具有智能调温功能的桑蚕丝服装产品的开发.doc

具有智能调温功能的桑蚕丝服装产品材实验0701 王明明1、智能调温纤维的性能及用途由智能调温纤维制成的服装与一般服装的区别在于, 智能调温纤维由于存在具有能量转换功能的相变材料, 它能不间断地吸收和释放能量, 以此来调节温度, 因此智能调温纤维能使服装保持在一个舒适的温度范围, 可制作冬暖夏凉的服装。1.1 智能调温纤维温度调节原理及特点智能调温技术目前主要有两种( 见图1) : a.面料涂层, 即将含有微胶囊( PCMS) 的浆料涂于织物表面,使其在制成服装后发挥它对人体温度的调节功能; b. 将智能调温微胶囊植入纤维内。目前市场上应用的调温纤维主要有腈纶基纤维和黏胶基调温纤维, 规格有1.7dtex、2.2 dtex、3.3 dtex 和5 dtex, 长度有38 mm、51 mm、60 110 mm不等, 可供散纤和毛条。(a)(b)图1：Outlast技术植入式调温纤维的技术关键是使用微胶囊包裹的热敏相变材料, 这种材料具有以潜热的形式吸收储存和释放热量的功能。在温度变化中, 可以固态、液态互相转化,从而达到吸热、放热效果。常见调温纤维中的微胶囊热敏相变材料为碳氢化腊, 它能使外界环境温度的变化在皮肤上作出相应的反应, 对温度变化起缓冲作用。调温纤维温度调节原理见图2。(a)(b) 图2 调温纤维温度调节原理1.2 调温纤维的用途调温纤维能纯纺, 也可与棉、毛、丝、麻等各类纤维混纺、交织,可梭织或针织，大量应用于户外服装、内衣裤、毛衣、衬衣、帽子、手套和床上用品等。调温材料可在身体产生过多热量时吸收热能, 然后在身体需要保温时释放储存的热能, 使人体感觉舒适, 无需穿着厚重的衣物就能获得较佳的保温效果, 缓冲过多的热能, 形成防冻保护, 根据人体对热能的需要来调节、减少排汗。调温纤维和服装的相变调温功能见图3, 而普通纤维和服装没有吸放热的相变调温功能见图4。图3 调温纤维和服装的相变调温功能曲线图4 普通纤维和服装的相变调温功能曲线2 应用智能调温纤维进行产品开发2.1 智能产品染色工艺探讨在智能产品的开发过程中, 根据纤维性能, 我们对两种调温纤维分别进行染色, 采用了让外层桑蚕丝颜色追内层调温纱的办法, 较好地解决了染色问题。考虑双线道织造和桑蚕丝细于智能调温纱的原因, 经过实验, 最后确定在纺纱对色时, 桑蚕丝与调温混纺纱的色差最好在3.54.0 级之间, 最低要在3.03.5 级。2.2 混纺纱线配比的摸索在开发具有智能调温功能桑蚕丝服装的过程中,选用美国著名的Outlast调温纤维作为首选纤维。在服用性能分析中我们发现, 虽然Outlast调温纤维具有调温功能, 且腈纶基调温纤维具有良好的抗紫外线功能、耐菌性和快干性, 黏胶基调温纤维具有良好的吸湿性, 但用此调温纤维纺制的纱线毛羽多、手感不光滑、光泽不好, 而桑蚕丝光泽好、垂感好、手感好, 且纤维断裂伸长极小, 又具有凉爽的特点。考虑织造成本和在服装测试时能体现出接触身体部位具有的明显调温功能( 不低于美国Outlast腈纶基纤维的相变焓) , 以及服装混纺纱线具有的明显能检测出来的相变焓功能( 相变焓大于1 J /g) , 通过大量实验对比, 最后采用了双线道织造, 内层为调温纤维混纺纱、外层为桑蚕丝的织造方法。美国Outlast的两种智能纤维相变焓和性能有所差异: 其中腈纶基调温纤维具有一定的抗菌性和极低的吸湿、高散湿性, 且弹性好, 具有较好的抗紫外线功能, 但相变焓较低( 见图5) ; 黏胶基调温纤维虽有吸湿性好、相变焓较高( 见图6) 、纤维柔软的特点, 但它吸湿易变硬、散湿差、抗皱性差。考虑到调温纤维贴身穿着时更能体现其舒适感, 同时考虑到要在尽可能提高相变焓功能的基础上降低其成本, 通过大量织造实验, 最终内层采用由30%的黏胶基调温纤维与70%的腈纶基调温纤维纺成的12.5 tex2 调温混纺纱线( 其调温相变焓见图7) , 外层采用4.8 tex2 ( 210Nm/2) 高级桑蚕丝, 织物吸热、放热相变焓见图8。图5 腈纶基调温纤维相变焓曲线图6 黏胶基调温纤维相变焓曲线图7 内层调温混纺纱线相变焓曲线图8 调温混纺纱线与桑蚕丝交织织物相变焓曲线2.3 混纺纱线纺纱工艺应用由于该智能纤维是棉型、较短纤维, 且纱线是色纺纱, 因此要求纱线光泽好、纱支高、不易起球。我们首先选定采用半精纺工艺路线来对智能调温纤维进行纺纱, 然后又分别作了半精梳加赛络纺和半精梳加紧密纺的纺纱实验以及起球实验。结果第2 种方法半精梳加紧密纺的工艺可较好地满足要求, 纱线光泽好、抗起球等级达到3 级以上。所以智能调温混纺纱最后采用半精梳加紧密纺工艺, 桑蚕丝采用精纺加烧毛工艺。2.4 智能产品复合织造工艺实践以翻领女套衫为例,样品成品密度130横列/10cm92 纵行/10 cm、下机密度132横列/10cm87纵行/10cm。在14 G横机上织造平纹衣片, 感觉纹路稀疏, 外观也不好; 在18 G 横机上织造纹路太密,且容易翻丝。经过反复实验, 调整密度和机型, 并改造原电脑横机上添纱模块的位置和尺寸,使模块间隙距离从3cm 改到5cm (仅改内层线道添纱模块) ,较好地解决了翻丝问题(里层为弹力丝, 外层为普通纱线)。在用德国Stoll电脑横机织造领子和门襟时, 我们分别在16 G 和18 G 上做了实验, 在16G 横机上织造的领子和门襟密度稀且太软、不挺括。大货生产时, 密度调整为: 成品密度130 横列/10 cm90 纵行/ 10 cm、下机密度128横列/ 10 cm87 纵行/10 cm, 在16 G 横机上织造。领子空转在16 G 横机织造, 领子、门襟在18 G横机上织造, 取得了良好效果。在用Stoll 电脑横机织造衣片时遇到的问题是: 在织造中的收针处、开领处出现翻丝现象, 袖子腋下出现断线问题。经分析认为是由于采用原并锁工艺造成的, 后将并锁工艺改为拉网和压线工艺, 使此问题得到解决。通过服用性能测试, 发现缝合过程采用桑蚕丝与智能调温混纺纱线作为缝合线时极易出现断线问题, 为此我们经过反复实验, 最终采用25 tex 2 ( 40 Nm/2) 的100% 涤纶纱缝纫线加一根4.8tex2 同色系桑蚕丝合并作为缝合线, 解决了断线问题, 且缝合处纹路没有褶皱。2.5 智能产品的后整理智能产品的后整理主要是熨烫, 我们在产品设计时就采用了防止腈纶汽蒸变硬的材料配比方案:即产品内层为腈纶基调温纤维与黏胶基调温纤维的混合材料, 外层为桑蚕丝材料。所以整体面料耐常压蒸汽烫效果较好, 并且熨烫是在外层进行的。在熨烫布面时, 采用了轻贴浮动动态熨烫方法, 确保不会出现纯腈纶纤维汽蒸时常出现的变硬现象。在后整理熨烫中需注意的另一个问题是: 由于该面料为精纺面料, 所以熨烫时, 必须使面料有一定的牵拉力, 在针织线圈舒展的情况下定形, 因此我们采用了穿架或套版熨烫, 并在最后熨烫领子下部的里层时, 用手牵拉该部位, 使其舒展后再进行浮动熨烫。因为智能产品外层为桑蚕丝,所以产品柔软剂采用了桑蚕丝专用柔软剂为主的复配柔软剂。2.6 智能产品的特点该产品是采用市场试售的Outlast空调纤维与桑蚕丝经过特殊复合生产而成的高科技功能性服装。桑蚕丝素来具有“纤维皇后”之称, 该服装的外观具有桑蚕丝优雅悦目的光泽, 柔软舒适的手感;内层的Outlast空调纤维混纺纱线可以根据环境和人体温度, 自动双向调节温度, 外界温度升高时,吸收热量, 降低体表温度, 外界温度降低时, 释放热量, 保持体温, 为我们提供了舒适的“衣内微气候”环境。产品具有较好的吸湿排汗、抗菌、抗紫外线功能, 且垂感好, 不易起皱变形, 可弱机洗、干洗、易熨烫, 适宜四季贴身穿着。3 相关工艺参数3.1 染色工艺Outlast腈纶纤维采用阳离子染料, Outlast黏胶纤维采用棉用活性染料, 两者的工艺均为常规工艺, 要求所用染料不能含有国家纺织产品基本安全技术规范GB184012003规定的禁用染料。3.2 智能调温混纺纱线纺纱工艺智能调温混纺纱线纺纱工艺基本参数见表1。表1 智能调温混纺纱线纺纱工艺基本参数纺纱品种原料名称原料配比/%捻度/(捻)质量标准设备单纱股纱12.5 tex2腈纶、黏胶( 温度调节纤维) 针织纱1.7 dtex38mm Outlast 腈纶纤维70969546FZ/T710031991 精梳毛型化纤针织绒线纺纱需用半精梳、紧密纺设备1.7 dtex38 mm Outlast黏胶纤维303.3 织造工艺3.3.1 纱支智能调温产品选用内层12.5tex2 智能调温混纺纱线和外层4.8tex2 桑蚕丝, 双线道。3.3.2 成分52.7%腈纶(Outlast 9温度调节纤维) 、23.9%桑蚕丝、23.4%黏胶纤维(Outlast温度调节纤维)。3.3.3 使用设备使用16 G 和18 G 设备进行生产。根据工艺要求, 一般大身和领子空转用16 G 设备编织, 领子、门襟用18 G 横机编织。3.3.4 密度成品密度: 130 横列/10 cm90纵行/10cm, 下机密度:128 横列/10 cm87 纵行/10 , 参考工艺的拉密尺寸。3.4 后整理工艺后整理工艺及相关参数如下:a. 后整理前的准备检查待整理成衣的脏污程度,对较脏的应预先对脏污处小心手洗, 保证柔软前的成衣无脏污。b. 净洗工艺参数与浸泡的相同。浴比125, 温度20 , 缩绒剂与水混合液4%5%( 缩绒剂水=11) , 时间510 min( 根据颜色、脏污的程度调整) 。此外, 不能浸泡, 防止串色。c. 脱水d. 过清水两遍e. 柔软柔软过程中适当转动, 使浴液均匀, 衣物吃料均匀。浴比125, 温度20 , 时间510 min。柔软剂混合液4%6%( 柔软剂醋酸水=415) ,其中柔软剂是由氨基有机硅柔软剂与巨分子羟基有机硅平滑剂按41 的比例配成。此外, 不能浸泡,防止串色。f. 烘干温度(805) , 时间以烘干为准。4 质量要求4.1 染色标准4.1.1 色差4 级以上, 以色卡或标样为标准,对照GB 250, 同批偏一个色光掌