CN103184647B - 一种透湿保暖型多层分形仿生织物 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种透湿保暖型多层分形仿生织物，该织物中经纱系统在多层织物的厚度方向上自底层至顶层形成类似羊毛原纤逐级分叉的自相似分形仿生结构。在一个组织循环中，经纱根数为12根，纬纱根数为36根，该结构缩短了水分沿纱线由织物低层向织物顶层的传输通道，有效提高织物的导湿效率。织物的经纱组织循环数较小，可以在普通织机上制造，节约生产成本。该织物结构蓬松，具有良好的弹性和保暖性能，织物表面具有隐形条格特征，是良好的冬季厚重型透湿保暖面料，普遍适用于采用各种纤维原料织造。

Description

一种透湿保暖型多层分形仿生织物

技术领域

本发明涉及一种透湿保暖型多层分形仿生织物，属于纺织材料与纺织工程技术领域。

背景技术

对于冬季服装而言，织物的保暖性是服装最基本和最重要的使用性能，在织物结构设计上除了增加织物的厚度，保证织物中有足够的静止空气降低纤维集合体的导热系数达到保暖的目的以外，还应提高服装将湿气向外界环境有效传导的效能，保障服装的保暖性能得到最大发挥。人体在着装时身体始终在向外界释放湿气即潜汗，当人体有较大运动量时，还会有汗液从皮肤排出即显汗，不论是潜汗还是显汗，水分如果不能及时从服装和皮肤之间形成的微环境向外界导出，微环境就会有水分积聚，产生湿冷感，严重影响织物的保暖性能，这也是涂层织物由于隔绝或阻碍了水汽扩散通道导致热湿舒适性差的重要原因之一。从水分在织物中的传输形势来看，气态水借助织物中的孔隙连续通道或者纤维材料吸湿向外界扩散，而液态水主要依靠纤维间的芯吸作用以及纤维材料自身的吸湿向外界传递，由此可见，纤维在织物内外的贯通形式湿对织物的导湿能力会产生重要的影响，对于厚型保暖织物的透湿性而言，通过织物结构设计缔造织物表里层贯穿的导湿通道无疑是提高厚重织物导湿效能的一种有效方式。

自然界的进化造就了自然万物的优异结构，使其适应特定的生存需求，达到效能的充分发挥，物尽其用，同时也为人类提供了极佳的模拟范本。在纺织领域，天然纤维材料依然以其优异的热湿舒适性受到人们的青睐。究其原因是因为天然纤维材料内部优化的多层次结构。将天然纤维的优异结构引入织物的仿生设计中无疑会对提高织物的热湿舒适性起到积极的作用。例如羊毛纤维具有多层次原纤构成的枝杈状分型结构，位于原纤之间的基质和皮质细胞间质也形成了枝杈状分形结构体，由于基质和细胞间质为无定形区，其分形结构特征对于纤维的吸湿透湿性能具有重要影响，是仿生织物结构设计提供了的一个范本。

Sarkar等设计了一种植物仿生多层织物，通过使纬纱在织物厚度方向上不断分叉形成模拟植物枝杈的结构，形成织物厚度方向上连续的导水通道，并增加织物表面水分的扩散面积，提高织物的导水性能(M.Sarkar，J.Fan，Y.Szeto，X.Tao，Biominetics of palantstructure in textile fabrics for the improvement of water transport properties，Textile ResearchJournal，79(7)：657-668)。该织物为三层结构织物，最底层为4/4方平，纬纱由底层过渡到织物顶层的一个交织循环至少需要跨越72跟经纱，即水分由织物底层的纬纱沿纱线向织物顶层的传导距离过长，连续导水通道坡度过缓，会减弱连续通道导水的效能。因此，需要减少组织循环经纱数，提高织物导湿效率。此外，使纬纱在织物厚度方向上形成枝杈结构需要的经纱循环数过大，普通织机无法织造，需要使用提花织机，会造成加工成本高的问题，因此，需要降低组织循环经纱数，降低织造成本，提高织造效率。

本发明提供一种透湿保暖型多层分形仿生织物，织物中的经纱在织物厚度方向上形成类似羊毛原纤的分叉结构，可由普通织机完成织造。在一个组织循环中，纬纱的组织循环数降低为36根，缩短了水分由织物底层的经纱沿纱线向织物顶层传导的距离，有效提高了织物的导水效率。经纱系统在织物底层形成浮长线，有利于织物扩大水分吸收的面积，提高织物导湿性能。该织物具有良好的弹性，蓬松性好，保暖和透湿性好，织物表面具有隐形条格特征，是良好的冬季厚重型透湿保暖面料，普遍适用于采用各种纤维原料织造。

发明内容

本发明的目的是提供一种透湿保暖型多层分形仿生织物。

为了达到上述目的，本发明的技术方案提供一种透湿保暖型多层分形仿生织物。其特征在于，透湿保暖型多层分形仿生织物是由纺织纤维材料织造的多层机织物，织物具有良好的保暖性和透湿性，织物的热阻值较普通多层织物大，而织物的湿阻值较普通多层织物小。

所述的多层分形仿生织物由三层构成，第一层为平纹组织，第二层为方平组织，第三层为经浮长线构成的表里换层组织。

所述的分形仿生织物中纱线在织物厚度方向上形成多个层次的分叉结构，这一分叉结构在不同织物层面上具有自相似的分形特征。

所述的分形仿生织物为经纱在织物厚度方向上形成的类似羊毛纤维内部多级原纤结构的分级枝杈结构，经纱在织物底层为经纱并和在一起的浮长线，在织物的第二层，经纱分为两根一股与纬纱交织形成方平组织，在织物顶层两根经纱分开，分别于纬纱交织形成平纹组织，实现经纱系统在织物厚度方向上有织物底层向织物顶层过渡过程中不断分叉的仿生结构。

所述的透湿保暖型多层分形仿生织物的经向纱线交替穿梭于织物底层与顶层之间，为织物提供导湿连续通道。

所述的透湿保暖型多层分形仿生织物的结构蓬松，织物保暖性好。

所述的机织物在织物的不同层次可以采用不同的纬纱，通过变换织物不同层的纬纱，对织物的保暖性和导湿性进行调控。

所述的机织织物可通过将底层织物经纱起绒的方法进一步提高织物的保暖性能和透湿能力。

所述的机织物的经纱循环数为12，纬纱循环数为36。

本发明所述织物与普通多层织物相比，具有纤维在织物底层和顶层之间形成连续贯通分布的特征，有利于为织物中的气态水和液态水提供连续的传导通道，提高织物的导湿效率，同时纱线在织物顶层为平纹交织，使得纤维在织物顶层具有较大的分布面积，利于织物表面水分的快速挥发，提高织物的导湿能力。同时，分形仿生多层织物的结构蓬松，织物具有更加优异的保暖性。

附图说明

图1为本发明织物的结构示意图。

图2为本发明织物的纵向截面结构示意图。

图3为本发明织物采用全毛经纬纱织造时的织物实物图，(a)正面，(b)反面

具体实施方式

下面通过实施例来具体说明本发明。

为了便于测量比较织物的性能，实施例全部采用同一细度的经纬纱，经纱全部采用全毛纱线，根据式样不同，纬纱采用不同原料同一细度的纱线。在实际应用时，可根据具体需要变换织物的经纱材料、纱线细度及纱线密度。

实施例1

经纬纱线均采用全毛25tex×2纱线，按照图2所示结构上机织造，上机工艺为：经密450根/10cm，纬密为300根/10cm，筘号为75号筘，筘入数为6入/筘。

实施例2

经纱采用全毛25tex×2纱线，纬纱采用全棉25tex×2纱线，按照图2所示结构上机织造，上机工艺为：经密450根/10cm，纬密为300根/10cm，筘号为75号筘，筘入数为6入/筘。

实施例3

经纱采用全毛25tex×2纱线，纬纱采用全涤25tex×2纱线，按照图2所示结构上机织造，上机工艺为：经密450根/10cm，纬密为300根/10cm，筘号为75号筘，筘入数为6入/筘。

实施例4

经纱采用全毛25tex×2纱线，纬纱第一层采用全毛25tex×2纱线，第二层采用全棉25tex×2纱线，第三层采用全涤25tex×2纱线，按照图2所示结构上机织造，上机工艺为：经密450根/10cm，纬密为300根/10cm，筘号为75号筘，筘入数为6入/筘。

实施例5

经纬纱线均采用全毛25tex×2纱线，按照图2所示结构上机织造，上机工艺为：经密450根/10cm，纬密为300根/10cm，筘号为75号筘，筘入数为6入/筘，织物的正反面采用起绒整理。

表1实施例中所述织物的热阻值和湿阻值

^a全部试样经密450根/10cm，纬密为300根/10cm，纱细度为25tex×2.

^b对照样经纬纱线均采用全毛25tex×2纱线，织物结构为两层结节的三层组织，上机工艺为：经密450根/10cm，纬密为300根/10cm，筘号为75号筘，筘入数为6入/筘。

从表1可以看出，与对照样相比，透湿保暖型多层分形仿生织物无论是正面向上进行测试，还是反面向上进行测试，织物的热阻均较对比样大，表明湿保暖型多层分形仿生织物具有更佳的保暖性。与对照样相比，透湿保暖型多层分形仿生织物正面向上放置时的湿阻较普通织物小，表明织物中经纱由织物底层向织物顶层逐级分叉的分形仿生结构为水分有织物底层向织物顶层传递的效率明显提高，织物的导湿性能更好，织物反面向上放置时的湿阻普遍较普通织物大，表明织物中经纱由织物顶层向织物底层逐级收敛的分形仿生结构减小了织物底层向外界散发水汽的表面积，不利于水分由织物表面向环境扩散，织物传递水分的效率下降，导湿性能下降。此外，织物纬纱为全毛纱时，织物的热阻最大，纬纱为全涤纱时织物的热阻最小。织物的透湿性能可通过不同层纬纱的合理配置进行调控，试样4采用了多种纬纱，测试结果表明该试样正面向上进行湿阻测试时，得到的湿阻最小，织物的导湿性能明显好于单一纬纱试样。试样5经双面起绒处理，与试样1相比，试样5具有更大的热阻和更低的湿阻，表明起绒处理能够增加仿生织物的保暖性，同时，织物表面的绒毛结构产生的毛细管效应更佳有利于织物中水分的传递和扩散，使织物具有良好的透湿和保暖效果。

Claims (5)

1.一种透湿保暖型多层分形仿生织物，该织物是由纺织纤维材料织造的多层机织物，其特征在于，该分形仿生结构为经纱在织物厚度方向上形成的类似羊毛纤维内部多级原纤结构的分级枝杈结构，经纱在织物底层为经纱并合在一起的浮长线，构成表里换层组织；在织物的第二层，经纱分为两根一股与纬纱交织形成方平组织，在织物顶层两根经纱分开，分别与纬纱交织形成平纹组织，实现经纱系统在织物厚度方向上由织物底层向织物顶层过渡过程中不断分叉的仿生结构，该结构使得经线在织物厚度方向上形成多个层次的分叉结构，这一分叉结构在不同织物层面上具有自相似的分形特征。

2.如权利要求1所述的透湿保暖型多层分形仿生织物，其特征在于，织物的经向纱线交替穿梭于织物底层与顶层之间，为织物提供导湿连续通道。

3.如权利要求1所述的透湿保暖型多层分形仿生织物，其特征在于，可以通过变换织物不同层的纬纱，对织物的保暖性和导湿性进行调控。

4.如权利要求1所述的透湿保暖型多层分形仿生织物，其特征在于，可通过将底层织物经纱起绒的方法进一步提高织物的保暖性能和透湿能力。

5.如权利要求1所述的透湿保暖型多层分形仿生织物，其特征在于，机织物的经纱循环数为12，纬纱循环数为36。