑箜三茎堕塞 起改普外观的作用，兼具有一定的回弹性 非织造保暖层采用非织造技术，具有一定的重量和厚度主要起保暖作用 聚氨脂类弹性膜中间体是构成保暖材料的弹性体，保证弹性复合材料具有良好的 拉伸弹性回复率，可有效防止保暖材料在膝盖，肘弯等处长期受伸曲负荷而产生的起 鼓现象同时聚氨腊类弹性膜可以隔离空气，起到一定的保暖作用，同时经针刺后的 聚氨酯膜具有一定的透气透湿性 2 2 弹力机织面料及工艺研究 为了增加整个保暖材料的弹性，面料层为织入一定比例的氨纶包芯纱制作成弹力 织物面料 2 2 1 氨纶包芯纱物理指标及特性“町 氨纶即聚氨酯弹性纤维( p o l y u r e t h a n ef i b e r ) 简称p u 纤维d 0 9 m 型4 4d t e x 莱卡 的性能指标如表二1 表2 - 1d 0 9 m 型4 4 d t e x 莱卡的性能指标 指标聚醚型聚醋型 断裂强度州( 尬x - i o 7 3 40 4 8 5 - 0 5 7 4 延伸度伤6 5 06 5 0 一刁0 0 弹性惕伸长5 4 0 9 8 ( f 申长6 0 0 ) 弹性模量c n d 址x t mo 1 l 比重 1 2 li 瑚 回潮率 i 3 00 3 0 氨纶包芯纱是以氨纶丝为纱芯，外包一种或几种非弹力的短纤维( 棉、毛、涤棉， 涤纶等) 纺成的纱线，可以纺成较细的纱。芯丝提供优良的弹性，而外围纤维则可提 供所需要的表面特征。这种纱线具有三个重要特点t 一是具有与棉纱同样的手感和外 观。由天然纤维组成的外鞘吸湿性好；二是这种纱的弹性好；三是可根据产品的用途， 选择不同的弹力值 实验测得( 1 4 5 d t e x + 4 4 d t e x ) 氮纶包芯纱的性能指标 氨纶占用纱比例。8 氨纶包芯纱捻系数l3 8 0 9 6 0 复合保暖材料及性能研究 第二章复合保暖材料的工艺研兜 延伸率l4 嘴 在环锭细纱机上加工，纺制时4 4 d t e x 氨纶丝加3 - 4 倍预牵伸后包覆1 4 5 d t e x 棉纱 2 2 2 织造工艺研究 为研究织造工艺，选择有代表性的主要面料规格如表2 2 。 表2 - 2主要面料规格 经纱密度纬纱密度 品种织物组织 经纱t 眈纬纱溉布幅 根1 0 锄根1 0 锄 弹力 2 2 斜纹l s 2 + 4 4 1 8 2 + 4 41 1 4 4 1 12 5 4 弹力 2 2 斜纹1 4 5 + 4 41 4 5 + 4 4 1 1 44 3 22 2 6 织造工艺流程i1 3 3 2 m 型络简机- - , g 1 4 5 2 a - 1 8 0 型整经机- - , g 1 4 2 c - 2 0 0 型浆纱 机一穿结经( g 1 9 3 卷纬) g a 6 1 5 型织布机一坯布检验 2 2 2 1 络筒 络筒工序采用小张力、慢速度，以减少毛羽产生主要工艺参数如表2 3 表2 - 3络筒主要工艺参数 2 2 2 2 整经 整经时必须严格控制经纱张力力求做到张力均匀，纱与纱之间及纱与经轴之间 的张力差异小，才能保证成品的质量 为使筒子架引出的各根纱线张力均匀一致，整经张力比一般纱线张力适当增大， 并降低车速操作时启动慢，车速不宜太快，以避免筒子纱退绕张力的急剧变化造成 断头，宜采用积极式退绕装置。使退绕线速度与卷绕线速度同步，保证张力均匀，减 少断头整经主要工艺参数如表2 4 复合保暖材料及性能研究 第二章复合保暖材料的工艺研究 表2 - 4整经主要工艺参数 整经线速度m r a i n2 8 0 整经筒子数只4 1 0 整经每轴长度 2 1 0 0 0 经轴盘片直径n a n 7 6 0 每缸整经轴数只1 0 l 捧- 1 0 捧 5 5 上下层l 捧- 1 0 捧4 5 l 捧- t o 捧 4 张力圈配置g l 捧- 1 0 捧 6 中层l 捧一1 0 捧5 5 1 摔- 1 0 捧 4 5 边纱每边各2 根 7 2 2 2 3 浆纱 氨纶包芯纱作经纱一般要上浆，以防止起毛，同时也便于固定伸长。浆纱时的干 燥温度对氨纶的伸缩性有很大影响，最好在i o o 以下干燥，弹力纱强调被覆上浆， 使纱线表面形成好的浆膜，防止织造时产生毛羽，也使纱线弹力暂时消失，利于穿综、 接经和织造的顺利进行具体浆纱工艺如表2 * 5 、表2 6 表2 - 5浆料配方 变性醚化淀粉k s 7 5 l j - 1 0 2 k g 2 5 s - 1 0 0 j 【g 3 调浆体积l 8 0 0 舍圃量 9 - 1 0 p i i 值 7 供应桶粘度s 5 7 复合保暖材料及性能研究 第二章复合保暖材料的工艺研究 表2 - 6浆纱工艺 浆槽温度 9 6 后压浆辊压力科 8 1 0 前压浆辊压力i ( n 1 2 1 6 漫没辊侧压蹦 1 车速m r a i n 5 0 上浆率 l m l 2 回潮率 们 伸长率 0 8 卷绕张力n 3 3 0 0 2 2 2 4 卷纬 采用g 1 9 3 型卷纬机，氨纶包芯纱卷纬时。必须对卷纬机的张力进行逐锭调整， 使每锭之间的张力差异尽可能小，以防止布幅宽窄不一。卷纬张力也要控制适当，此 外，卷纬中如出现断头，纱头要短卷纬后的纡子存放一定时间后再使用为好长时 间放置的纡子和新卷的纡子不能混合使用卷纬主要工艺参数如表2 7 表2 - 7卷纬主要工艺参数 i卷纬速度m m i n导纱动程m卷纬张力g i1 9 04 54 5 2 2 2 5 织造工序 弹性织物织造的主要问题是解决纬缩和布边不良 有梭织造要求有足够的均匀一致的张力，使纬纱处于伸长状态，可使其张力接 近外包纤维的伸长极限，或大致拉到弹性伸长9 5 。为使梭内纱线完全伸直而没有卷 缩，常采用在梭子内腔内粘贴或装毛皮装置及尼龙丝。还要特别注意上机张力的配置， 困上机张力的大小直接影响着下机缩率1 。 织造工艺参数的配置既要考虑织物的布面效应，如风格特征、组织结构特点， 又要考虑降低断头、提高效益织造工艺如表2 8 复合保暖材料及性瞻研究 第二章复合保暖材料的工艺研究 表2 - 8织造工艺 车速r p m 1 9 0 车间温度 8 1 0 湿度届 7 0 开口时间叽 2 3 0 投梭时间姗 2 2 3 耳形滑板接触时间- - 2 1 0 投梭力咖 2 8 0 停经架高度m 1 5 后杆托架高度m 8 0 2 3 复合保暖材料保暖层及工艺研究 为了提高保暖材料的保暖性能，采用三维卷曲中空纤维，运用针剌法制成复合保 暖材料的保暖层针刺法的基本工艺原理是t 利用截面为三角形( 或其他形状) 且棱边 带有钩刺的针，对蓬松的纤维网进行反复穿刺，当许多枚刺针刺入纤维网时，刺针上 的钩就带住纤维网表面的一些纤维随刺针穿过纤维网，同时由于摩擦力的作用，使纤 维两受到压缩，刺针刺入一定深度后回升，此时因钩刺是顺向的，纤维脱离钩刺后以 近似垂直的状态留在纤维网内，因而使纤维网中的纤维相互缠结而得到加固 2 3 1 中空纤维的物理指标及特性。习 中空纤维因纤维内部有连续的空腔。降低了纤维的体积质量。提高了织物的隔热 保暖性中空三维卷曲涤纶纤维与圆形纤维相比具有更多的优越性用中空三维卷曲 涤纶纤维制作的非织造布，其蓬松性提高1 5 一2 0 ，此外中空三维卷曲涤纶纤维 因其结构特殊，还具有优异的弹性回复性能，是集保暖、吸湿于一体的纤维 本课题所使用的江苏八菱化纤集团生产的中空三维卷曲涤纶纤维经测试的指标 如表2 - 9 表2 - 9中空三维卷曲涤纶纤维主要指标 中空度体积重量 卷曲率眷曲弹性回复事 压缩奉弹性回复率 g 矿 4 0 4 5 7 26 07 75 2 复合保暖材料及性能研究第二章复合保暖材料的工艺研究 2 3 2 针刺工艺研究 针刺工艺流程，b g 0 1 2 型给棉机b g 0 3 3 型开松机一b g 2 1 4 z 型非织造布梳棉机一 b g 2 5 6 型交叉铺网机b g 2 5 6 型交叉铺网机振动喂棉机b g 3 1 1 型预针刺机( 下刺 式) - - y b g 3 1 4 型主针刺机( 上刺式) b g 3 1 l c 型针刺机( 下刺式) 一切边成卷机 2 3 2 1 给棉工艺 使用b g 0 1 2 型非织造布给棉机，用于混合搭配及自动喂入把不同性能涤纶中空 和普通涤纶短纤按工艺要求的混配比例，在单位对间内均匀喂入到下道工序中要求 将得到初步开松的纤维均匀分配到上棉箱，经迸一步开松后落入下桷箱。又借助循环 风机的吹风作用，产生均匀棉筵，喂入下道给棉主要工艺参数见表2 - 1 0 。 表2 - 1 0给棉主要工艺参数 混合比倒 5 q 5 0 7 n 3 0 喂入次数次分 o 8 6 3 5 幅宽 硼l s 0 0 开松打手直径 m 咀2 5 0 循环风机转速 r m i n 2 8 2 0 风机风量 矿m i n8 上棉箱工作压力 p a 8 0 0 士l 下棉箱工作压力p a 3 0 0 5 0 输棉管路风量 一m i n2 0 0 0 - 4 0 0 0 输棉管路风压p a 7 舢 2 3 2 2 开松工艺 使用b g 0 3 3 型非织造布开松机输送方式：风机输送；开松辊直径及转速：由 6 8 9 + 4 4 m m , 3 3 1 3 r m i n ；速度：1 7 5 k g h 要求将原料进行充分混合、开松，使其开松成小块状纤维，然后经吸风机把得到 开松的原料直接输送到下道工序中 2 3 2 3 梳理工艺 使用b g 2 5 6 型非织造布交叉铺网机 要求把经过开松的纤维团进一步打散、混合均匀。利用成对罗拉表面的针布间相 复合保匿材料及性能研究 第二章复合保暖材辩的工艺研究 互运动使分梳开的单纤维互相交错依靠自身的卷曲和摩擦形成一张均匀的纤维网 对开松的涤纶纤维进一步的开松、混合，把纤维梳理成厚、薄均匀且每平方米具有规 定重量的连续纤维网，供下道工序使用梳理主要工艺参数见表2 - 1 1 表2 - 1 1梳理主要工艺参数 机器形式上行半周式 机幅 m m1 5 5 0 镊林直径 m 1 5 0 0 锡林速度 m m i n8 5 0 道夫直径m5 0 0 出网速度 m m i n6 3 出网定量g 艋1 0 - 4 0 速度k g 台 2 0 0 0 - 4 0 0 0 刺取形式罗拉剩取 针布全金属针布 2 3 2 4 铺网工艺 使用b g 2 5 6 型非织造布交叉铺网机 要求将梳理机梳出的单层薄型纤维网，进行交叉折叠。铺叠成厚薄均匀的多层纤 维网，供后道工序使用。铺网主要工艺参数见表2 - 1 2 表2 - 1 2铺网主要工艺参数 输入纤维网幅宽 硼2 2 输出纤维网辐宽m4 5 0 0 最大铺网速度 m m i n4 5 输入纤网克置钳亡 3 0 输出纤网克重g 一 3 5 0 折叠层数 4 2 3 2 5 针刺工艺硼 ( 1 ) 针刺密度研究 针刺密度是指每平方米织物所受的针刺数： 复合保暖材料及性瞧研究 第二章复合保暖材料的工艺研究 删m 2 ) = 击= 等 式中：州剌密度( 刺锄2 ) ； n 植针密度( 枚m ) ： ( 2 1 ) s 针刺机每刺一次纤网前进的距离( e w 刺) ： f 针刺频率( 次s ) ； v - - 纤网速度( 1 s ) 。 随着针刺密度的增大，织物的克重减小，密度增大。厚度及孔隙率先减小后有 上升趋势：拉伸断裂强度、初始模量先上升达到最高值后开始下降，断裂伸长下降， 回弹性变大：透气性先减小后变大 ( 2 ) 针刺深度研究 针刺深度是指针刺动程达到最低点时针尖通过托网板孔眼距托网板上表面的距 离针刺深度对织物性能的影响主要是通过改变纤网中纤维的分布( 即织物的结构) 来实现的，具体说来是通过以下两种方式实现的：( 1 ) 针刺深度的不同导致通过纤网作 用于纤维的针刺倒刺数不同，从而影响织物的性能和结构：( 2 ) 针刺刺入纤网的深度不 同，导致纤网中纤维的重定向程度不同，造成织物的结构和性能变化 随着针刺深度的增大，织物的克重有所下降，厚度降低，密度增加：初始模量、 拉伸断裂强度先达到峰值后逐渐下降，断裂伸长、透气性能下降：耐磨性、压缩回弹 性上升 ( 3 ) 针刺道数研究 增加针刺道数的主要目的是使织物达到较高的针刺密度，但是针刺道数的增加也 会对织物的其它性能造成影响。比如；( 1 ) 经过多道针刺比一次针刺而成的织物所承 受的断裂载荷要大，而且随着针剌道数的增加有上升趋势：( 2 ) 针刺道数增加，织物的 压缩性能下降而回弹性能提高：( 3 ) 针刺道数增加，针刺织物的初始模量提高，断裂伸 长下降但对拉伸断裂强度、断裂功的影响并不显著；( 4 ) 针刺道数增加，织物的撕裂 强度逐渐下降研究中发现，针刺非织造织物的撕裂是纤维柬的断裂而不是单根纤维 的断裂针刺道数少，织物的紧密度较低纤维之间的纠缠程度较小，易彼此发生滑 移，在撕裂过程中各自承担一定的负荷然而在针刺道数过大时，纤维之间的纠缠程 度加剧，织物紧密度增加，撕裂过程中纤维之闯不易滑移形成纤维束，断裂只发生在 复合保暖材科及性能研究第二章复合保暖材料的工艺研究 单纤维上，从而影响了织物的撕裂性能 随着针刺道数的增加，织物的克重及密度先增大后趋于稳定，织物幅宽减小， 厚度增大，孔隙率减小：织物强度、初始模量增加，回弹性能提高，断裂伸长下降， 透气性下降 ( 4 ) 针刺工艺参数 针刺主要工艺参数如表2 一1 3 表2 - 1 3针刺主要工艺参数 型式单针板下刺式单针板上刺式 植针密度枚米 4 0 0 0 5 0 0 0 针刺频率刺分 1 2 1 2 针刺动程 硼5 0 4 5 标定车速 a r a i n56 门幅 哪l l 1 1 针刺密度刺m 2 2 8 4 针刺深度 ml o 针刺道数 4 2 4 复合保暖织物的中间层及复合技术 2 4 1 聚氨酯弹性膜性能及特点”羽 对于复合产品中所用的膜，人们开始时使用较低级的各种塑料膜( p v c ，p p 等) ， 由于其在穿着过程中闷热、不透气等缺点，很快被淘汰，其它膜还有橡胶膜和聚四氟 乙烯膜( f i f e ) 本课题选用的是聚氨酯( p u ) 弹性膜，其主要优点是除具有一般膜 的防风、防水性能外，更重要的是还具有特殊的弹性和良好的透湿透气功能。有利于 制成服装面料，特别是内衣面料，不会产生闷热感，人体散发的汗气能够及时透过散 发。暴氨酯弹性膜电镜如图2 2 1 6 复合保暖材料及性能研究 第二章复合保暖材料的工艺研究 图2 - 2 聚氨酯弹性膜电镜 经实验测得聚氨酯( p u ) 弹性膜的一些主要性能如表2 - 1 4 z 表2 1 4聚氨酯( p u ) 弹性膜主要性能 拉伸强度伸长率硬度( 邵氏a )撕裂强度厚度m m 5 94 1 09 55 0o 1 2 2 4 2 针刺复合工艺研究 本课题采用保暖层和中间弹性体通过针刺来复合，增加保暖材料的弹性，使得厚 度薄，手感柔软，同时在弹性体上形成了一定数量的针孔，对提高其透气性非常重要， 经针刺后的聚氨酯膜通过电镜可见其表面形态。如图2 3 。利用b ( ；3 1 1 c 型针刺机进 行复合。工艺见表2 - 1 5 。 表2 - 3经针刺后的聚氨酯膜电镜 1 7 复合保暖材料及性能研究第二章复合保暖材料的工艺研究 植针密度 校米3 0 0 0 针刺频率刺分1 2 0 0 针刺动程 砸4 0 标定车速m m l n8 门幅m l l o o 针刺密度刺血2 1 6 3 钟刺深度m 1 0 针刺道数 3 2 4 3 成品的绗缝复合技术 面料层与保暖层和中间弹性体的复合体通过绗缝方式复合形成保暖材料绗缝是 指用长针缝制有夹层的纺织品，属于机械式复合。过去绗缝技术主要用于被子、床垫 等床上用品，现在已延伸到服装面料它既可用并排直线，也可有装饰图案缝合本 课题采用的设备为d h - i i 移动式电脑单针绗缝机，绗缝形式：一针一梭方式绗缝 复合工艺如表2 1 6 表2 - 1 6绗缝复合工艺 作业速度m m i n 1 4 0 使用机针 d b 2 0 针距 砸 2 - 1 2 针速转分 3 0 0 - 2 0 0 0 物料尺寸 硼 1 5 0 0 x 2 5 0 0 绗件尺寸 脚 1 4 0 0 x 2 4 0 0 绗缝厚度 硼田 针长咖 5 复合保暖材料及性能研究 第三章复合保暖材科的开发 第三章复合保暖材料开发 3 1 实验用纤维品种及规格 3 1 1 实验用保暖层纤维规格及性质 复合保暖材料原料的选择，重点是保暖层纤维的选择，因为它基本上决定了整个 材料的保暖性试验用纤维有。江苏八菱化纤集团生产的三维卷曲中空纤维，仪征化 纤公司生产的普通涤纶短纤主要纤维规格及性能见表3 - 1 表3 1主要纤维规格及性能 品种单位指标 中空纤维普通涤纶短纤 长度 嘶 7 67 6 中空度 4 0 o 线密度 d t e x1 犯 3 4 强度 e n d t e xl 4 94 5 3 断裂伸长事 3 0 4 3 卷曲率 7 2 弹性回复率( 3 拉伸时) 5 24 1 以上数据由以下方法测试t ( 1 ) 纤维长度为在原料供应商的名义长度上经中断称重法测定后计算的平均长度 方法z 将纤维捧列成一端整齐的纤维束，再用中段切断器切取一定的中段。并 称其中段和两端重量，然后计算纤维的长度指标 测试仪器ty 1 7 1 型纤维切断器 ( 2 ) 纤维线密度为在原料供应商的名义线密度上经振动法测定后计算的平均线密 度 方法。振动法，在单根纤维上施加规定张力使其伸直，采用弦振动原理测定 测试仪器ix d - i 振动式纤维细度仪 ( 3 ) 断裂强度和断裂伸长率的测试 纤维在标准大气条件下调湿2 4 小时 复合保暖材料及性能研究 第兰章复合保暖材科的开发 方法。进行一次拉伸断裂试验，测定纤维受外力拉伸至断裂时所需要的力和产 生的变形 测试仪器tl l y - 0 6 单纤维强力仪 ( 4 ) 卷曲率的测试。 方法t 对纤维施加规定的负荷，在规定时间内，测定纤维在一定自然长度内的 卷曲数及卷曲伸直和卷曲回复的长度，进行计算。 测试仪器t 纤维卷曲弹性仪 ( 5 ) 弹性回复率的测试 方法，进行定伸长弹性试验，定伸长值选3 。 测试仪器il i o k - sh o u n s f i e c 万能材料机 ( 6 ) 中空度的测试 方法t 用切片仪制作中空纤维切片，在纤维投影仪上描绘纤维截面形状及尺寸， 然后计算 测试仪器，切片仪，投影仪 3 1 2 实验用面料层纱线品种规格及性质 本课题所用氨纶包芯纱和纯棉纱由江苏众想集团提供主要纱线规格及性质见 表3 - 2 表3 - 2主要纱线规格及性质 编号单位指标 l2 3 45 品种包芯纱包菘纱包芯纱包芯纱纯棉纱 线密度 t c x2 8 + 7 61 8 2 + 7 61 4 5 4 4 41 3 4 4 41 4 5 氨纶含量 46 81 0 5 o 强度 c n t e x 1 2 61 2 11 1 9l o 71 3 2 捻度 捻1 0 5 4 25 5 15 6 75 6 65 4 5 回潮率 1 0 2 9 8 1 0 6l o 1 8 5 弹性伸长率 1 4 3 1 2 31 1 71 0 9 断裂伸长率 1 8 91 6 91 5 61 3 49 5 弹性回复率( 定 1 3 2 1 7 9 2 5 62 7 伸长1 0 3 0 次) 复合保暖材料及性能研究第三章复合保暖材料的开发 以上纱线用如下方法进行性能测试t ( 1 ) 纱线线密度及回潮率的测试 纱线线密度为在原料供应商的名义线密度上经绞纱称重法测定后计算的平均线 密度 方法tg b t 4 7 4 3 - l 的5 纱线线密度的测定绞纱法 测试仪器ty g 0 8 6 c 纱线测长仪、y 8 0 2 n 八篮恒温烘箱 ( 2 ) 断裂强度和断裂伸长率的测试 方法。g b t 3 9 1 6 - 1 9 9 7 单根纱线断裂强度和断裂伸长率的测定 测试仪器tp c y g 0 6 1 f 单纱强力仪 ( 3 ) 纱线捻度的测试 方法ig b t 2 5 4 3 - 1 9 8 9 纱线捻度的测定 退捻法。 测试仪器ty 3 3 1 a 纱线捻度仪 ( 4 ) 弹性回复率和弹性伸长率的测试 测试仪器；h i o k - sh o u n s f i e c 万能材料机 3 2 面料层织物的开发 3 2 1 面料的设计规格 产品规格设计也决定着织物所能得到的弹性根据尽可能提高织物弹性的原则， 综合考虑织物组织和密度本课题经纬纱均采用氨纶包芯纱，实际上织物中的纱线处 于一个不稳定的力学平衡状态，任何方向的弹性变化，均会影响另一方向的弹性，因 此设计时应使经纬向弹性平衡 织物组织采用简单三原组织中的斜纹，本课题采用二上二下斜纹组织( 以平纹作 为对比) 织物的经纬密度应比其它同类织物的经纬密度大些，可提高保暖性，对于 增加弹性也较有利。设计面料的主要规格如表3 3 复合保暖材料及性能研究 第三章复合保厦材料的开发 表3 - 3面料主要规格表 经纱密度纬纱密度 编号 品种织物组织 经纱t 强纬纱r e x布幅锄 根l o 锄根t o 1 弹力2 2 斜纹 2 8 + 4 42