織物保溫性能的測(cè)試方法研究

劉穎杰，施貞一，邵彭超

（煙臺(tái)尼森肯紡織品檢測(cè)有限公司，山東煙臺(tái)265000）

0 引言

人體穿著臃腫、蓬松的厚重服裝不利于運(yùn)動(dòng)，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(huì)的人們對(duì)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(jìn)行爬山等戶外活動(dòng)的人們更是喜愛輕薄又保暖的面料。因此，人們對(duì)服裝保溫性的高要求促使科研工作者不斷對(duì)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(yáng)光并將其轉(zhuǎn)化為熱能。因此，對(duì)于功能性紡織材料的特殊性能，應(yīng)有配套的檢測(cè)技術(shù)與之相適應(yīng)，從而用可靠的數(shù)據(jù)來表征服裝的保溫特性，正確指導(dǎo)消費(fèi)者進(jìn)行有效的選購(gòu)。

1 常用測(cè)試方法

1.1 保溫性

保溫性主要檢測(cè)熱量的散失狀況，目前參照國(guó)家推薦性標(biāo)準(zhǔn)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(cè)定（蒸發(fā)熱板法）》進(jìn)行檢測(cè)。此標(biāo)準(zhǔn)用熱阻對(duì)紡織品的保溫性進(jìn)行了表征。然而，在GB/T 11048—1989《紡織品保溫性能試驗(yàn)方法》（以下簡(jiǎn)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(guó)內(nèi)大部分紡織產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中涉及保溫性的測(cè)試仍引用此標(biāo)準(zhǔn)，例如：FZ/T 73022—2019《針織保暖內(nèi)衣》就引用此標(biāo)準(zhǔn)，要求保溫率大于30%。在2008年更新此標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，考慮美歐等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)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(yáng)光蓄熱

太陽(yáng)光蓄熱是測(cè)試織物取得太陽(yáng)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(shì)。當(dāng)前也出現(xiàn)了很多針對(duì)此項(xiàng)目的檢測(cè)方法[2-3]。為此，本公司采用自行設(shè)計(jì)的一種檢測(cè)方法，且經(jīng)過大量試驗(yàn)證明此方法具有良好的穩(wěn)定性。

太陽(yáng)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(zhǎng)可達(dá)到5 300 nm）三部分。因此，選擇太陽(yáng)光蓄熱試驗(yàn)的燈首先應(yīng)能夠模擬出太陽(yáng)光。而用鹵素?zé)艨梢蕴峁┑墓獠úㄩL(zhǎng)范圍為340～800 nm，其測(cè)試原理為：織物在鹵素?zé)舻恼丈湎?，表面吸收光能和熱能，試樣下方的溫度探測(cè)器可以感知織物表面的溫度變化，并可將結(jié)果記錄下來；當(dāng)鹵素?zé)粝绾?，織物能夠繼續(xù)保存住溫度，通過溫度的變化來測(cè)試織物的太陽(yáng)光蓄熱性能。試驗(yàn)時(shí)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(biāo)準(zhǔn)貼襯作為標(biāo)準(zhǔn)布，以對(duì)燈進(jìn)行核查；試驗(yàn)前應(yīng)進(jìn)行空板試驗(yàn)，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(cè)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(yáng)光蓄熱試驗(yàn)設(shè)備圖

2 兩種測(cè)試方法比對(duì)

2.1 方法選擇

對(duì)于保溫性測(cè)試試驗(yàn)，由于目前許多紡織產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)仍然采用GB/T 11048—1989的方法，因此本次試驗(yàn)也參照標(biāo)準(zhǔn)中的方法A（平板式恒定溫差散熱法）測(cè)試織物的保溫率。

對(duì)于太陽(yáng)光蓄熱性能，參照上述所列參數(shù)設(shè)置好試驗(yàn)裝置。試驗(yàn)時(shí)，先開燈照射10 min，熄燈后再測(cè)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(shí)和熄燈1 min時(shí)的溫度。試驗(yàn)是在溫度為（20±2）℃、濕度為（65±4）%的恒溫恒濕室內(nèi)進(jìn)行。

2.2 結(jié)果與分析

選擇具有代表性的9種面料進(jìn)行試驗(yàn)，面料詳細(xì)的測(cè)試結(jié)果詳見表1。利用太陽(yáng)光蓄熱進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，織物溫度變化的總體趨勢(shì)為：開燈2～3 min后，織物的溫度迅速上升，但隨著照射時(shí)間的延長(zhǎng)其溫度慢慢趨于平穩(wěn)；當(dāng)照射時(shí)間達(dá)到10 min時(shí)，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(cè)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(dá)65.1%，中棉組合試樣的保溫率可達(dá)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(jié)構(gòu)與組合對(duì)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(yáng)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(cè)重點(diǎn)卻不相同。利用保溫率，能夠更好地反映服裝在穿著時(shí)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(chǔ)存在服裝與皮膚之間，也從側(cè)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(dòng)，使服裝與人體間的空氣處于靜止?fàn)顟B(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(guān)系。

太陽(yáng)光蓄熱性能更多是反映在太陽(yáng)光照下，服裝表面吸收熱量并向皮膚傳遞的過程。對(duì)于人體來說，不僅自身會(huì)產(chǎn)生熱量，還可吸收外界太陽(yáng)光的熱量。但對(duì)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(dǎo)熱，也無法把太陽(yáng)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(yáng)光蓄熱試驗(yàn)時(shí)所得的試驗(yàn)結(jié)果并不具有很好的代表性。相反，對(duì)于進(jìn)行后整理或深顏色的紡織品進(jìn)行太陽(yáng)光蓄熱試驗(yàn)，對(duì)所得結(jié)果影響很大。但需注意，這類織物的厚度反而會(huì)影響到熱量向內(nèi)傳遞的過程，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不理想。

3 建議及前景展望

太陽(yáng)能是一種取之不盡用之不竭的綠色能源，對(duì)織物進(jìn)行太陽(yáng)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(shí)，應(yīng)使用可以明確檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)來表征或證明取得的成果。

對(duì)于相對(duì)輕薄的面料，可以直接選擇太陽(yáng)光蓄熱試驗(yàn)，但是對(duì)于比較厚實(shí)特別是一些復(fù)合的面料，建議選擇兩者相結(jié)合的方式進(jìn)行結(jié)果判定。但需要強(qiáng)調(diào)的是，經(jīng)過太陽(yáng)光蓄熱處理的面料應(yīng)該用于能夠直接接觸到太陽(yáng)光的層面（服裝的表層）。在開發(fā)保暖性服裝時(shí)，應(yīng)將兩種保溫方式結(jié)合起來應(yīng)用。當(dāng)較厚的服裝表面采用蓄光保溫材料時(shí)，采用此種方式能夠?qū)崃肯騼?nèi)傳遞，同時(shí)保存住太陽(yáng)光的熱量和人體自身產(chǎn)生的熱量，達(dá)到更好的保溫效果。