針織內(nèi)衣織物接觸冷暖感的形成機(jī)制與影響因素

張旭靖， 王立川， 陳 雁

(蘇州大學(xué) 紡織與服裝工程學(xué)院， 江蘇 蘇州 215021)

針織內(nèi)衣織物接觸冷暖感的形成機(jī)制與影響因素

張旭靖， 王立川， 陳 雁

(蘇州大學(xué) 紡織與服裝工程學(xué)院， 江蘇 蘇州 215021)

為探究針織內(nèi)衣織物接觸冷暖感與織物結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的關(guān)系，采用KES-F7精密瞬間熱物性測(cè)試儀測(cè)試14種針織內(nèi)衣織物的最大瞬態(tài)熱流量。從織物密度、織物厚度等結(jié)構(gòu)參數(shù)以及織物相關(guān)力學(xué)性能等方面分析其影響因素。結(jié)果表明：織物結(jié)構(gòu)越緊密，織物中靜止空氣含量越低，皮膚與織物接觸冷感強(qiáng)烈；織物表面越光滑，皮膚與織物接觸面積越大，接觸冷感強(qiáng)烈；織物厚度越大，皮膚與織物接觸暖感強(qiáng)烈?？椢锏慕Y(jié)構(gòu)參數(shù)影響織物中靜止空氣含量，從而對(duì)織物接觸冷暖感產(chǎn)生影響。由織物最大瞬態(tài)熱流量與織物力學(xué)性能參數(shù)相關(guān)性分析可知，減小織物與皮膚的接觸面積，提高織物的蓬松性，有利于增強(qiáng)織物的接觸暖感。

針織內(nèi)衣； 冷暖感； 結(jié)構(gòu)參數(shù)； 力學(xué)性能

感知冷暖是人體為了保持體內(nèi)環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，適應(yīng)體內(nèi)外環(huán)境溫度不斷變化所必需的一種功能[1-2]。冷暖感實(shí)質(zhì)上是在溫度不平衡條件下產(chǎn)生的，即內(nèi)衣織物與皮膚接觸瞬態(tài)如果皮膚溫度較高，就會(huì)有冷的感覺(jué)。隨著接觸時(shí)間的延長(zhǎng)，內(nèi)衣織物的溫度與皮膚溫度漸趨平衡，就不再有冷感[3-5]。

接觸冷暖感是指由于皮膚和織物二者的溫度不同，當(dāng)人體皮膚與織物接觸時(shí)產(chǎn)生熱量的傳遞，引起接觸部位的皮膚溫度上升或下降，而與非接觸部位的皮膚溫度出現(xiàn)一定的差異，差異溫度的刺激經(jīng)神經(jīng)傳導(dǎo)至大腦形成的冷暖判斷[6]?？椢锝佑|冷暖感的產(chǎn)生要經(jīng)歷皮膚與織物之間的物理的熱傳遞、感溫神經(jīng)末梢的生理刺激與信息傳遞和大腦的心理判斷及知覺(jué)產(chǎn)生3個(gè)相互轉(zhuǎn)換、相互影響的階段和層面[7]?？椢锏慕佑|冷暖感是織物的組織結(jié)構(gòu)、表面形態(tài)等內(nèi)在質(zhì)量和外在形態(tài)的綜合體現(xiàn)[8-10]。

內(nèi)衣作為人體第二層皮膚，需具有良好的冷暖緩沖和調(diào)節(jié)功能，減少織物對(duì)皮膚的溫差刺激，使內(nèi)衣織物穿著更加舒適[11]。寒冷季節(jié)穿用的內(nèi)衣要求保暖，無(wú)明顯冷感；炎熱季節(jié)穿用的內(nèi)衣要求涼爽，有明顯冷感。本文從織物密度、織物厚度等結(jié)構(gòu)參數(shù)以及織物力學(xué)性能2個(gè)方面研究織物接觸冷暖感的影響因素，以期為提高針織內(nèi)衣織物的服用性能提供理論參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

采用14種常見的針織內(nèi)衣織物作為實(shí)驗(yàn)試樣，具體結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1所示。

表1 織物試樣結(jié)構(gòu)參數(shù)Tab.1 Structural parameters of fiber samples

注：①8#試樣成分中含有50%長(zhǎng)絨棉;②10#試樣中羊毛纖維經(jīng)過(guò)絲光處理。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)條件

采用KES-F7精密瞬間熱物性測(cè)試儀，測(cè)試儀的熱板溫度為30 ℃，當(dāng)?shù)蜏氐目椢锱c之接觸時(shí)熱板的熱量流向織物，熱板在短時(shí)間內(nèi)降溫，隨著熱板熱能的繼續(xù)補(bǔ)充，熱板溫度繼而上升測(cè)出此溫度變化過(guò)程，即可得到反映織物冷暖感的測(cè)試指標(biāo)最大瞬態(tài)熱流量(Qmax)。

采用KES風(fēng)格測(cè)試儀對(duì)針織內(nèi)衣織物的表面摩擦性能和壓縮性能進(jìn)行測(cè)試。試樣尺寸為20 cm×20 cm，實(shí)驗(yàn)前試樣在溫度為(25±3)℃，相對(duì)濕度為(65±5)%的恒溫恒濕室內(nèi)平衡24 h。

2 影響織物接觸冷暖感的因素分析

針織內(nèi)衣織物的KES測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表2 針織內(nèi)衣織物KES測(cè)試結(jié)果Tab.2 KES measurement results of knitted underwear fabrics

2.1 織物結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)接觸冷暖感的影響

由表2可知，14種針織物最大瞬態(tài)熱流量的最大值和最小值相差很大，說(shuō)明14種針織物的接觸冷暖感有明顯差異。由于緯平針組織的織物正反兩面表面形態(tài)不同，一般織物正面比織物反面光滑?？椢镎磧擅娴淖畲笏矐B(tài)熱流量測(cè)試結(jié)果表明，除10#織物、8#和9#羅紋織物外，其余織物正面最大瞬態(tài)熱流量值均大于反面。說(shuō)明織物表面越光滑，接觸冷感越強(qiáng)，反之，織物表面越粗糙，接觸冷感越弱。

織物是由水、空氣和纖維高聚物等組合而成的。水、空氣、纖維三者中水的導(dǎo)熱系數(shù)最大，纖維的導(dǎo)熱系數(shù)次之，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)最小，所以織物中靜止空氣的含量越低，人體皮膚表面的熱量迅速傳至織物，易產(chǎn)生冷感。反之，織物中靜止空氣的含量越高，人體皮膚表面的熱量緩慢傳至織物，易產(chǎn)生暖感。

織物中的靜止空氣主要來(lái)自纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)中含有的空氣和纖維表面結(jié)構(gòu)使纖維與纖維之間含有的空氣，通常用含氣量來(lái)表示，其計(jì)算公式為

n=α×bT

式中：ρF為纖維密度，g/cm3；WT為織物質(zhì)量，g；a為織物的邊長(zhǎng)，cm；bT為織物厚度，cm；α為含氣率，%；n為含氣量，m3/m2。

通過(guò)計(jì)算得到針織內(nèi)衣織物的含氣量，結(jié)果如表3所示。

表3 針織內(nèi)衣織物的含氣量Tab.3 Air content of knitted underwear fabrics

表4示出針織內(nèi)衣織物接觸冷暖感影響因素的相關(guān)性分析結(jié)果。由表可知，織物密度與織物厚度、含氣量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系?？椢锝Y(jié)構(gòu)越緊密，織物越輕薄，織物中靜止空氣含量越低?？椢锩婷芏扰c織物厚度、含氣量呈顯著正相關(guān)關(guān)系。織物厚度與織物含氣量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，織物厚度越厚，織物中靜止空氣含量越高?？椢锏慕Y(jié)構(gòu)參數(shù)影響織物中靜止空氣含量，從而對(duì)織物接觸冷暖感產(chǎn)生影響。

表4 針織內(nèi)衣織物接觸冷暖感影響因素的相關(guān)性分析Tab.4 Correlation analysis of influence factors of contact thermal sensation of knitted underwear fabrics

注：“*”表示在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；“**”表示在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

織物的最大瞬態(tài)熱流量值與織物密度呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與織物含氣量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系?？椢锝Y(jié)構(gòu)越緊密，織物中靜止空氣含量越低，織物的最大瞬態(tài)熱流量值越大，接觸冷感越強(qiáng)烈?？椢锏淖畲笏矐B(tài)熱流量值與織物面密度、厚度呈顯著負(fù)相關(guān)。熱的傳遞是因?yàn)闇囟炔町a(chǎn)生的能量傳遞，厚度較厚時(shí)熱傳遞的通道越長(zhǎng)，熱阻越大，最大瞬態(tài)熱流量值也就越小，織物接觸暖感越強(qiáng)烈。

2.2 織物力學(xué)性能對(duì)接觸冷暖感的影響

2.2.1 織物接觸冷暖感與表面摩擦性能的關(guān)系

由表4可知，平均摩擦因數(shù)與織物面密度、織物厚度、織物含氣量呈顯著正相關(guān)關(guān)系?？椢锉砻娲植诙扰c織物密度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與織物面密度、織物厚度、織物含氣量呈顯著正相關(guān)關(guān)系?？椢锝Y(jié)構(gòu)越疏松，織物表面越粗糙，增加了織物與皮膚之間的靜止空氣。

織物的最大瞬態(tài)熱流量值與平均摩擦因數(shù)、表面粗糙度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。隨著平均摩擦因數(shù)、表面粗糙度的增大，織物表面越粗糙，織物的最大瞬態(tài)熱流量值越小，皮膚與織物接觸暖感越強(qiáng)。

2.2.2 織物接觸冷暖感與織物壓縮性能的關(guān)系

由表4可知，壓縮功與織物密度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與織物面密度、織物厚度、織物含氣量呈顯著正相關(guān)關(guān)系。壓縮回復(fù)率與織物密度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。織物結(jié)構(gòu)越疏松，厚度越大，織物中的靜止空氣含量隨之增大。

織物的最大瞬態(tài)熱流量值與織物的壓縮功和壓縮回復(fù)率呈顯著負(fù)相關(guān)，隨著壓縮功和壓縮回復(fù)率的增大，織物的最大瞬態(tài)熱流量值越小，織物接觸暖感越強(qiáng)。

通過(guò)相關(guān)性分析可知，隨著平均摩擦因數(shù)與表面粗糙度的增大、壓縮功與壓縮回復(fù)率的增大，織物的最大瞬態(tài)熱流量值越小。結(jié)果表明，當(dāng)織物表面摩擦因數(shù)與粗糙度較大時(shí)，織物與皮膚的接觸面積減小，更多是點(diǎn)接觸，增加了織物與皮膚間的靜止空氣，減少了織物與皮膚之間的熱量交換，從而提高了織物的接觸暖感。對(duì)織物所做的壓縮功越大，織物的蓬松性越好，織物中靜止空氣含量越高，織物的接觸暖感越強(qiáng)烈。

3 結(jié) 論

本文通過(guò)對(duì)14種針織內(nèi)衣織物的最大瞬態(tài)熱流量進(jìn)行測(cè)試，結(jié)合織物密度、織物的含氣量等結(jié)構(gòu)參數(shù)以及織物表面摩擦性能和壓縮性能研究其對(duì)織物接觸冷暖感的影響，得到如下結(jié)論：

1)織物表面越光滑，皮膚與織物接觸面積增大，接觸冷感越強(qiáng)，反之，織物表面越粗糙，接觸冷感越弱?？椢锏淖畲笏矐B(tài)熱流量與織物密度呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與織物含氣量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系?？椢锝Y(jié)構(gòu)越緊密，織物中靜止空氣含量越低，織物的最大瞬態(tài)熱流量越大，接觸冷感越強(qiáng)烈?？椢锏淖畲笏矐B(tài)熱流量與織物面密度、厚度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，織物厚度越大，織物的最大瞬態(tài)熱流量越小，接觸暖感越強(qiáng)烈。

2)織物最大瞬態(tài)熱流量與平均摩擦系數(shù)、表面粗糙度、壓縮功、壓縮回復(fù)率呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。說(shuō)明減小織物與皮膚的接觸面積，提高織物的蓬松性可以增強(qiáng)織物的接觸暖感。FZXB

[1] INOUE T，NAKAYAMA A，NIWA M. Relationship between the warm/cool feeling of fabric and the subjective evaluation of the quality of ladies′ knitted fabric[J]. International Journal of Clothing Science and Technology，2010，22(1)：7-15.

[2] 張紅霞，黃錦波．涼爽型桑蠶絲交織面料的開發(fā)與性能評(píng)價(jià)[J]．紡織學(xué)報(bào)，2014，35(2)： 39-42． ZHANG Hongxia，HUANG Jinbo. Development and performance evaluation of the cool silk woven fabrics[J]．Journal of Textile Research，2014，35(2)：39-42．

[3] PRAKASH C， RAMAKRISHNAM G， KOUSHIK C V. A study of the thermal properties of bamboo knitted fabrics[J]. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry， 2013，111(1)：101-105.

[4] JHANJI Y，GUPTA D，KOTHARI V K. Comfort properties of plated knitted fabrics with varying fibre type[J]. Indian Journal of Fibre & Textile Research，2015，40(1)：11-18.

[5] 俞滌美，張紅霞，賀榮，等. 涼爽舒適型多功能混紡面料的性能[J]. 紡織學(xué)報(bào)，2015，36(12)：37-41. YU Dimei，ZHANG Hongxia，HE Rong，et al. Performance of cool and comfortable multifunctional blended fabric[J]．Journal of Textile Research，2015，36(12)：37-41.

[6] 胡心怡，王厲冰. 大豆蛋白纖維織物傳熱性能研究[J]. 紡織學(xué)報(bào)，2003，24(5)：56-58. HU Xinyi，WANG Libing. The heat transfer performance of soybean protein fiber fabric [J]．Journal of Textile Research，2003，24(5)：56-58.

[7] JHANJI Y，GUPTA D，KOTHARI V K. Thermo-physiological properties of polyester-cotton plated fabrics in relation to fibre linear density and yarn type[J]. Fashion and Textiles， 2015，2(1)：1-14.

[8] 孫玉釵.織物接觸冷感與影響因素分析[J].棉紡織技術(shù)，2009(10)：18-21. SUN Yuchai. Fabric transient cool feeling and effect factor analyses[J]. Cotton Textile Technology，2009(10)：18-21.

[9] MATUSIAK M，SIKORSKI K. Influence of the structure of woven fabrics on their thermal insulation properties[J]. Fibres & Textiles in Eastern Europe，2011，19(5)：88.

[10] GUNESOGLU S，MERIC B，GUNESOGLU C. Thermal contact properties of 2-yarn fleece knitted fabrics [J]. Fibres & Textiles in Eastern Europe， 2005，50(2)：46-50.

[11] VIVEKANADAN M V，RAJ S， SREENIVASAN S， et al. Parameters affecting warm-cool feeling in cotton denim fabrics[J]. Indian Journal of Fibre and Textile Research， 2011，36(2)：117.

Formation mechanism and influence factors of warm-cool feeling of knitted underwear fabrics

ZHANG Xujing， WANG Lichuan， CHEN Yan

(CollegeofTextileandClothingEngineering,SoochowUniversity,Suzhou,Jiangsu215021,China)

In order to explore the relationship between warm-cool feeling and the structure and mechanical properties of fabrics. The maximum transient thermal flow of 14 knitted underwear fabrics were tested by the KES-F7 tester. The influence factors were analyzed from the perspective of fabric density, fabric thickness and fabric mechanical properties on knitted fabrics contact thermal sensation. The results show that with tight fabric structure， the still air content in the fabric will be lower, which would lead to the greater maximum transient heat flow of the fabric and stronger transient cool feeling. Fabric surface is smoother, skin and fabric contact area is larger, cool feeling will be stronger. The thicker of fabric thickness, the warm feeling will be intense. Correlation analysis of fabric maximum transient heat flow and mechanical property parameters shows that it is conducive to enhancing the fabric transient warm feeling by reducing the fabric and skin contact area and improving the fabric bulkiness.

knitted underwear； warm-cool feeling； structure parameter； mechanical property

10.13475/j.fzxb.20160100504

2016-01-05

2016-06-14

張旭靖(1989—)，女，碩士生。研究方向?yàn)閮?nèi)衣織物觸感舒適性。 陳雁，通信作者，E-mail：yanchen@suda.edu.cn。

TS 186.3

A