纺织品淋雨渗透性能检测关键技术研究开发

胡尊芳，杨成丽，何红霞

(1.山东省纺织科学研究院，山东 青岛 266032；2.山东省特种纺织品加工技术重点实验室，山东 青岛 266032)

纺织品淋雨渗透性能检测关键技术研究开发

胡尊芳1,2，杨成丽1,2，何红霞1,2

(1.山东省纺织科学研究院，山东 青岛 266032；2.山东省特种纺织品加工技术重点实验室，山东 青岛 266032)

文章对纺织品淋雨渗透性能检测关键技术进行研究，包括恒温水浴系统的研制、喷淋系统的研制、湿度检测板控制系统的研制、试样夹持结构的研制和喷淋结构的研制。整套系统性能稳定可靠，能够正确评价纺织品淋雨渗透性能，具有广阔的应用前景，社会效益显著。

纺织品；渗透性能；喷淋系统；试样夹持结构

1 前言

近年来，防水透气纺织品的需求逐年增加，防水织物被广泛应用于军用服、运动服、休闲装和特种功能服等。经防水处理的纺织品[1]既要抵挡从外界来的水分(如雨、雪等)，又要保持服装的干爽舒适，服用要求较高。为准确检测纺织品淋雨渗透性能[2-3]，本文对纺织品淋雨渗透性能检测的关键技术展开研究，使其能够满足质检、科研、企业等单位对纺织品防水性能的检测需要。

2 纺织品淋雨渗透性能试验机理

纺织品淋雨渗透性能试验方法是通过喷淋称重法(A法)和湿度检测板法[4](B法)测试纺织品淋雨的渗透性能。

喷淋称重法：试样以45°倾斜放置在试样架上，背面垫有一张已知重量的吸水纸，将一定量水从一定高度喷淋到有一定张力的试样表面上，喷淋后对吸水纸进行称重，得出水的渗透量。

湿度检测板法：试样以45°倾斜放置在试样架上，背面垫有一块湿度检测板，将水从一定高度喷淋到有一定张力的试样表面上，当试样有渗透时，测定所需时间和持续淋雨的流量。

3 检测关键技术研究

以中华人民共和国纺织行业标准FZ/T 01038—1994《纺织品防水性能 淋雨渗透性试验方法》为设计依据，对27±2℃和35±2℃恒温水浴系统、具有自动给水和恒流量定时控制的喷淋系统、高精度及高灵敏度的湿度检测控制系统、试样夹持结构以及喷淋结构进行了深入的研究。

3.1 恒温水浴系统的研制

恒温水浴系统主要完成水浴温度采集和控制、加热与停止加热工作方式判断、实时温度值显示以及目标温度值设定的功能。恒温水浴系统框图如图1所示。

图1 恒温水浴系统框图

恒温水浴系统采用模糊PID控制，即模糊理论与传统PID方法相结合,可有效改善单独PID控制调节时间长、控制效率低等缺点。模糊PID控制自适应改变温度的控制量,响应速度快、超调量小，可获得快速、稳定的控制效果。

该系统主要由温度检测模块、控制模块和显示模块组成。

温度检测模块功能主要是通过温度传感器实时检测水浴温度，即对水浴温度进行实时采集，并将采集的数据传给智能温度控制器。该系统采用Pt100铂热电阻作为温度传感器，其阻值随温度的升高均匀增加，具有抗振动、稳定性好、准确度高和耐高压等优点。

控制模块功能主要是温度控制器对采集到的数据进行处理，将采集到的模拟量进行A/D转换，经过运算得到相应的温度值。在水位正常的情况下，温度控制器根据热电阻输入信号与用户设定值的偏差进行PID运算，从而发出一个命令让固态继电器动作，达到自动控制、自动恒温的效果，具有高精度、性能稳定、抗干扰性强等特点。同时系统通过水位传感器实时检测系统水位，水位过低时，继电器常闭触点断开，控制加热器停止加热，保护元器件，防止干烧。在设定的温度值比室温高的情况下，系统自身必须不断供给热量以补偿水浴系统向环境散失的热量。因此加热器的选择显得至关重要，原则上选择热容量小，导热性好，功率适当的加热器。该系统提供两种温度的恒温水浴，一种恒温在27±2℃，另一种恒温在35±2℃，试验人员可以根据需求选择合适的温度。加热器的加热功率需恰当，加热功率太大会使得散热速度变慢，且加热惯性大，使得控温灵敏度降低；加热功率太小会使得加热时间相对较长，或达不到所设定的温度。

显示模块的功能主要是操作人员可以通过按键设定目标温度值，系统将自动根据所设定目标温度值控制水浴温度,并实时显示当前水浴温度值。

3.2 喷淋系统的研制

喷淋系统具有自动上下水、恒定流量控制、喷淋定时控制及水位装置自检功能。喷淋系统主要由自动上下水模块、水位自检模块、恒定流量控制模块和喷淋定时模块组成。

该系统采用人工注水至水箱，水箱内装有水位传感器，实时自动检测水位，性能稳定，工作可靠。水位自检模块主要完成智能识别水位，具有缺水保护和满水提示功能，实时检测系统是否缺水，缺水时自动断开后级加热电路，防止干烧，保护加热器。同时缺水指示灯亮，提醒试验人员及时加水，满水则满水指示灯亮，提醒试验人员停止加水。

恒定流量控制模块主要功能是在规定水温下校正淋雨流量，500ml水持续喷淋时间为25s～27s，通过设定喷淋时间，从而达到控制流量恒定的目的。

喷淋定时模块主要完成喷淋开始到结束所需的时间，自动控制喷头喷淋，达到喷淋时间后，自动停止喷淋。

3.3 湿度检测板控制系统的研制

湿度检测板采用双U形交叉结构设计，可有效防止短路。湿度检测板灵敏度为0.01g，根据质量公式：质量=体积×密度，可以得出质量为0.01g水的体积为10μL。通过量程为10μL的微量进样器取0.01g的水，滴在湿度检测板上，在水滴滴到湿度检测板上的瞬间，电极两端导通，蜂鸣器响，从而验证湿度检测板的灵敏度达到了设计要求。

3.4 试样夹持结构的研制

试样夹持结构如图2所示，试验支架为45°，试验时，直接将试样板放在支架上，即可满足试验45°的要求。将试样平展放在试样板上，试样上部用持样夹夹住，下部用带有重锤的弹簧夹夹住，这样可以赋予试样表面恒定的张力，保证了试验数据的准确性。试样夹持结构设计简单，容易操作。在重锤弹簧夹的下面有接水盘，试验过程中从试样上流下来的水流到接水盘里，保持了试验环境清洁。

图2 试样夹持结构示意图

3.5 喷淋结构的研制

喷淋结构如图3所示，采用分体加工的方式，采用螺纹连接，安装方便。喷头圆平面上25个孔均匀分布，保证了在试样表面上的喷淋量均匀充足。

图3 喷淋结构示意图

4 结语

本文主要解决的技术关键点包括恒温水浴系统的研制、喷淋系统的研制、湿度检测板控制系统的研制、试样夹持结构的研制和喷淋结构的研制，解决了纺织品淋雨渗透性能检测在科研、检验、生产等方面的技术瓶颈，为防水纺织品及服装的研究开发、测试评价和品质保证等方面提供了有力的技术支撑，提供了可靠稳定的纺织品淋雨渗透性能测试方法。

[1] 陈琳.织物渗透性能测试方法与测试仪器[J].中国纤检,2008，(10):49—50.

[2] 孙伟.恒压下织物抗渗水性能的评价与研究[D].西安:西安工程大学,2011.

[3] 高翼强,李向红,刘轩,等.产业用纺织品渗透性测定方法的研究[J].产业用纺织品,2010，28(4):45—49.

[4] FZ/T 01038—1994纺织品防水性能淋雨渗透性试验方法[S].北京:中国标准出版社,1994.

Study and Development on Key Technologies of Detecting PenetrationPerformance of Textiles in the Rain

HuZunfang1, 2,YangChengli1, 2,HeHongxia1, 2

(1.Shandong Textile Research Institute, Qingdao 266032, China;2.Shandong Provincial Key Laboratory of Special Textiles Processing Technology, Qingdao 266032, China)

Key technologies of detecting penetration performance of textiles in the rain were studied in this paper, including the development of constant temperature water system, spray system, humidity detecting board control system, sample holding structure and spray structure. The system performance was stable and reliable, could evaluate the penetration performance of textiles in the rain correctly. It had broad application prospects and significant social benefits.

textile; penetration performance; spray system; sample holding structure

2016-05-24

中国纺织工业联合会科技指导性项目(2014029)

胡尊芳(1987—)，女，山东青岛人，助理工程师。

TS103.6 文献识别码：A

1009-3028(2016)03-0014-03