孟 媛 王進(jìn)美

西安工程大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院(中國(guó))

隨著人們生活水平的提高，對(duì)織物熱舒適性的要求也越來(lái)越高。目前，已有許多研究者對(duì)織物的熱舒適性進(jìn)行了相關(guān)研究，評(píng)價(jià)方式也由主觀評(píng)價(jià)過(guò)渡到客觀評(píng)價(jià)[1]。以往研究表明，織物的熱舒適性與織物的規(guī)格有關(guān)[2]。Kawabata等搭建了可測(cè)量人體感知織物表面冷暖的儀器，這種儀器通過(guò)測(cè)量瞬間熱流量，模擬人手觸摸織物時(shí)的冷暖感受。楊明英等的研究指出，織物熱舒適性取決于織物的導(dǎo)熱系數(shù)與比熱容等[3]。本文主要分析織物熱舒適性中接觸最大熱流量、織物熱阻與織物規(guī)格之間的關(guān)系。

1 試樣與測(cè)試儀器

1.1 試樣

在恒溫恒濕的實(shí)驗(yàn)室中，選取6塊織物試樣，對(duì)其厚度、經(jīng)緯密度及紗線線密度進(jìn)行測(cè)試。試樣的基本規(guī)格參數(shù)如表1所示。

表1 織物試樣的基本規(guī)格參數(shù)

(續(xù)表1)

1.2 試驗(yàn)儀器

對(duì)織物試樣的厚度、熱阻及觸感進(jìn)行測(cè)試。試驗(yàn)儀器如下：YG141D型數(shù)字式織物厚度儀，溫州際高檢測(cè)儀器有限公司；創(chuàng)新型織物觸感測(cè)試儀(FTT)，錫萊亞太拉斯(SDL Atlas)有限公司；SGHP-10.5型熱阻濕阻測(cè)試儀，寧波紡織儀器廠。

2 測(cè)試方法

2.1 織物熱阻測(cè)試

在織物試樣的不同位置處，裁剪大小為30 cm×30 cm的試樣各3塊。調(diào)節(jié)熱阻濕阻測(cè)試儀的試驗(yàn)板表面溫度為35 ℃，氣候室空氣溫度T0為20 ℃，相對(duì)濕度為65%，空氣流速為1 m/s。待試樣板表面溫度(Tm)、空氣溫度(Ta)、相對(duì)濕度及空氣流速(va)達(dá)穩(wěn)定后，記錄相應(yīng)織物的總熱阻(RCT)、空氣熱阻(RCT0)并計(jì)算織物的熱阻(RCF，RCF=RCT-RCT0)。通常不超過(guò)3 min記錄一次測(cè)定值，試驗(yàn)時(shí)間至少需30 min才可達(dá)到穩(wěn)定(不包括預(yù)熱時(shí)間)。待Tm、Ta和相對(duì)濕度達(dá)穩(wěn)定值后，記錄RCT和RCT0，計(jì)算RCF。每種織物各測(cè)試3塊試樣，結(jié)果取平均值。

2.2 織物觸感測(cè)試

在溫度為20 ℃、相對(duì)濕度為46%的恒溫恒濕的實(shí)驗(yàn)室中，對(duì)織物的觸感進(jìn)行測(cè)試。每種織物各裁取3塊試樣，先裁取大小為30 cm×30 cm的織物試樣，再將織物試樣裁剪成寬11 cm的L形。織物觸感測(cè)試儀(FTT)可測(cè)試織物的厚度、壓縮性能、彎曲性能、表面粗糙度、表面摩擦特性及熱特性等18項(xiàng)指標(biāo)[4]。本文主要對(duì)織物試樣觸感中的正、反面最大熱流量(Qmax)及摩擦因數(shù)進(jìn)行測(cè)試與分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 織物的觸感中的最大熱流量分析

織物的舒適度為一種非常主觀的感受。目前，已有很多研究者開(kāi)發(fā)出各種客觀測(cè)量方法，以量化人們接觸織物的感受。人們對(duì)織物的感受被描述為“手感”。多年來(lái)，手感這個(gè)詞已成為紡織服裝行業(yè)用于表達(dá)織物質(zhì)量及其預(yù)期表現(xiàn)的一種方式。人體皮膚的表層有很多感受器，因此對(duì)壓力、摩擦及熱傳導(dǎo)等都較為敏感[5]。通過(guò)模擬人體穿著服裝時(shí)織物與皮膚的接觸過(guò)程，以衡量織物的觸感非常必要。皮膚在與面料接觸時(shí)，因兩者存在溫度差，皮膚與面料間會(huì)產(chǎn)生熱交換，導(dǎo)致接觸部位的皮膚與人體其他部位的皮膚間存在一定的溫度差。這種溫度差異經(jīng)人體神經(jīng)傳至大腦，會(huì)使人體產(chǎn)生一種接觸冷感或接觸暖感的判斷。因此，皮膚與面料之間的溫度差異導(dǎo)致接觸的冷暖感。近年來(lái)，人們已成功開(kāi)發(fā)出織物觸感測(cè)試儀以測(cè)試織物的冷暖感。本文采用最新的織物觸感測(cè)試儀(FTT)測(cè)試織物試樣的冷暖感。由該測(cè)試儀可獲得織物最大接觸熱流量Qmax、壓縮熱傳導(dǎo)率TCC及回復(fù)熱傳導(dǎo)率TCR3個(gè)衡量指標(biāo)。其中，兩個(gè)有溫差的熱板在壓縮時(shí)，織物熱流量的最大值用Qmax表征，Qmax值越大，表示人體接觸織物時(shí)散失的熱量越多，冷感越強(qiáng)。TCC和TCR分別表示織物在標(biāo)準(zhǔn)壓力(0.41 N/cm2)下壓縮或回復(fù)過(guò)程中的熱導(dǎo)率。TCC或TCR值越大，織物傳遞熱量的能力越強(qiáng)，人體散失熱量越容易，冷感越強(qiáng)。6種織物試樣的接觸冷暖感測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表2 織物試樣的接觸冷暖感測(cè)試結(jié)果

6種織物試樣的正、反面最大熱流量測(cè)試結(jié)果如圖1所示。由圖1可以看出，織物的正面最大熱流量高于織物反面的最大熱流量，因此人體接觸織物正面時(shí)散失的熱量較多，冷感強(qiáng)。這主要是因?yàn)榭椢镎疵嫘螒B(tài)、表面粗糙度不同所致?？椢锓疵娴慕q毛較多，人體與其接觸的面積大且摩擦因數(shù)較大，導(dǎo)致織物表面散失熱量較少，接觸冷感小。

圖1 織物試樣的正、反面最大接觸熱流量

影響面料接觸冷暖感的另一主要因素是織物的表面形態(tài)。若織物表面平整光滑，則其冷感強(qiáng)，因此，磨毛、起絨等后整理方式可在一定程度上增強(qiáng)織物的接觸暖感。由表2可知，拉絨織物(試樣3和試樣5)相比對(duì)應(yīng)的普通織物(試樣4和試樣6)，其正、反面最大熱流量小，暖感強(qiáng)。毛巾組織面料相比緞紋面料，其暖感更強(qiáng)；毛圈組織面料相比緯平針(汗布)組織的面料，其暖感更強(qiáng)。此外，纖維的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱也會(huì)對(duì)織物的接觸冷暖感產(chǎn)生影響。一般而言，導(dǎo)熱系數(shù)決定了物質(zhì)傳遞熱量的能力，導(dǎo)熱系數(shù)越大，傳導(dǎo)熱量的能力越好。在其他條件相同的情況下，纖維的導(dǎo)熱系數(shù)越大，則織物的接觸冷感越強(qiáng)。

3.2 織物的熱阻分析

熱阻指當(dāng)熱量在物體上傳輸時(shí)，物體兩側(cè)的溫度差與熱源的功率之間的比值。當(dāng)熱量經(jīng)過(guò)兩個(gè)相接觸的固體的交界面時(shí)，界面本身對(duì)經(jīng)過(guò)的物體表現(xiàn)出明顯的熱阻，稱為接觸熱阻。熱阻與織物的保暖性息息相關(guān)的，織物熱阻大，其保暖性好[6]。6種試樣的熱阻測(cè)試結(jié)果如表3所示。

表3 織物試樣的熱阻測(cè)試結(jié)果

由表3可以看出，試樣1的熱阻大于試樣2，這是因?yàn)樵嚇?的厚度和經(jīng)、緯密均大于試樣2，而較大的織物厚度和經(jīng)、緯密影響織物的散熱，從而造成其熱阻增大。分別對(duì)比試樣3和試樣4及試樣5和試樣6可以看出，同等情況下，因試樣3和試樣5為拉絨織物，其表面絨毛較多，導(dǎo)致熱阻較大，熱導(dǎo)率較低，從而保暖性較好。

多重線性回歸方法常用于分析一個(gè)因變量與多個(gè)自變量之間的線性依存關(guān)系。本文采用多重線性回歸方法，分析獲得織物熱阻與織物厚度、經(jīng)密、緯密及紗線線密度間的關(guān)系如式(1)所示。

R1=0.037 00+0.163 00R2+0.000 11R3+0.000 02R4+0.001 00R5

(1)

式中：R1——織物熱阻；

R2——織物厚度；

R3——經(jīng)密；

R4——緯密；

R5——紗線線密度。

由式(1)可知，與經(jīng)、緯密相比，織物的熱阻與織物厚度和紗線線密度間的關(guān)系更密切。且織物的熱阻與其厚度和纖維線密度呈正相關(guān)，即織物厚度和紗線線密度越大，織物的熱阻越大，暖感越強(qiáng)。

4 結(jié)論

對(duì)織物熱阻和織物最大熱流量進(jìn)行測(cè)試和分析，并對(duì)織物熱阻與織物最大熱流量和織物摩擦因數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行探討。研究結(jié)果表明，織物的熱阻與織物厚度、紗線線密度和織物表面摩擦因數(shù)的關(guān)系較密切，織物的厚度和紗線線密度越大，織物的熱阻越大，其暖感越強(qiáng)；由于織物的反面摩擦因數(shù)大于織物正面摩擦因數(shù)，織物的反面最大接觸熱流量小于正面最大接觸熱流量，暖感更強(qiáng)。