针织内衣织物接触冷暖感的形成机制与影响因素

张旭靖， 王立川， 陈 雁

(苏州大学 纺织与服装工程学院， 江苏 苏州 215021)

针织内衣织物接触冷暖感的形成机制与影响因素

张旭靖， 王立川， 陈 雁

(苏州大学 纺织与服装工程学院， 江苏 苏州 215021)

为探究针织内衣织物接触冷暖感与织物结构及力学性能的关系，采用KES-F7精密瞬间热物性测试仪测试14种针织内衣织物的最大瞬态热流量。从织物密度、织物厚度等结构参数以及织物相关力学性能等方面分析其影响因素。结果表明：织物结构越紧密，织物中静止空气含量越低，皮肤与织物接触冷感强烈；织物表面越光滑，皮肤与织物接触面积越大，接触冷感强烈；织物厚度越大，皮肤与织物接触暖感强烈。织物的结构参数影响织物中静止空气含量，从而对织物接触冷暖感产生影响。由织物最大瞬态热流量与织物力学性能参数相关性分析可知，减小织物与皮肤的接触面积，提高织物的蓬松性，有利于增强织物的接触暖感。

针织内衣； 冷暖感； 结构参数； 力学性能

感知冷暖是人体为了保持体内环境相对稳定，适应体内外环境温度不断变化所必需的一种功能[1-2]。冷暖感实质上是在温度不平衡条件下产生的，即内衣织物与皮肤接触瞬态如果皮肤温度较高，就会有冷的感觉。随着接触时间的延长，内衣织物的温度与皮肤温度渐趋平衡，就不再有冷感[3-5]。

接触冷暖感是指由于皮肤和织物二者的温度不同，当人体皮肤与织物接触时产生热量的传递，引起接触部位的皮肤温度上升或下降，而与非接触部位的皮肤温度出现一定的差异，差异温度的刺激经神经传导至大脑形成的冷暖判断[6]。织物接触冷暖感的产生要经历皮肤与织物之间的物理的热传递、感温神经末梢的生理刺激与信息传递和大脑的心理判断及知觉产生3个相互转换、相互影响的阶段和层面[7]。织物的接触冷暖感是织物的组织结构、表面形态等内在质量和外在形态的综合体现[8-10]。

内衣作为人体第二层皮肤，需具有良好的冷暖缓冲和调节功能，减少织物对皮肤的温差刺激，使内衣织物穿着更加舒适[11]。寒冷季节穿用的内衣要求保暖，无明显冷感；炎热季节穿用的内衣要求凉爽，有明显冷感。本文从织物密度、织物厚度等结构参数以及织物力学性能2个方面研究织物接触冷暖感的影响因素，以期为提高针织内衣织物的服用性能提供理论参考。

1 实验部分

1.1 实验材料

采用14种常见的针织内衣织物作为实验试样，具体结构参数如表1所示。

表1 织物试样结构参数Tab.1 Structural parameters of fiber samples

注：①8#试样成分中含有50%长绒棉;②10#试样中羊毛纤维经过丝光处理。

1.2 实验仪器及实验条件

采用KES-F7精密瞬间热物性测试仪，测试仪的热板温度为30 ℃，当低温的织物与之接触时热板的热量流向织物，热板在短时间内降温，随着热板热能的继续补充，热板温度继而上升测出此温度变化过程，即可得到反映织物冷暖感的测试指标最大瞬态热流量(Qmax)。

采用KES风格测试仪对针织内衣织物的表面摩擦性能和压缩性能进行测试。试样尺寸为20 cm×20 cm，实验前试样在温度为(25±3)℃，相对湿度为(65±5)%的恒温恒湿室内平衡24 h。

2 影响织物接触冷暖感的因素分析

针织内衣织物的KES测试结果如表2所示。

表2 针织内衣织物KES测试结果Tab.2 KES measurement results of knitted underwear fabrics

2.1 织物结构参数对接触冷暖感的影响

由表2可知，14种针织物最大瞬态热流量的最大值和最小值相差很大，说明14种针织物的接触冷暖感有明显差异。由于纬平针组织的织物正反两面表面形态不同，一般织物正面比织物反面光滑。织物正反两面的最大瞬态热流量测试结果表明，除10#织物、8#和9#罗纹织物外，其余织物正面最大瞬态热流量值均大于反面。说明织物表面越光滑，接触冷感越强，反之，织物表面越粗糙，接触冷感越弱。

织物是由水、空气和纤维高聚物等组合而成的。水、空气、纤维三者中水的导热系数最大，纤维的导热系数次之，空气的导热系数最小，所以织物中静止空气的含量越低，人体皮肤表面的热量迅速传至织物，易产生冷感。反之，织物中静止空气的含量越高，人体皮肤表面的热量缓慢传至织物，易产生暖感。

织物中的静止空气主要来自纤维内部结构中含有的空气和纤维表面结构使纤维与纤维之间含有的空气，通常用含气量来表示，其计算公式为

n=α×bT

式中：ρF为纤维密度，g/cm3；WT为织物质量，g；a为织物的边长，cm；bT为织物厚度，cm；α为含气率，%；n为含气量，m3/m2。

通过计算得到针织内衣织物的含气量，结果如表3所示。

表3 针织内衣织物的含气量Tab.3 Air content of knitted underwear fabrics

表4示出针织内衣织物接触冷暖感影响因素的相关性分析结果。由表可知，织物密度与织物厚度、含气量呈显著负相关关系。织物结构越紧密，织物越轻薄，织物中静止空气含量越低。织物面密度与织物厚度、含气量呈显著正相关关系。织物厚度与织物含气量呈显著正相关关系，织物厚度越厚，织物中静止空气含量越高。织物的结构参数影响织物中静止空气含量，从而对织物接触冷暖感产生影响。

表4 针织内衣织物接触冷暖感影响因素的相关性分析Tab.4 Correlation analysis of influence factors of contact thermal sensation of knitted underwear fabrics

注：“*”表示在0.05水平(双侧)上显著相关；“**”表示在0.01水平(双侧)上显著相关。

织物的最大瞬态热流量值与织物密度呈显著正相关关系，与织物含气量呈显著负相关关系。织物结构越紧密，织物中静止空气含量越低，织物的最大瞬态热流量值越大，接触冷感越强烈。织物的最大瞬态热流量值与织物面密度、厚度呈显著负相关。热的传递是因为温度差产生的能量传递，厚度较厚时热传递的通道越长，热阻越大，最大瞬态热流量值也就越小，织物接触暖感越强烈。

2.2 织物力学性能对接触冷暖感的影响

2.2.1 织物接触冷暖感与表面摩擦性能的关系

由表4可知，平均摩擦因数与织物面密度、织物厚度、织物含气量呈显著正相关关系。织物表面粗糙度与织物密度呈显著负相关关系，与织物面密度、织物厚度、织物含气量呈显著正相关关系。织物结构越疏松，织物表面越粗糙，增加了织物与皮肤之间的静止空气。

织物的最大瞬态热流量值与平均摩擦因数、表面粗糙度呈显著负相关关系。随着平均摩擦因数、表面粗糙度的增大，织物表面越粗糙，织物的最大瞬态热流量值越小，皮肤与织物接触暖感越强。

2.2.2 织物接触冷暖感与织物压缩性能的关系

由表4可知，压缩功与织物密度呈显著负相关关系，与织物面密度、织物厚度、织物含气量呈显著正相关关系。压缩回复率与织物密度呈显著负相关关系。织物结构越疏松，厚度越大，织物中的静止空气含量随之增大。

织物的最大瞬态热流量值与织物的压缩功和压缩回复率呈显著负相关，随着压缩功和压缩回复率的增大，织物的最大瞬态热流量值越小，织物接触暖感越强。

通过相关性分析可知，随着平均摩擦因数与表面粗糙度的增大、压缩功与压缩回复率的增大，织物的最大瞬态热流量值越小。结果表明，当织物表面摩擦因数与粗糙度较大时，织物与皮肤的接触面积减小，更多是点接触，增加了织物与皮肤间的静止空气，减少了织物与皮肤之间的热量交换，从而提高了织物的接触暖感。对织物所做的压缩功越大，织物的蓬松性越好，织物中静止空气含量越高，织物的接触暖感越强烈。

3 结 论

本文通过对14种针织内衣织物的最大瞬态热流量进行测试，结合织物密度、织物的含气量等结构参数以及织物表面摩擦性能和压缩性能研究其对织物接触冷暖感的影响，得到如下结论：

1)织物表面越光滑，皮肤与织物接触面积增大，接触冷感越强，反之，织物表面越粗糙，接触冷感越弱。织物的最大瞬态热流量与织物密度呈显著正相关关系，与织物含气量呈显著负相关关系。织物结构越紧密，织物中静止空气含量越低，织物的最大瞬态热流量越大，接触冷感越强烈。织物的最大瞬态热流量与织物面密度、厚度呈显著负相关关系，织物厚度越大，织物的最大瞬态热流量越小，接触暖感越强烈。

2)织物最大瞬态热流量与平均摩擦系数、表面粗糙度、压缩功、压缩回复率呈显著负相关关系。说明减小织物与皮肤的接触面积，提高织物的蓬松性可以增强织物的接触暖感。FZXB

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Formation mechanism and influence factors of warm-cool feeling of knitted underwear fabrics

ZHANG Xujing， WANG Lichuan， CHEN Yan

(CollegeofTextileandClothingEngineering,SoochowUniversity,Suzhou,Jiangsu215021,China)

In order to explore the relationship between warm-cool feeling and the structure and mechanical properties of fabrics. The maximum transient thermal flow of 14 knitted underwear fabrics were tested by the KES-F7 tester. The influence factors were analyzed from the perspective of fabric density, fabric thickness and fabric mechanical properties on knitted fabrics contact thermal sensation. The results show that with tight fabric structure， the still air content in the fabric will be lower, which would lead to the greater maximum transient heat flow of the fabric and stronger transient cool feeling. Fabric surface is smoother, skin and fabric contact area is larger, cool feeling will be stronger. The thicker of fabric thickness, the warm feeling will be intense. Correlation analysis of fabric maximum transient heat flow and mechanical property parameters shows that it is conducive to enhancing the fabric transient warm feeling by reducing the fabric and skin contact area and improving the fabric bulkiness.

knitted underwear； warm-cool feeling； structure parameter； mechanical property

10.13475/j.fzxb.20160100504

2016-01-05

2016-06-14

张旭靖(1989—)，女，硕士生。研究方向为内衣织物触感舒适性。 陈雁，通信作者，E-mail：yanchen@suda.edu.cn。

TS 186.3

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