紡織品吸光發(fā)熱性能測試方法

廖銀琳，湛 權，張宇群，萬 倩，李儲林

（廣州纖維產品檢測研究院，廣東 廣州 511440）

紡織品吸光發(fā)熱性能測試方法

廖銀琳，湛 權，張宇群，萬 倩，李儲林

（廣州纖維產品檢測研究院，廣東 廣州 511440）

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

紡織品；光吸收；吸光發(fā)熱；輻照升溫；測試方法

1 引言

光能發(fā)熱纖維是一種可吸收太陽輻射中的可見光與紅外線，且可反射人體熱輻射的保暖材料[1,2]，主要通過添加IV族過渡金屬碳化物（如碳化鋯、碳化鉈、碳化鉿）來實現(xiàn)吸光生熱。碳化物能吸收光線中的0.6eV高能波長段（< 2μm），反射低能波長段（> 2μm），陽光中波長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的Thermocatch光熱轉換聚丙烯腈纖維[3,4]當有光照射下可進行光能轉換釋放熱量，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，可吸收可見光并將光能轉換成熱能，同時也能反射人體發(fā)出的遠紅外線，適合應用于運動服裝。日本Omikenshi開發(fā)出含碳化鋯的solar-α蓄熱保暖纖維加工成服裝后，在陽光下服裝內溫度可較普通服裝高2℃～8℃，保溫效果有明顯提高。

發(fā)熱纖維的產品不斷涌現(xiàn)，但是關于熱評價體系有待完善，國內目前僅有吸濕發(fā)熱針織內衣的行業(yè)測試標準，而關于光吸收保暖性能的測試研究還不夠完善，測試方法標準多集中在研究穩(wěn)定狀態(tài)下紡織品的熱傳導性能，即考核能量在紡織品作用下散失的難易程度，主要的指標有熱阻、熱導率、克羅值等，無法對紡織品在光照條件下自身發(fā)熱或升溫作出一個合理的評價。因此，迫切需要開發(fā)一個檢測紡織品光吸收保暖性能的試驗方法，對假冒偽劣產品的質量監(jiān)督保護消費者合法權益，同時為企業(yè)主體正確宣揚此類產品提供必要的依據(jù)，引導紡織品市場健康、有序的發(fā)展。

2 測試原理

在一定光強的作用下，紡織品將光能和熱能進行轉化、吸收和儲存，而使得材料內能量聚集、溫度升高，并不斷與周圍環(huán)境進行能量交換最終達到一個平衡的狀態(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度下，測量面料溫度變化得到該材料的升溫曲線，通過比較兩種面料的升溫值、相對溫差等指標，以此反映其面料的吸光發(fā)熱性能。

圖1 吸光發(fā)熱測試原理圖

3 試驗

3.1 試驗條件

本試驗在溫度20±2℃，濕度65±4%的恒溫恒濕室內測試。

3.2 試驗儀器

表1 試驗儀器

3.3 試樣準備

（1）每個樣品制備2個組合試樣，每個組合試樣由兩塊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，形成一個組合試樣，縫合線應與織物的長度或寬度方向平行。如圖2所示。以相同的方式準備2個對照組合試樣。

圖2 制樣尺寸示意圖

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

3.4 試驗步驟

表2 試驗步驟

3.5 試驗結果分析

3.5.1 測試方法可行性研究

為探討面料的吸光發(fā)熱性能，選取面料成分、織物結構和顏色相同的兩種綠色羽絨面料為研究對象，以減少面料成分、顏色和織物組織等因素對其吸光發(fā)熱測試結果的影響，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的試驗方法進行測試，記錄溫度-時間變化曲線如圖3所示。并計算試樣的升溫值、相對溫差等結果見表3。

表3 試樣輻照20分鐘的升溫值、相對溫差

圖3 2個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間延長而逐漸升高，當光照時間一定后，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，這主要是因為吸光發(fā)熱面料除了射燈本身帶來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生熱量。

表3的結果顯示輻照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℃，相對溫差10.06℃，所以若以功能整理前的普通試樣為對照樣，通過比較同等測試條件下吸光發(fā)熱面料和對照樣的相對溫差可以反應該樣品的吸光發(fā)熱性能。因此，采用該測試方法測試紡織品的吸光發(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，樣品信息見表4，分別按上述方法進行吸光發(fā)熱測試，記錄輻照升溫曲線如圖4所示。并計算樣品輻照20分鐘升溫值，根據(jù)五次測量結果計算標準偏差和變異系數(shù)CV值見表5所示。

圖4 不同類型3種試樣5次測試輻照升溫曲線圖

表4 重現(xiàn)性測試樣品

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次測量結果的標準偏差分別是0.72℃、1.43℃、0.45℃均小于2℃，變異系數(shù)小于3%，由此可見，這種織物的吸光發(fā)熱測試輻照升溫的穩(wěn)定性和重復性較好。

4 結論

試驗表明該方法能較準確的測試不同面料的吸光發(fā)熱性能，其結果體現(xiàn)了面料在整個測試過程中的溫度變化情況，若以功能整理前的普通面料作為對照樣，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，能很好的表征產品吸光發(fā)熱性能。此外，該方法測試輻照升溫的重復性較好、成本底、操作方便、結果直觀?？捎糜诜b面料生產商或檢測機構在產品吸光發(fā)熱性能方面的評價和質量控制。

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

[2]陳嘉毅,朱光.簡述發(fā)熱保暖纖維的發(fā)熱機理及開發(fā)應用[J]. 山東紡織科技, 2012, (5)∶ 38-40.

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

[4]王敏,李俊.發(fā)熱保暖服裝材料的開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 產業(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

廣州市質量技術監(jiān)督局科技項目（2015kj19）

廖銀琳，女，廣州纖維產品檢測研究院，工程師，碩士

湛 權，男，廣州纖維產品檢測研究院，工程師，碩士

張宇群，女，廣州纖維產品檢測研究院，碩士

萬 倩，女，廣州纖維產品檢測研究院，碩士

李儲林，男，廣州纖維產品檢測研究院，工程師，碩士