新型针织内衣面料热湿舒适性影响因素主成分分析

景晓宁，李亚滨

（天津工业大学纺织学院，天津 300160）

新型针织内衣面料热湿舒适性影响因素主成分分析

景晓宁，李亚滨

（天津工业大学纺织学院，天津 300160）

为客观研究一类新型针织内衣面料的热湿舒适性主要影响因素，对珍珠纤维、大豆纤维、竹纤维、聚乳酸纤维等8种新型针织内衣面料及棉织物共9种面料进行了热湿舒适性能测试，并采用SPSS软件中的因子分析，利用主成分分析法对试验面料的各项基本性能参数进行了分析.结果显示：影响这类针织内衣面料热湿舒适性的主要因素是材料的吸湿性能、织物的厚度、紧密度及织物组织结构；织物厚度越小、密度越小，其透气、吸湿透湿性能越好；织物越厚实，织物保暖性能越好.

新型针织内衣面料；热湿舒适性；影响因素；主成份分析

服装热湿舒适性是“人体、服装、环境”系统内的生物热力学的综合平衡，是人体生理和环境气候要素之间的动态协调[1].基于服装舒适性理论，织物要具有良好的热湿舒适性，须满足以下要求：液态水迅速芯吸或迁移；短时间有大量汗液聚集时，为不使汗水流淌，织物需具有一定的保水能力；汗汽快速扩散转移；织物放湿干燥快；织物具有良好的保暖性或凉爽性[2].对服装来说，纤维原料成份对热湿调节能力有非常大的决定作用.目前有不少学者对于新型服装材料的热湿舒适性进行了研究[3-9].再生纤维素纤维是目前市场上涌现的一类新型服装材料，对这类面料的热湿舒适性研究尚鲜见报道.对其热湿舒适性进行评价，对系统的产品开发具有重要的现实意义.本文选择目前纺织材料领域涌现出的新型针织内衣面料，包括珍珠纤维、大豆纤维、竹纤维、聚乳酸纤维等8种新型材料与棉织物共9种面料一起进行热湿舒适性能测试，并用SPSS软件对其热湿舒适性的可能影响因素进行因子分析.提取方法选择主成分分析法，分析影响此类贴身针织内衣面料穿着舒适性的主要因素，对这类新型针织内衣面料的热湿舒适性进行较系统的评价.评价影响面料热湿舒适性主要因素的常规方法主要是主观评价，本文尝试运用更为科学直观的数学方法，为此类新型面料的设计开发、工艺控制以及消费者成品选购提供客观的参考.

1 实验部分

1.1 实验原料

采用珍珠纤维、大豆纤维、竹纤维、聚乳酸纤维等8种新型再生纤维针织内衣面料和棉织物共9种试样。

1.2 实验仪器及方法

1.2.1 织物基本结构参数实验

试样回潮率根据国家标准GB/T 9995-1997《纺织材料含水率和回潮率的测定 烘箱干燥法》，采用Y802A型八篮恒温烘箱进行测试；试样厚度根据国家标准GB/T 3820-1997《纺织品和纺织制品厚度的测定》，采用YG141织物厚度仪进行测试；试样线圈长度和试样的横密纵密根据标准FZ/T 70002-1991《针织物线圈密度测量法》进行测试；平方米重是织物物理性质检查的项目之一，即用单位面积（每平方米）试样干重来表示，用电子天平来测量.

1.2.2 透气性实验

实验根据标准GB/T 5453-1997《纺织品织物透气性测定》，采用宁波纺织仪器厂生产的YG461型中压透气仪进行测试.

方法：采用YG461型织物中压透气量仪，将试样夹持在试样圆台上，夹持时采用足够的张力使试样平整而不变形，为防止漏气在试样圆台上垫上垫圈，启动吸风机使空气通过试样，调节流量，使压力逐渐下降至规定值并稳定后，记录气流流量.本实验仪器可根据织物品种选用相应的孔径，在稳流的情况下使实验织物两边的压差保持一定，测量空气的流量.

1.2.3 透湿性实验

GB/T l2704-1991《织物透湿量测定方法透湿杯法》规定了织物透湿量的测试方法，包括吸湿法和蒸发法，本论文中选用蒸发法测量织物的透湿量.

蒸发法测试原理：把盛有水并封以织物试样的透湿杯放置于规定温度和湿度的密封环境中，根据一定时间内透湿杯内质量的减少值来计算透湿量.

由于本实验室没有符合规格的铝制透湿杯，本实验使用英国标准BS 7209∶1990《正杯法》的透湿杯在标准大气条件（温度为（20±2）℃，相对湿度为65%± 2%）下进行.由于外界条件不变的情况下，杯内的空气高度是影响织物透湿的主要因素，因此使用GB/T l2704-1991蒸发法实验时要利用其杯内高度进行计算注入的水量.

实验方法：向透湿杯内注入8.316 mL的蒸馏水；试样放置在试样支架上，用胶带密封；将实验组合体水平静置于标准大气条件下，经过1 h平衡后，按编号逐一称量，称量时精确到0.000 1 g.随后经过24 h实验后，再次按同一顺序称量.

因各织物的厚度不同，透湿量与织物厚度成反比，因此透湿量还不能完全反映材料的透湿性能，将透湿量与织物厚度相乘，得到当量透湿量[10].

1.2.4 保暖性实验

实验根据标准GB11048-1989《纺织品保温性能实验方法》，采用南通三思、纺织科技有限生产的YG（B）606D型平板式保温仪测试.温度（20±0.5）℃，相对湿度65%±2%.

实验方法：每份试样分别取尺寸为30 cm×30 cm各3块，置于规定的标准大气条件下调湿24 h，将试验板、保护板、底板温度设定为36℃，预热时间设定为30 min，循环次数设为3，仪器预热一定时间，等试验板、保护板、底板温度达到设定值，温度差异稳定在0.5℃以内时，按下“启动”即开始空白试验.空白试验结束，仪器自动停止，将试样正面向上平铺在试验板上，并将试验板四周全部覆盖，按下“启动”，开始试验，试验结束时，读取数据.根据公式（1）、（2）、（3）分别计算试样的保温率、传热系数和克罗值.

式中：Q1为无试样散热量（W/℃）；Q2为有试样散热量（W/℃）.

式中：Ubp为无试样时试验板传热系数（W/（m2·℃））；U1为有试样时试验板传热系数（W/（m2·℃））.

在室温为21℃，相对湿度50%以下，气流为10 cm/s（无风）的条件下，试穿者静坐不动，其基础代谢为58.15 W/m2（50 kcal/m2·h），感觉舒适并维持其体表平均温度为33℃时，此时所穿衣服的保温值为1克罗（clo）值.

织物各项基本性能参数实验结果见表1.

表1 织物基本性能参数实验数据Tab.1 Basic performance experimental data of fabrics

2 热湿舒适性能主要影响因素分析

在SPSS软件里对此类新型针织内衣面料热湿舒适感的影响因素进行因子分析，提取方法选择主成分分析法.主成分分析的结果见表2.

表2 总方差解释表Tab.2 Total variance explained

主成分分析碎石图如图1所示.

表3 各影响因子与主成分间的相关系数Tab.3 Correlation coefficient between impact factors and principal components

在图1中可以看出，大于1的因子有2个，因此通过主成分分析，从9个因子里提取2个主成分，第1个主成分的贡献率为58.145%，第2个主成分的贡献率为25.195%，总的贡献率达到83.340%.

各影响因素与主成分间的相关系数如表3所示.

为了便于分析，将系数矩阵进行正交旋转，使系数分别朝着接近1和0的方向旋转.结果如表4所示.

表4 经过正交旋转后的系数Tab.4 Components after orthogonal rotated

由表4可知，与第1个主成分相关系数较大的因素是回潮率、厚度、线圈长度、当量透湿量、保暖率、传热系数和克罗值，与第2个主成分相关系数较大的因素是克重和透气量.

由实验可知，线圈长度与针织物的密度有关，保暖率、传热系数、克罗值与织物厚度相关，材料的回潮率反映材料的吸湿性能，织物的克重反映织物的紧密程度，织物透气量与织物组织结构相关，当量透湿量与织物厚度及紧度相关.因此第1个主成分代表的是材料的吸湿性能、织物的厚度、紧密度.第2个主成份代表的是织物紧密度、织物组织结构.

在第1个主成分中，回潮率和传热系数的系数为负，而厚度、线圈长度、当量透湿量、保暖率、克罗值的系数均为正，表明材料回潮率与织物厚度、线圈长度及当量透湿量之间存在负相关关系.回潮率越大、织物厚度越小、密度越小，材料吸湿透湿性能越好.传热系数与织物厚度、线圈长度、保暖率及克罗值之间也存在负相关的关系.传热系数越小，织物保暖性能越好，织物越厚实.

在第2个主成分中，透气量的系数为负，而克重的系数为正，这表明织物克重与织物透气量之间存在负相关的关系，织物克重越小、织物紧密程度越小，结构越疏松，其透气性能越好.

综合而论，影响试验面料作为针织内衣的热湿舒适性的主要因素是材料的吸湿性能、织物的厚度紧密度及织物组织结构.织物厚度越小、密度越小，其透气、吸湿透湿性能越好.织物越厚实，织物的保暖性能越好.

3 结束语

本文运用SPSS软件中的因子分析，采用主成分分析法对珍珠纤维、大豆纤维、竹纤维、聚乳酸纤维这类新型针织内衣面料的基本性能参数进行分析，得出影响这类织物制成的内衣面料穿着热湿舒适性的主要因素分别为：材料的吸湿性能、织物的厚度紧密度及织物组织结构.此类研究对这类新型针织内衣面料的设计开发、工艺控制以及消费者成品选购具有一定的参考价值.

[1]GAGGE A P，BURTON A C，BAZETT H C.A practical system of units for the description of the heat exchange of man with his enviroment[J].Science，1941，94：428-430.

[2]李 俊，张渭源.丙纶针织物湿传递性能研究 [J].纺织学报，1999，20（4）：39-43.

[3]ADLER M M，WALSH W K.Mechanism of transient moisture transfer between fabrics[J].Journal of Textile Rese arch，1984，54（5）：334-340.

[4]STUART M，SCHNEIDER A M，TURNER T R.Perception of the heat of sorption of wool[J].Journal of Textile Research，1989，59（6）：324-329.

[5]BARNES J C，HOLCOMBE B V.Moisture sorption and transport in clothing during wear[J].Journal of Textile Research，1996，66（12）：777-786.

[6]WOO S S，SHALEV Itzhak，BARKER R L.Heat and moisture transfer trough nonwoven fabrics[J].Journal of Textile Research，1994，64（3）：149-162.

[7] LAMB George E R.Heat and water vapor transport in fabrics under ventilated conditions[J].Journal of Textile Research，1992，62（7）：387-392.

[8] SCHNEIDER A M，HOSCHKE B N.Heat transfer through moist fabric[J].Journal of Textile Research，1992，62（2）：61-66.

[9]WATKINS D A，SLATER K.The moisture vapor permeability of textile fabrics[J].Journal of Textile Research，1981，51（1）：23-29.

[10]王 其.改性大豆蛋白纤维性能与导湿快干功能针织物研究[D].上海：东华大学，2002.

Principal components analyze on major factors impact on heat-moisture comfort performance of new knitted fabrics

JING Xiao-ning，LI Ya-bin
（School of Textiles，Tianjin Polytechnic University，Tianjin 300160，China）

In order to research the major factors on heat-moisture comfort performance of new knitted underwear fabrics impersonality，the heat-moisture comfort experiments of new knitted underwear fabrics，such as pearl fiber fabric，soybean fiber fabric，bamboo fabric and PLA fabric are made，as well as cotton fabric.Then，the impact factors that may affect heat-moisture comfort of knitted underwear the SPSS software.The result show that the main factors which influence heat-moisture comfort of knitted underwear are moisture absorption performance，fabric thickness，tightness and cloth structure.The smaller are the thickness and density of fabrics，the better are the air permeability performance，moisture absorption performance and moisture transmission performance.The thicker is the fabric，the better is the thermal retention performance.

new knitted underwear fabrics；heat-moisture comfort；impact factors；principal components analysis

book=1,ebook=62

TS 101.2

A

1671－024X（2010）01－0039－04

2009-09-01

景晓宁（1984—），女，硕士研究生.

李亚滨（1956—），男，教授，硕士生导师.E-mail:kanxinwenlianbo@163.com