CN110541234B - 随拉伸开度变化而表面摩擦系数相应变化的功能面料 - Google Patents

Abstract

一种具有动态摩擦系数的面料，其摩擦系数能随着织物的拉伸其相对于长度方向和/或宽度方向的滑动摩擦系数也因此而相应地发生改变，包括:二种或二种以上纱线表面摩擦性能和/或服用功能不同的纱线按一定的规律编织而成；其中含有(1)高摩擦系数的纱线(如氨纶、海岛纤维、硅胶纱等)；(2)高蓬松纱线(如DTY拉伸变形丝、ATY空气变形纱、短纤纱等)和/或(3)通用功能纱线(如弹性，保暖，防紫外线，除异味等)。利用高逢松纱对高摩擦系数纱的遮蔽程度随着织物被拉伸的程度变化而变化形成了高摩擦系数纱与滑动接触面的接触概率的变化从而改变了织物与滑动面间的摩擦系数。

Description

随拉伸开度变化而表面摩擦系数相应变化的功能面料

技术领域

本发明涉及纺织领域，尤其涉及一种弹性织物在不同拉伸与相对运动方向条件下，其表面对某一特定材料的摩擦特性(动摩擦系数与静摩擦系数)发生相应的变化的纺织面料及其制备方法。

背景技术

皮肤是覆盖人体外表的一种复杂的生物器管，也是人体中面积最大的器管。它的主要功能包括保护身体免受外界的伤害，并提供对环境刺激的响应和感觉、进行体温调节和防水等。外部环境的变化，如环境湿度和/或温度的降低都会引起皮肤变的粗糙和引起不舒服。

服装特别是内衣类服装在日常使用过程中都不可避免地与我们的皮肤相接触，特别是基于服饰礼仪与文化的要求使得服装需要在穿着过程中对身体某一些特别部位提供必要的遮蔽功能。但是在高强度的运动过程中由于身体的大幅度变形对服装的拉扯往往使得服装离开了原来所在的位置而失去了对身体的遮蔽功能，造成穿着时的尴尬和失礼。为避免此类情况发生，在服装设计过程中往往采用减小服装相应部位的松量，提高服装对人体皮肤的压力以达到面料与皮肤之间产生较大的摩擦力而防止可能的移位或“走光”。但是此举也造成了身体局部血液循环的受阻，皮肤上出现红色的压痕。身体长期承受过高的压力不但穿着时感到不舒服同时也而影响了身体的健康。

因此材料相对于人体皮肤表面的相对运动及由此而对生理与心理感觉方面的影响在进入21世纪后得到了各界越来越高的重视。李炜等报道(生物医学工程学杂志，2007；24(4)∶824～828)“人体不同解剖部位皮肤的摩擦特性与年龄密切相关，随着年龄的增大，人体各解剖部位皮肤之间的摩擦系数差异变得越不明显；同年龄段的人体皮肤摩擦系数在性别之间差异不大；不同年龄段人体在同一解剖部位皮肤的摩擦系数会有显著差异”。孔梅等在对假肢材料与人体皮肤摩擦特性的研究(生物医学工程学杂志，2008，25(5)，P.107)中报道“腔体与皮肤过度摩擦(活塞运动)会增加残肢产生水肿的倾向,也会加速材料的磨损及老化”。该团队通过对假肢材料表面摩擦特性的研究发现：与皮肤之间摩擦系数大，但无相对滑动，对表皮伤害小，并且质地柔软，对骨突出部位、敏感部位等有缓冲减震作用，是适合与皮肤直接接触的材料。李炜等通过汗液对皮肤特性的影响研究(摩擦学学报，28(1):P.88)报道“汗液环境中的正常小腿皮肤、穿戴假肢皮肤和残肢疤痕皮肤的摩擦系数均大于干燥环境”并且“汗液均加强了不同皮肤的摩擦不舒适感”。唐炜等也报导(生物医学工程学杂志，2009，26(3):P.524)“皮肤表面温度变化影响皮肤的流动性和延展性,表现在随着皮肤温度的降低，摩擦系数和法向位移呈现先降低后不变的趋势；形变摩擦和黏着摩擦是主要摩擦机理”。

由上述文献本发明人可以指出材料与人体皮肤的摩擦特性显著地影响了服装产品的使用舒适性与功能性。通过以关键词“摩擦系数”“织物”“舒适”对专利数据库进行检索找到有关的报道，典型相关专利总结如下：

“一种高强度防滑面料”(CN201720708220.9)公开了机织土工布和短纤土工布的生产设计方法。机织土工布由经丝与纬丝编织而成，经丝与纬丝为聚丙烯编织丝，短纤土工布为针刺丙纶短纤土工布或涤纶短纤土工布，机织土工布和短纤土工布之间设有玻璃纤维层，机织土工布的上表面设有网格状的加强筋，机织土工布的上表面还设有半球形的凸点，所述加强筋的每个网格中心设有一个凸点，所述凸点的最高点高于加强筋的上端面，所述短纤土工布的下表面设有烧毛层。“防滑料”(CN201621011333.5)通过由本体、及设置于本体上的粗纹条和细纹条构成防滑功能。专利“纬向弹力衬料及其制造方法”(CN200680055404.4)介绍了：为了提供不损害滑爽性并且具有8％以上的纬向伸长率的弹力衬料，使用捻系数(K)为2000～15000的聚酯系长纤维或纤维素系长纤维作为经纱，使用基本上无捻的聚酯系长纤维或纤维素系长纤维作为纬纱，将用于经纱的长纤维的单丝彼此集束在一起，使经纱的截面形状圆形化，而且，通过提高相对于纬纱的经纱的弯曲硬度，可容易地对织物的纬纱赋予卷曲率。由于上述特性，这样获得的衬料在穿着时可以抑制接缝的滑脱和压迫感；“一种触感冰爽型织物的制备法”(CN201610226133.X)报告了：先采用纤维素酶处理织物，再将冰爽硅油整理到织物上，使织物表面变得光洁柔软，纤维刚度下降，热阻和湿阻减少，摩擦系数降低，赋予织物接触性冰凉感及柔顺滑爽的质感；“一种防滑织物”(CN201510568048.7)介绍了：主体结构包括防滑层、织物、上表面和下表面，布面结构的织物由上表面和下表面构成，防滑层粘贴式附着在上表面上，防滑层和织物组合构成的防滑织物，具有舒适性和防滑性，选用印花、涂层或喷淋的加工方法将丙烯酸酯类防滑剂附着在织物的一侧表面上，增加该表面的摩擦系数，防止表面与其接触物产生相对滑动，不会使织物防滑表面凹凸不平，而且多次洗涤不会出现脱落和失效的现象；类似地，大量专利公开都是利用在织物表面构建不同的结构以达到防滑的效果。例如：“带凸点的导湿透气防滑桌布”(CN103783914A)，“带花纹的导湿透气防滑桌布”(CN201210417685.0)，“带凸点的舒适感与自由动感防滑桌布”(CN201210382900.8)；中国发明专利CN201710625211.8报道了将聚四氟乙烯与芳纶纤维进行编织，钠萘络合液进行表面处理，环氧树脂和酚醛树脂的混合物浸渍后热压成型，得到织物型自润滑复合材料。该发明产品减磨耐磨性能优异，粘接性能好。

综合上述，先有的研究已经指明材料与皮肤的相对摩擦不仅对皮肤生理存在着影响，还通过对皮肤的刺激影响了精神生理的舒适感觉。为防止服装的不当移位而长期穿着过于压迫的服装更影响了人体内循环系统。通过对专利数据库的检索已有关于通过种种方法提高材料表面摩擦系数的专利公开，但是都没有结合人体的需求，在低运动量情况下提供光滑而舒适的穿着条件，低摩擦系数；在高运动量下，又能相应地升高面料表面的摩擦系数使得面料能在相同的正压力条件下提供更大的摩擦力的面料的报道。

附图简要说明

图1是本发明织物工艺反面浮线结构拉伸前后变化效果示意图，其中(a)织物拉伸前状态，(b)织物拉伸后状态；

图2是单面平纹组织示意图；

图3显示本发明实例一织物进行长度方向拉伸时，沿长度方向摩擦系数的变化；

图4显示本发明实例一织物进行宽度方向拉伸时其摩擦系数的变化；

图5是经编织物设计功能示意图，其中(a)显示拉伸前织物结构示意图，(b)显示拉伸后织物结构示意图。

发明内容

为了向消费者提供更好的服装穿着体验，使得消费者可以在低运动量体验到光滑，舒适的感觉，在高运动量时又能减少服装不当移位的可能，本发明人在此报道了一种织物表面的摩擦系数能随织物开度的变化而相应地变化的织物。实现了在小开度条件下低摩擦系数，大开度条件下高摩擦系数的织物。从而有效提升了使用者的体验感。

两个相对滑动或滚动固体表面之间的摩擦只与接触表面音的相互作用有关，而与固体内部状态无关，润滑状态下的寔吸附膜或其他表面膜之间的摩擦。严格地说人体皮肤是一种粘弹性材料，它具有新陈代谢特性，能进行水合作用因此对应于如人体皮肤之类粘弹性材料其是否具有静摩擦系数则未有定论。并且动摩擦系数还与滑动速度相关。

本发明是一种关于具有动态摩擦系数织物的设计及制备方法。该织物表面滑动摩擦系数随着织物的拉伸其相对于长度方向和/或宽度方向滑动的动/静摩擦系数也因此而相应地发生改变。这种效果是通过下面的方法实现的：

利用二种或二种以上纱线表面摩擦性能与/或服用功能不同的纱线按一定的规律编织而成；其中所述纱线按功能：

1)高摩擦系数的纱线；

2)高蓬松纱线；和/或

3)通用功能纱线。

高摩擦系数的纱线(1)为纱线表面相对人体皮肤有比全拉伸卷绕丝(FDY)更高的动/静摩擦系数的纱线，如氨纶、海岛纤维、硅胶纱等。

高蓬松纱线(2)为具有比全拉伸卷绕丝(FDY)更高蓬松性的纱线，如DTY拉伸变形丝、ATY空气变形纱、短纤纱，聚对苯二甲酸丁二酯纤维(PBT)，聚对苯二甲酸丙二酯纤维(PTT)，PTT/PET并列复合纱等；

通用功能纱线(3)是为了使本发明织物具有更好的服用功能而添加的其它功能性纱线，如弹性，保暖，防紫外，除味等功能。因此功能纱线(3)在此可以是一种纱线，也可以在实际面料设计中使用多种纱线以达到同时实现多个功能。

本织物设计的原理是：

高摩擦系数纱线(1)在织物组织结构中位于高蓬松纱线(2)的上方。在无拉伸的条件下，位于纱线(1)下方的纱线(2)由于其自身的收缩卷曲其蓬松的纤维/长丝等透过纱线(1)结构之间的空隙到达织物的外表面，并部分或全部地覆盖纱线(1)，由此影响了织物表面的摩擦系数。在拉伸条件下，纱线(2)由于其卷曲蓬松的短纤或长丝被拉伸而收缩回纱线(2)所在的位置，减少对纱线(1)的覆盖造成纱线(1)的暴露面积增大而提高织物的表面摩擦系数。

高摩擦系数纱线(1)在织物组织结构中位于高蓬松纱线(2)的下方。在无拉伸的条件下，位于纱线(1)上方的纱线(2)由于其自身的收缩卷曲其蓬松的纤维/长丝全部地覆盖纱线(1)。在拉伸条件下纱线(2)变直其对纱线1的覆盖降低，由此影响了织物表面的摩擦系数。

在需要增强织物弹性力度的情况下，可选额外纱线(3)以提供额外的弹力。在需要复合其它功能的情况下纱线(3)也可以选择全部或部分具有此额外的功能纱线，例如红外增强，防紫外，抗菌等。

所述纱线(1)与纱线(2)为本发明织物之主要纱线，纱线(3)为根据需要之可选纱线，也可以是多种纱线。所述织物其经纬向拉伸率≥10％，优选＞50％。

纱线(1)粗细为10-1240旦尼尔之间，纱线(2)粗细为8-560旦尼尔之间，纱线(3)粗细为8-560D之间。

所述织物其摩擦系数的变化与拉伸方向和/或滑动方向相关，此发明原理包括单方向拉伸和多角度方向上拉伸具有这种效果。

发明具体实施例

实例一：纬编

根据本发明之原理，选择纬编机进行实践，本实例中所选用的纱线为：

(1)高摩擦纱：Elastane 70D(粗细为70丹尼尔的氨纶)

(2)高蓬松线：PA6 40D/34F SD DTY(粗细为40丹尼尔、光泽为半光、纤维数为34单6弹性尼龙)

(3)通用功能纱线：弹性纱线，Elastan 20D(粗细为20丹尼尔的氨纶基础组织结构选用纬编常见的单面平纹组织结构，所用的纱线(1)和纱线(3)。纱线(1)和纱线(2)一起走浮线结构。

如图1所示，给出了织物工艺反面浮线结构拉伸前后变化效果。根据图1(a)我们看到织物被拉伸前高蓬松纱线(2)可以大面积遮挡高摩擦纱线(1)，这样当人体皮肤与织物的底面相接触并有相对运动时纱线(1)与皮肤接触的机会相对比较低，呈现出相对较低的摩擦系数；图1(b)所示为经过拉伸后纱线(2)随着织物被拉伸，其开度的增加造成纱线(2)的蓬松度逐渐降低，长丝由蓬松状变成接近直条状，这样对纱线(1)的遮盖性也就下降从而使纱线(1)有更多的部分被暴露，也使得在实际使用过程中纱线(1)与皮肤相接触的机会增多，因此表现出更高的摩擦系数的特性。

图2是实例一单面平纹组织示意图。上述织物通过弹性织物表面摩擦特性测量装置(参见本发明人另一中国专利申请，一种弹性织物表面摩擦特性测量装置及方法)对其在不同拉伸条件下，不同的相对滑动方向摩擦系数的变化进行了测量。该测量方法的基本原理是将织物按长度方向或宽度方向进行定量拉伸，然后将一个定重的立方体滑块放置在织物表面按一定的方向进行匀速直线滑动，记录由滑块由静止至匀速直线运动过程中牵引力的变化，并由此计算出织物相对滑块之滑动面的静、动摩擦系数。

图3总结了实例一面料被按长度方向进行(0％，20％，40％和100％)拉伸时，测量仪器之滑动块沿长度方向滑动。测量所得当织物按上述条件进行拉伸与测量时，其最大静摩擦系数分别是0.537±0.024，0.561±0.020，0.563±0.024和0.626±0.045；动摩擦系数是0.530±0.025，0.558±0.024，0.556±0.026和0.625±0.048。对比原始未拉伸的与拉伸100％条件下的最大静摩擦系数，拉伸100％后其值增加了16.6％。类似的结果在各拉伸条件下都有相应的表现。

图4汇总了实例一织物进行宽度方向拉伸时其摩擦系数的变化。织物被按宽度方向进行(0％，20％，40％和100％)拉伸时，测量仪器之滑动块沿宽度方向滑动。测量所得当织物按上述条件进行拉伸与测量时，其最大静摩擦系数分别是0.479±0.035，0.494±0.049，0.547±0.044和0.636±0.054；动摩擦系数是0.461±0.033，0.479±0.051，0.535±0.045和0.638±0.057。同样，宽度方向拉伸100％后，相对于宽度方向的滑动其动摩擦系数增加了38.4％。

实例二：经编

根据本发明之原理，选择经编机进行实践，本实例中所选用的纱线为：

(1)高摩擦纱：Elastane 70D(粗细为70丹尼尔的氨纶)；

(2)高蓬松线：PA6 40D/34F SD DTY(粗细为40丹尼尔、光泽为半光、纤维数为34单6弹性尼龙)；

(3)通用功能纱线：弹性纱线，Elastan 20D(粗细为20丹尼尔的氨纶)。

进一步地，图5经编织物的上机织造方式是：

GB1:0-1/1-1/3-2/2-2//纱线(3)穿纱方式：穿1空1；

GB2:1-0/2-3/1-0/2-3//纱线(1)+纱线(2)穿纱方式：满穿；

GB3:1-2/1-0/1-2/1-0//纱线(3)穿纱方式：满穿。

从图5a看出此面料在拉伸前由于氨纶有弹性让织物回缩，再加上纱线(2)的蓬松感，这样表面摸起来就是尼龙感觉较强。图5(b)拉伸后，织物密度变小加上DTY的蓬松感减弱趋向于FDY，这样纱线(1)氨纶就露出很多，这个时候摸起来就是防滑纱线(1),从而起到防滑作用。

以上所披露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (11)

1.一种具有动态摩擦系数变化的面料，其特征在于，包含至少两种纱线，分别是高摩擦系数纱线和高蓬松纱线，其中，当所述面料处于无拉伸的条件下，所述高蓬松纱线部分或全部地覆盖所述高摩擦系数纱线从而降低所述面料的表面滑动摩擦系数，相反当所述面料处于拉伸的条件下，所述高蓬松纱线在所述高摩擦系数纱线表面的覆盖减少而使所述面料的表面滑动摩擦系数增大，因而该面料随着面料的拉伸，其相对于长度方向和/或宽度方向的动/静滑动摩擦系数相应地发生改变。

2.根据权利要求1所述的面料，其特征在于，所述面料还包括通用功能纱线，其中通用功能纱线是为了使所述面料具有更好的服用功能而添加的功能性纱线。

3.根据权利要求2所述的面料，其特征在于，其中高摩擦系数纱线为纱线表面相对人体皮肤有比相同规格全拉伸丝(FDY)更高的动/静滑动摩擦系数的纱线。

4.根据权利要求2所述的面料，其特征在于，其中高蓬松纱线为具有比相同规格全拉伸丝(FDY)更高蓬松性的DTY拉伸变形丝、ATY空气变形纱、短纤纱、聚对苯二甲酸丁二酯纤维(PBT)、聚对苯二甲酸丙二酯纤维(PTT)、PTT/PET并列复合纱。

5.根据权利要求1或2所述的面料，其特征在于，其中所述高摩擦系数纱线在织物组织结构中位于高蓬松纱线的上方，在无拉伸的条件下，位于高摩擦系数纱线下方的高蓬松纱线由于其自身的收缩卷曲，其蓬松的短纤或长丝透过高摩擦系数纱线之间的空隙到达面料的外表面，并部分或全部地覆盖高摩擦系数纱线，由此影响了面料表面的摩擦系数。

6.根据权利要求5所述的面料，其特征在于，其中在拉伸条件下，高蓬松纱线由于其蓬松的短纤或长丝被拉伸而收缩回高蓬松纱线所在的位置，减少对高摩擦系数纱线的覆盖造成高摩擦系数纱线的暴露面积增大而提高面料的表面摩擦系数。

7.根据权利要求1所述的面料，其特征在于，其中所述高摩擦系数纱线在织物组织结构中位于高蓬松纱线的下方，在无拉伸的条件下，位于高摩擦系数纱线上方的高蓬松纱线由于其自身的收缩卷曲，其蓬松的短纤/长丝全部地覆盖高摩擦系数纱线，而在拉伸条件下，高蓬松纱线变直，其对高摩擦系数纱线的覆盖降低，由此影响了面料表面的摩擦系数。

8.根据权利要求1所述的面料，其特征在于，所述面料的经纬向拉伸率≥10％。

9.根据权利要求8所述的面料，其特征在于，所述面料的经纬向拉伸率>50％。

10.根据权利要求2所述的面料，其特征在于，其中高摩擦系数纱线粗细为10-1240旦尼尔，高蓬松纱线粗细为8-560旦尼尔，通用功能纱线粗细为8-560D。

11.根据权利要求1或2所述的面料，其特征在于，其中所述面料的摩擦系数的变化与拉伸方向和/或滑动方向相关。

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