涼爽纖維及其制品的導熱性評價方法研究

沈佳宏++++戴晴++++諸佩菊++++李璇++++陳鳳梅

摘要：涼爽纖維及制品主要特征是具有瞬時涼爽和吸汗快干性。評價該特性主要從導濕性和導熱性兩方面考慮，國內的相關檢測手段主要用于表征面料的導濕性能，導熱性能沒有具體的表征方法。本文研究了不同的導熱性能測試方法，并通過試驗比較得出了較優的評價方法。

關鍵詞：涼爽纖維制品；導熱性；評價方法；測試

隨著人們對生活質量要求的日益提高，對服裝面料的健康性、舒適性、安全性和環保性等各種需求也是與時俱進，把休閑服與運動服相互滲透，融為一體是服裝功能性演變的趨勢所在，這類面料的服裝既要求有美觀的著裝性，又要求有良好的舒適性，舒適性能是衣用紡織品最重要的性能指標之一[1]。涼爽纖維就是一種新型的降溫散熱纖維，涼爽纖維的散熱性能是通過對合成纖維改性或織物結構設計、后整理加工等方式產生的，使汗水迅速遷移至織物表面并發散，從而達到吸濕、散熱、保持人體皮膚干爽的目的[2]，其中包含采用涼爽紗作為吸濕排汗紗線[3]制成的纖維。

涼爽纖維及其制品主要特征是具有瞬時涼爽和吸汗快干的舒適性。其功能性主要體現在：（1）導熱性好，能迅速將身體的熱量散出，使穿著者有清涼的感覺；（2）導濕性好，產生的汗液能快速發散、汽化，與皮膚相接觸的布料保持干爽，給人舒適的感覺。然而，國內的相關檢測手段主要用于表征面料的導濕性能，對于導熱性能沒有具體的測試方法，檢測機構由于缺乏統一的檢測方法，無法對涼爽產品進行鑒別，嚴重影響了市場秩序。故對導熱性能的評價方法的研究較為迫切而需要。本文研究了3種不同的導熱性能測試方法，從中比較分析得出較優的評價方法。

1 試驗部分

1.1 儀器與材料

1.1.1 儀器

Memmert UFE550型烘箱；Memmert CTC256氣候測試箱；SFJJ-606PC織物保溫性測試儀； FA2004N電子天平；梅特勒差示掃描量熱儀。

1.1.2 樣品

不同涼爽纖維含量制品：45%滌綸/55%改性纖維，55%滌綸/45%改性纖維，65%滌綸/35%改性纖維，65%滌綸/35%改性纖維（六角PK面料），65%滌綸/35%改性纖維（雙面羅紋 ），72%滌綸/28%改性纖維（六角PK面料）等，由美津濃（中國）體育用品有限公司提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 散熱降溫值測試法

在控制相同溫濕度的情況下，研究試樣的溫度降低值的變化。設置人體模擬溫度，選擇3個溫度測試，分別為（36±0.5）℃、（38±0.5）℃、（40±0.5）℃，相對濕度均選擇（90±3）%。根據課題組前期試驗分析，由陳鳳梅測試研究的《散熱功能性織物測試方法的研究》[4]中得出了溫度（38±0.5）℃、相對濕度選擇（90±3）%為最適宜的試驗環境條件。再把試樣放進恒溫恒濕試驗箱內進行測試，恒溫恒濕試驗箱內配備的傳感溫度器，箱內溫度為（38±0.5）℃，相對濕度選擇（90±3）%，風速為0.2m/s～0.6m/s，試樣溫度測試傳感器的精度為±（0.2%×|示值|+0.15）℃。恒溫恒濕試驗箱放置在溫度為（20±2）℃、相對濕度為（65±4）%的恒溫恒濕室內進行測試。確定了這些試驗條件后進行測試，來研究最佳試驗時間，分別選擇了3個測試時間，為10min、20min、30min。

1.2.2 散熱熱導率測試法

研究試樣散熱關系比。根據織物的厚度與試樣的熱阻之間的關系，測試試樣的熱阻值，求得散熱關系。將試樣放在試驗標準大氣規定的溫度和相對濕度條件下調濕24h，溫度為（20±2）℃、濕度為（65±2）%。試驗臺要配置一套加熱器，由3塊不同形狀的加熱板組成，包括試驗板、底板和保護板。加熱板的溫度調節范圍為20℃～50℃，溫度控制精度為±0.1℃，試驗板的尺寸為250mm×250mm。加熱板的溫度通過試樣的熱阻值得出，熱阻值由3塊試樣測試再取平均值，根據熱導率的計算公式k=10-3×d/Rct，來分析比較涼爽纖維制品與普通纖維制品散熱性能的區別。

1.2.3 差示掃描量熱法

探索在常態條件下，通過試樣的比熱容來體現織物的散熱能力。選擇相應的測試儀器：梅特勒差示掃描量熱儀；測試方法：多頻溫度調制技術（TOPEM法）；測量范圍：0～50℃，升溫速率：1℃/min；測試過程：原料烘干流程：烘干溫度和時間為100℃，4h。然后進行差示掃描量熱法試驗。

2 試驗結果與討論

2.1 散熱降溫值測試法

從表1結果發現，含涼爽纖維的面料平均降溫值為負值，普通面料的結果為正值，經過測試涼爽纖維制品在模擬人體運動出汗的條件中，溫度為（38±0.5）℃、濕度為（90±3）%的環境下，涼爽纖維能使面料溫度降低，具有降溫功能。當測試進行10min時，1～6號含涼爽纖維的試樣降溫值在-0.54℃～-1.30℃范圍內，降溫幅度隨涼爽纖維含量的增加而增加，當試驗分別進行至20min、30min時，試樣平均降溫變化已與10min時相近，趨于穩定。因此前10min是試樣吸濕散熱的集中體現階段，體現了10min內平均降溫值的變化，可以反映面料的散熱性能。而相同成分的3～5號試樣，克重越低，降溫越明顯，說明克重對降溫值有影響。其中克重相近的4～5號試樣，織物織造結構的不同對降溫的程度也有影響。

2.2 散熱熱導率測試法

試驗采用普通纖維制品與涼爽纖維制品同時進行熱導率的測試，分析比較其散熱性能的區別。熱導率又稱導熱系數，反映的是物質的熱傳導能力，k值越大，對導熱有利，散熱越快。根據熱導率的計算公式 k=10-3×d/Rct，驗證其散熱關系。

從表2發現涼爽纖維制品的熱導率均略高于普通纖維制品，涼爽纖維制品試樣1～2號、5～6號分別與相近厚度的普通纖維制品試樣12～13號、14號相比，涼爽纖維制品的熱阻值均小于普通纖維制品， 熱導率均大于普通纖維制品，從而證明涼爽纖維制品散熱性快于普通纖維制品。同時隨著涼爽纖維制品厚度的降低，即織物越輕薄，熱阻越低，熱導率越大，說明織物散熱性能越好。但是本測試方法的不足之處是織物的熱導率本身就很小，變化幅度不明顯，當涼爽纖維含量較低時無法進行明顯的區分。

2.3 差示掃描量熱法

比熱容是反映溫度變化1℃所吸收或放出的熱量，比熱容越小散熱越快。

從表3發現1～6號涼爽纖維制品試樣比熱容在1.07℃時為0.92J/g·℃～1.44J/g·℃，在48.90℃時為1.18J/g·℃～1.62 J/g·℃，涼爽纖維含量越高，比熱容越低。7～10號普通纖維試樣比熱容在1.07℃時為1.80J/g·℃～2.31 J/g·℃，在48.90℃時為2.01J/g·℃～2.53 J/g·℃。試驗證明涼爽纖維制品的比熱容均小于普通纖維制品，其散熱的速度快于普通纖維。

2.4 評價方法比較

涼爽纖維及其制品導熱性能評價方法比較：

散熱降溫值測試法：該試驗能明確體現出涼爽纖維面料與普通面料的差異性，加入散熱功能的改性纖維可使織物具有降溫性能，纖維成分及克重對面料的散熱效果有影響，該評價方法能直觀地體現其散熱性能的強弱。

散熱熱導率測試法：該試驗只能證明涼爽纖維制品散熱性快于普通纖維制品。但是數據變化小，差異性不大，無法明顯地進行區分。

差示掃描量熱法：該試驗體現了涼爽纖維制品散熱速度較普通纖維制品快，但是紡織材料吸濕后，其比熱容也相應增大[5]，故環境的濕度對涼爽制品影響較大。

3種方法比較下來是散熱降溫值測試法為相對最優。

3 結語

研究涼爽纖維及其制品的導熱性評價方法，對于評價紡織品散熱性能的效果，統一檢驗依據和手段，促進和指導生產，為滿足市場需求是非常必要的[6]。本文對涼爽纖維及其制品的導熱性評價方法進行研究，根據3種不同的評價方法進行分析比較，試驗得出導熱性的散熱降溫值測試法比另兩種評價方法更客觀、科學。該評價方法也可以填補現有涼爽纖維及其制品導熱性能測試的空白，規范功能性服裝的市場，為維護消費者權益提供有效申訴依據。

參考文獻：

[1]孫玉釵.織物接觸冷感與影響因素分析[J].棉紡織技術，2009，37（10）：594-597.

[2]翟涵，徐小麗，王其，等. 吸濕排汗纖維及其作用原理研究[J].上海紡織科技，2004， （2） ： 6-7.

[3]周禮標，龍海如，陳茂勝. 吸濕散熱針織面料的開發及性能的研究[J].針織工業，2012，（8）：19-22.

[4]陳鳳梅.散熱功能性織物測試方法的研究[J] .中國纖檢，2012，（3）：135-137.

[5]姚穆，周錦芳，黃淑珍，等. 紡織材料學[M]第2 版.北京：中國紡織出版社，1997：437.

[6]郭朝紅，李黎. 紡織品吸濕排汗性能測試方法的研究[J].檢驗檢疫科學，2005，（4）： 15-17.

（作者單位：上海市質量監督檢驗技術研究院）