胡尊芳，楊成麗，何紅霞

(1.山東省紡織科學(xué)研究院，山東 青島 266032；2.山東省特種紡織品加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266032)

紡織品淋雨滲透性能檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究開(kāi)發(fā)

胡尊芳1,2，楊成麗1,2，何紅霞1,2

(1.山東省紡織科學(xué)研究院，山東 青島 266032；2.山東省特種紡織品加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266032)

文章對(duì)紡織品淋雨滲透性能檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，包括恒溫水浴系統(tǒng)的研制、噴淋系統(tǒng)的研制、濕度檢測(cè)板控制系統(tǒng)的研制、試樣夾持結(jié)構(gòu)的研制和噴淋結(jié)構(gòu)的研制。整套系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠，能夠正確評(píng)價(jià)紡織品淋雨滲透性能，具有廣闊的應(yīng)用前景，社會(huì)效益顯著。

紡織品；滲透性能；噴淋系統(tǒng)；試樣夾持結(jié)構(gòu)

1 前言

近年來(lái)，防水透氣紡織品的需求逐年增加，防水織物被廣泛應(yīng)用于軍用服、運(yùn)動(dòng)服、休閑裝和特種功能服等。經(jīng)防水處理的紡織品[1]既要抵擋從外界來(lái)的水分(如雨、雪等)，又要保持服裝的干爽舒適，服用要求較高。為準(zhǔn)確檢測(cè)紡織品淋雨滲透性能[2-3]，本文對(duì)紡織品淋雨滲透性能檢測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)研究，使其能夠滿足質(zhì)檢、科研、企業(yè)等單位對(duì)紡織品防水性能的檢測(cè)需要。

2 紡織品淋雨滲透性能試驗(yàn)機(jī)理

紡織品淋雨滲透性能試驗(yàn)方法是通過(guò)噴淋稱重法(A法)和濕度檢測(cè)板法[4](B法)測(cè)試紡織品淋雨的滲透性能。

噴淋稱重法：試樣以45°傾斜放置在試樣架上，背面墊有一張已知重量的吸水紙，將一定量水從一定高度噴淋到有一定張力的試樣表面上，噴淋后對(duì)吸水紙進(jìn)行稱重，得出水的滲透量。

濕度檢測(cè)板法：試樣以45°傾斜放置在試樣架上，背面墊有一塊濕度檢測(cè)板，將水從一定高度噴淋到有一定張力的試樣表面上，當(dāng)試樣有滲透時(shí)，測(cè)定所需時(shí)間和持續(xù)淋雨的流量。

3 檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究

以中華人民共和國(guó)紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 01038—1994《紡織品防水性能 淋雨滲透性試驗(yàn)方法》為設(shè)計(jì)依據(jù)，對(duì)27±2℃和35±2℃恒溫水浴系統(tǒng)、具有自動(dòng)給水和恒流量定時(shí)控制的噴淋系統(tǒng)、高精度及高靈敏度的濕度檢測(cè)控制系統(tǒng)、試樣夾持結(jié)構(gòu)以及噴淋結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究。

3.1 恒溫水浴系統(tǒng)的研制

恒溫水浴系統(tǒng)主要完成水浴溫度采集和控制、加熱與停止加熱工作方式判斷、實(shí)時(shí)溫度值顯示以及目標(biāo)溫度值設(shè)定的功能。恒溫水浴系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 恒溫水浴系統(tǒng)框圖

恒溫水浴系統(tǒng)采用模糊PID控制，即模糊理論與傳統(tǒng)PID方法相結(jié)合,可有效改善單獨(dú)PID控制調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)、控制效率低等缺點(diǎn)。模糊PID控制自適應(yīng)改變溫度的控制量,響應(yīng)速度快、超調(diào)量小，可獲得快速、穩(wěn)定的控制效果。

該系統(tǒng)主要由溫度檢測(cè)模塊、控制模塊和顯示模塊組成。

溫度檢測(cè)模塊功能主要是通過(guò)溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)水浴溫度，即對(duì)水浴溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并將采集的數(shù)據(jù)傳給智能溫度控制器。該系統(tǒng)采用Pt100鉑熱電阻作為溫度傳感器，其阻值隨溫度的升高均勻增加，具有抗振動(dòng)、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高和耐高壓等優(yōu)點(diǎn)。

控制模塊功能主要是溫度控制器對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將采集到的模擬量進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，經(jīng)過(guò)運(yùn)算得到相應(yīng)的溫度值。在水位正常的情況下，溫度控制器根據(jù)熱電阻輸入信號(hào)與用戶設(shè)定值的偏差進(jìn)行PID運(yùn)算，從而發(fā)出一個(gè)命令讓固態(tài)繼電器動(dòng)作，達(dá)到自動(dòng)控制、自動(dòng)恒溫的效果，具有高精度、性能穩(wěn)定、抗干擾性強(qiáng)等特點(diǎn)。同時(shí)系統(tǒng)通過(guò)水位傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)水位，水位過(guò)低時(shí)，繼電器常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，控制加熱器停止加熱，保護(hù)元器件，防止干燒。在設(shè)定的溫度值比室溫高的情況下，系統(tǒng)自身必須不斷供給熱量以補(bǔ)償水浴系統(tǒng)向環(huán)境散失的熱量。因此加熱器的選擇顯得至關(guān)重要，原則上選擇熱容量小，導(dǎo)熱性好，功率適當(dāng)?shù)募訜崞鳌Ｔ撓到y(tǒng)提供兩種溫度的恒溫水浴，一種恒溫在27±2℃，另一種恒溫在35±2℃，試驗(yàn)人員可以根據(jù)需求選擇合適的溫度。加熱器的加熱功率需恰當(dāng)，加熱功率太大會(huì)使得散熱速度變慢，且加熱慣性大，使得控溫靈敏度降低；加熱功率太小會(huì)使得加熱時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，或達(dá)不到所設(shè)定的溫度。

顯示模塊的功能主要是操作人員可以通過(guò)按鍵設(shè)定目標(biāo)溫度值，系統(tǒng)將自動(dòng)根據(jù)所設(shè)定目標(biāo)溫度值控制水浴溫度,并實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前水浴溫度值。

3.2 噴淋系統(tǒng)的研制

噴淋系統(tǒng)具有自動(dòng)上下水、恒定流量控制、噴淋定時(shí)控制及水位裝置自檢功能。噴淋系統(tǒng)主要由自動(dòng)上下水模塊、水位自檢模塊、恒定流量控制模塊和噴淋定時(shí)模塊組成。

該系統(tǒng)采用人工注水至水箱，水箱內(nèi)裝有水位傳感器，實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè)水位，性能穩(wěn)定，工作可靠。水位自檢模塊主要完成智能識(shí)別水位，具有缺水保護(hù)和滿水提示功能，實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)是否缺水，缺水時(shí)自動(dòng)斷開(kāi)后級(jí)加熱電路，防止干燒，保護(hù)加熱器。同時(shí)缺水指示燈亮，提醒試驗(yàn)人員及時(shí)加水，滿水則滿水指示燈亮，提醒試驗(yàn)人員停止加水。

恒定流量控制模塊主要功能是在規(guī)定水溫下校正淋雨流量，500ml水持續(xù)噴淋時(shí)間為25s～27s，通過(guò)設(shè)定噴淋時(shí)間，從而達(dá)到控制流量恒定的目的。

噴淋定時(shí)模塊主要完成噴淋開(kāi)始到結(jié)束所需的時(shí)間，自動(dòng)控制噴頭噴淋，達(dá)到噴淋時(shí)間后，自動(dòng)停止噴淋。

3.3 濕度檢測(cè)板控制系統(tǒng)的研制

濕度檢測(cè)板采用雙U形交叉結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可有效防止短路。濕度檢測(cè)板靈敏度為0.01g，根據(jù)質(zhì)量公式：質(zhì)量=體積×密度，可以得出質(zhì)量為0.01g水的體積為10μL。通過(guò)量程為10μL的微量進(jìn)樣器取0.01g的水，滴在濕度檢測(cè)板上，在水滴滴到濕度檢測(cè)板上的瞬間，電極兩端導(dǎo)通，蜂鳴器響，從而驗(yàn)證濕度檢測(cè)板的靈敏度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

3.4 試樣夾持結(jié)構(gòu)的研制

試樣夾持結(jié)構(gòu)如圖2所示，試驗(yàn)支架為45°，試驗(yàn)時(shí)，直接將試樣板放在支架上，即可滿足試驗(yàn)45°的要求。將試樣平展放在試樣板上，試樣上部用持樣夾夾住，下部用帶有重錘的彈簧夾夾住，這樣可以賦予試樣表面恒定的張力，保證了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。試樣夾持結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，容易操作。在重錘彈簧夾的下面有接水盤(pán)，試驗(yàn)過(guò)程中從試樣上流下來(lái)的水流到接水盤(pán)里，保持了試驗(yàn)環(huán)境清潔。

圖2 試樣夾持結(jié)構(gòu)示意圖

3.5 噴淋結(jié)構(gòu)的研制

噴淋結(jié)構(gòu)如圖3所示，采用分體加工的方式，采用螺紋連接，安裝方便。噴頭圓平面上25個(gè)孔均勻分布，保證了在試樣表面上的噴淋量均勻充足。

圖3 噴淋結(jié)構(gòu)示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

本文主要解決的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)包括恒溫水浴系統(tǒng)的研制、噴淋系統(tǒng)的研制、濕度檢測(cè)板控制系統(tǒng)的研制、試樣夾持結(jié)構(gòu)的研制和噴淋結(jié)構(gòu)的研制，解決了紡織品淋雨滲透性能檢測(cè)在科研、檢驗(yàn)、生產(chǎn)等方面的技術(shù)瓶頸，為防水紡織品及服裝的研究開(kāi)發(fā)、測(cè)試評(píng)價(jià)和品質(zhì)保證等方面提供了有力的技術(shù)支撐，提供了可靠穩(wěn)定的紡織品淋雨滲透性能測(cè)試方法。

[1] 陳琳.織物滲透性能測(cè)試方法與測(cè)試儀器[J].中國(guó)纖檢,2008，(10):49—50.

[2] 孫偉.恒壓下織物抗?jié)B水性能的評(píng)價(jià)與研究[D].西安:西安工程大學(xué),2011.

[3] 高翼強(qiáng),李向紅,劉軒,等.產(chǎn)業(yè)用紡織品滲透性測(cè)定方法的研究[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品,2010，28(4):45—49.

[4] FZ/T 01038—1994紡織品防水性能淋雨滲透性試驗(yàn)方法[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,1994.

Study and Development on Key Technologies of Detecting PenetrationPerformance of Textiles in the Rain

HuZunfang1, 2,YangChengli1, 2,HeHongxia1, 2

(1.Shandong Textile Research Institute, Qingdao 266032, China;2.Shandong Provincial Key Laboratory of Special Textiles Processing Technology, Qingdao 266032, China)

Key technologies of detecting penetration performance of textiles in the rain were studied in this paper, including the development of constant temperature water system, spray system, humidity detecting board control system, sample holding structure and spray structure. The system performance was stable and reliable, could evaluate the penetration performance of textiles in the rain correctly. It had broad application prospects and significant social benefits.

textile; penetration performance; spray system; sample holding structure

2016-05-24

中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技指導(dǎo)性項(xiàng)目(2014029)

胡尊芳(1987—)，女，山東青島人，助理工程師。

TS103.6 文獻(xiàn)識(shí)別碼：A

1009-3028(2016)03-0014-03