纺织品蓄热性能及保暖性能测试方法的研究进展

2014-04-10夏云

纺织报告 2014年4期

夏云

（嘉兴市产品质量监督检验所，浙江嘉兴 314000）

0 前言

随着人们生活水平的提高，消费者对服装产品的消费观念发生改变，从原先的“穿得暖”向着“穿得好”的方向改变。传统的“穿得暖”主要通过控制人体与外界环境之间的热辐射、热传导和对流从而达到保温的目的，当外界温度低于人体的温度时，通过增加服装的厚度，提高静止空气含量阻止人体向外界环境辐射热量、传导热量或对流，从而起到保暖的作用。现如今仅通过增加织物的厚度来维持人体适宜的温度，已不能满足人们对服装产品消费的需求，因为仅仅通过增加织物的厚度保持人体适宜温度而生产出来的服装往往给人们带来麻烦，不仅不方便，而且不美观。因此，上世纪90年代以来，人们纷纷致力于研究蓄热保温纤维或纺织品，主要应用于服装与鞋帽、医疗卫生用品、保护性装置、汽车类织物、军事等领域。目前，蓄热保温纤维或纺织品的生产主要有三种方法：第一种方法是后整理方法，将整理剂或微胶囊固着在纤维或织物上，使其具有蓄热保温功能；第二种方法通过特定的原料或工艺直接纺丝生成出蓄热保温纤维；第三种方法为填充法，通过对纤维内孔进行化学或物理改性，增加其对相变材料的表面浸润性能，尽可能地使相变材料填充到中空纤维里，也有添加适当的表面活性剂到熔融的相变材料中去的方法改善其表面张力，使熔融相变材料能润湿中空纤维内壁[1-2]，从而使纤维具有蓄热保温功能。通过以上三种方法加工出的蓄热保温纤维或纺织品具有保温功能，从而起到了蓄热保暖的效果。

虽然蓄热保温纺织品的研究日趋成熟，但是对纺织品的蓄热性能及保暖性能测试方法的研究报道甚少，有待于更为深入的研究。以下将介绍关于纺织品蓄热保暖性能测试方法的研究情况及最新的研究成果。

1 纺织品蓄热保暖测试方法研究概况

1.1 纺织品红外蓄热保暖性能测试方法[3]

本世纪初，我国纺织材料学家姚穆院士带领着西安工程大学的一批专家致力于研究纺织品红外蓄热保暖性能的试验方法。其原理为：采用以辐射红外波段为主的辐射器及吸收波长主要在0.8um～10um波段的红外辐射检测传感器，分别测试同一试样在规定标准辐射强度条件下反射半球方向的总能量和透射半球方向的总能量。计算织物吸收的总能量，从而求出红外吸收率，通过红外吸收率表征纺织品的蓄热性能。其中，测试纺织品红外透射率的测试装置为结构简图1及简图2。

图1 红外透射率测试装置

图2 红外反射率测试装置（俯视图）

图1为红外透射率测试装置结构简图，图1中的数字5为红外辐射源，在接通电源的情况下红外辐照强度为恒定值I0,红外光通过窗口4照射在样品3上，一部分在样品表面上发生反射，一部分进行了透射，透射部分可以通过图1中数字1红外辐射强度计测量出透射强度为It,红外透射率为αt=(It/I0)×100。反射部分可以通过图2红外反射率测试装置来测量。红外辐射源发出红外光线照射到样品上发生发射，在法线偏角成250的方向上放置红外辐射强度计来测量反射光照强度Ir,25，从而计算出红外反射率αr=K·Ir,25(K为常数，取1.357)。最后计算出红外吸收率αa=100-αt-αr。红外吸收率越大表示纺织品的蓄热性能越好。

红外辐射源以规定辐照强度辐照被测织物，在织物前表面用点温度测试传感器或其他方式检测开始辐照后第2秒至第9秒间温度的升高幅度，并计算升温速率，通过辐照升温速率表征纺织品的保暖性能。图3为红外辐照升温速率测试装置结构简图。

图3 红外辐照升温速率测试装置

图中，红外辐射源发出红外光线照射到样品上，通过温度传感器测量出样品在红外辐射源照射第2秒时的温度T2,第9秒时的温度T9，计算出升温速率Vt=(T9-T2)/(9-2),升温速率越大表示保暖性能越好。

1.2 纺织品蓄热保暖性能测试方法最新研究

太阳光照射到纺织品上，引起纺织品温度升高的主要原因是红外光线，其次一部分可见光及紫外光线也会引起纺织品上能量的改变，只是作用的效果比较微弱。因此，在考察纺织品的蓄热保暖性能时，采用的辐照光源为可见光、紫外光及红外光的混合光更为科学。至1918年德国人发明日晒色牢度试验机以来，各国投入了大量的人力和物力，日晒色牢度试验机经历了转鼓式风冷、转鼓式水冷和平板式风冷三个时期，测试技术也日臻成熟，辐照光源采用了更接近太阳光谱的氙弧灯管。鉴于日晒色牢度试验机的研究进展，目前研究纺织品蓄热保暖性能测试仪采用的辐照光源为氙弧灯管。通过组合滤光片挑选出波长为200～2700nm的光（紫外光、可见光及红外光的混合光）照射到纺织品上，通过传感器将纺织品上的温度变化感测出，将数据传输到计算机软件中，通过软件计算纺织品在照射的时间内能量的变化，通过能量的变化率表征出纺织品的蓄热保暖性能，目前这项技术正在申请国家专利。