竹纤维纬平织物热湿舒适性能的研究

张玉斌，胡玉良，张 威

（1.河北科技大学纺织服装学院，河北石家庄 050018；2.河北省纺织服装工程技术研究中心，河北石家庄 050018）

竹纤维是以竹子为原料制成的再生纤维素纤维。其吸湿透气性能居各纤维之首，被誉为“会呼吸的纤维”，用它制成的纺织品被称为“人体的第二肌肤”。此外，竹纤维还具有较好的抗菌性、保健性、抗紫外线性能，被业内专家誉为“21世纪最具有发展前景的健康面料”［1-2］。竹纤维以其优越的性能在针织内衣和袜子等领域得到了广泛的应用。因此，笔者对以竹纤维、棉纤维和锦纶长丝为原料的6种不同规格的纬平织物的冷暖感、热传导率、回潮率、透湿量、芯吸高度和透气量等指标进行测试，并采用灰色聚类分析的方法明确竹纤维织物与其他材料织物的热湿舒适性能的差异，为开发竹纤维针织内衣面料和袜子以及提高相关产品的热湿舒适性能提供重要的技术参考［3-6］。

1 实 验

1.1 试样制备

采用TF-S3F4单面四跑道大圆机和GD-W805高速电脑袜机，编织规格接近的纬平织物，以竹纤维和竹纤维／棉纤维混纺纬平织物作为试样，采用相同组织的棉纤维和锦纶长丝织物作为参照试样，以对竹纤维纬平织物的热湿舒适性能做出综合评价。试样的规格及结构参数如表1所示。

表1 试样规格及结构参数Tab.1 Sample specification and structure parameter

1.2 实验方法

选择冷暖感、热传导率、回潮率、透湿量、芯吸高度和透气量6个指标进行测试与分析。在标准空气状况下，采用KES织物多功能测试仪测试冷暖感和热传导率；参照GB／T 9995-1997，采用烘箱法测量回潮率；参照GB／T 12704-1991，采用透湿杯法测量透湿量；参照FZ／T 01071219995，采用YG（B）871型毛细管效应测定仪测量芯吸高度；参照GB／T 5453-1997，采用YG461型织物透气量仪测量透气量。织物的热湿舒适性能参数见表2。

表2 织物的热湿舒适性能参数Tab.2 Parameters of fabric thermal-moisture comfort

2 竹纤维织物热湿舒适性的综合评价

从以上的实验结果可以看出，不同织物的热湿舒适性能各有优劣，评判哪种织物的热湿舒适性能的好与坏并不直观。因此，采用灰色聚类分析的方法对上述6种织物的热湿舒适性进行综合评价。这里讨论各试样在夏季的热湿舒适性能，其冷暖感、热传导率、回潮率、透湿量、芯吸高度和透气量应越大越好。

2.1 灰色聚类过程

首先将6种织物记为聚类对象，其6项测试指标记为聚类指标，将综合性能分为好、中、差3种，记为k1，k2，k33个灰类，具体聚类过程如下：

1）将所测得的反映织物热湿舒适性能的数据按式（1）进行均值化无量纲处理，得到聚类白化数矩阵［xij］n×m，其中n为聚类对象数（n＝6），m为聚类指标数（m＝6）。

其中：i＝1，2，3，4，5，6；j＝1，2，3，4，5，6。

2）将n个对象关于聚类指标j的取值相应的分为s个灰类（s＝k1，k2，k3），称为j指标子类。

综合性能好的灰类区间为

综合性能中等的灰类区间为

综合性能差的灰类区间为

其中：dj为xij的极差；max（xij）为xij的最大值；min（xij）为xij的最小值。

3）根据灰类的定义规定j指标k子类的白化权函数（·）：

其中：Xj，Yj，Zj为舒适性能好、中、差的灰类区间的中点，且

4）根据白化权函数，定义为j指标k子类边界值，并按式（8）计算j指标k子类的权值：

其中：k＝k1，k2，k3。

5）对于白化矩阵［xij］n×m，根据白化权函数和权值，按式（9）计算i对象属于k灰类聚类系数σki：

根据聚类系数矩阵评价对象i所属的灰类计算聚类系数矩阵。

2.2 热湿舒适性的综合评价

利用Matlab编程，计算得到聚类系数矩阵：

数据由6行3列组成，6行分别代表6种试样的热湿舒适性等级，3列分别代表好、中、差3个灰类区间，每一行中最大的数值处于哪一列，就说明该种试样的热湿舒适性处于哪一个等级，且数值越大，说明效果越显著。

由以上数据可以看出，1＃，2＃，3＃和5＃试样热湿舒适性综合评价为好，1＃试样最好；6＃试样综合评价中等；4＃试样综合评价较差。即竹纤维织物的热湿舒适性能的综合评价最好，棉纤维次之，锦纶长丝的最差。

3 结 论

根据纬平织物的热湿舒适性能指标，采用灰色聚类分析的方法对竹纤维等多种纬平织物的热湿舒适性能进行综合评价，得出以下结论：

1）竹纤维织物具有良好的热传递性能和优秀的湿传递能力，其纯纺和混纺织物的热湿舒适性优于棉织物，而锦纶长丝织物的热湿舒适性能最差；

2）在满足其他服用性能要求的基础上，尽可能采用竹纤维开发和生产夏季针织用品，以提高和改善产品的热湿舒适性能。

／References：

［1］黄淑平，马崇启，周衡书.竹原纤维织物热湿舒适性的灰色关联评价模型 ［J］.纺织学报，2009，30（9）：33-36.HUANG Shuping，MA Chongqi，ZHOU Hengshu.Model of thermal and moisture comfort evaluation of bamboo fiber fabrie based on grey correlation degree［J］.Journal of Textile Research，2009，30（9）：33-36.

［2］杨 凯，郑 瑾，张渭源.织物动态热湿舒适性能的评价及预测［J］.东华大学学报（自然科学版），2010，36（2）：136-139.YANG Kai，ZHENG Jin，ZHANG Weiyuan.Evaluation and qrediction of fabric＇s dynamic heat-onois ture comfort properties［J］.Journal of Donghua University （Natural Science），2010，36（2）：136-139.

［3］张 威，刘 智，李 龙.基于多元回归分析的纬平织物热湿舒适性能［J］.纺织学报，2011，32（7）：54-59.ZHANG Wei，LIU Zhi，LI Long.The rmal-moisture comfort of weft knitted plain fabric based on multiple regression qnalysis［J］.Journal of Textile Research，2011，32（7）：54-59.

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［6］徐先林，黄 故，齐利霞.牛奶蛋白纤维混纺针织物热湿舒适性能［J］.纺织学报，2009，30（4）：41-44.XU Xianlin，HUANG Gu，QI Lixia.Thermal-moisture comfort of blended knitted fabrics with milk case in fibers［J］.Journal of Textile Research，2009，30（4）：41-44.