新型針織內(nèi)衣面料熱濕舒適性影響因素主成分分析

景曉寧，李亞濱

（天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)院，天津 300160）

新型針織內(nèi)衣面料熱濕舒適性影響因素主成分分析

景曉寧，李亞濱

（天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)院，天津 300160）

為客觀研究一類新型針織內(nèi)衣面料的熱濕舒適性主要影響因素，對(duì)珍珠纖維、大豆纖維、竹纖維、聚乳酸纖維等8種新型針織內(nèi)衣面料及棉織物共9種面料進(jìn)行了熱濕舒適性能測(cè)試，并采用SPSS軟件中的因子分析，利用主成分分析法對(duì)試驗(yàn)面料的各項(xiàng)基本性能參數(shù)進(jìn)行了分析.結(jié)果顯示：影響這類針織內(nèi)衣面料熱濕舒適性的主要因素是材料的吸濕性能、織物的厚度、緊密度及織物組織結(jié)構(gòu)；織物厚度越小、密度越小，其透氣、吸濕透濕性能越好；織物越厚實(shí)，織物保暖性能越好.

新型針織內(nèi)衣面料；熱濕舒適性；影響因素；主成份分析

服裝熱濕舒適性是“人體、服裝、環(huán)境”系統(tǒng)內(nèi)的生物熱力學(xué)的綜合平衡，是人體生理和環(huán)境氣候要素之間的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)[1].基于服裝舒適性理論，織物要具有良好的熱濕舒適性，須滿足以下要求：液態(tài)水迅速芯吸或遷移；短時(shí)間有大量汗液聚集時(shí)，為不使汗水流淌，織物需具有一定的保水能力；汗汽快速擴(kuò)散轉(zhuǎn)移；織物放濕干燥快；織物具有良好的保暖性或涼爽性[2].對(duì)服裝來(lái)說(shuō)，纖維原料成份對(duì)熱濕調(diào)節(jié)能力有非常大的決定作用.目前有不少學(xué)者對(duì)于新型服裝材料的熱濕舒適性進(jìn)行了研究[3-9].再生纖維素纖維是目前市場(chǎng)上涌現(xiàn)的一類新型服裝材料，對(duì)這類面料的熱濕舒適性研究尚鮮見(jiàn)報(bào)道.對(duì)其熱濕舒適性進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)系統(tǒng)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義.本文選擇目前紡織材料領(lǐng)域涌現(xiàn)出的新型針織內(nèi)衣面料，包括珍珠纖維、大豆纖維、竹纖維、聚乳酸纖維等8種新型材料與棉織物共9種面料一起進(jìn)行熱濕舒適性能測(cè)試，并用SPSS軟件對(duì)其熱濕舒適性的可能影響因素進(jìn)行因子分析.提取方法選擇主成分分析法，分析影響此類貼身針織內(nèi)衣面料穿著舒適性的主要因素，對(duì)這類新型針織內(nèi)衣面料的熱濕舒適性進(jìn)行較系統(tǒng)的評(píng)價(jià).評(píng)價(jià)影響面料熱濕舒適性主要因素的常規(guī)方法主要是主觀評(píng)價(jià)，本文嘗試運(yùn)用更為科學(xué)直觀的數(shù)學(xué)方法，為此類新型面料的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、工藝控制以及消費(fèi)者成品選購(gòu)提供客觀的參考.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

采用珍珠纖維、大豆纖維、竹纖維、聚乳酸纖維等8種新型再生纖維針織內(nèi)衣面料和棉織物共9種試樣。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及方法

1.2.1 織物基本結(jié)構(gòu)參數(shù)實(shí)驗(yàn)

試樣回潮率根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9995-1997《紡織材料含水率和回潮率的測(cè)定 烘箱干燥法》，采用Y802A型八籃恒溫烘箱進(jìn)行測(cè)試；試樣厚度根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3820-1997《紡織品和紡織制品厚度的測(cè)定》，采用YG141織物厚度儀進(jìn)行測(cè)試；試樣線圈長(zhǎng)度和試樣的橫密縱密根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 70002-1991《針織物線圈密度測(cè)量法》進(jìn)行測(cè)試；平方米重是織物物理性質(zhì)檢查的項(xiàng)目之一，即用單位面積（每平方米）試樣干重來(lái)表示，用電子天平來(lái)測(cè)量.

1.2.2 透氣性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5453-1997《紡織品織物透氣性測(cè)定》，采用寧波紡織儀器廠生產(chǎn)的YG461型中壓透氣儀進(jìn)行測(cè)試.

方法：采用YG461型織物中壓透氣量?jī)x，將試樣夾持在試樣圓臺(tái)上，夾持時(shí)采用足夠的張力使試樣平整而不變形，為防止漏氣在試樣圓臺(tái)上墊上墊圈，啟動(dòng)吸風(fēng)機(jī)使空氣通過(guò)試樣，調(diào)節(jié)流量，使壓力逐漸下降至規(guī)定值并穩(wěn)定后，記錄氣流流量.本實(shí)驗(yàn)儀器可根據(jù)織物品種選用相應(yīng)的孔徑，在穩(wěn)流的情況下使實(shí)驗(yàn)織物兩邊的壓差保持一定，測(cè)量空氣的流量.

1.2.3 透濕性實(shí)驗(yàn)

GB/T l2704-1991《織物透濕量測(cè)定方法透濕杯法》規(guī)定了織物透濕量的測(cè)試方法，包括吸濕法和蒸發(fā)法，本論文中選用蒸發(fā)法測(cè)量織物的透濕量.

蒸發(fā)法測(cè)試原理：把盛有水并封以織物試樣的透濕杯放置于規(guī)定溫度和濕度的密封環(huán)境中，根據(jù)一定時(shí)間內(nèi)透濕杯內(nèi)質(zhì)量的減少值來(lái)計(jì)算透濕量.

由于本實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有符合規(guī)格的鋁制透濕杯，本實(shí)驗(yàn)使用英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS 7209∶1990《正杯法》的透濕杯在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件（溫度為（20±2）℃，相對(duì)濕度為65%± 2%）下進(jìn)行.由于外界條件不變的情況下，杯內(nèi)的空氣高度是影響織物透濕的主要因素，因此使用GB/T l2704-1991蒸發(fā)法實(shí)驗(yàn)時(shí)要利用其杯內(nèi)高度進(jìn)行計(jì)算注入的水量.

實(shí)驗(yàn)方法：向透濕杯內(nèi)注入8.316 mL的蒸餾水；試樣放置在試樣支架上，用膠帶密封；將實(shí)驗(yàn)組合體水平靜置于標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，經(jīng)過(guò)1 h平衡后，按編號(hào)逐一稱量，稱量時(shí)精確到0.000 1 g.隨后經(jīng)過(guò)24 h實(shí)驗(yàn)后，再次按同一順序稱量.

因各織物的厚度不同，透濕量與織物厚度成反比，因此透濕量還不能完全反映材料的透濕性能，將透濕量與織物厚度相乘，得到當(dāng)量透濕量[10].

1.2.4 保暖性實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB11048-1989《紡織品保溫性能實(shí)驗(yàn)方法》，采用南通三思、紡織科技有限生產(chǎn)的YG（B）606D型平板式保溫儀測(cè)試.溫度（20±0.5）℃，相對(duì)濕度65%±2%.

實(shí)驗(yàn)方法：每份試樣分別取尺寸為30 cm×30 cm各3塊，置于規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下調(diào)濕24 h，將試驗(yàn)板、保護(hù)板、底板溫度設(shè)定為36℃，預(yù)熱時(shí)間設(shè)定為30 min，循環(huán)次數(shù)設(shè)為3，儀器預(yù)熱一定時(shí)間，等試驗(yàn)板、保護(hù)板、底板溫度達(dá)到設(shè)定值，溫度差異穩(wěn)定在0.5℃以內(nèi)時(shí)，按下“啟動(dòng)”即開(kāi)始空白試驗(yàn).空白試驗(yàn)結(jié)束，儀器自動(dòng)停止，將試樣正面向上平鋪在試驗(yàn)板上，并將試驗(yàn)板四周全部覆蓋，按下“啟動(dòng)”，開(kāi)始試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，讀取數(shù)據(jù).根據(jù)公式（1）、（2）、（3）分別計(jì)算試樣的保溫率、傳熱系數(shù)和克羅值.

式中：Q1為無(wú)試樣散熱量（W/℃）；Q2為有試樣散熱量（W/℃）.

式中：Ubp為無(wú)試樣時(shí)試驗(yàn)板傳熱系數(shù)（W/（m2·℃））；U1為有試樣時(shí)試驗(yàn)板傳熱系數(shù)（W/（m2·℃））.

在室溫為21℃，相對(duì)濕度50%以下，氣流為10 cm/s（無(wú)風(fēng)）的條件下，試穿者靜坐不動(dòng)，其基礎(chǔ)代謝為58.15 W/m2（50 kcal/m2·h），感覺(jué)舒適并維持其體表平均溫度為33℃時(shí)，此時(shí)所穿衣服的保溫值為1克羅（clo）值.

織物各項(xiàng)基本性能參數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1.

表1 織物基本性能參數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.1 Basic performance experimental data of fabrics

2 熱濕舒適性能主要影響因素分析

在SPSS軟件里對(duì)此類新型針織內(nèi)衣面料熱濕舒適感的影響因素進(jìn)行因子分析，提取方法選擇主成分分析法.主成分分析的結(jié)果見(jiàn)表2.

表2 總方差解釋表Tab.2 Total variance explained

主成分分析碎石圖如圖1所示.

表3 各影響因子與主成分間的相關(guān)系數(shù)Tab.3 Correlation coefficient between impact factors and principal components

在圖1中可以看出，大于1的因子有2個(gè)，因此通過(guò)主成分分析，從9個(gè)因子里提取2個(gè)主成分，第1個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率為58.145%，第2個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率為25.195%，總的貢獻(xiàn)率達(dá)到83.340%.

各影響因素與主成分間的相關(guān)系數(shù)如表3所示.

為了便于分析，將系數(shù)矩陣進(jìn)行正交旋轉(zhuǎn)，使系數(shù)分別朝著接近1和0的方向旋轉(zhuǎn).結(jié)果如表4所示.

表4 經(jīng)過(guò)正交旋轉(zhuǎn)后的系數(shù)Tab.4 Components after orthogonal rotated

由表4可知，與第1個(gè)主成分相關(guān)系數(shù)較大的因素是回潮率、厚度、線圈長(zhǎng)度、當(dāng)量透濕量、保暖率、傳熱系數(shù)和克羅值，與第2個(gè)主成分相關(guān)系數(shù)較大的因素是克重和透氣量.

由實(shí)驗(yàn)可知，線圈長(zhǎng)度與針織物的密度有關(guān)，保暖率、傳熱系數(shù)、克羅值與織物厚度相關(guān)，材料的回潮率反映材料的吸濕性能，織物的克重反映織物的緊密程度，織物透氣量與織物組織結(jié)構(gòu)相關(guān)，當(dāng)量透濕量與織物厚度及緊度相關(guān).因此第1個(gè)主成分代表的是材料的吸濕性能、織物的厚度、緊密度.第2個(gè)主成份代表的是織物緊密度、織物組織結(jié)構(gòu).

在第1個(gè)主成分中，回潮率和傳熱系數(shù)的系數(shù)為負(fù)，而厚度、線圈長(zhǎng)度、當(dāng)量透濕量、保暖率、克羅值的系數(shù)均為正，表明材料回潮率與織物厚度、線圈長(zhǎng)度及當(dāng)量透濕量之間存在負(fù)相關(guān)關(guān)系.回潮率越大、織物厚度越小、密度越小，材料吸濕透濕性能越好.傳熱系數(shù)與織物厚度、線圈長(zhǎng)度、保暖率及克羅值之間也存在負(fù)相關(guān)的關(guān)系.傳熱系數(shù)越小，織物保暖性能越好，織物越厚實(shí).

在第2個(gè)主成分中，透氣量的系數(shù)為負(fù)，而克重的系數(shù)為正，這表明織物克重與織物透氣量之間存在負(fù)相關(guān)的關(guān)系，織物克重越小、織物緊密程度越小，結(jié)構(gòu)越疏松，其透氣性能越好.

綜合而論，影響試驗(yàn)面料作為針織內(nèi)衣的熱濕舒適性的主要因素是材料的吸濕性能、織物的厚度緊密度及織物組織結(jié)構(gòu).織物厚度越小、密度越小，其透氣、吸濕透濕性能越好.織物越厚實(shí)，織物的保暖性能越好.

3 結(jié)束語(yǔ)

本文運(yùn)用SPSS軟件中的因子分析，采用主成分分析法對(duì)珍珠纖維、大豆纖維、竹纖維、聚乳酸纖維這類新型針織內(nèi)衣面料的基本性能參數(shù)進(jìn)行分析，得出影響這類織物制成的內(nèi)衣面料穿著熱濕舒適性的主要因素分別為：材料的吸濕性能、織物的厚度緊密度及織物組織結(jié)構(gòu).此類研究對(duì)這類新型針織內(nèi)衣面料的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、工藝控制以及消費(fèi)者成品選購(gòu)具有一定的參考價(jià)值.

[1]GAGGE A P，BURTON A C，BAZETT H C.A practical system of units for the description of the heat exchange of man with his enviroment[J].Science，1941，94：428-430.

[2]李 俊，張渭源.丙綸針織物濕傳遞性能研究 [J].紡織學(xué)報(bào)，1999，20（4）：39-43.

[3]ADLER M M，WALSH W K.Mechanism of transient moisture transfer between fabrics[J].Journal of Textile Rese arch，1984，54（5）：334-340.

[4]STUART M，SCHNEIDER A M，TURNER T R.Perception of the heat of sorption of wool[J].Journal of Textile Research，1989，59（6）：324-329.

[5]BARNES J C，HOLCOMBE B V.Moisture sorption and transport in clothing during wear[J].Journal of Textile Research，1996，66（12）：777-786.

[6]WOO S S，SHALEV Itzhak，BARKER R L.Heat and moisture transfer trough nonwoven fabrics[J].Journal of Textile Research，1994，64（3）：149-162.

[7] LAMB George E R.Heat and water vapor transport in fabrics under ventilated conditions[J].Journal of Textile Research，1992，62（7）：387-392.

[8] SCHNEIDER A M，HOSCHKE B N.Heat transfer through moist fabric[J].Journal of Textile Research，1992，62（2）：61-66.

[9]WATKINS D A，SLATER K.The moisture vapor permeability of textile fabrics[J].Journal of Textile Research，1981，51（1）：23-29.

[10]王 其.改性大豆蛋白纖維性能與導(dǎo)濕快干功能針織物研究[D].上海：東華大學(xué)，2002.

Principal components analyze on major factors impact on heat-moisture comfort performance of new knitted fabrics

JING Xiao-ning，LI Ya-bin
（School of Textiles，Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300160，China）

In order to research the major factors on heat-moisture comfort performance of new knitted underwear fabrics impersonality，the heat-moisture comfort experiments of new knitted underwear fabrics，such as pearl fiber fabric，soybean fiber fabric，bamboo fabric and PLA fabric are made，as well as cotton fabric.Then，the impact factors that may affect heat-moisture comfort of knitted underwear the SPSS software.The result show that the main factors which influence heat-moisture comfort of knitted underwear are moisture absorption performance，fabric thickness，tightness and cloth structure.The smaller are the thickness and density of fabrics，the better are the air permeability performance，moisture absorption performance and moisture transmission performance.The thicker is the fabric，the better is the thermal retention performance.

new knitted underwear fabrics；heat-moisture comfort；impact factors；principal components analysis

book=1,ebook=62

TS 101.2

A

1671－024X（2010）01－0039－04

2009-09-01

景曉寧（1984—），女，碩士研究生.

李亞濱（1956—），男，教授，碩士生導(dǎo)師.E-mail:kanxinwenlianbo@163.com