具有智能调温功能的桑蚕丝服装产品的开发

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1、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

2、基纤维和黏胶基调温纤维,规格有1.7dtex、2.2dtex、3.3dtex和5dtex,长度有38mm、51mm、60～110mm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。9(a)(b)图2调温纤维温度调

3、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9图4普通纤维和服装的相变调温功能曲线2应用智能调

4、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3.5～4.0级之间,最低要在3.0～3.5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

5、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1J/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

6、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,9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12.5tex×2调温混纺纱线(其调温相变焓见图7),外层采用4.8tex×2(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

7、相变焓曲线图6黏胶基调温纤维相变焓曲线9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。92.4智能产品复合织造工

8、艺实践以翻领女套衫为例,样品成品密度130横列/10cm×92纵行/10cm、下机密度132横列/10cm×87纵行/10cm。在14G横机上织造平纹衣片,感觉纹路稀疏,外观也不好;在18G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