廖銀琳，湛 權(quán)，張宇群，萬(wàn) 倩，李儲(chǔ)林

（廣州纖維產(chǎn)品檢測(cè)研究院，廣東 廣州 511440）

紡織品吸光發(fā)熱性能測(cè)試方法

廖銀琳，湛 權(quán)，張宇群，萬(wàn) 倩，李儲(chǔ)林

（廣州纖維產(chǎn)品檢測(cè)研究院，廣東 廣州 511440）

文中介紹了一種紡織品吸光發(fā)熱性能的測(cè)試方法，通過(guò)測(cè)試吸光發(fā)熱面料和普通面料在同等光照條件下的升溫值，并計(jì)算兩種面料的相對(duì)溫差。結(jié)果顯示：吸光發(fā)熱面料的20分鐘升溫值明顯高于普通面料，且兩種面料的相對(duì)溫差達(dá)到10℃。同時(shí)測(cè)試了3種不同類(lèi)型面料的輻照升溫曲線，每種樣品測(cè)試5次，結(jié)果表明該方法測(cè)試結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于2℃，變異系數(shù)小于3%，證明了該測(cè)試方法的穩(wěn)定性和重復(fù)性較好。

紡織品；光吸收；吸光發(fā)熱；輻照升溫；測(cè)試方法

1 引言

光能發(fā)熱纖維是一種可吸收太陽(yáng)輻射中的可見(jiàn)光與紅外線，且可反射人體熱輻射的保暖材料[1,2]，主要通過(guò)添加IV族過(guò)渡金屬碳化物（如碳化鋯、碳化鉈、碳化鉿）來(lái)實(shí)現(xiàn)吸光生熱。碳化物能吸收光線中的0.6eV高能波長(zhǎng)段（< 2μm），反射低能波長(zhǎng)段（> 2μm），陽(yáng)光中波長(zhǎng)0.3μm～2μm的能量占其總能量的95%以上，而人體散發(fā)的熱輻射波長(zhǎng)為10μm，幾乎可以被完全反射，因而具有極好的蓄熱保溫效果。

日本三菱人造絲公司生產(chǎn)的Thermocatch光熱轉(zhuǎn)換聚丙烯腈纖維[3,4]當(dāng)有光照射下可進(jìn)行光能轉(zhuǎn)換釋放熱量，添加10%的該纖維可使面料升溫2℃～10℃。日本尤尼帝加公司推出的蓄熱保溫纖維Thermotron芯部溶有碳化鋯微小粒子，可吸收可見(jiàn)光并將光能轉(zhuǎn)換成熱能，同時(shí)也能反射人體發(fā)出的遠(yuǎn)紅外線，適合應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)服裝。日本Omikenshi開(kāi)發(fā)出含碳化鋯的solar-α蓄熱保暖纖維加工成服裝后，在陽(yáng)光下服裝內(nèi)溫度可較普通服裝高2℃～8℃，保溫效果有明顯提高。

發(fā)熱纖維的產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，但是關(guān)于熱評(píng)價(jià)體系有待完善，國(guó)內(nèi)目前僅有吸濕發(fā)熱針織內(nèi)衣的行業(yè)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，而關(guān)于光吸收保暖性能的測(cè)試研究還不夠完善，測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)多集中在研究穩(wěn)定狀態(tài)下紡織品的熱傳導(dǎo)性能，即考核能量在紡織品作用下散失的難易程度，主要的指標(biāo)有熱阻、熱導(dǎo)率、克羅值等，無(wú)法對(duì)紡織品在光照條件下自身發(fā)熱或升溫作出一個(gè)合理的評(píng)價(jià)。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)一個(gè)檢測(cè)紡織品光吸收保暖性能的試驗(yàn)方法，對(duì)假冒偽劣產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)督保護(hù)消費(fèi)者合法權(quán)益，同時(shí)為企業(yè)主體正確宣揚(yáng)此類(lèi)產(chǎn)品提供必要的依據(jù)，引導(dǎo)紡織品市場(chǎng)健康、有序的發(fā)展。

2 測(cè)試原理

在一定光強(qiáng)的作用下，紡織品將光能和熱能進(jìn)行轉(zhuǎn)化、吸收和儲(chǔ)存，而使得材料內(nèi)能量聚集、溫度升高，并不斷與周?chē)h(huán)境進(jìn)行能量交換最終達(dá)到一個(gè)平衡的狀態(tài)。因此，根據(jù)這一特性，將一定面積的試樣置于一定輻照強(qiáng)度下，測(cè)量面料溫度變化得到該材料的升溫曲線，通過(guò)比較兩種面料的升溫值、相對(duì)溫差等指標(biāo)，以此反映其面料的吸光發(fā)熱性能。

圖1 吸光發(fā)熱測(cè)試原理圖

3 試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)條件

本試驗(yàn)在溫度20±2℃，濕度65±4%的恒溫恒濕室內(nèi)測(cè)試。

3.2 試驗(yàn)儀器

表1 試驗(yàn)儀器

3.3 試樣準(zhǔn)備

（1）每個(gè)樣品制備2個(gè)組合試樣，每個(gè)組合試樣由兩塊60mm×100mm的試樣組成，試樣反面相貼合，沿三邊縫合成一袋狀插入口，形成一個(gè)組合試樣，縫合線應(yīng)與織物的長(zhǎng)度或?qū)挾确较蚱叫?。如圖2所示。以相同的方式準(zhǔn)備2個(gè)對(duì)照組合試樣。

圖2 制樣尺寸示意圖

（2）將樣品在溫度（20±2）℃，相對(duì)濕度（65±4）%的環(huán)境下調(diào)濕至少4h。

3.4 試驗(yàn)步驟

表2 試驗(yàn)步驟

3.5 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.5.1 測(cè)試方法可行性研究

為探討面料的吸光發(fā)熱性能，選取面料成分、織物結(jié)構(gòu)和顏色相同的兩種綠色羽絨面料為研究對(duì)象，以減少面料成分、顏色和織物組織等因素對(duì)其吸光發(fā)熱測(cè)試結(jié)果的影響，其中1#為經(jīng)功能整理的吸光發(fā)熱面料，2#為未經(jīng)功能整理的普通面料，按照表1和表2的試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)試，記錄溫度-時(shí)間變化曲線如圖3所示。并計(jì)算試樣的升溫值、相對(duì)溫差等結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 試樣輻照20分鐘的升溫值、相對(duì)溫差

圖3 2個(gè)樣品的輻照升溫曲線

從圖3可以看出，面料的溫度隨著光照時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸升高，當(dāng)光照時(shí)間一定后，面料的溫度升溫緩慢并趨于穩(wěn)定。而吸光發(fā)熱面料的升溫曲線明顯高于普通面料，這主要是因?yàn)槲獍l(fā)熱面料除了射燈本身帶來(lái)的高能量使樣品表面發(fā)生熱傳遞外，纖維上的特殊粒子吸收光能產(chǎn)生熱量。

表3的結(jié)果顯示輻照20分鐘的該吸光發(fā)熱樣品和普通試樣的升溫值分別為46.73℃和36.67℃，相對(duì)溫差10.06℃，所以若以功能整理前的普通試樣為對(duì)照樣，通過(guò)比較同等測(cè)試條件下吸光發(fā)熱面料和對(duì)照樣的相對(duì)溫差可以反應(yīng)該樣品的吸光發(fā)熱性能。因此，采用該測(cè)試方法測(cè)試紡織品的吸光發(fā)熱性能是可行的。

3.5.2 輻照重現(xiàn)性研究

為了分析測(cè)試方法的輻照穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，文中選用3種不同吸光發(fā)熱樣品，樣品信息見(jiàn)表4，分別按上述方法進(jìn)行吸光發(fā)熱測(cè)試，記錄輻照升溫曲線如圖4所示。并計(jì)算樣品輻照20分鐘升溫值，根據(jù)五次測(cè)量結(jié)果計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差和變異系數(shù)CV值見(jiàn)表5所示。

圖4 不同類(lèi)型3種試樣5次測(cè)試輻照升溫曲線圖

表4 重現(xiàn)性測(cè)試樣品

表5 試樣輻照20分鐘的升溫值

從表5可以看出，以上3種不同類(lèi)型的吸光發(fā)熱面料經(jīng)輻照20分鐘后，升溫值分別為50.29℃、59.65℃、46.19℃，其5次測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差分別是0.72℃、1.43℃、0.45℃均小于2℃，變異系數(shù)小于3%，由此可見(jiàn)，這種織物的吸光發(fā)熱測(cè)試輻照升溫的穩(wěn)定性和重復(fù)性較好。

4 結(jié)論

試驗(yàn)表明該方法能較準(zhǔn)確的測(cè)試不同面料的吸光發(fā)熱性能，其結(jié)果體現(xiàn)了面料在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中的溫度變化情況，若以功能整理前的普通面料作為對(duì)照樣，可直觀地看出吸光發(fā)熱面料和普通面料在同等光照條件下面料升溫差異，能很好的表征產(chǎn)品吸光發(fā)熱性能。此外，該方法測(cè)試輻照升溫的重復(fù)性較好、成本底、操作方便、結(jié)果直觀?？捎糜诜b面料生產(chǎn)商或檢測(cè)機(jī)構(gòu)在產(chǎn)品吸光發(fā)熱性能方面的評(píng)價(jià)和質(zhì)量控制。

[1]施楣梧.新型纖維材料及其在紡織品中的應(yīng)用[J].棉紡織技術(shù), 2005, 33(11)∶ 649-652.

[2]陳嘉毅,朱光.簡(jiǎn)述發(fā)熱保暖纖維的發(fā)熱機(jī)理及開(kāi)發(fā)應(yīng)用[J]. 山東紡織科技, 2012, (5)∶ 38-40.

[3]李麗莉.發(fā)熱纖維的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J].印染, 2015,(21)∶ 49-51.

[4]王敏,李俊.發(fā)熱保暖服裝材料的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 產(chǎn)業(yè)用紡織品,2009,(4)∶ 6-9.

Test Methord for Light-Absorbing Thermal Properties of Textiles

LIAO Yin-Lin, ZHAN Quan, ZHANG Yu-Qun, WAN Qian, LI Chu-Lin
(Guangzhou Fibre Product Testing and Research Institute, Guangzhou 511440, Guangdon, China)

This article describes a test methord for light-absorbing thermal properties of textiles. By testing the heating value of the heat absorbing and heating fabrics and ordinary fabrics under the same illumination conditions, the relative temperature difference between the two kinds of fabrics is calculated. The results show that heating value of functional fabric is significantly higher than ordinary fabrics ,and the relative temperature difference between the two kinds of fabric can reach 10℃To prove the result stability and have good reproducibility, three different types of fabric are tested, each sample is tested five times. The results show that the standard deviation of the test results is less than 2 ℃, coefficient of variation less than 3%.

Textile; Light-Absorbing; Light-Absorbing Thermal Properties; Test Method

2016-08-24

廣州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局科技項(xiàng)目（2015kj19）

廖銀琳，女，廣州纖維產(chǎn)品檢測(cè)研究院，工程師，碩士

湛 權(quán)，男，廣州纖維產(chǎn)品檢測(cè)研究院，工程師，碩士

張宇群，女，廣州纖維產(chǎn)品檢測(cè)研究院，碩士

萬(wàn) 倩，女，廣州纖維產(chǎn)品檢測(cè)研究院，碩士

李儲(chǔ)林，男，廣州纖維產(chǎn)品檢測(cè)研究院，工程師，碩士