一种凉感牛仔织物的配方和制造方法
技术领域
本发明涉及新材料技术领域，具体为一种凉感牛仔织物的配方和制造方法。
背景技术
随着生活水平的提高和生活方式的转变，牛仔面料作为大众喜爱的单品，其耐用性也不再成为消费者选购产品的首要指标，人们越来越考虑面料的舒适性和功能性。在全球天气变暖的大环境下，开发能够使人体感到凉爽舒适的凉感面料已经成为研究热点。目前，市场上流行的凉感面料主要通过选用本身不具有凉感性能的纤维、纺丝过程中加入玉石粉等增加纤维的导热系数以及通过后整理在织物表面涂覆吸湿吸热物质等方法来实现凉感功能，这些方法制备的面料不具备持久凉感功能。牛仔面料一般比较厚实，过去夏日牛仔面料的开发只是往轻薄化发展，但这些面料普遍存在闷热、散热功能不佳等问题。
人体散热主要有红外辐射、对流、蒸发等方式，在不运动情况下红外辐射热耗散占人体总热损失的50%以上，即红外辐射对散热有着举足轻重的影响。与普通纤维材料会阻挡红外辐射不同（棉和涤的红外透射率在3%以内），聚乙烯纤维具有红外透明的特点（人体红外透射率可达93%），且聚乙烯材料本身的导热系数是目前纺织材料里最高的。通过对聚乙烯改性纺成的纤维长丝，既可以保留聚乙烯导热佳、对人体红外透明率高的特点，同时又能满足纺织用的要求，因此改性聚乙烯纤维可作为持久凉感面料的绝佳原料。据研究，Po-Chun Hsu等人开发的纳米多孔聚乙烯面料通过纺织材料的优势实现了“个人热管理”。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了以改性聚乙烯纤维为原料，结合牛仔布生产工艺特点，开发具有持久凉感功能的牛仔面料，无论是凉感值实测数值还是实际穿着体验都达到夏日着装的良好体验。
（二）技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种凉感牛仔织物的配方，其特征在于，所述配方包括经纱原料：27.8 tex的棉和/或氨纶混纺纱，纬纱原料：27.8 tex的改性聚乙烯纤维。
作为上一步优选方案，所述经纱中棉和氨纶的混纺比为4：95。
作为上一步优选方案，所述经纱和纬纱的经纬密：420根/10cm * 264根/10cm。
作为上一步优选方案，所述凉感牛仔织物的织物组织为：3/1右斜纹。
一种凉感牛仔织物的制造方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
1）、加网络点工艺：制备网络丝的牵伸倍数1.2倍，变形温度125℃，网络气压0.43MPa，网络点100-120/m；
2）、整经工序：经轴上绕15-20根束纱，每条束纱有430-480根纱线，整经速度300m/min，卷绕密度为0.55g/cm；
3）、染色工艺：包括球经染色工艺流程和束状染色具体工艺流程；
4）、织造：上浆工艺：采用分纱整经机将套染球经分成经纱轴，车速230m/min；
5）、后整理：退浆→热水洗→冷水洗→烘干→烧毛→定型。
作为上一步优选方案，所述球经染色工艺流程为：前处理→水洗→溴靛蓝染色空气氧化→靛蓝染色空气氧化→水洗→烘干。
作为上一步优选方案，所述球经染色工艺具体工艺处方为去油剂4g/L，烧碱5g/L，温度70℃，轧辊压力0.2MPa，车速25m/min。
作为上一步优选方案，所述束状染色具体工艺流程为：前处理2道→水洗2道→溴靛蓝染色氧化1道→靛蓝染色氧化7道→水洗4道→烘干。
作为上一步优选方案，所述溴靛蓝染色氧化条件为：80℃，补液流量3.53L/min，所述靛蓝染色氧化条件为：室温，补液流量2.50L/min。
作为上一步优选方案，所述退浆参数具体为：退浆酶6g/L，温度60℃，时间25min。
作为上一步优选方案，所述烧毛的工艺条件为：车速80-90m/min，温度约600℃，火口距离2-3cm，轧辊压力68.95-137.90kPa，燃烧混合气压588kPa。
作为上一步优选方案，所述柔软整理工艺如下：氨基硅柔软剂1-3%(o.w.f)，浸轧方式采用一浸一轧法，车速为20-30m/min，定型温度为100-125℃。
作为上一步优选方案，所述定型具体工艺为：温度120-125℃，车速50m/min，经向超喂10%。
（三）有益效果
本发明提供了一种凉感布料用聚乙烯配方及其制备方法，具备以下有益效果：
1、本发明改性聚乙烯纤维具有导热系数高及对人体红外透明率高的优点，同时又能满足纺织用的要求，是制备持久凉感面料的绝佳原料。
2、本发明以改性聚乙烯纤维为纬纱，通过加网络点工艺、织造、后整理等工艺优化可以开发出具有良好凉感性能的牛仔面料，其接触凉感系数qmax为0.24 W/cm2。
3、本发明产品可以较好地满足夏季牛仔面料的清凉干爽要求，无论是坐在办公室还是行走在室外，都能给人体带来凉爽的穿着体验，符合市场潮流趋势，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1位本发明检测结构示意图；
1、载样台，2、试样，3、绝热材料，4、温度传感器，5、铜板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
织物规格设计：
为体现织物的不同风格，牛仔织物的经纱一般可以选用棉或与棉混纺的纱线。本文选用经纱以棉与氨纶混纺纱为例，具体的织物规格设计如下所示：
经纱原料：27.8 tex的棉/氨纶混纺纱（所述经纱中棉和氨纶的混纺比为4：95），
纬纱原料：27.8 tex的改性聚乙烯纤维，
经纬密：420根/10cm * 264根/10cm，
织物组织：3/1右斜纹。
实施例2：
主要工序工艺
1.1加网络点工艺
由于改性聚乙烯纤维表面光滑，且FDY丝易产生静电、易分散，在织造时容易引起引纬不顺畅问题，因此需对改性聚乙烯纤维纬纱进行加网络点。为探究制备改性聚乙烯网络丝的最优工艺，对牵伸倍数、变形温度和网络气压三个影响因素进行正交实验，具体见下表1。
表1 加网络点工艺因素分析表
从上表可看出，网络牢度影响因子的影响程度为网络气压＞牵伸倍数＞变形温度。结合原料特性可得出制备网络丝的最优工艺为牵伸倍数1.2倍，变形温度125℃，网络气压0.43MPa，网络点100-120/m，此工艺条件下生产的改性聚乙烯网络丝网络牢度高达99.5%。
1.2整经工序
球经整经是纱线丝光染色前的准备工作，它的质量好坏会直接影响染色质量。它采用“小张力、保伸长、保弹性”的工艺原则，在整经时做到“张力、卷绕、排列”三均匀。具体工艺参数为经轴上绕15-20根束纱，每条束纱有430-480根纱线，整经速度300m/min，卷绕密度为0.55g/cm3。
1.3染色工艺
球经染色工艺流程为：前处理→水洗→溴靛蓝染色空气氧化→靛蓝染色空气氧化→水洗→烘干。为了保证后续染色时的颜色均匀性，要加强前处理和前处理后的水洗，尽量多的去除纺丝时加入的油剂和纺纱时混入的杂质。具体工艺处方为去油剂4g/L，烧碱5g/L，温度70℃，轧辊压力0.2MPa，车速25m/min
束状染色具体工艺流程为：前处理2道（去油剂4g/L、烧碱5g/L，70℃，2道）→水洗2道→溴靛蓝染色氧化1道（80℃，补液流量3.53L/min）→靛蓝染色氧化7道（室温，补液流量2.50L/min）→水洗4道→烘干。染色时车速25m/min，工艺处方见下表2。
表2 染色工艺处方
另外，为了保持染槽内染液的稳定，要合理控制补液的流量，除了确保染液浓度基本一致、染料维持还原状态外，还要保证溢出的染料尽量少，因此要多次优化底液、补液种染料和助剂的浓度以及补液的流量。同时由于靛蓝用量较多，且价格昂贵，因此可将各个染槽溢出的靛蓝染液进行回收再利用，不但可以节约生产成本，还可大幅度降低废水的色度和COD。
1.4 织造
1.4.1 上浆工艺
采用YXD215分纱整经机将套染球经分成经纱轴，车速230m/min。根据氨纶吸湿性强、易膨胀的特性，通过优化上浆工艺，提高上浆质量以确保织造顺利进行。上浆工艺见下表3。
表3 经纱上浆工艺
1.4.2 织造工艺参数
织物的织造密度会极大地影响织物的强力、伸长、透气性和面料弹性等各项性能。根据设计的经纬密选择适当的筘号和筘穿入数，并确定上机工艺参数，具体的上机工艺条件为：上机张力1.0k N，平综时间312度，后梁高度10mm，后梁深度3mm，绞边时间（左边335度、右边295度），边纱62根，筘幅200cm，筘号9.75/cm，内经数7680根，车速500r/min。
1.5 后整理
后整理的工艺流程为：退浆→热水洗→冷水洗→烘干→烧毛→定型。
1.5.1 退浆
常见的牛仔产品退浆方法有酶退浆、碱退浆和苋油退浆三种方法，为了提高退浆效果，同时尽量减少对纤维造成损伤，采用退浆酶退浆，工艺参数具体为：退浆酶6g/L，温度60℃，时间25min。
1.5.2烧毛
反映牛仔布质量的指标主要有缩水率、纬斜和布面光洁度等，其中烧毛工序的主要目的就是为了布面达到光洁、均匀的效果。烧毛过程中必须正确控制烧毛火口喷火焰的强度与车速的配合，防止车速相对过快造成烧毛不匀或相对过慢造成烧焦疵点等问题。
由于凉感纤维改性聚乙烯不耐高温，传统的烧毛工艺会因为接触滚筒温度过高而将面料中的聚乙烯纤维融化，造成面料损毁的问题，因此本文需要对传统的烧毛机进行改造来满足凉感牛仔面料的烧毛工序。牛仔面料采用的是3/1右斜纹组织，织物表面主要是经组织点，改性聚乙烯纬纱主要分布在织物的背面。烧毛方式采用正面烧毛，通过对烧毛机火口与面料接触的滚筒进行改装，将原有装置改造成空心结构，在空心结构中注入液态循环水。工作状态下烧毛火口的热量传递到滚筒上面后，滚筒内的水会将热量吸收，降低滚筒温度，使得接触面料里层的滚筒温度不高于100℃，从而避免织物中凉感纤维改性聚乙烯被熔融断裂的问题，最终满足面料的质量要求。烧毛的工艺条件为：车速80-90m/min，温度约600℃，火口距离2-3cm，轧辊压力68.95-137.90kPa，燃烧混合气压588kPa。
1.5.3柔软整理
为了使凉感牛仔面料具有质地柔软、穿着舒适的特点，需要进行柔软整理以达到预期的坯布质量和风格要求。柔软整理处方如下：氨基硅柔软剂1-3%(o.w.f)，浸轧方式采用一浸一轧法，车速为20-30m/min，定型温度为100-125℃。
1.5.4成品定型
缩水率是弹力牛仔面料的一个重要指标，缩水率不稳定会给服装生产带来很大的困难。通过上述处理后，再经定型可以再次提高织物的尺寸稳定性，使面料具有清晰的纹理和光滑的手感。定型过程中应该避免因拉幅过大或温度过高而造成对织物质量造成的不利影响，且聚乙烯纤维定型温度不宜超过125℃，因此具体工艺为：温度120-125℃，车速50m/min，经向超喂10%。
本发明测试结果：
牛仔织物的凉感系数测试
织物接触凉感是指织物与皮肤接触时，由于织物与皮肤之间温度不同，存在一定程度的热交换，使得皮肤温度下降，使人产生凉感。目前多主要采织物的最大瞬态热流量qmax来表征织物的接触凉感，它指织物与皮肤接触瞬间通过的最大热流量值。最大瞬态热流量qmax值越大，表明织物与皮肤接触瞬间吸收的热流量越多，织物的接触凉感越好。本文参照GB/T35263-2017采用日本KATO TEKKO公司生产的KES F7 THERMO LABO П 型冷暖感测试仪来测量qmax值，凉感性能测定仪如图1所示。
接触凉感系数（qmax）具体计算公式如下：
q——热检测板与试样接触后热量传递过程中的热流密度，单位为焦耳每平方厘米秒[J/(cm2.s)]；
Q——热检测板与试样接触后传递的热量，单位为焦耳(J)；
C——铜板每平方厘米面积的热容量为（4.2±0.1）×10-1J/(C.cm2)；
S——铜板面，单位为平方厘米(cm2)；
△T——热检测铜板温度的变化量，单位为摄氏度(℃)；
△t——热检测板与试样接触的时间变化量，单位为秒(s)。
经试验计算可得到牛仔面料的接触凉感系数qmax为0.24W/cm2，因此开发的牛仔面料具有较好的凉感功能，而且改性聚乙烯不吸水，面料干爽。接触凉感系数只是表征了其中一个性能，红外透明目前尚未有数据表述，只能以实际人体体验。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
