（纺织材料与纺织品设计专业论文）羽毛化纤混合保暖絮片的开发及其性能的研究.pdf

羽毛化纤混合保暖絮片的开发及其性能的研究 摘要 本文通过对市场上服用保暖絮片现状的分析，针对我国羽毛资源 利用率不高的情况，确定了将羽毛与化纤混合，采用气流成形技术路 径以及双组分复合化纤配料热粘合加固，制备羽毛化纤絮片。在对其 结构参数及主要性能进行测试后，利用方差分析探讨了各参数对其主 要性能的影响，找出最优的参数。并与市场上的保暖材料进行了比较。 此外，还分析了絮片的保暖机理，提出提高其保暖性的途径，并针对 前人建立的热阻模型，进行分析与研究。 在制备絮片前，采用正交实验法来设计方案，确定各纤维的混合 比例以及热烘温度。本实验中，选取中空涤纶纤维含量、e s 纤维含量、 热烘温度三个因素，对这三个影响因素都选择三个大小水平，不考虑 交互作用。制备过程中解决了羽毛上的残脂影响化纤与之粘结的问题 以及成形过程中羽毛易产生静电的问题。 对絮片的结构参数，如面密度、厚度、孔隙率等及主要性能，如 断裂强度、保暖性、压缩性和透气性进行测试。在大量实验的基础上， 利用方差分析探讨了各参数对主要性能的影响，发现：e s 纤维含量对 絮片的保暖性和压缩性影响较为显著，中空涤纶纤维含量对絮片压缩 性和透气性影响较为显著，粘结点的数量和位置影响着絮片的断裂强 力：中空涤纶纤维含量为2 0 ，e s 纤维为1 0 ，热粘合温度为l5 0 0 c 时，絮片性能的综合效果较优。 将性能综合效果较优的絮片与羽绒、普通喷胶棉、三维卷曲涤纶 喷胶棉和仿丝棉进行比较，发现：羽毛化纤絮片的保暖性和羽绒相当， 处于其它比较试样之上，但羽毛价格比羽绒低很多；压缩性居中。表 明：羽毛化纤絮片有广阔的前景，且在保证絮片保暖性和压缩性的前 提下，可以达到絮片减重的目的。 此外，针对这种羽毛，化纤絮片，从传导、对流和辐射兰方面分析 了其像滠极理，提出撬赢絮片傈骥性的途径。嘲时，在对絮蔑热咀进 行理论分析的基础上，通过与前入建立的理论搂涎的推导僮谶行比较， 认为接触热阻在絮片总热阻中占商很大份额，强调了接触热阻的重要 性。 关键词：羽毛纤维，絮片，保躐性，压缩性，透气性，热阻 d e v e l o p m e n ta n dp r o p e r t i e ss t u d yo nt h e t h e r m a li n s u l a t i o ni n t e r l i n i n go f f e a t h e ra n ds y n t h e t i cf i b e r a b s t r a c t i nt h i sp a p e r , m m i n ga tt h el o wu t i l i z a t i o nr a t eo f t h ef e a t h e rr e s o u r c ei n o u rc o u n t r y , t h r o u g ha n a l y z i n gt h ea c t u a l i t i e so ft h ee x i s t e n tt h e r m a l i n s u l a t i o ni n t e r l i n i n g ，f e a t h e ra n ds y n t h e t i cf i b e rt h e r m a li n s u l a t i o n i n t e r l i n i n gi sm a d e ，w h i c hi sm i x e dw i t ht h r e e d i m e n s i o n a lc r i m p e dh o l l o w p o l y e s t e rf i b e ra n de sb i c o m p o n e n tf i b e r , m a di sf o r m e db ym e a n so fa i r - l a i d a f t e rm e a s u r i n gt h es t r u c t u r ep a r z a m e t e r sa n dm a i np r o p e 矗i e so fp r o d u c t s ， t h ee f f e c to ft h ep a r a m e t e r so nt h ep r o p e r t i e sa r ed i s c u s s e dt h r o u g ht h e v a r i a n c ea n a l y s i sa n dt h eo p t i m i z a t i o np r o j e c ti sf o u n d a l s o ，t h ep r o d u c t s a r ec o m p a r e dw i t ho t h e rt h e r m a li n s u l a t i o nf e l t s a tt h es a m et i m e ，t h e w a r m t hr e t a i n i n gm e c h a n i s mo fi n t e r l i n i n gi sa n a l y z e d ，a n dt h ew a y st ( i m p r o v et h eh e a ti n s u l a t i n ga b i l i t ya r ep r o p o s e d ，a l s ot h ee x i s t i n gm o d e l s a b o u tt h e r m a lr e s i s t a n c ea r ea n a l y z e da n dr e s e a r c h e d t om a k et h ei n t e r l i n i n g ，t h em i x i n gr a t i oa n dh e a tb o n i n gt e m p e r a t u r e a r ed e c i d e dt h r o u g ht h eo r t h o g o n a ll a y o u t f o rs u c ht h r e ef a c t o r sa st h e c o n t e n to fp o l y e s t e rf i b e r , t h ec o n t e n to fe sf i b e r , t h et e m p e r a t u r eo fh e a t b o n i n g ，e v e r yf a c t o ri sm a t c h e dw i t ht h r e el e v e l s ，w i t h o u tr e g a r dt o i n t e r a c t i o n d u r i n gt h ep r o c e s s i n g ，t h ep r o b l e ma b o u tt h ee f f e c to fr e s i d u a l g r e a s eo nt h eb o n dt ot h ef e a t h e ra n ds y n t h e t i cf i b e ri ss e t t l e d ，a n dt h e e l e c t r o s t a t i cp r o b l e mi sa l s os o l v e d s o m es t r u c t u r ep a r a m e t e r ss u c ha ss u r f a c ed e n s i t 弘t h i c k n e s s ，p o r o s i t y a n dm a i n p r o p e r t i e s s u c ha s b r e a k i n gs t r e n g t h ，h e a tr e t e n t i o n ， c o m p r e s s i b i l i t y p e r m e a b i l i t y , a r em e a s m - e d 。t h r o u g ht h ev a r i a n c ea n a l y s i s 、 t h ee f f e c t so ft h ep a r a m e t e r so i lt h ei n t e r l i n i n gp e r f o r m a n c ea r es t u d i e d t h e s t u d ys h o w st h a tt h ec o n t e mo fe sf i b e ri st h em a i nf a c t o rt ot h eh e a t r e t e n t i o na n dt h ec o m p r e s s i b i l i t y , w h i l et h ec o n t e n to fp o l y e s t e rt ot h e c o m p r e s s i b i l i t ya n dt h ep e r m e a b i l i t y t h es t u d ya l s oi n s i s t st h en u m b e ra n d t h ep o s i t i o no ft h ea d h e s i v ep o i n t sa f f e c tt h eb r e a k i n gs t r e n g t h t h ep r q i e c t o ft h ef e l tp e r f o r m a n c eo p t i m i z a t i o ni st h ec o n t e n to fp o l y e s t e r2 0 ，t h e c o n t e n to f e sf i b e r1 0 ，a n dt h eh e a t b o n d i n gt e m p e r a t u r e1 5 0 。c t h r o u g hc o m p a r i n gt h ep r o d u c tw i t ht h eo t h e rt h e r m a li n s u l a t i o nf e l t s ， s u c ha st h ed o w n ，t h ec o r n l i o ns p r a y b o n d e dn o n w o v e nf a b r i c ，t h es p e c i a l s p r a y b o n d e du o n w o v e nf a b r i ca n dt h ef l o s s - l i k et h b r i c ，i tc a l lb es e e nt h a t t h eh e a tr e t e n t i o no ft h ep r o d u c ti se q u i v a l e n tt ot h a to ft h ed o w n ，b e t t e rt h a n o t h e rc o m p a r a t i v e s ，w h i l et h ec o m p r e s s i b i l i t yi sp l a c e di nt h em i d d l e t h e r e s u l ti n d i c a t e st h a tt h ep r o d u c th a sag o o do u t l o o k i na d d i t i o n ，t h ew a r m t hr e t a i n i n gm e c h a n i s mo fi n t e r l i n i n g ，f r o m c o n d u c t i o n ，c o n v e c t i o nt or a d i a t i o n ，i sa n a l y z e d ，f i n d i n gt h ew a y st o i m p r o v et h eh e a ti n s u l a t i n ga b i l i t y a tt h es a m et i m e ，o nt h eb a s i so ft h e t h e o r e t i ca n a l y s i st ot h ei n t e r l i n i n gt h e r m a l r e s i s t a n c e ，c o m p a r i n gt h e e x p e r i m e n tr e s u l t sw i t ht h ed e d u c t i v er e s u l t si na c c o r d a n c ew i 氇t h ee x i s t i n g t h e o r ym o d e l ，i ti sc o n c l u d e dt h a tt h et h e r m a l r e s i s t a n c ei nc o n t a c th a sa h i g hp r o p o r t i o n ，a n dt h ei m p o r t a n c eo ft h e r m a l r e s i s t a n c ei nc o n t a c ti s e m p h a s i z e d 。 w a n gl i w e i ( t e x t i l em a t e r i a l & f a b r i cd e s i g n ) s u p e r v h e db yp r o ，y uz h e n h u a n g k e y w o r d s ：f e a t h e r , i n t e r l i n i n g ，h e a tr e t e n t i o n ，c o m p r e s s i b i l i t y , p e r m e a b i l i t y t h e r m a r e s i s t a n c e 附件一： 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是 本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己明确注明和 引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及 成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名 日期 曲d 4 年 附件二： 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借 阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密曰。 学位论文作者签名 指导教师签名触叫1 日期：即年瑚如日 东毕大学硕士学位论文第一章前言 第一章前言 l 。1 我国羽毛资源现状及其利用 羽毛皱资澈氛括野生禽类羽毛绒露家禽羽毛绒嚣大部分。我重蠛 员辽阔，地形地势复杂，自然环境和气候多样化，适宜各种鸟类的繁 衍栖息。但近年来不少野生水禽的数量越来越少，而且人们的环境意 识在不断的堰强，这类蕊毛绒也日澎鹈少。基翦潮毛绒主要柬滚予农 业养殖业，我国家禽年产量1 0 亿只，其中鹅鸭占3 0 4 0 。1 9 9 1 年产羽毛绒8 l o 9 万吨，其中绒毛o 6 o 8 万吨( 用烫褪法制得) i j l ， 2 0 0 3 年毛绒含量1 2 万瞧，占毯赛羽亳绒产量锓6 0 。 我国羽毛加工业已有近百年的历史，上世纪7 0 年代以前，羽毛行 业主要以加工、出口羽缄原料为主，几乎1 0 0 用于出翻。7 0 年代以 后，饔绒制造鲎褥潋迅速发震，露蔫全蚕鸯涯2 8 0 0 多家艇模不礤熬戮 绒生产企业，目前形成的工业产值1 6 0 亿元，刨汇1 0 多亿美圆1 2 1 。 传统羽绒加工业主要利用的绒羽( 俗称朵绒) ，属于羽毛中的高端 爨搴喜，嚣形成戆秘箍也是鼓象绒含鬟为主。包括麓舔羽练璃毛弱，冀 监察与管理工作目前也是集中在高品质羽绒方匦。但是这部分羽绒在 羽毫中的含量只占2 0 左右，剩余部分，其中小毛片( 半绒羽) 可小 琵镄圭氇掺入祭绒中期俸骚装、被褥产品，大毛片仅稻子充填中低拦 兜 头。还有少数提取蛋白质做饲料，其余或做肥料，或者甚至成为废弃 物。 璃毛资源总翻用率不高，近些年柬由予入雷j 对环臻保护、资源翻 用的意识增强，对羽毛综合利用也开展了一些研宠。 羽毛疑高温处理干燥粉碎后，制成羽罨粉，作为高强白饲料添加 剂，极富薄养徐值，麓促进饲养类动物的生长。何伟曾有过这方面酌 研究。常见故羽毛粉热工方法蠢水鼹法、化学酸溅处理法、酶孵法、 电解还原法。羽港的膨化加工工艺如下，将干燥、干净的羽毛原料掺 永溪1 8 2 0 ，混含后静鬣l h 至3 h ，然后放入膨纯视，焉经粉碎 枫粉碎入袋。膨化腔潼度一般控割在 9 5 c 2 1 5 + 。誊爆毂膨化羽毛 糸华夫擘颟圭学位论文繁一摹翦言 粉的糨蛋白质含量商达8 0 以上，胱氨酸、苯丙氨酸的含量也较高”。 杨福馨根据羽纛的主要成分爨蛋白质，掇爨将璎毛秀，圭成蛋白纤 维。主要剩雳纯学试潮使羽毛中的分子链断开，使其蛋白扶羽毛体中 溶出。常用的化学试剂有两种：一种是用皿硫酸氢钠与一种合成洗洁 蒯缀合成的水溶液；冤一秘是亚骧酸氢钠酶滔糟溶液。利用这甄耱港 帮使羽毛中的蛋白溪溶解，再加入沉淀帮便之沉淀。待箕鬣自质沉淀 析出后便可回收利用。回收到的羽毛蛋白质，可分别制成纤维丝，或 用作龟漩屠蛇表嚣涂糕默及糕结裁等1 。 弱外，羽毛经过亿学处理，还可以制成防冻防裂的多效美容资肤 霜 1 。羽毛用三氯己烯浸渍脱脂，将材料进行干燥，然后在室温下用 5 2 0 ( 重量) 氯气进行氯识处理1 0 一2 0 小时，裁德瓣产品与 1 0 4 0 目的活性缓混合在一起用作安全防毒掰具的填充物1 6 1 。 圈外关于羽毛羽缄利用的研究不多。日本京都女子大学教授古贺 蠛一郄菝握餮毛中含凑大量弱热矮蛋皂，霎鸯裹吸潼萑强暇、洼瞧，不 容易替热，把羽毛粉碎成为1 0 微米太小的粉末，用1 6 0 “c 的温度加热， 结果就得到和塑料一样坚硬的固体材料，弯陆强度与聚乙烯等通用塑 秘一捧，可达8 0 m p a 。翅事走套粉末里混入嚣耱梁辩，还戆够获雩导各 种色彩的固体材料1 7 1a 目前，这一技术己基本上达到实用化的水准。 h a m o u s h 等提出将羽毛用于混凝土中增强强度和牢度。实验表明 涅凝中毒l 弱2 羽毛露，藏瓷瓣疫较裹，稳羽毛台羹麓过2 鬈时， 抗弯刚度下降“。 美网的a g r i c u l t u r a lr e s e a r c hs e r v i c e 建立了将羽毛转变成增强纤 维爱予复合耱孝毒豹菇锤蓼瓣工艺l 窭程8 1 。弱毫毯摇嚣部分：翻支裒弱 管，羽支纤维包括角朊纤维，它比羽管中的纤维坚硬，不翁碎。习习毛 纤维可替代玻璃纤维用于增强塑料中。 l 囊予交毛上款羽丝星纾缍凝，弱j 邃对鬟毛溺备纱线遣送行了磅究。 张镁曾分析过将羽毛用于纺纱织布的可行性。他从羽毛的物理化 学性能入手，主要与羊毛的性能进行了对比。从长度和强力仲长分析， 羽丝秘绒丝是兵弯一定可绣毪静。蕊丝豹长痰3 5 m m 5 0 m m ，与羊绒 东华人学硕士学位论文第章前言 接近，而且离散性较少，这一点利于纺纱，绒丝的长度虽然偏短，约 1 5 m m 3 0 m m ，但现在人们已经成功地运用尘笼纺等先进技术解决了 短纤维纺纱问题。由于羽刺和绒刺的存在，形成的纱线条干不匀，而 且使羽丝、绒丝难于弯曲，羽丝无卷曲，绒丝呈弱卷曲，再加上静电 的问题，这就影响了纤维的抱合性，成网成条困难。 e v a z y n a j a d 等曾探讨过火鸡毛用于纺织工业的可行性。他们先将 火鸡毛与尼龙混合，其中火鸡毛最大比例为3 0 ，利用新的纺纱技术 纺成纱线。经测试，随着火鸡毛纤维的增加，纱线的拉伸强度和延伸 性降低，而模量增加。通过对纱线制成的纺织品导热性的测定，有随 火鸡羽毛含量的增加，保温性增加的结论0 1 。 羽毛最大的优点是保暖性好，传统羽绒3 h _ - 【主要是将羽绒作为填 充料制作保暖制品。由于羽绒材料价格昂贵，同时这些年来化纤保暖 材料发展很快，价格较低，市场占有量极大。纺织行业人士对羽绒和 化纤混纺制作保暖材料方面开展了一些研究。 蒋培清4 1 在1 9 9 8 年研究过羽绒涤纶混合絮料的性能，他认为在 羽绒中掺混少量中空涤纶纤维，不仅可以降低成本，而且提高了絮料 的回弹性。实验选用含绒量为8 5 的鸭绒，价格3 7 6 元k g ，中空涤纶 纤维为6 d 5 l m r n 、圆形截面、中空度为1 0 ( 圆单孔) 、卷曲数为7 个2 5 m mt 锯齿形) 、价格为1 5 元蚝。中空涤纶掺混前经过梳毛机两 次梳理，基本呈单纤维状态。羽绒和中空涤纶纤维按比例称重后由手 工进行混合，定重均为2 5 0 9 m 2 。通过对试样进行保温性、压缩性、 耐久性的测试，得出在羽绒中掺入少量中空涤纶纤维，价格显著下降 的同时回弹性增强，但保暖性、柔软性略有下降。 张建春“”等通过针刺的方式，将羽绒和其它纤维加工成絮毡， 既保留了羽绒保暖的特点，又克服了制品臃肿的缺点。这种新型的保 暖材料制备如下：通过喷雾，将抗静电剂和某些粘合剂的混合液体在 洗净的羽绒上，密闭2 h 。然后与羊毛、聚丙稀腈、聚酯、粘胶等短纤 维混合，本实验中羽绒纤维占2 0 4 0 ，羊毛纤维与化纤占8 0 6 0 ，开松后，梳理成网。最后经过针刺成毡。将羽绒絮毡与p t f e 衷绎大学矮士学位诡交第拳蘸言 薄膜层压织物叠合娥通过粘合剂粘合制得。对试样主要进行了保暖性、 透气性的测试，数掇表瞩：通过针刺的方法制褥瓣羽绒絮毽，其保暖 性能随潮绒含量的增细雨增大。p t f e 层压织物可有效阻止空气形成对 流，猩寒冷大风的环境中具有优良的保暖性能。所以预测，羽绒絮毡 和p t f e 膜织物通避爨合或粘合宓硅工成额型像瑗誊孝科姆具有饶良的傈 暖牲麓和舒适性能。 k a w a d a - y 将习习缄羽毛和短纤混合作为填料，短纤和羽绒羽毛的羽 枝缠络在一起，这样壤糕蒇会拥有羽绒羽毛秘短纾的特性n 。 觚以上的叙述巾，对于剩余的大量羽毛资源，从目前歼展的综合 利用研究来看，作为饲料添加剂，进行大规模开发利用价值不高：将 羽毛佟绫织品来齐发，舂可爱充分发箍这一资源鳃裂零徐壤。把璎毛 中的鬣囱质分离出涞，纺成再生骚自纤维，利爝纺织技术进彳亍纺纱织 布是可行的。存在的问题是与大豆制备的蛋臼纤维比较，羽毛的资源 量不及大豆，瑟乡 遴毒成本方嚣楚否套建势懿润题尚不骥了：褥疆毛 纤维宣接纺纱，由于羽毛纤维短，毛羽多，可纺性差，技术上难度大。 此外因羽毛的最大优点是其保暖性，利用其众多的毛羽交叉，形成大 量兹强溅，德存静止窆气，。嚣纺纱过程孛趣捻傻毛璎纤维紧寮稳台， 在保疆效应方面有负面影响。 1 2 嚣内辨保暖絮片的现状与发碰 保暖材料作为传统被褥、服饰行业的填充材料，在近几十年来发 展非常迅速，而且随蒋我国服装行业的发展，瓣保暖材料的需求量也 越来戆大。瑟秘学鼓术鹤不薮遗步，傻褥绦疆辛才籽豹耱囊遣越柬越多， 目前，市场上的保暖材料主要有三种：一是天然材料，如棉花絮料、羽 绒、羊琵皮和羊绒絮片等；二是融纯化纤材料制成的热熔絮片、喷胶 穗絮鸶翮铮裁絮冀嚣；三是多奉孛糈辩经过复合翱工鞠残翁太空稳、南 极棉、太阳绒等。遗然产品都广泛用于服装行她，而且也受到人们的 高度重视。 稳絮嚣其良蠢孑豹傈疆往、事鬻的资源、大众纯豹价格两成为霞用 东华大学硕士学位论文锖一章前高 最为广泛的保暖材料，且历史悠久。 但随着生活水平的提高，人们对于保暖服装不仅注意它的保暖效 果，也越来越追求它的舒适性和美观性。因此羽绒、羊毛等轻、柔、 软的保暖材料就成为人们心中的选择。 羊毛绒絮片以其蓬松柔软、保暖性强、透湿性好的特点，成为天 然保暖制品中的杰出代表。但羊毛绒制品的不耐虫蛀、有异味、易滋 生细菌、成型度较差等弱点，多年来使其无较大范围推广普及。王国 振等人从破除其薄弱环节入手，首先采用无毒高效防虫蛀剂以先进的 技术对羊毛原料进行防蛀处理，经过多道工序处理实现了无毒、无 味、防蛀，防霉、除菌的实用条件，再经过绒化、梳理、成型制作成 的羊毛绒絮片，洁白均匀，手感松软顺滑，并具有一定的成型抗拉性。 用其制作的保暖品，蓬松且不臃肿，保暖且不燥热闷涨，柔软而挺括。 既保持轻、软、暖的特色，又具备了很强的实用性，为羊毛绒的发展 提供了广阔的前景1 1 2 1 。 羊毛绒价格高，而且长期使用会逐渐产生毡缩现象而影响其弹性。 为改善其性能，在羊毛中混入涤纶制成毛涤混合絮。羊毛选用毛纺厂 的回毛，涤纶选用中空涤纶，试祥在梳毛机上制作。涤纶和羊毛分别 通过预梳理，然后按混合比混合后经过两次梳理即制得混合絮。通过 实验得出，毛，涤混合絮以混入3 0 左右的涤纶纤维( 即毛7 0 涤3 0 ) 为 宜。这样，不仅降低了成本，保持了羊毛絮原有的保温性能，提高了 絮料的压缩弹性，而且柔软性( 压缩率) 也不致于降低太多如。 羽绒作为絮料具有轻柔保暖富有弹性等特点，且在使用日久后经 过目晒及拍打又可部分地恢复其原有性能，但羽绒由于其强度差，在 长期使用后易折断形成粉末，另外还有易从面料透绒的毛病且资源有 限，价格昂贵。所以出现了羽绒涤纶混合絮料，它是在羽绒中掺入少 量保温性优良的中空涤纶纤维，在基本不降低其原有优良性能的基础 上，降低羽绒制品的成本，甚至改善其某些性能1 1 4 1 二十世纪六、七十年代，非织造布工业异军突起，原来不能用在 纺织工业中的纤维原料可以通过非织造的方式来加工制作，非织造设 末肇太学鹾圭学位论文德一章蘸言 备对原料的适应性强，使得长度在2 0 m m 以内的纤维也能够成毡。为了 解决瑚缄制品的臃牌及不能有效隰止空气对流性，出现了将羽绒絮毡 与p t f e 薄膜层压织物结合的绦疆奉| 辩。割备熟下：通过喷雾，梅抗静 电剂朔某些粘合剂的混合液体喷农洗净的羽绒上，密闭2 h ，然后与羊 毛、浆涎稀腈、聚酝、粘胶等缀翳混合，开松震，撬理成嬲。最后经 过钎剩成毡。将羽绒絮毡与p t f e 薄膜层压臻耨震合或通过粘合剂牯合 制备而成1 5 1 0 羊毛复合絮片怒剥用毛纺织厂或毛条厂裁象工序中精棱工序棱下 来静麓毫( 俗称精梳短毛) 制傲的。用精梳短毛与2 0 涤纶纤维( 或其他 化学纤维) 采用无纺布加工设备喷洒粘合工艺。混合一成网一喷粘合剂 一热定溅一j 织造露成卷，郎成为霉薄均匀鲍羊毛复合絮片。由于毛 纺织厂的下脚料产激相当大，朝羊毛复合絮片的原料来源栩当充足， 且其生产制造工艺流程短，不复杂。应用无纺织布机连续化生产，一 次成蘩露产品。远凡霉来在一些签、枣已形成生产趣摸棚。 喷胶棉又称喷浆絮棉，是一种新型保暖材料，它是利用喷洒粘合 法生产的一种高蓬松、多孔性的稚织造布。喷胶棉选用中空或高卷曲 涤纶、藕纶为骧粒，经过牙捡、滋琴鞋、成网、喷洒旗会热和烘臻等工 序制得。粘合剂一般选用具有肉胶链的丙稀酸酯或丙稀酸与醋酸乙烯 共聚乳液。喷胶棉蓬松度高、弹性好、手感柔软、重量轻，县有防腐、 不蛀、不烂、不受潮、囊砉农洗等黪熹，特裂楚爨毒优良懿僚暖往，这 使得冀市场领域不断扩展，生产发展十分迅速 1 7 1 太空棉是一种全新型的超轻、超薄、高效保暖、保温、隔热和防 辐麓鳃奉孝辩，氇稼字舷穗、金鬟褥，蠹五层鞠袋。太空稳瓣蒺层是涤 花弹力绒絮片，金属膜表层是由q e 织造布、聚乙烯薄膜、锅钛合金反 射层和农面保护层四部分组成。惫属膜表层与絮片基层用针刺法复合 或为太空稳。太空镶簿疫为2 5 m m ，残晶重鳖为每平方米8 0 2 b o g ， 成品门幅一般为l m ，1 5 m 和2 m 1 8 1 0 仿燧棉也是一种高性能的服用保暖材料，它采用“三明治”式的 复台绥褥，表嚣瑟瓣主体缓维兔罄逶缀量涤绘，强e s 纾缀麓结：弹 末华大举疆士学位谵文嚣章蔚言 性层中的主体纤维袋用粗旦涤纶和三维卷曲中空粗旦涤纶及部分e s 粘结纾维，实验证明，这种孝孝辩薅松度高，熙缡凰弹性好，表面柔软 如丝槔，并具有一定强度n 驰。 j 厦两年在国内比较流行的种新型保暖材料是由聚乙烯薄膜和涤 纶j 织逑奄缀成鲍，这秘材料静巾闻为焉层薄膜，薄膜两铡瞧覆j 织 造布，褥经针捌固络焉两形成。豳于薄膜的存在，增加了絮片的傈暖 性，使得这种新型保暖材料体现了厚度薄、手感柔软、保暖性好的特 点1 2 0 1 a 敬蒗国家以开笈中空纤维鞫怒细纾维絮靖以及防风鼷愿织物为 主。 俄罗簸研铡出月生态戆瘩簇工艺鸵嚣级逶蠢缳暖秘辩。这秘缳 暖耪料由聚酯纤维网组成，纤维网上有水流喷射作用形成的一排排水 针，水针在一角度n ( 4 5 。8 9 “) 辩围内以对角线形状分布，材料上还 穿有强隈，毒褒律瓣孑鼹傻謇孝糕獒有莛好兹透气蛙窝数热瞧。该类缳 疆材料不采用粘合荆和复合层，却同样具有离强度和高保陵性h ”。 美网研制出一种双层保暖非织造布，它是由水刺聚酯纤维材料层 与另一鼷连续聚蘸长魏耱粒复合瓣藏。 杜邦公司用于填充用途豹保潞材料分为h o l l o f i l 、q u a ll o f i l 和 f h e r m o l i t e 三个大型。h o l l o f i l 系列使用了单孔、四孔中空纤维，宣 穆魄爨簿夷重夔实心滚酝短绎绦滋搴葶耱要僳浚2 0 ；餐u l o 戴 捷爱 七孔中空纤维；t h e r m o l i t e 系列使用细旦纤维、单孔中空纤维和三孔 三维卷曲纤维或它们的混配。 = i 荟蠢3 鞲公司翳t h i n s u l a t e 稼滠耪秘，冀蠢轻蒺臻疆、藏溺懿特 性。 如今的保温材料，已经不是传统意义上的保温材料，丽是作为一 静积投豹保瀑形式，戆够吸牧蟹雾热量、鬟窝缳疆效采教毅蜜枣喜耨。 目前较新的纤维品种是美国g a t e w a y 公司生产的o u t l a s t 相变纤维和 日本几家公司生产的吸湿放热纤缎。 毽缳这徉戆较缀强遗薅瓣玺产成本较毫，瑷在还无法投入大批量 东华大学硕士学位论文 第一章前言 生产。而像棉、羊绒等天然纤维由于其吸湿性强，在服用过程中极易 板结成团从而使其保温性和压缩回弹性变差，羽绒则吸湿以后保暖效 果下降，而且来源紧张、比重偏大、易虫蛀，应用受到很大限制。纯 化纤絮片虽然具有较好的可裁性、可缝性、耐穿性和可洗性，但吸湿 性和透气性较差，穿着有闷热感。而随着人们环境意识的不断增强， 实现无污染生产并解决纺织品对环境的二次污染，也成为研究人员共 同面临的重大课题。因此绿色环保材料即天然纤维与化纤混合制成轻、 薄、保暖的絮片，符合大众价格，有广阔的发展前景。 1 3 国内外对保暖材料保暖性的研究 人类懂得穿衣遮体已经有几十万年了，但是对服装的保暖性能的 科学研究是在十九世纪末才开始的。 1 9 8 2 年，王青华研究了微气候区空气层厚度与热阻的关系和起绒 织物的保暖性问题，提出了接触热阻形成的观点；随后，刘让同论述 了接触热阻的观点：孙渭卿等研究了金属镀膜复合絮片在服装系统内 的隔热保暖特性1 2 2 1 蒋培清等从热传导、对流、辐射三个方面分析了 絮料的保温机理，并提出了改进絮料保温性的途径1 2 3 1 钱程等对非织 造絮片的保暖性能进行了探讨1 2 0 1w o o ，s h a l e v 和b a r k e r 建立了热 阻的数学模型，用于预测非织造布的隔热性能1 2 4 1 更多的文献显示，长期以来，人们对于保暖性的研究主要是：保 暖性能的衡量指标及其检测方法、传热公式以及模型的推导。但针对 气流成网非织造絮片的传热机理、热阻与结构参数的具体关系以及模 型的建立尚属空白。 1 4 本课题的研究内容及其意义 传统羽绒加工业由于准入门槛低，加工企业量扩张非常快，低水 平重复建设现象严重，产品加工方法单一，科技含量不高，面对高端 羽绒制品的有限市场，低价竞销。据统计我国羽绒原料的出口数量逐 年增加，但平均价格却从1 2 0 5 4 美圆吨降到6 1 4 5 美圆吨。在日本市 东华大学硕士学位论文第一章前言 场上羽绒单价比冰岛低9 6 6 4 ，比德国低5 9 5 3 ，比法国低5 1 1 9 1 。 主要原因是含绒量、蓬松度不合格，特别是实际含绒量低于标准含绒 量现象相当突出。 而同时，国外则对这一高端产品还在提高标准。如韩国2 0 0 3 年通 过的新标准要求标签标注值为实际最低朵绒含量，考虑实际加工存在 的允许误差，该标准实际上提高了5 个百分点。蓬松度也提高了一个 档次。新标准还对禽种类、羽绒成分、耗氧量、透明度、油脂、气味 等卫生指标作出了限量。由此可看出对于羽毛中的羽绒材料，由于价 格昂贵，市场趋势是提高标准，维持其高端产品的地位，尤其是国际 市场，这一导向非常明确。由于羽绒在国际标准中指的是朵绒，在羽 毛中占的比例很小，同时羽毛作为养殖业的产品，其发展规模还受到 不少制约，在量上还难以大幅度增长。我国尽管是个毛绒资源大国， 但十年来，产量也只增加了二万吨左右。由于其中的朵绒资源有限， 国际市场将其制品定位于极品档次，进行经营是有其合理性的。 本文将探索一条将羽毛和化纤混合，通过采用气流成形技术路径 以及双组份复合化纤配料热粘合加固，制备成羽毛和化纤混纺的保暖 絮片的方法。其中的羽毛种类有半绒羽、毛羽和除去羽轴的正羽上的 羽毛，并在制备过程中解决了羽毛上的残脂影响化纤与之粘结的问题 以及成形过程中羽毛易产生静电的问题。 半绒羽、毛羽和除去羽轴的正羽上的羽毛纤维长度都很短，势必 给成网，加固带来一定的难度。所以我们选用三维卷曲中空涤纶与其 混和，将其缠结。考虑到针刺加固会降低絮片的蓬松度，进而影响到 其它性能，所以采用热粘合加固。鉴于实验室的条件，选用熔化温度 在1 3 0 “c 左右的e s ( p p p e ) 纤维来做粘合剂。 研究内容包括：采用正交设计的方法设计实验方案制备絮片；对 其主要性能如保暖性、压缩性、透气性及断裂强力等进行测试：通过 方差分析探讨涤纶含量、e s 纤维含量以及热粘合温度对其各种性能的 影响：利用参数优化一综合平衡法对其性能综合评价，找出最优的_ 艺参数；并将参照最优工艺参数制备的絮片与市场上的保暖材料进行 东华大学硕士学位论文第一章前言 比较；针对目前的热阻模型存在的问题，进彳亍分析与研究。 从资源角度看，我国的羽毛拥有量在世界上具有明显的比较优势， 由于我国农民人口基数较大，多年来养殖业一直是我国农村的一项重 要产业，也具有继续稳定增长的基础。而目前羽毛资源的实际利用方 式比较单一，资源利用率明显不高，对现有资源是种浪费，同时又制 约了这一资源继续稳定增长。因此，对羽毛资源的综合开发利用，充 分发挥我国这一具有相对优势的资源对经济的影响，具有明显的现实 意义。 从羽毛具有的独特的保暖性能看，将羽毛和化纤混纺制备各种保 暖材料，是开发羽毛资源的一个重要方面，后续形成的产业具有投入 规模不大，对环境无负面影响，市场潜力大的显著优点，符合我国的 实际国情。羽毛通过和化纤混纺，可利用化纤品种、性能开发水平较 高的优势，并通过工业制各路线的引入，为传统羽毛制品科技含量的 提高开辟了既现实又高效的新途径。 参考文献 1 张镁等，羽毛应用于纺织工业的可能性探讨，毛纺科技，1 9 9 2 ( 1 ) 4 4 4 5 2 俞镇慌、王利伟等，羽毛纤维和化纤混纺保暖絮片，产业用纺织 品，2 0 0 4 ( 7 ) ：t o t l 4 ：3 何伟，羽毛膨化加工技术，s i c h u a na nj l t l gl & v e t e r n a r y s c i e n c e s ，n o 6 ，2 0 0 2 东华大学硕士学位论文第一章前言 杨福馨 候顺利 王敦洲 江镇海 农作物家畜羽毛包装材料，上海包装，1 9 9 9 ( 3 ) ： 鹅鸭羽毛的深度加工和综合利用，2 0 0 2 中国羽绒与利用，上海科学技术出版社，1 9 9 4 日本开发利用废羊毛和羽毛，中国资源综合利用， 3 3 2 0 0 2 ( 2 ) 8 h a m o u s h 、s a m e e r 等，f e a t h e rf i b e rr e i n f o r c e dc e n ；r e t e ， c o n c r e t ei n t e r n a t i o n a l ，1 9 9 4 ( 6 ) ：3 3 3 5 9 s c h m i d t w r e s e a r c h e rh a t c hap l a nt om a k ef i b e r sf r o m f e a t h e r s ，a d v a n c e d c o m p o s i t e s b u l l el i n ，2 0 0 0 ，一( u n ) ，5 8 l o e v a z y n a j a d 、a l i m o h a m m a d 等，p r o d u c t i o na n dc h a r a c t e r iz a t j o n o fy a r n sa n df a b r i c su t i l i z i n gt u r k e yf e a t h e rf i b e r s ， m a t e ri a lr e s e a r c hs o c e e t ys y m p o siu mp r o c e e din g s ，2 0 0 2 ( 7 0 2 ) ： 5 6 1 1 u s p 6 2 3 2 3 4 9 ：j a p a n ，8 1 1 3 9 4 1 ，0 8m a y1 9 9 6 ：8 5 2 1 6 3 ，0 6m a y1 9 9 7 1 2 王国振，充分开发利用羊毛绒保暖制品，中国纤检，1 9 9 8 ( 】) ： 3 9 1 3 蒋培清等，毛涤混合絮的开发与研究，上海纺织科技，1 9 9 7 ( 4 ) ： 7 8 1 4 蒋培清、徐卫林，羽绒涤纶混合絮料的性能研究，毛纺科技，1 9 9 8 ( 1 ) ：3 9 4 1 1 5 张建春等，羽绒絮毡及其与p t f e 薄膜层压保暖新材料的研究与开 发，国际化纤，2 0 0 2 ( 2 ) ：6 5 6 7 1 6 赵新民、马腊梅，羊毛复合絮片的开发与生产，中国纤检，2 0 0 0 ( 2 ) ：5 6 1 7 李建强、陈益人，喷胶棉保暖性研究，广西纺织科技，1 9 9 5 ( 1 ) ： 1 4 1 6 1 8 太空棉项目可行性研究报告，天津市长青太空棉技术联合公司 1 9 钱军、储才元等，高性能仿丝绵材料的开发和性能，纺织学报， 1 9 9 5 ( 2 ) ：4 3 4 5 东华大学硕士学位论文 第一章前言 2 0 钱程等，非织造布絮片保暖性能的研究，非织造布，1 9 9 9f 3 ) ： 1 4 1 6 2 1 黄丽娜译，新型服装用保暖材料，产业用纺织品，2 0 0 3 ( 1 ) ：4 3 4 4 2 2 孙渭卿、姚星月，金属镀膜复合絮片织物的保暖性能，中国纺织 大学学报，1 9 9 4 ，2 0 ( 4 ) ：1 2 5 1 3 1 2 3 蒋培清、严灏景，絮料保温机理的分析研究，北京纺织，1 9 9 7 ( 6 ) ： 3 6 3 9 2 4 s s w o o ，i s h a l e v ，r l b a r k e r ，h e a ta n dm o is t u r cf r a n s f e r t h r o u g hn o n w o v e nf a b r i c s ，p a rli ：h e a tt r a n s f e r ，t e x t 1 c r e s j ，1 9 9 4 ，6 4 ( 3 ) ：1 4 9 1 6 2 东华大学硕士学位论文第二章纤维的性能及实验工艺 第二章纤维的性能及实验工艺 2 1 实验原料选择及其性能测试 本课题所用的原料有羽毛纤维( 包括半绒羽、毛羽和除去羽轴的 正羽上的羽毛) 、三维卷曲中空涤纶纤维以及e s 纤维( p p p e 聚烯烃热 粘合复合纤维) 。 2 1 1 羽毛纤维 按动物学分类，羽毛可略分为六大类：正羽( 或体羽) ，绒羽，半 绒羽，粉绒羽，毛羽和须羽。 羽毛属蛋白质，由约2 0 种n 氨基酸组成。 2 1 1 1 羽毛羽绒的形态结构对比 羽毛呈片状，由羽轴、羽枝和羽丝三部分组成。毛片中间从上至 下有一根轴称为羽轴；羽轴上生有稠密而带硬性的毛丝，称为羽枝， 羽枝上长有密集的分枝，有些分枝上还有三棱锥附节，具有方向性； 羽轴下端生有柔软而稀疏的毛丝，称为羽丝。 而羽绒不含羽轴，似放射状半球形，球的中心有一个极小的核， 称为绒核：绒核的周围长有微细而柔软的绒丝，绒丝呈三维卷曲结构； 绒丝上长有毛茸茸的附丝，呈树枝状，称为绒小枝；在附丝上也存在 三棱锥附节。 羽毛上羽丝和分枝截面呈不规则三角形，羽支截面粗而具有髓腔 【_ 】 o 羽绒上绒丝和附丝的截面，绒丝呈不规则三角形，附丝为圆形”3 。 可以看出羽毛与羽绒有着类似的截面形状，使得羽毛的羽丝、附 丝和附节间有着良好的膨松性，能储藏大量稳定的静止空气，认为羽 毛集合体也可以像羽绒一样具有轻、软、膨松和优良的保暖特性。 2 1 1 2 本实验中所用羽毛纤维 本实验中选用的羽毛纤维是由浙江绍兴阳加龙羽绒制品厂提供 东华大学硕士学位论文第二章纤维的性能及实验工艺 的，其中的羽毛种类有半绒羽、毛羽和除去羽轴的正羽上的羽毛，将 其打碎分离。长度在1 5 2 0 m m 之间。 2 1 2 三维卷曲中空涤纶纤维 中空纤维是轴向有管状空腔的化学纤维。系用干式纺丝法和熔融 纺丝法使纤维为中空，中空的细孔形状因制造方法而多种多样，如有 莲藕状、海绵状和通心状等，细孔的直径一般为o 0 1 3 1 a m ”1 。