织物保温性能的测试方法研究

刘颖杰，施贞一，邵彭超

（烟台尼森肯纺织品检测有限公司，山东烟台265000）

0 引言

人体穿着臃肿、蓬松的厚重服装不利于运动，也不美观，因此仅仅通过增加面料厚度来提高服装的保温性能已无法满足人类的需求。尤其现代社会的人们对美好事物的追求越来越高，爱美的女士在冬天都希望自己美丽不冻人，而喜欢进行爬山等户外活动的人们更是喜爱轻薄又保暖的面料。因此，人们对服装保温性的高要求促使科研工作者不断对面料的保温功能开展研究，以获得又薄又保暖的纺织面料。

提高材料保温性能的方式可分为两种：一种是尽量保持热量不散失，比如中空纤维，在纤维中间形成静止的空气层，以起到保温作用；另一种是借助某种方法获取外界的热量，例如日本的尤尼吉可纤维公司（Unitika Fibers）开发的Thermotron面料，其每根纤维的芯部含有一种碳化锆的微小粒子，可吸收太阳光并将其转化为热能。因此，对于功能性纺织材料的特殊性能，应有配套的检测技术与之相适应，从而用可靠的数据来表征服装的保温特性，正确指导消费者进行有效的选购。

1 常用测试方法

1.1 保温性

保温性主要检测热量的散失状况，目前参照国家推荐性标准GB/T 11048—2018《纺织品 生理舒适性 稳态条件下热阻和湿阻的测定（蒸发热板法）》进行检测。此标准用热阻对纺织品的保温性进行了表征。然而，在GB/T 11048—1989《纺织品保温性能试验方法》（以下简称GB/T 11048—1989）中是用保温率来表征纺织品的保温性的，且目前国内大部分纺织产品标准中涉及保温性的测试仍引用此标准，例如：FZ/T 73022—2019《针织保暖内衣》就引用此标准，要求保温率大于30%。在2008年更新此标准时，考虑美欧等国际标准中采用热阻表示织物的保温性能[1]，因而保留了热阻的概念。

1.2 太阳光蓄热

太阳光蓄热是测试织物取得太阳光热量的一种方式，也是目前功能性产品发展的一大趋势。当前也出现了很多针对此项目的检测方法[2-3]。为此，本公司采用自行设计的一种检测方法，且经过大量试验证明此方法具有良好的稳定性。

太阳光主要包括紫外线（290～400 nm）、可见光（400～770 nm）、红外线（大于770 nm的为红外线，最长可达到5 300 nm）三部分。因此，选择太阳光蓄热试验的灯首先应能够模拟出太阳光。而用卤素灯可以提供的光波波长范围为340～800 nm，其测试原理为：织物在卤素灯的照射下，表面吸收光能和热能，试样下方的温度探测器可以感知织物表面的温度变化，并可将结果记录下来；当卤素灯熄灭后，织物能够继续保存住温度，通过温度的变化来测试织物的太阳光蓄热性能。试验时操作方式见图1，其中：试样暴露尺寸大小为10 cm×10 cm；照射灯与试样的距离为50 cm；建议以棉型标准贴衬作为标准布，以对灯进行核查；试验前应进行空板试验，确保试样1和试样2在空板上的温度相同。此方法也可用于测试面料经过处理后的效果，通过未处理试样与处理试样的温度差来表征其保温性能。

图1 太阳光蓄热试验设备图

2 两种测试方法比对

2.1 方法选择

对于保温性测试试验，由于目前许多纺织产品标准仍然采用GB/T 11048—1989的方法，因此本次试验也参照标准中的方法A（平板式恒定温差散热法）测试织物的保温率。

对于太阳光蓄热性能，参照上述所列参数设置好试验装置。试验时，先开灯照射10 min，熄灯后再测试10 min，每1 min记录一次温度变化。最后，比较织物照射10 min时和熄灯1 min时的温度。试验是在温度为（20±2）℃、湿度为（65±4）%的恒温恒湿室内进行。

2.2 结果与分析

选择具有代表性的9种面料进行试验，面料详细的测试结果详见表1。利用太阳光蓄热进行试验时，织物温度变化的总体趋势为：开灯2～3 min后，织物的温度迅速上升，但随着照射时间的延长其温度慢慢趋于平稳；当照射时间达到10 min时，织物的温度基本保持不变；熄灯后，织物的温度先迅速下降，然后慢慢趋于平稳。此外，参照GB/T 11048—1989的方法A所测9种织物的保温率有明显的差异，其中羽绒组合的试样保温率可达65.1%，中棉组合试样的保温率可达56.3%，而单纯的中棉织物保温率仅有29.1%。这说明织物的材料、结构与组合对其保温率有明显的影响，而且保温率越高，说明织物的保暖性能越好。

表1 9种面料保温性能的体现值

织物的保温率和太阳光蓄热能力在一定程度上都能反映自身的保温性能，但两者的侧重点却不相同。利用保温率，能够更好地反映服装在穿着时人体产生的热量向外传递的多少。保温率高，说明透过纺织品向外传递的热量少，人体产生的大部分热量都储存在服装与皮肤之间，也从侧面说明这类纺织品的保温性能比较好。要使织物的保温效果好，就得尽可能减少空气流动，使服装与人体间的空气处于静止状态。因此，羽绒和中棉这样的材料有着更好的保温性能。此外，织物的保温性能与其厚度和面密度也有直接的关系。

太阳光蓄热性能更多是反映在太阳光照下，服装表面吸收热量并向皮肤传递的过程。对于人体来说，不仅自身会产生热量，还可吸收外界太阳光的热量。但对于羽绒这一类的服装，羽绒之间静止的空气层既不能向外导热，也无法把太阳光的热量传递到皮肤表面。因此，这类材质的服装在做太阳光蓄热试验时所得的试验结果并不具有很好的代表性。相反，对于进行后整理或深颜色的纺织品进行太阳光蓄热试验，对所得结果影响很大。但需注意，这类织物的厚度反而会影响到热量向内传递的过程，导致试验结果不理想。

3 建议及前景展望

太阳能是一种取之不尽用之不竭的绿色能源，对织物进行太阳光蓄热整理能够较好地利用到这种资源，降低生产成本。企业在研发具有保暖性能的织物时，应使用可以明确检测得到的数据来表征或证明取得的成果。

对于相对轻薄的面料，可以直接选择太阳光蓄热试验，但是对于比较厚实特别是一些复合的面料，建议选择两者相结合的方式进行结果判定。但需要强调的是，经过太阳光蓄热处理的面料应该用于能够直接接触到太阳光的层面（服装的表层）。在开发保暖性服装时，应将两种保温方式结合起来应用。当较厚的服装表面采用蓄光保温材料时，采用此种方式能够将热量向内传递，同时保存住太阳光的热量和人体自身产生的热量，达到更好的保温效果。