李露露，周朝鋼，謝光銀

（西安工程大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安710048)

隨著我國經(jīng)濟實力的不斷發(fā)展，人民生活水平也在不斷地上升，注重對舒適健康的生活的向往，從而不斷地提高對服裝舒適性的追求。市場的主導(dǎo)思想也就轉(zhuǎn)變?yōu)榱舜蛟旖】凳孢m并且具備特殊功能的服裝面料，這也將成為服裝行業(yè)需要開拓的新領(lǐng)域。因舒適性涉及面比較地廣泛，包括環(huán)境、人體、服裝三方面，包括了生理、心理以及物理學(xué)等多種因素，所以服裝舒適性是一個比較模糊且復(fù)雜的概念，至今仍舊沒有一個統(tǒng)一的學(xué)術(shù)概念，目前的評測方法中最被人認可的是通過織物給人帶來的不適感來進行評價[1-2]。

本課題采用兩種天然纖維棉及蠶絲，棉和蠶絲具有綠色天然無公害，親膚性好的優(yōu)點，將兩種纖維混紡成紗，通過改變混紡比，開發(fā)出集兩種纖維優(yōu)點于一體的面料。重點研究所成織物的熱濕舒適性能和風(fēng)格特性，分析了織物中含絲量對其熱濕舒適性、接觸舒適性的影響。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

本課題收集了6塊棉絲、純棉面料，作為實驗用試樣，其系列織物規(guī)格如表1所示，下文中試樣均按照編號順序書寫。

表1 系列織物規(guī)格參數(shù)

1.2 織物熱濕舒適性測試

1.2.1 織物透氣性能

實驗儀器：YG461E型數(shù)字式織物透氣量儀。

實驗條件：根據(jù)GB/T5453-1997《紡織品織物透氣性的測定》進行操作，試樣面積20cm2，選擇合適的噴嘴，試樣壓差設(shè)置100±2Pa。

1.2.2 織物熱阻性能

實驗儀器：SGHP-10.5熱阻濕阻測試儀。

實驗方法：根據(jù)GB/T11048-2008《紡織品生理舒適性穩(wěn)態(tài)條件下熱阻和濕阻的測定》，采用平板式散熱儀法，設(shè)定環(huán)境箱條件溫度20±0.1℃，相對濕度60±5%，將測試熱板和模擬的人體表面皮膚溫度都設(shè)定為35℃。每個樣取3塊樣品，試樣大小為30cm×30cm，將3塊樣品在標準環(huán)境下預(yù)處理24h以上。

1.2.3 織物透濕性能

實驗儀器：FX3150全自動織物透濕量測試儀。

實驗方法：根據(jù) GB/T12704.2-2009《紡織品織物透濕性試驗方法第2部分：蒸發(fā)法》，每個樣取3塊樣品，有效的測試面積為28.3cm2，測試環(huán)境條件溫度為38℃、濕度為50%。

1.2.4 織物濕阻測試

實驗儀器：SGHP-10.5熱阻濕阻測試儀

實驗方法：根據(jù)GB/T11048-2008《紡織品生理舒適性穩(wěn)態(tài)條件下熱阻和濕阻的測定》，設(shè)定環(huán)境箱的溫度為40±5%，相對濕度為35±0.1℃。將熱板及熱護環(huán)溫度設(shè)置為35℃，進行調(diào)試后，最后測得試樣和玻璃紙的總濕阻RCF，減去RETO和RCTO后得到織物濕阻REF。

1.3 織物接觸舒適性測試

實驗儀器：FTT織物觸感儀。

實驗方法：FTT織物觸感儀主要是通過織物在微變形下產(chǎn)生力學(xué)性能上的變化，通過力學(xué)測試指標表征織物接觸舒適性狀況?？椢锟椩觳粍驎斐蓽y試結(jié)果產(chǎn)生較大的偏差，為減少這種誤差，每個樣品在不同位置取3塊大小為31cm×31cm，試樣寬度為11cm的“L”形樣品。

測試指標：接觸冷感、彎曲性能、壓縮性能、表面摩擦性能。

2 實驗結(jié)果與分析

2.1 織物熱濕舒適性結(jié)果與分析

2.1.1 織物透氣性測試結(jié)果與分析

透氣率的大小直接反應(yīng)所穿著衣物的舒適性，透氣率較大的織物，有利于熱量的散發(fā)，穿著更加涼爽，六種試驗樣品的透氣性能測試結(jié)果見表2。結(jié)合上文中表1蠶絲含量的多少，得到圖1透氣率與蠶絲含量關(guān)系圖。

表2 織物透氣性能測試結(jié)果

由表2結(jié)果可以得出，純棉織物的透氣率要好于蠶絲/棉混紡織物。由圖1可以得出，隨蠶絲含量的增加，透氣率呈現(xiàn)逐漸較小的趨勢，在蠶絲含量0到10%含量增加時，透氣率基本不受影響；由于蠶絲表面較為光滑，抱合力較差，隨蠶絲含量的增加所成紗線越為松散，從而造成織造織物之間的孔隙率較小，又由于織物的緊度較大，導(dǎo)致織物的透氣率減小。

圖1 透氣率與蠶絲含量關(guān)系圖

2.1.2 織物熱阻測試結(jié)果與分析

熱阻是反應(yīng)織物熱濕舒適性的一項重要指標，熱阻大的織物保暖性能越好，所測得試樣的熱阻見表3。結(jié)合表1中蠶絲含量得到下頁圖2熱阻與蠶絲含量關(guān)系圖。

表3 織物熱阻測試結(jié)果

由圖2可以得出，織物的熱阻是隨著蠶絲含量的增加逐漸減小的，有蠶絲的纖維結(jié)構(gòu)特征可知，蠶絲的結(jié)晶度較大取向度較高，纖維內(nèi)部大分子排列較整齊，連續(xù)性較好，這種結(jié)構(gòu)更加有利于熱量的傳遞[3-4]；另外一方面，由于蠶絲含量的增加，織物空隙較小，織物中靜止空氣也比較少，也直接影響織物的熱阻性能。所以蠶絲含量的增加，會使織物的傳熱性能變好，穿著涼感也就越強。

圖2 熱阻與蠶絲含量關(guān)系

2.1.3 織物透濕性能測試結(jié)果與分析

透濕性能的好壞直接決定著人體所散發(fā)出的汗液能否在第一時間排除衣物表面，透濕性較小的織物，很容易達到吸濕飽和狀態(tài)，使人體散發(fā)的汗液不再排出，使人感到悶熱黏貼的感覺，對舒適性能的影響較大。蠶絲/棉混紡織物透濕率測試結(jié)果見表4。

表4 織物透濕率測試結(jié)果

由表4實驗結(jié)果可知，蠶絲含量的多少，對于該密度織物的透濕性能影響并不大，在透濕差異不超過200g/（m2·24h)時，人體對織物感知的舒適性影響基本不會發(fā)生變化。

2.1.4 織物濕阻性能測試結(jié)果與分析

反應(yīng)濕阻大小的一項重要指標就是透濕指數(shù)IM，大小介于0到1之間，透濕指數(shù)越大，織物的透濕性能越好。蠶絲/棉混紡織物濕阻測試結(jié)果見表5。結(jié)合表1中蠶絲含量得到圖3濕阻性能與蠶絲含量關(guān)系圖。

表5 織物濕阻測試結(jié)果

人體汗液主要通過兩種方式散發(fā)出衣物：一種是通過織物的芯吸效應(yīng)，該種方式受到纖維本身結(jié)構(gòu)影響較大；第二種就是通過織物中紗線之間的空隙直接散發(fā)出衣物表面。在圖3中可以得出，所蠶絲含量的增加，濕阻監(jiān)督IM增高，由于蠶絲截面形狀為不規(guī)則三角形，并且表面存在溝槽，與棉纖維相比較，其導(dǎo)濕性能較為優(yōu)異，但是由于蠶絲纖維的含量較少，在感知差異上并不會出現(xiàn)較大的差異。

圖3 濕阻性能與蠶絲含量關(guān)系圖

2.2 織物接觸舒適性測試結(jié)果與分析

2.2.1 織物接觸冷感測試結(jié)果與分析

一般來講，人在穿著衣物的瞬間，由于衣物本身所具有的能量較低，人體的體溫較高，在皮膚與衣物接觸時，人體皮膚所具有的熱量散失。瞬間散失的熱量越多，冷感越強，人體瞬間舒適感越差[5]。蠶絲/棉混紡織物接觸冷感測試結(jié)果見表6。

表6 蠶絲/棉混紡織物接觸冷感測試結(jié)果

由表6中測試結(jié)果可以得到，蠶絲纖維的混入可以提高織物Qmax、TCC、TCR，但是影響并不是很明顯，造成該現(xiàn)象的原因可能是由于纖維的結(jié)構(gòu)參數(shù)差異較小，由相關(guān)文獻得出，棉纖維和蠶絲纖維的導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.063W/（m·℃)和0.052W/（m·℃)，其差異較小，原料差異不是很明顯，所以對織物的導(dǎo)熱性能影響較小。相對來說，純棉織物的向外散發(fā)熱量最少，保暖性較好，其涼爽感也最弱。

2.2.2 織物彎曲性能測試結(jié)果與分析

在通常情況下，織物的剛度性大，在一定的彎曲變形量下，所需要的彎曲剛度和彎曲功越大。蠶絲/棉混紡織物彎曲性能測試結(jié)果見表7。

表7 蠶絲/棉混紡織物彎曲性能測試結(jié)果

由于所選織物的經(jīng)緯向緊度相差不多，所以織物的彎曲剛度只要是由所選用紗線的性能決定。根據(jù)表7可以得出，在絲含量為30%時，織物的經(jīng)緯向彎曲剛度最小，所需的彎曲功也較小，該種情況下，織物最為柔軟。由經(jīng)緯紗分別為混紡紗和純棉紗所成織物可知，棉紗的彎曲剛度較大，但蠶絲的加入有效的增加了織物的手感柔軟程度。由于織物的經(jīng)向密度要較大于緯向密度，所以其BRAa要大于BARe。蠶絲纖維的混入可以有效的使織物變得柔軟，有利于提高穿著舒適性以及衣物的懸垂美感。

2.2.3 織物壓縮性能測試結(jié)果與分析

壓縮功CW和壓縮剛度CAR同時反應(yīng)織物的蓬松程度，壓縮回復(fù)率CRR和回復(fù)剛度RAR則反應(yīng)織物壓縮變形恢復(fù)能力。蠶絲/棉混紡織物的壓縮性能測試見表8。

表8 織物壓縮性能測試結(jié)果

由表8可知，在混紡織物中蠶絲含量越高，織物的蓬松性越好。在蠶絲含量高于20%時，織物的壓縮性能發(fā)生較大變化。由于蠶絲纖維表層為層狀結(jié)構(gòu)，緊密排列一排原纖，其纖維剛度較小，在受到壓縮時較容易發(fā)生變形，另外蠶絲表面的絲膠在受到較高溫度時，會使其發(fā)生溶出現(xiàn)象，使織物變的更加柔軟，所以蠶絲纖維含量的增加，會增加織物的蓬松性，織物手感更佳，懸垂性能越好。

2.2.4 織物摩擦性能測試結(jié)果與分析

蠶絲/棉混紡織物的摩擦性能測試結(jié)果見表9。

表9 蠶絲/棉混紡織物的摩擦性能測試結(jié)果

由表9測試結(jié)果可知，隨著蠶絲含量的增加，織物表面粗糙程度有所下降，但是摩擦性能差別不大。原因是由于在織物規(guī)格接近時，紗線原料對織物表面摩擦性能影響較小，紗線的毛羽、條干質(zhì)量以及織物表面的平整度才是對織物摩擦性能影響的主要因素。由于經(jīng)向密度大于緯向密度，以至于經(jīng)向紗線之間的空隙較小，表面承接性更好，光滑性更好。

2.3 蠶絲/棉混紡織物舒適性綜合評價

利用PCA（主成分分析法)對織物舒適性指標進行主成分歸類，計算出舒適性總分值，將高維數(shù)據(jù)集投影到較低維空間，對織物舒適性進行評價[6]。

定義X1=透氣率，X2=熱阻，X3=透濕率，X4=濕阻，X5=Qmax，X6=TCC，X7=TCR，X8=BARa，X9=BARe，X10=BWa，X11=BWe，X12=CW，X13=CRR，X14=CAR，X15=RAR，X16=SCFa，X17=SCFe，X18=SRAa，X19=SRAe共19個因素進行主因子分析，共有6個樣品，19項因素建立原始數(shù)據(jù)6×19矩陣。

對Xij進行標準化處理，轉(zhuǎn)化后的指標質(zhì)量為Zi（i=1，2，3，…，16)，轉(zhuǎn)化后的主成分指標變量 Fi（i=1，2，…，6)。 轉(zhuǎn)化過程見公式（2)，其中 fij為相關(guān)系數(shù)。

使用SPSS軟件中的主成分分析功能，對織物的給項指標進行分析預(yù)處理，得到因子分析結(jié)果見表 10、表 11。

表10 成分矩陣相關(guān)系數(shù)

表11 指標解釋的總方差

由表10中數(shù)據(jù)分析結(jié)果可知，第一主成分F1在透氣率、RCF、REF、IM、BARe、SRAa、SRAe 的相關(guān)系數(shù)絕對值大于0.9，該些指標物理意義和織物冷感性能密切相關(guān)，所以將F1命名為接觸冷感，其中F1值為正值且越大時，表明織物的暖感越強，反之冷感越強；第二主成分F2相關(guān)系數(shù)絕對值大于0.9，這些指標主要反應(yīng)織物接觸舒適性，所以F2命名為接觸感，其中正值越大，織物接觸感越好。

按照主成分特征值占所選取主成分總特征值的權(quán)重方法計算綜合主成分[7-8]，得到主成分的線性方程：

將各塊試樣所對應(yīng)得測試指標分別帶入主成分線性方程，分別得到不同主成分下的得分，結(jié)果見表12。

表12 綜合評價得分

由表12中分析結(jié)果可知，C織物綜合得分最高，表明當(dāng)混紡織物蠶絲含量達到20%時，織物的服用綜合性能最好，并且其在接觸冷感以及表面粗糙性能方面都有較好的得分，在織造夏季服裝面料是選用該種蠶絲含量最為合適。

4 結(jié)論

（1)對6種不同含絲量的所選實驗材料，進行熱濕舒適性測試分析，結(jié)果表明，隨蠶絲含量的增加透氣率呈下降趨勢，熱導(dǎo)率變大，熱阻呈減小趨勢，濕阻下降，透濕率差異不明顯。但對于混紡紗線具體作為經(jīng)紗或緯紗，對織物的熱濕舒適性能影響較小。

（2)對所選六種實驗材料，進行接觸舒適性測試得出：隨著含絲量的增加，蠶絲/棉混紡織物的接觸冷感、壓縮性能、表面摩擦性能均有有利的提升，有效的提高了織物的服用性能，主要表征于織物的涼感、柔軟的手感、光滑的表面以及優(yōu)良的懸垂性能。

（3)通過利用SPSS主成分分析的方法，將高維數(shù)據(jù)進行降維處理，對6種蠶絲含量不同的混紡織物進行分析，得出主成分下的得分，最終進行計算排序得到：經(jīng)緯紗均用C/S（80/20)混紡紗織造，蠶絲含量在20%最適合夏季環(huán)境的穿著，舒適性最優(yōu)。

（4)雖然得出結(jié)論，混紡織物的舒適性會隨蠶絲含量的增加而有很大的提升，但考慮到成本制作問題，所研究蠶絲含量應(yīng)該較小的范圍內(nèi)，更加有科研意義另外該課題所涉及研究樣品較為狹窄，織物規(guī)格發(fā)生較大變化時，可能會出現(xiàn)結(jié)果的偏離。