竹纖維緯平織物熱濕舒適性能的研究

張玉斌，胡玉良，張 威

（1.河北科技大學(xué)紡織服裝學(xué)院，河北石家莊 050018；2.河北省紡織服裝工程技術(shù)研究中心，河北石家莊 050018）

竹纖維是以竹子為原料制成的再生纖維素纖維。其吸濕透氣性能居各纖維之首，被譽為“會呼吸的纖維”，用它制成的紡織品被稱為“人體的第二肌膚”。此外，竹纖維還具有較好的抗菌性、保健性、抗紫外線性能，被業(yè)內(nèi)專家譽為“21世紀(jì)最具有發(fā)展前景的健康面料”［1-2］。竹纖維以其優(yōu)越的性能在針織內(nèi)衣和襪子等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。因此，筆者對以竹纖維、棉纖維和錦綸長絲為原料的6種不同規(guī)格的緯平織物的冷暖感、熱傳導(dǎo)率、回潮率、透濕量、芯吸高度和透氣量等指標(biāo)進(jìn)行測試，并采用灰色聚類分析的方法明確竹纖維織物與其他材料織物的熱濕舒適性能的差異，為開發(fā)竹纖維針織內(nèi)衣面料和襪子以及提高相關(guān)產(chǎn)品的熱濕舒適性能提供重要的技術(shù)參考［3-6］。

1 實 驗

1.1 試樣制備

采用TF-S3F4單面四跑道大圓機(jī)和GD-W805高速電腦襪機(jī)，編織規(guī)格接近的緯平織物，以竹纖維和竹纖維／棉纖維混紡緯平織物作為試樣，采用相同組織的棉纖維和錦綸長絲織物作為參照試樣，以對竹纖維緯平織物的熱濕舒適性能做出綜合評價。試樣的規(guī)格及結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示。

表1 試樣規(guī)格及結(jié)構(gòu)參數(shù)Tab.1 Sample specification and structure parameter

1.2 實驗方法

選擇冷暖感、熱傳導(dǎo)率、回潮率、透濕量、芯吸高度和透氣量6個指標(biāo)進(jìn)行測試與分析。在標(biāo)準(zhǔn)空氣狀況下，采用KES織物多功能測試儀測試?yán)渑泻蜔醾鲗?dǎo)率；參照GB／T 9995-1997，采用烘箱法測量回潮率；參照GB／T 12704-1991，采用透濕杯法測量透濕量；參照FZ／T 01071219995，采用YG（B）871型毛細(xì)管效應(yīng)測定儀測量芯吸高度；參照GB／T 5453-1997，采用YG461型織物透氣量儀測量透氣量?？椢锏臒釢袷孢m性能參數(shù)見表2。

表2 織物的熱濕舒適性能參數(shù)Tab.2 Parameters of fabric thermal-moisture comfort

2 竹纖維織物熱濕舒適性的綜合評價

從以上的實驗結(jié)果可以看出，不同織物的熱濕舒適性能各有優(yōu)劣，評判哪種織物的熱濕舒適性能的好與壞并不直觀。因此，采用灰色聚類分析的方法對上述6種織物的熱濕舒適性進(jìn)行綜合評價。這里討論各試樣在夏季的熱濕舒適性能，其冷暖感、熱傳導(dǎo)率、回潮率、透濕量、芯吸高度和透氣量應(yīng)越大越好。

2.1 灰色聚類過程

首先將6種織物記為聚類對象，其6項測試指標(biāo)記為聚類指標(biāo)，將綜合性能分為好、中、差3種，記為k1，k2，k33個灰類，具體聚類過程如下：

1）將所測得的反映織物熱濕舒適性能的數(shù)據(jù)按式（1）進(jìn)行均值化無量綱處理，得到聚類白化數(shù)矩陣［xij］n×m，其中n為聚類對象數(shù)（n＝6），m為聚類指標(biāo)數(shù)（m＝6）。

其中：i＝1，2，3，4，5，6；j＝1，2，3，4，5，6。

2）將n個對象關(guān)于聚類指標(biāo)j的取值相應(yīng)的分為s個灰類（s＝k1，k2，k3），稱為j指標(biāo)子類。

綜合性能好的灰類區(qū)間為

綜合性能中等的灰類區(qū)間為

綜合性能差的灰類區(qū)間為

其中：dj為xij的極差；max（xij）為xij的最大值；min（xij）為xij的最小值。

3）根據(jù)灰類的定義規(guī)定j指標(biāo)k子類的白化權(quán)函數(shù)（·）：

其中：Xj，Yj，Zj為舒適性能好、中、差的灰類區(qū)間的中點，且

4）根據(jù)白化權(quán)函數(shù)，定義為j指標(biāo)k子類邊界值，并按式（8）計算j指標(biāo)k子類的權(quán)值：

其中：k＝k1，k2，k3。

5）對于白化矩陣［xij］n×m，根據(jù)白化權(quán)函數(shù)和權(quán)值，按式（9）計算i對象屬于k灰類聚類系數(shù)σki：

根據(jù)聚類系數(shù)矩陣評價對象i所屬的灰類計算聚類系數(shù)矩陣。

2.2 熱濕舒適性的綜合評價

利用Matlab編程，計算得到聚類系數(shù)矩陣：

數(shù)據(jù)由6行3列組成，6行分別代表6種試樣的熱濕舒適性等級，3列分別代表好、中、差3個灰類區(qū)間，每一行中最大的數(shù)值處于哪一列，就說明該種試樣的熱濕舒適性處于哪一個等級，且數(shù)值越大，說明效果越顯著。

由以上數(shù)據(jù)可以看出，1＃，2＃，3＃和5＃試樣熱濕舒適性綜合評價為好，1＃試樣最好；6＃試樣綜合評價中等；4＃試樣綜合評價較差。即竹纖維織物的熱濕舒適性能的綜合評價最好，棉纖維次之，錦綸長絲的最差。

3 結(jié) 論

根據(jù)緯平織物的熱濕舒適性能指標(biāo)，采用灰色聚類分析的方法對竹纖維等多種緯平織物的熱濕舒適性能進(jìn)行綜合評價，得出以下結(jié)論：

1）竹纖維織物具有良好的熱傳遞性能和優(yōu)秀的濕傳遞能力，其純紡和混紡織物的熱濕舒適性優(yōu)于棉織物，而錦綸長絲織物的熱濕舒適性能最差；

2）在滿足其他服用性能要求的基礎(chǔ)上，盡可能采用竹纖維開發(fā)和生產(chǎn)夏季針織用品，以提高和改善產(chǎn)品的熱濕舒適性能。

／References：

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