織物保溫性能的測試方法研究

劉穎杰，施貞一，邵彭超

（煙臺尼森肯紡織品檢測有限公司，山東煙臺265000）

0 引言

人體穿著臃腫、蓬松的厚重服裝不利于運動，也不美觀，因此僅僅通過增加面料厚度來提高服裝的保溫性能已無法滿足人類的需求。尤其現(xiàn)代社會的人們對美好事物的追求越來越高，愛美的女士在冬天都希望自己美麗不凍人，而喜歡進行爬山等戶外活動的人們更是喜愛輕薄又保暖的面料。因此，人們對服裝保溫性的高要求促使科研工作者不斷對面料的保溫功能開展研究，以獲得又薄又保暖的紡織面料。

提高材料保溫性能的方式可分為兩種：一種是盡量保持熱量不散失，比如中空纖維，在纖維中間形成靜止的空氣層，以起到保溫作用；另一種是借助某種方法獲取外界的熱量，例如日本的尤尼吉可纖維公司（Unitika Fibers）開發(fā)的Thermotron面料，其每根纖維的芯部含有一種碳化鋯的微小粒子，可吸收太陽光并將其轉化為熱能。因此，對于功能性紡織材料的特殊性能，應有配套的檢測技術與之相適應，從而用可靠的數(shù)據(jù)來表征服裝的保溫特性，正確指導消費者進行有效的選購。

1 常用測試方法

1.1 保溫性

保溫性主要檢測熱量的散失狀況，目前參照國家推薦性標準GB/T 11048—2018《紡織品 生理舒適性 穩(wěn)態(tài)條件下熱阻和濕阻的測定（蒸發(fā)熱板法）》進行檢測。此標準用熱阻對紡織品的保溫性進行了表征。然而，在GB/T 11048—1989《紡織品保溫性能試驗方法》（以下簡稱GB/T 11048—1989）中是用保溫率來表征紡織品的保溫性的，且目前國內(nèi)大部分紡織產(chǎn)品標準中涉及保溫性的測試仍引用此標準，例如：FZ/T 73022—2019《針織保暖內(nèi)衣》就引用此標準，要求保溫率大于30%。在2008年更新此標準時，考慮美歐等國際標準中采用熱阻表示織物的保溫性能[1]，因而保留了熱阻的概念。

1.2 太陽光蓄熱

太陽光蓄熱是測試織物取得太陽光熱量的一種方式，也是目前功能性產(chǎn)品發(fā)展的一大趨勢。當前也出現(xiàn)了很多針對此項目的檢測方法[2-3]。為此，本公司采用自行設計的一種檢測方法，且經(jīng)過大量試驗證明此方法具有良好的穩(wěn)定性。

太陽光主要包括紫外線（290～400 nm）、可見光（400～770 nm）、紅外線（大于770 nm的為紅外線，最長可達到5 300 nm）三部分。因此，選擇太陽光蓄熱試驗的燈首先應能夠模擬出太陽光。而用鹵素燈可以提供的光波波長范圍為340～800 nm，其測試原理為：織物在鹵素燈的照射下，表面吸收光能和熱能，試樣下方的溫度探測器可以感知織物表面的溫度變化，并可將結果記錄下來；當鹵素燈熄滅后，織物能夠繼續(xù)保存住溫度，通過溫度的變化來測試織物的太陽光蓄熱性能。試驗時操作方式見圖1，其中：試樣暴露尺寸大小為10 cm×10 cm；照射燈與試樣的距離為50 cm；建議以棉型標準貼襯作為標準布，以對燈進行核查；試驗前應進行空板試驗，確保試樣1和試樣2在空板上的溫度相同。此方法也可用于測試面料經(jīng)過處理后的效果，通過未處理試樣與處理試樣的溫度差來表征其保溫性能。

圖1 太陽光蓄熱試驗設備圖

2 兩種測試方法比對

2.1 方法選擇

對于保溫性測試試驗，由于目前許多紡織產(chǎn)品標準仍然采用GB/T 11048—1989的方法，因此本次試驗也參照標準中的方法A（平板式恒定溫差散熱法）測試織物的保溫率。

對于太陽光蓄熱性能，參照上述所列參數(shù)設置好試驗裝置。試驗時，先開燈照射10 min，熄燈后再測試10 min，每1 min記錄一次溫度變化。最后，比較織物照射10 min時和熄燈1 min時的溫度。試驗是在溫度為（20±2）℃、濕度為（65±4）%的恒溫恒濕室內(nèi)進行。

2.2 結果與分析

選擇具有代表性的9種面料進行試驗，面料詳細的測試結果詳見表1。利用太陽光蓄熱進行試驗時，織物溫度變化的總體趨勢為：開燈2～3 min后，織物的溫度迅速上升，但隨著照射時間的延長其溫度慢慢趨于平穩(wěn)；當照射時間達到10 min時，織物的溫度基本保持不變；熄燈后，織物的溫度先迅速下降，然后慢慢趨于平穩(wěn)。此外，參照GB/T 11048—1989的方法A所測9種織物的保溫率有明顯的差異，其中羽絨組合的試樣保溫率可達65.1%，中棉組合試樣的保溫率可達56.3%，而單純的中棉織物保溫率僅有29.1%。這說明織物的材料、結構與組合對其保溫率有明顯的影響，而且保溫率越高，說明織物的保暖性能越好。

表1 9種面料保溫性能的體現(xiàn)值

織物的保溫率和太陽光蓄熱能力在一定程度上都能反映自身的保溫性能，但兩者的側重點卻不相同。利用保溫率，能夠更好地反映服裝在穿著時人體產(chǎn)生的熱量向外傳遞的多少。保溫率高，說明透過紡織品向外傳遞的熱量少，人體產(chǎn)生的大部分熱量都儲存在服裝與皮膚之間，也從側面說明這類紡織品的保溫性能比較好。要使織物的保溫效果好，就得盡可能減少空氣流動，使服裝與人體間的空氣處于靜止狀態(tài)。因此，羽絨和中棉這樣的材料有著更好的保溫性能。此外，織物的保溫性能與其厚度和面密度也有直接的關系。

太陽光蓄熱性能更多是反映在太陽光照下，服裝表面吸收熱量并向皮膚傳遞的過程。對于人體來說，不僅自身會產(chǎn)生熱量，還可吸收外界太陽光的熱量。但對于羽絨這一類的服裝，羽絨之間靜止的空氣層既不能向外導熱，也無法把太陽光的熱量傳遞到皮膚表面。因此，這類材質(zhì)的服裝在做太陽光蓄熱試驗時所得的試驗結果并不具有很好的代表性。相反，對于進行后整理或深顏色的紡織品進行太陽光蓄熱試驗，對所得結果影響很大。但需注意，這類織物的厚度反而會影響到熱量向內(nèi)傳遞的過程，導致試驗結果不理想。

3 建議及前景展望

太陽能是一種取之不盡用之不竭的綠色能源，對織物進行太陽光蓄熱整理能夠較好地利用到這種資源，降低生產(chǎn)成本。企業(yè)在研發(fā)具有保暖性能的織物時，應使用可以明確檢測得到的數(shù)據(jù)來表征或證明取得的成果。

對于相對輕薄的面料，可以直接選擇太陽光蓄熱試驗，但是對于比較厚實特別是一些復合的面料，建議選擇兩者相結合的方式進行結果判定。但需要強調(diào)的是，經(jīng)過太陽光蓄熱處理的面料應該用于能夠直接接觸到太陽光的層面（服裝的表層）。在開發(fā)保暖性服裝時，應將兩種保溫方式結合起來應用。當較厚的服裝表面采用蓄光保溫材料時，采用此種方式能夠將熱量向內(nèi)傳遞，同時保存住太陽光的熱量和人體自身產(chǎn)生的熱量，達到更好的保溫效果。