热风复合非织造保暖材料的制备与性能

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摘要：基于热风非织造材料和超细纤维的特性，本文利用超声波粘合工艺将热风非织造材料与超细纤维非织造材料进行复合，开发出了一种新型复合非织造保暖材料，并对其结构和性能进行测试分析，探讨了超细纤维非织造材料以及复合结构对复合材料性能的影响，为复合保暖材料的研究开发提供了一定的参考。

关键词：热风粘合；超细纤维；非织造材料；复合；保暖

中图分类号： TS176.7 文献标志码：A

Preparation and Properties of Composite Thermal-bonded Nonwovens for Thermal Insulation

Abstract： Based on the properties of thermal-bonded nonwovens and superfine fiber， an advanced composite nonwoven material was developed by combining the thermal-bonded nonwovens with superfine fiber nonwovens through ultrasonic bonding process. The structure and properties were tested and analysed. In addition， the effects of superfine fiber nonwovens and their composite structures on the performance of the composite material were investigated. The article provided a reference for the research and development of composite thermal insulation materials.

Key words： thermal bonding； superfine fiber； nonwovens； composite； thermal insulation

热风非织造材料是一种采用热熔粘合技术加工而成的高孔隙率纤维质材料。与普通机织物、针织物相比，这种材料由于纤维之间交叉呈杂乱的三维立体网状结构，材料内部能夹持更多的静止空气，保暖性更好，同时具有蓬松度高、手感柔软、弹性好等特点，在保暖领域应用广泛，主要以絮料形式用于防寒服、被褥、睡袋等产品的填充料。

随着保暖材料的不断革新，一些新型纤维如中空纤维、超细纤维等被越来越多地应用于保暖材料中。选用超细纤维来设计保暖材料是一种很好的途径，但在高压缩水平下，纤维细度小的优点无法充分发挥。而热风非织造材料具有蓬松度高、压缩回复性好等特点。因此，可将超细纤维非织造材料与热风非织造材料结合，形成一种经济型复合非织造材料。本研究基于热风非织造材料和超细纤维的特性，将两者复合，开发出了一种轻薄型复合非织造保暖材料，并对其保暖性、透气性、透湿性等基本热湿舒适性指标进行了测试。

1 原材料选择

1.1 热风非织造材料

本研究使用PE/PP皮芯型复合纤维作为纤维原材料，经开松、梳理成网、热烘、定形后形成平均克重为30 g/m2的薄型热风非织造材料。与传统喷胶棉不同，使用低熔点复合纤维加工而成的热风非织造材料不含任何化学粘合剂，且表面光洁、耐水洗。PE/PP皮芯型复合纤维线密度为1.8 ～ 3.3 dtex，皮层熔点130 ℃，芯层熔点165 ℃，使用温度设置为140℃时，PP组分保持原有形态不变，PE组分熔融，纤维在交叉点上粘结，加工后的成品手感柔软、弹性好。

1.2 超细纤维非织造材料

本研究使用的超细纤维非织造材料包括两种 ―― 海岛型超细纤维非织造材料和桔瓣型超细纤维非织造材料。其中，前者是将海岛型短纤维经开松梳理成网后，使用针刺技术加固成非织造布，再利用一定浓度的碱液溶去“海”的组分，使单根纤维变成一束纤维，形成超细纤维非织造材料。利用冷场发射扫描电子显微镜S4800对海岛纤维的纵向形态进行表征，用Image-ProPlus软件对纤维细度进行测量。图 1、图 2 分别为64岛和36岛双组分纤维碱减量前后的对比，可以看出，碱减量后纤维分散成束状，形成超细纤维。

利用双组分纺粘工艺纺制出桔瓣型长丝后铺成纤网，再利用高压水流的冲击作用使纤网中的双组分长丝裂离为超细纤维，同时使其相互缠结加固，形成桔瓣型超细纤维非织造材料。其生产工艺绿色环保，无环境污染，产品安全性高。准备好原材料后，对超细纤维非织造材料和热风非织造材料的基本性能进行测试，数据如表 1 所示。

2 复合结构及工艺设计

2.1 复合结构（图 3）

3 种不同超细纤维非织造材料分别采用两种复合结构与热风非织造材料复合，如图 3（a）、图 3（b）所示，复合结构一为“热风层+超纤层+超纤层+热风层”，复合结构二为“超纤层+热风层+热风层+超纤层”。为了便于比较，选择“热风层+热风层+热风层+热风层”作为第 3 种复合结构进行对比，如图 3（c）所示。3 种不同复合结构均为 4 层式结构。

2.2 超声波粘合工艺

本研究使用常州奥恒机械有限公司的 AH-1530超声波复合机，将超细纤维非织造材料与热风非织造材料进行超声波粘合。超声波粘合利用压力和高频振动的共同作用，使纤维质材料内部分子运动加剧，热塑性纤维软化、熔融，从而使材料在接点处粘合。与针刺和水刺工艺相比，超声波粘合对纤维的损伤小，符合本研究对成品性能的要求。

3 热风复合非织造保暖材料的结构与性能

3.1 复合保暖材料的结构

桔瓣型超纤层与热风层分别采用两种复合结构加工而成的复合保暖材料，其断面结构如图 4、图 5 所示。其中，图 4 中样品结构为“桔瓣超纤层+热风层+热风层+桔瓣超纤层”，图 5 中样品结构为“热风层+桔瓣超纤层+桔瓣超纤层+热风层”。

3.2 复合保暖材料的性能

对 7 种复合保暖材料的性能进行测试，测试结果如表 2 所示。其中，克重参照标准GB/T24218.1 ― 2009《非织造布试验方法第一部分：单位面积质量的测定》，采用电子天平测定；厚度参照标准GB/T24218.2 ― 2009《非织造布试验方法第二部分：厚度的测定》，采用YG141型厚度测试仪测定；保暖性依据标准GB/T11048 ― 1989《纺织品保温性能试验方法》，采用ASTM保温性试验机测量；透气性依据标准GB/T5453 ― 1997《纺织品 织物透气性的测定》，使用YG461型织物透气量仪测量；透湿性参照标准GB/T12704.2 ― 2009《织物透湿性试验方法 蒸发法》，使用YG（B）216-II型织物透湿量仪测量。

4 测试结果分析

图 6 ― 图 8 分别为 3 种不同复合结构下材料的保暖性、透气性和透湿性测试结果。

对比 7 种不同样品的保暖性能，如图 6 所示，同种超纤层和热风层复合时，保暖性1#>2#，3#>4#，5#>6#，其中，样品1#、3#、5#采用复合结构二，样品2#、4#、6#采用复合结构一，样品7#为 4 层热风非织造材料复合。可以明显看出，采用复合结构二比复合结构一具有更好的保暖性，即超纤层贴近皮肤一侧比蓬松层贴近皮肤一侧更具优势。超纤层置于复合结构的表层和底层时，由于比表面积大，能吸附更多的静止空气，同时其表面致密、孔径较小，能有效减少热损失，因此具有更好的保温效果。样品7#为 4 层热风非织造材料复合，其保暖性与2#、6#很接近，但小于1#、3#、5#的保暖性。说明超纤层与热风层复合，且置于复合材料的表层、底层时，比普通热风非织造材料复合具有更好的隔热保暖效果。

图 7 为 7 种不同样品透气性能的比较，图中数据显示，4 层热风非织造材料复合下材料的透气率很高，但当超纤层与热风层复合后，材料的透气率显著下降，下降幅度为43% ～ 87%，说明使用超纤层能提高材料的抗风性能，在外界环境有风压存在时，具有更好的抗风防寒效果。另外，同种超纤层与热风层复合时，采用复合结构一比结构二具有更小的透气率，透气率减小范围在19% ～40%区间，即采用“热风层+超纤层+超纤层+热风层”结构具有更好的抗风性，同时也代表着人体向外散热的速率会减小。从图 8 可以看出，超纤层与热风层复合后，材料的透湿率无明显变化，不同复合结构、超纤层对材料的透湿性影响很小，64岛超细纤维非织造材料的厚度在 3 种超纤层中最大，与热风非织造材料复合后透湿率最小，比 4 层热风复合材料减少9%左右。

5 结论

本研究利用超细纤维非织造材料与热风非织造材料复合，制备出一种新型复合式保暖材料，其克重在120 ～ 260 g/m2之间，外观细密，手感柔软，质轻舒适，保暖性和抗风性好，符合当前保暖材料的发展趋势。将 3 种不同复合结构通过超声波复合，探究不同复合结构、超细纤维层对复合材料热湿舒适性能的影响，结论如下。

（1）采用超细纤维非织造材料与热风非织造材料复合，能提高普通热风非织造材料的保暖及抗风性能。

（2）超纤层置于复合结构两侧（面层和底层）时，隔热性能提高，说明“超纤层+热风层+热风层+超纤层”结构比“热风层+超纤层+超纤层+热风层”结构具有更好的保暖效果；同时，在达到抗风效果的前提下，超纤层置于复合结构两侧，其透气率增加，这将有利于一定强度运动条件下汗液能顺利通过服装，从而提高人体的热湿舒适性。

（3）同克重下，3 种不同超细纤维非织造材料对复合材料的保暖性影响不同。桔瓣型超纤非织造材料比其他两种海岛型超纤非织造材料更具优势，其中，“桔瓣超纤层+热风层+热风层+桔瓣超纤层”结构的成品保暖性最好。

（4）从整体上分析，利用超细纤维非织造材料与热风非织造材料复合来开发新型保暖材料的方案具有可行性，但鉴于超细纤维非织造材料的种类、复合结构等不同，会对复合后的成品有一定影响。因此，如何进行最优设计，使其热湿舒适性得到进一步提高，仍需进一步研究。

参考文献

[1] 郭秉臣. 非织造材料与工程学[M]. 北京：中国纺织出版社，2010.

[2] 张大省，王锐. 超细纤维发展及其生产技术[J]. 北京服装学院学报，2004，24（2）：62-68.

[3] CALVIN K LEE. Heat Transfer of Fibrous Insulation Battings[R]. NATICK：United States Army Natick Research and Development Center，1984.

[4] 薛元，孙世元，孙明宝. 海岛纤维加工技术及其应用[J]. 纺织导报，2003（5）：94-98.

[5] 卢志敏，钱晓明. 桔瓣型双组分纺黏水刺超纤技术及其应用[J]. 棉纺织技术，2011，39（7）：65-68.