保暖纤维

保暖纤维
保暖性是服装的重要功能之一，同样，絮棉之类的填充材料，也要求有保暖性。

此外，被盖用絮棉还要求具有一定的悬垂性（适合感）及吸湿透气性；褥垫用絮棉则还要求具有良好的垫弹性。

保暖纤维根据其加工手段分两种：蓬松保暖纤维和蓄热保暖纤维。

1、保暖纤维的分类
1.1 蓬松保暖纤维
人体热量向环境的散失有辐射、对流和热传导方式。

在体温下，辐射散热较小，因此减少纤维的热传导率是一种重要的何暖手段。

设计粗厚的织物结构；使纤维束间的空气量增加，虽起到保暖的作用，但无论是服装带是被褥，都给人以笨重感，通过起毛加工使织物表面耸立起绒毛以加大空隙度，虽然减少了热传导，但却加速了对流散热，保暖效果并不明显。

开发含有大量滞留空气的纤维，制造出既轻又保暖的衣料和填充材料，是纤维制造业近年努力的方向。

1.2 畜热保暖纤维
人们把陶瓷微粉应用于功能纤维之初就是为了获得蓄热保温效果，以得到储能纤维。

根据所采用陶瓷粉体种类的不同，有两种蓄热保温机理。

一种是将阳光转换为远红外线的纤维，称之为阳光纤维；别一种是低温（接近体温）下辐射远红外线纤维，称之为远红外纤维。

低温辐射远红外线的波长为4~14μm，其射线重返人体不仅可以起保温作用，而且可进入皮下深层，具有使佩血管扩张、促进血液流动、改善新陈代谢等功效。

从发展趋势看，远红外纤维的主要应用将转向保健型纤维。

2、保暖纤维的应用
2．1 高中空度纤维
中空纤维，尤其是中空长丝，可以使纤维富含不产生对流的滞留空气。

目前市场上的4孔及7孔中空聚酯纤维，就是依靠提高中空度来增大滞留空气量，以便产品达到更轻更暖的效果。

图2-1 图2-2
图2-3
产品性能
更轻更暖：高中空结构减少了纤维20％的重量，并且能包含大量静止空气，使其织物在轻便的同时保暖性能却比普通同质面料提高了65％
丰满柔软：产品成为面料带来更加丰厚糯滑的舒适手感
干爽透湿：相较日常厚重保暖面料而言，更容易透湿，干爽舒适产品规格
制造中空纤维的确良方法是通过与易溶聚合物复合纺，再溶掉芯部易溶组分从而制成截面为C形的聚酯和聚酰胶中空纤维，中空度可达30%。

但直接通过纺丝制造高中空度纤维较为困难，例如，为了使聚酯纤维（相对密度1.38）轻到可以浮于水面（设其相对密度为0.9），则中空度应该达到（1-0.9/1.38）×100%=34.7%。

对于圆形中空纤维，如纤维直径为D，中空部分直径为d，当要求中空度为36%时，有d2=0.36D2，或d=（3/5）D。

即当中空壁厚为1时，中空部分的尺寸为3。

如果纺线密度为3.3dtex的中空纤维，其壁厚仅为4.38μm，相当于0.2dtex实心纤维的粗细，可知其纺丝技术有相当于难度。

为了在如此高中空度下保持纤维的形状，对于聚合物的特性、喷丝板的设计以及纺丝、拉伸工艺条件的选定都有较高的要求。

与同样厚度的实心聚酯长丝织物的保暖性相比较，高中空度聚酯长丝高60%~70%而在同样保暖性下，中空丝织物比实心丝织物轻60%~70%。

高中空度纤维不仅可用做秋冬季衣料，还可用做被盖絮棉。

不仅具有良好的铺层性，被盖的保暖性与羽绒被相当，而且价格便宜，对人体不产生生理过敏性，并且不成堆成团而具有可洗性。

2．2 三维卷曲纤维
三维卷曲纤维又称螺旋状卷曲纤维，具有优良的蓬松性和垫弹性。

三维卷曲中空纤维具有更好的保暖性。

作为羽绒的替代品，在滑雪衫、被褥等填充材料应用上，有良好的商业价值。

同时，在枕芯、玩具、椅垫等领域，也有广泛的应用。

三维卷曲纤维的制造通常采用双组分复合纤维法或不对称冷却法。

双组分法是选用两种不同收缩性的聚合物复合纺丝，在热处理中因两种组分收缩程度不同而产生三维卷曲。

所选用的双组分可以是改性聚酯和聚酯，也可以降酰胺和聚酯。

三维纤维的优点是：既有较好的强度和柔软性，又高度蓬松并有良好的回弹性。

图2.2-1、三维卷曲中空纤维
2．3 球形纤维
一般合成纤维填充材料包括三维卷曲纤维在内，在使用时纤维互相缠结，易于造成铺垫不匀甚至空洞现象。

但用于被褥、垫子等制品，因长期受到压力，蓬松性难以保持长久和均一，球形纤维就是针对这些缺点研制的。

球形纤维原料可以是实心纤维也可以是中空纤维，但必须三维卷曲，在特制的容器中经充分碰撞而成球，在制造时也可添加粘合纤维。

球形纤维具有良好的长久回弹性和易填充性，制品只需轻轻的打，即可恢复原状，是一种具有蓬松记忆的功能纤维。

图2.3-1 羽绒为球形纤维
2．4 超细旦中空纤维
超细旦中空纤维，是利用特殊设计的喷丝工艺生产而成的，中空纤维内具有空腔结构，包含大量静止不对流的空气，而产生隔离保暖的功能，保持身体温暖，纤维质轻柔软，同时中空纤维特有的芯吸效应，能将人体皮肤湿气快速而自然的排出，保持身体干爽与温暖，减少粘湿感觉。

超细中空纤维为织物带来的轻质弹性、良好透湿性以及舒适的保暖性，可广泛用于保暖内衣、贴身内衣、运动服装、休闲服装、衬衫、户外运动以及毯子等多个领域。

特点：
1)轻量感-每根纤维都有30%中空部分，它的二元连中空给予纱线特別优良的结构。

2)保暖- 二元中空结构，能将溫暖的空气包在纤维中，隔离外界冷空气。

3)高度吸湿- 以二原纤维在外表形成的沟槽，以吸收湿气而排出水分。

图2.4-1超细旦中空纤维
2.5 异性中空纤维
这类纤维一般指三角形和五角形中空纤维。

其性能优越，可以用来制造质地柔软、手感丰满的中厚花呢等仿毛类织物，制造有较高耐磨性、保暖性、柔软性的复丝长筒袜、制造具有透明度低、保暖性好、手感舒适、光泽柔和的各种经编织物。

另外，用异性纤维参与混纺制织仿毛织物也能获得较好的仿毛效果。

如用三角中空涤纶短纤维、普通涤纶和黏胶纤维三者混纺后，其仿毛感、手感和风格都优于普通涤黏混纺织物。

2．5．1 新型四孔涤纶
新型四孔涤纶纤维由于纤维中所包含的四孔通道，使得纤维在具有较好的排湿和导
湿性的同时，还有优异的芯吸效应，大大缩短了服装的吸湿、导湿和排湿过程，比如在
同样条件下，经30分钟以后，四孔涤纶纤维的吸湿、导湿率达到95%，棉纤维的吸湿导
湿率为52%，尼龙为75%，腈纶为85%，因此可以看出这种纤维制成的服装穿起来是非常
舒适的。

四孔涤纶纤维除可以用做运动服外，还可用于制作军服，甚至还能够制作土
工布，这种土工布能够吸收和排除所铺设区域的大量水分，从而保证了整体环境的和协。

2．5．2 四孔三维卷曲涤纶短纤维
四孔三维卷曲涤纶短纤维具有中空度高、蓬松性好、回弹性优异、保暖性强、手感滑爽、具有永久卷曲性等许多优异特性。

主要用作絮填材料，如絮棉、枕芯、软体玩具、靠垫等；同时还可用于装饰布、地毯、仿毛产品、过滤材料等。

作为这些领域的换代产品，四孔三维卷曲纤维具有无可比拟…的优越性。

纤维形态：三维卷曲纤维截面：四联中空纤维中空度：18～25% 纤维纤度：6～9 dtex 蓬松性能：压缩回弹率＞82% 卷曲弹性率：＞87% 外观手感：洁白、柔软、滑爽该纤维生产成本与普通涤纶短纤维基本相仿，但市场销售价格要高出4000元／吨左右，比单中空三维卷曲涤纶短纤维要高1000～15000元／吨。

一九九八年获上海市科技进步一等奖。

图1.5.2-1四孔三维卷曲涤纶短纤维
2．5．3 Thermolite系列纤维
这种纤维亦是杜邦推出的新型纤维，现在属于英威达INVISTA。

它是仿造北极熊的绒毛，生产出的一种中空纤维，据称其保温性能特别优异。

每根纤维都含有更多空气，形成一道空气保护层，既可防止冷空气进入，又能排出湿气。

使穿着者的身体保持温暖、干爽、舒适、轻盈。

Thermolite纤维制作的面料其干燥速率是丝和棉面料的二倍左右，适合于制作登山服、滑雪衫、睡袋等。

ThermoLite 的优点：
1)永久的保暖性能；
2)不需要化学处理就具有优异的透湿性；
3)轻质，能够使人体运动自如；
4)柔软、舒适、无摩擦感；
5)良好的抗缩、抗皱及耐退色性。

图2.5.3-1Thermolite系列纤维
2．6 高效保暖纤维
高效保暖纤维是用特殊的聚合工艺技术处理合成的聚酯改性切片，再经过独特的纺丝工艺加工而制成的。

该纤维不但表面和截面均为内外贯穿的蜂窝状微孔结构，而且还具有很好的中空度，储存热能量大，织物保暖性极佳，手感柔软蓬松等优点，同时还具有优良的吸湿快干、抗起毛起球、极好的染色性和优雅光泽的特性。

2．6．1 聚酯三角中空纤维
远红外线聚酯三角中空纤维是使用特殊的纺丝制程，于纤维的中心部分添加远红外线的材质，有别于一般传统远红外纤维，粉末附着于纤维表面，在整经及织布阶段会对机械造成磨损伤害。

布料除了轻巧以外，更能防止气体对流，产生热度，不受外界气候影响。

在人们对衣服要去除厚重的需求日渐高涨下，聚酯三角中空纤维提供透气、舒适、保暖的功能，对于讲究轻盈保暖的户外运动者而言无非是一大福音。

图2.6.1-1 远红外线聚酯三角中空纤维
3、蓄热保暖纤维
3.1 阳光纤维
采用能够高效率地将太阳能转换为远红外辐射的物质，即：周期表IV族过渡金属的碳化物如ZrC、TiC、HfC等，作为添加剂加入到纤维中达到蓄热保温效果。

因为这些碳化物能吸收阳光中的0.6eV 高能波长段（<2μm），而反射低能波长段（>2μm）。

阳光中波长0.3~2.0μm的能量占其总能量的95%以上，而人体散发的热辐射波长为10μm，几乎100%被反射，因此阳光纤维具有极好的蓄热保温功能。

目前，已有添加这些材料的聚酯、聚酰胺和聚丙烯腈蓄热保温纤维面市。

3.2 新型阳光蓄热纤维
阳光蓄热纤维可吸收太阳辐射中的可见光与近红外线，反射人体热辐射，具有良好的保温功能。

它以添加Ⅳ族过渡金属碳化物为主，当阳光照射时，该碳化物能将0.6V以上的阳光电磁波辐射线中的高能辐射线吸收并转化成热能，能量低于0.6V的辐射线则被反射不吸收。

日本许多公司在纤维和面料上添加生热材料，将太阳能转化为热能。

三菱人造丝公司将氧化锡与氧化锑的复合物微粉添加在腈纶纺丝原液中，开发出近红外线吸收纤维Ther mocatch，这种织物即使在阴天的情况下，也能够显著提高内部温度达2~1O℃。

尤尼吉卡公司利用第四族过渡金属元素的碳化物具有吸收近红外线，反射远红外线的特点，将碳化锆微粉作为芯成分，制成阳光蓄热保温纤维Solar－α。

它加工成服装后，阳光照射下服内温度可较普通服装高2~8℃。

另外，帝人、钟纺和富士纺等公司也开发出阳光蓄热保温纤维和纺织品。

而SokoSeiren公司的Thermostore是陶瓷涂层的锦纶、涤纶织物，它将光能转化为热能，具有较好的储热和保暖功能。