喷胶棉又称喷浆絮棉,是非织造布的一种。
喷胶棉结构形成的原理就是将粘合剂喷洒在蓬松的纤维层的两面,由于在喷淋时有一定的压力,以及下部真空吸液时的吸力,所以在纤维层的内部也能渗入粘合剂,喷洒粘合剂后的纤维层再经过烘燥、固化,使纤维间的交接点被粘接,而未被彼此粘接的纤维,仍有相当大的自由度。同时,在三维网状结构中,仍保留有许多容有空气的空隙。因此,纤维层具有多孔性、高蓬松性的保暖作用。
由于喷胶棉是在喷洒情况下,而不是在浸渍条件下加入粘合剂的,而且在喷淋后不再受压力的挤压而固化成型。所以,在纤维的粘结状态中,交叉点接触的居多,而由粘合剂架桥结块的少,这就使喷胶棉能够保持松、软、保暖的主要原因。
填 充 棉
填充棉一般用在服装、被褥中,起着保暖作用,作填充棉的常用材料有:涤纶纤维(散棉、喷胶棉)、棉花、动物纤维(羽绒、羊毛、蚕丝等)等等,随着人们生活水平的提高,涤纶纤维已逐渐取代棉花成为首选材料;但受“黑心棉”影响,很多人又开始改回用棉花来做填充棉的被褥、服装。
那么,应该如何选择填充棉材料呢?这得从填充棉的保暖常识说起:在寒冷的地方,单皮衣虽厚重,但只能挡寒风,比不上棉衣暖和;服装、被褥的保暖、保温,就象热水瓶或保温瓶的内外胆保温性一样;要使人感到温暖,需不让人身上的热量散失;人身上的热量来自于人体而非服装、被褥,只要人身边接受人体热量的分子不逸出,被褥服装外界的冷空气不渗入,人就会感到暖和。下面我们结合各种物质特性加以说明:
通常在20℃环境下,相对湿度65℃各种物质的一些特性:(表1)
从表1中我们可以看出,静止的空气是最保暖的物质,在填充棉中适当增加空气,保暖性会增加。一般地说,传热方式有对流、传导和辐射三种,空气的导热系数本来就比其它纤维小,在纤维中的空气分子,由于被面料、里料限制住,不能自由移动换热,导热系数就小更多;而限制纤维间空气分子不能自由移动,与纤维的粗细、比重和纤维之间的稳定(网状)连接有关系,纤维杆搭接交叉呈点接触,在直线方向上不连续,传导受到破坏,把纤维中空气分隔成无数个“空气仓”,对流受挫,辐射传热射线被阻,传热强数不断减弱,但会受面积大小、人体活动、风力等因素影响;长期实践表明:服装的填充棉用两分特左右粗细的纤维,被子用叁分特左右纤维最好。再次才是导热系数,在没有回潮情况,导热系数起着次要的保暖作用,但各种物质或多或少会吸附水分,水的导热系数是纤维10倍,回潮率大小在使用过程中对保暖影响极大。
在化学人造和合成纤维中,涤纶纤维的导热系数虽比其他纤维高些,但由于其具多种结构的特性及价格低等,使其最适合作填充棉。从几年前水鸟被、中空被到这两年四孔、七孔、九孔甚至更多孔中空被,均为涤纶纤维,就可以说明这一点,但纤维的多孔性到底有没有更好作用呢?其实不然,涤纶纤维作填充棉,起着保暖作用最重要的因素是用三维卷曲中空棉,让我们一起认识作为填充棉中的涤纶纤维:
㈠、 涤纶纤维间的区别:
1、 手感上看:
① 不加硅纤维,手感较粗糙,没有柔滑的感觉。
② 加硅纤维,手感柔滑,同不加硅纤维相比,由于在化纤生产中为防止硅油蒸发,造成纤维卷曲定型稍差,蓬松率稍低的缘故,会使保温率下降5‰;但加硅纤维,不易结块。在喷胶棉生产中,若生产工艺不当,由于纤维带硅,会使纤维粘接不好,影响蓬松、牢固、弹性、保温性。但只要掌握正确的生产工艺,产品既膨松又柔滑。
2、从生产原料上分:
① 直纺原料—大型或特大型企业,从石油中直接提炼生产,价格较高,质量稳定,产品标准高。
② 再生原料—矿泉水瓶、可乐瓶、X光片、泡料等,价格较低,因其是废料重新利用,从这方面来说有得于环保;但一般该种生产企业规模小,原料的供应多样性,造成生产出来的纤维,质量不稳定,易碎,有粉末和微细纤维,中空度很低,卷曲或三维卷曲纤维在开松、梳理后易遭到破坏几成直线。
3、从纤维内部分:
① 普通实心:从视觉上看有直线型和平面卷曲型两种。
② 中空:从视觉上看有三维(立体)卷曲和平面卷曲两种;从纤维中孔来分有单孔、四孔、七孔、九孔及更多孔,纤维至少8分特以上。
从蓬松、比重、弹性、保温性看:中空>普通实心。而同一公司纤维,多孔中空度(纤维内的空洞与整支纤维的体积比率)必然小于单孔,孔越多中空度、卷曲度、蓬松性越差,比重更大, 保温性更差。但多孔抗压稍强,回复时间稍快,适合于褥子、枕头、沙发,却比不上复合三维卷曲中空单孔棉。
4、从外形看:
① 普通直线
② 卷曲:A、平面卷曲如锯面
B、三维(立体)卷曲如弹簧:
a) 机械型 b) 复合型
在蓬松、弹性、保温性上,三维卷曲>平面卷曲>普通直线,比重(单位体积内的重量)则相反。三维卷曲纤维必是中空或多孔中空纤维,这是工艺必然性。复合型是由两种不同性能的涤纶组成,国外或合资的大型企业生产的一般是这种纤维,特点是弹性好,卷曲不易破坏不了,但中空度、蓬松性较低。国内企业生产的是机械型三维卷曲,蓬松、弹性一般不如复合型的,但一些公司如仪征生产的机械型纤维,中空度、蓬松性比国外的复合型高,三维卷曲也不易破坏,只是弹性稍低。
三维(立体)卷曲中空涤纶纤维的开发和使用,是仿生学的典范,是化纤工业的一场浪潮,是可媲美尼龙的伟大发明创造,它使化纤具有动植物纤维优点且更胜一筹。它使使单位体积内的纤维数变少,比重减小, 蓬松、弹性加大,众多纤维组成网状得以保持空气。三维(立体)卷曲四孔和七孔中空涤纶纤维,最早由美国杜邦公司,为增加枕头、沙发、玩具压缩弹性而开发的;在国内最先的是江苏仪征公司,已投产机械型三维卷曲四孔和七孔中空纤维;同内也有些小企业,在生产平面或三维卷曲四孔和七孔中空纤维,甚至七孔以上,但纤维中多孔纤维含量低,并且中空度、蓬松性很差。
国内很多床上用品的被子,标明使用的是多孔纤维,能增加保暖,但其实是利用纤维多孔的概念来促销,可以说是误导消费者。纤维中空内的空气,相对纤维间空气几可忽略不计,对保暖起不了什么作用,更不用说,多孔纤维中空度、蓬松性就比单孔的差;若是使用直纺的三维(立体)卷曲多孔纤维还好,但事实上,这些被子绝大部分采用的是再生的平面卷曲或三维多孔打散棉,这些纤维经开松、梳理后,几乎已成直线型,同时多孔棉一般是8~11分特的纤维,手感粗糙;这些直接导致这类床上用品保温、保暖性差,而从被套钻出微细纤维影响人体舒适度,而且没多少日子就瘪下去,没有膨松感。
㈡、涤纶纤维制成的喷胶棉和打散棉的比较:
1、打散棉是几种纤维混合后,经过开松、梳理而成。在填充棉中,无论是天然还是化学纤维,都须经过开松、梳理,这过程就象小时候看到的弹棉花,不过是现在采取工业化而已。
2、喷胶棉也叫絮片,是两种以上纤维混合、开松、梳理、铺网、喷胶、烘干、烫平、卷起、包装而成。喷胶棉,一般分为胶棉、软棉、松棉、洗水棉、羽绒棉、仿丝棉等;胶棉、软棉、松棉的纤维为6分特左右,仿丝棉2分特左右,羽绒棉3分特左右,当然也有互相混合。
喷胶棉行业使用的胶——化学粘合剂,按化学成份、价格由高往低分为纯丙烯酸、苯乙烯、醋酸乙烯酯胶等,从手感效果、环保、对人体健康影响、耐水洗时间等指标上比较,以纯丙烯酸最好。由于喷胶棉制成的产品,是人们日常生活用品,粘合剂的好坏,直接关系人民身体健康,必须要无毒副作用,但真正能达到各种指标要求且无毒副作用,只有国外大型化学公司或其在中国投资的企业才能做到。粘合剂在喷胶棉上占据15%直接成本,对喷胶棉的功能影响极大,很多生产厂家为了降低生产成本,常使用不合格粘合剂,这一点在选择时,一定要加以注意。
还有一种热风棉,生产时没有使用粘合剂,而采用低熔点纤维粘接各种纤维;热风棉在回弹、牢固、水洗、保温、时效等方面比不上喷胶棉,在阻燃方面则要好些。
3、喷胶棉和打散棉的比较:
打散棉由于价格低,蓬松度比喷胶棉好,现已被绝大多数的被子生产厂商采用;只是由于被子中纤维的搭接交叉,没粘结定型不稳定,在受到外力作用或人体活动时,纤维会移动易成团,纤维各部分分布不均匀、保暖也不同,在通常静态情况下,平均保暖率比喷胶棉差1~1.7%,不能洗涤,儿童、医院、军队、宾馆等被子最好不要使用,更不适合做服装。
4、仿丝棉较打散棉贵1倍,比软棉贵60%,比羽绒棉贵10%;但仿丝棉采用细纤维制作,手感细腻、柔顺、轻薄,有如丝般感觉。结构如同三明治,表面如同覆盖一层薄膜,平滑且拉力极强,并具有下列优点:
① 洗水性极强。水洗十次以上,都不变形、不成团,平整如初。
② 即使最普通的面料,纤维都不会跑丝透出。
③ 厚度极薄,几乎不会随使用的时间增加厚度下降,也不会结块。
④ 保温性强,在通常静态情况下,比软棉保温率高2%,比含绒85%的鸭绒只差6‰,且价格不是很高,且能挡风。
⑤ 具有涤纶纤维各种优点,容易存放,对虫蛀和微生物有很强的抵抗性。
5、羽绒棉表面、洗水性不如仿丝棉,但透气好。软棉保温性比仿丝棉、羽绒棉差些。
㈤、再说棉花、动物纤维、涤纶纤维做填充棉的比较:
1、水的导热系数是纤维10倍,在表1中曾提到回潮率(吸湿增加的与原来的重量比率),回潮率大小在填充棉中对保暖影响极大。那在不同的湿度下回潮率如何呢?
不同物质在不同环境相对湿度下的回潮率(表2)
从表2中可以看出在以上几种物质中,涤纶纤维回潮率最小。冬季,我国淮河以南地区,相对湿度一般大于50%,即使是干燥的北方,例如北京冬季和春季白天一般湿度为20%左右,夜晚一般在70%左右,冬天居室里使用暖气更干燥,一般需使用加湿器或洒水于地,相对湿度也在30-40%。就凭回潮率即可说,在南方棉花和动物纤维,由于回潮率大,容易吸水,造成使用人患风湿病,并不适用做填充棉。在尚未使用三维中空涤纶纤维以前,传统的填充物大部分是棉花、羊毛、蚕丝,但该类物质在使用不长时间后,由于棉花、羊毛、蚕丝回潮率大的缘故,保暖性即迅速降低;除此以外由于它们各自特性,也会影响保暖。
① 棉花:弹性差,受压后易变薄,导致保暖性下降。
② 羊毛:较粗,纵向表面有鳞片覆盖,好像鱼鳞与瓦片,因此很容易咬合毡缩,导致保暖性下降。
③ 蚕丝:无论是桑蚕还是柞蚕丝,纤维细长,柔软平滑,没有弹性;耐光性差,多晒使纤维泛黄变脆;不耐盐水侵蚀,在汗水作用下强度会降低,影响蓬松度、导致保暖性下降。
2、在前面没有举例说明动物羽绒,那羽绒作填充棉效果如何?
羽绒通常是鸭绒和鹅绒,除具有细度小,动植物纤维一般具有的中空外,其外形独特,如树状、大小分枝极多,使羽绒具有其他纤维无法比拟的蓬松性,自然状态下羽绒的比重,比开松后三维中空涤纶丝低30%,比棉花低60%,但是,过分的蓬松造成含空气比例大,导致在人体活动或外力因素作用下,使受热空气分子更快对流、交换逸出,又降低了羽绒保暖性;实验表明:新的或曝晒过的一级棉花制成的被子,保暖率比同样条件下羽绒(80%含绒)高1%,就是这道理。人们使用羽绒制品感觉保暖,很大部分原因是制作羽绒用品时,为防止羽绒丝钻出,在面料里料外,又增加了一层包裹材料--涂层布料或丙纶无纺布,即增加保暖又挡风;但这也造成在使用羽绒制品时易会出汗、闷热的原因。羽绒具有其它动物纤维一样的特性,不能曝晒,不易洗涤,不抗虫蛀和微生物,有些人对之还会过敏。动物纤维都易受霉菌作用,特别在每年的6月~10月,温度20℃~30℃,相对湿度75%以上时,霉菌极易繁殖。若服装、被子沾有油污,就会为霉菌提供营养,使霉菌迅速生长,使服装、被子霉烂变质,不易存放。
㈥、用各种原料做成服装、被子后性能比较(表3):
从表3也可以看出,喷胶棉类较适合做成服装、被子。哗众取宠不如诚信为先,除了应在产品上标明使用知识和注意事项外,还需学国外一些填充棉用品,注明在什么环境下使用的效果好、保暖佳。这些都已有较科学的数值,一般用克罗来表示,克罗指的是在普通室外环境中维持人体热平衡的着装标准,用精确的物理单位表示:1克罗=0.18℃.米².时/千卡,其具体定义为:1个安静坐着或从事轻度脑力劳动的人[代谢量约209.2千焦(米².时)],在室温20~21 ℃、相对湿度小于50%、风速不超过0.1米/秒的环境中,感觉舒适时,他所穿着的服装的隔热值定为1克罗。
在普通室外环境中维持人体热平衡的着装标准(克罗)
平均值
综上所述,三维卷曲中空涤纶纤维是最适用的、也是最好的填充棉,在从涤纶纤维在短短的十年时间中便风靡全球就是明证。对服装、被子、枕头来说,服装选用纺丝棉最好,保暖效果好,洗涤方便,穿着不臃肿;枕头选用复合三维卷曲中空加硅打散棉,最好是10分特以上纤维,有支撑力而不硬;被子选用3分特制成喷胶棉为好,保暖好透气强,存放、洗涤又方便。