基于低溫環境下服裝保暖性測試研究

聶鳳明,廖銀琳,羅勝利,王府梅,劉京云,王 盼

(1.廣州纖維產品檢測研究院,廣東 廣州511447;2.東華大學 紡織學院,上海201620;3.勁霸男裝(上海)有限公司,上海200062)

服裝熱阻是評價其保溫或隔熱性能的主要度量指標,其大小主要取決于服裝本身如服裝材料及材料組合方式、服裝結構如開領高低等,同時受外界環境和穿著方式等多種因素影響[1-4]。近年來,隨著科技進步,紡織新材料層出不窮,制成服裝的材料、款式更加多樣化,僅通過檢測紡織品保溫性能對成衣保溫性能的預測已經不能滿足對其評價,成衣保溫性能的測試研究是非常有意義的研究課題[5-6]。

2014年,東華大學和山東萊州電子儀器有限公司共同合作研制出LD-1型服裝保溫性能測試儀,形體類似一個去掉四肢的模特,將待測服裝穿在模特身上實現成衣保溫性測試[7]。2017年,在前期研究的基礎上,廣州纖維產品檢測研究院聯合東華大學和山東萊州電子儀器有限公司共同研制出DGL-001型服裝保溫性測試儀,進一步完善男裝用保暖性測試儀,重點解決測試設備在零下20℃條件下的溫控穩定性和有效性問題。基于低溫環境,采用DGL-001型服裝保溫性測試儀研究低溫環境測試服裝保暖性能,探討測試結果的穩定性和有效性。

1 試驗部分

1.1 樣品

模擬人體日常在低溫環境的穿衣習慣,以待測樣品內著標準內衣的組合形式進行測量研究,儀器穩定性研究用試樣的基本參數見表1。其中A1～A3、A4～A6和A8～A10分別為3款原料和制備工藝完全一致型號不同的棉毛衫、羊毛衫和羽絨服。檢驗儀器測量結果有效性研究用羽絨服試樣的基本參數見表2。

表1 儀器穩定性研究用試樣基本參數

表2 測量結果有效性研究用試樣基本參數

1.2 儀器及試驗方法

采用DGL-001型服裝保溫性測試儀檢測,儀器的結構及名稱如圖1所示。該儀器主要由假人模型、控制箱和電腦組件等幾個部分組成。假人模型的前后身為2臺獨立的曲面保溫儀,且前后身間的距離可調,實現在同一臺儀器上測量不同尺碼服裝熱阻。

圖1 DGL-001型服裝保溫性測試儀

測量時,將穿好標準內衣和待測樣品的假人模型置于-20℃左右的低溫環境倉中,設置儀器試驗板溫度為(35±0.05)℃,假人以恒定的表面溫度進行加熱并達到穩態傳熱狀態,設置樣品平衡時間為30 min,測試30 min。根據測量階段假人表面的平均溫度、外部環境的平均溫度以及維持假人溫度恒定所需要的供熱量,由下面公式計算出服裝系統的熱阻:

式中:R為服裝和假人的總熱阻(m2k/w);Ts為假人體表溫度的平均值(℃);Ta為環境溫度的平均值(℃);S為測試板面積(m2);H為穩態傳熱中測試板輸出的平均熱功率(W)。

2 結果與分析

2.1 保暖性能測試穩定性

為考察同一款服裝內著不同標準內衣對測試結果的影響,選取M號的A7長版夾克羽絨服為研究對象,標準內衣分別選用A2和A2+A5兩種組合進行研究。每個服裝組合總計測試5次,每一次測試完成后從儀器上脫下室溫晾置至少1 h后再作第二、三次測試,測試結果見表3。

從表3數據可以看出,長版夾克羽絨服內著一件A2標準內衣時,經過5次測試發現,組合試樣平均熱阻為0.460,試樣熱阻波動CV值為5.47%。而長版夾克羽絨服內著A2+A5 2件標準內衣時,經過5次測試發現,組合試樣平均熱阻為0.470,試樣熱阻波動CV值為1.70%。從測試結果明顯可以看出,羽絨服內著2件標準內衣的測試結果比內著一件標準內衣組合熱阻稍微大一點,穩定性顯著提高。

DGL-001型服裝保溫性測試儀通過擴縮裝置,可調節假人前后身間的距離實現不同型號服裝熱阻的測量。為了考察不同型號服裝測試時儀器的穩定性和重現性,選取不同型號的中長版夾克羽絨服內著2件標準內衣(棉毛衫和羊毛衫)組合進行多次測量研究。每個服裝組合總計測試5次,每一次測試完成后從儀器上脫下室溫晾置至少1 h后再作第二、三次測試,3種不同型號組合試樣多次測量結果見表4。

表4數據顯示,不同型號的中長版夾克羽絨服內著2件標準內衣(棉毛衫和羊毛衫)組合,經過多次反復測試,同款試樣波動CV值均小于2%。可見該儀器在不同擴縮狀態下穩定性和重現性較好。

2.2 保暖性能測試結果有效性

為了驗證儀器測量服裝熱阻結果的有效性,選取5款羽絨服為研究對象。用DGL-001服裝保溫測試儀在-20℃低溫環境下測試不同羽絨服的組合熱阻,測量時,每款羽絨服均內著棉毛衫和羊毛衫2件標準內衣(A2+A5)。同時還采用日本大榮平板保溫儀在GB/T 6529規定的標準大氣環境中測試5款羽絨服的服裝熱阻,測試結果如表5所示。

B1～B3樣品的款式相近,服裝的型號、面料成分、填充物種類、含絨量、蓬松度等參數完全一樣,羽絨服的充絨量不同。從表5中可以看出,采用DGL-001服裝保溫儀在-20℃低溫環境下測試不同羽絨服的組合熱阻大小為B1＞B2＞B3,測試結果與充絨量大小順序完全一致。B4～B5測試結果規律與B1～B3一致。比較B2和B4樣品的測試結果,B4樣品的組合熱阻稍大于B2樣品,這主要是因為B2試樣的含絨量和蓬松度大于B4試樣,而B4試樣的充絨量卻明顯大于B2試樣。因此,從上述測量結果說明該儀器測試結果是準確有效的。

表3 長版夾克羽絨服內著不同標準內衣測試數據

表4 中長版夾克羽絨服內著棉毛衫和羊毛衫測試結果

表5 羽絨服在不同儀器不同測試條件下測試結果

針對同一款羽絨服在不同條件下用不同測量儀器測試服裝熱阻關系,雖然測試條件不一致,測試結果數值上不具可比性,但是不同羽絨服裝的保暖性能的優劣順序可用于輔助驗證。從表5可以看出,采用DGL-001服裝保溫儀與日本大榮平板保溫儀熱阻測試結果順序完全一致,均為B1＞B4＞B2＞B5＞B3。由上述分析可知,DGL-001服裝保溫儀測試結果較為準確、可靠,具有一定推廣價值。

3 結論

以羽絨服為研究對象,將穿著不同組合樣品的DGL-001型服裝保溫性測試儀置于-20℃低溫環境中,通過多次重復測試同一服裝組合熱阻及考察不同羽絨服的熱阻差異,探討低溫環境下服裝保暖性能測試穩定性及有效性。測試結果表明:

(1)采用DGL-001服裝保溫儀在-20℃低溫環境,內著2件標準內衣測試時,重復測試5次,同款試樣組合熱阻CV值均小于2%,測試結果較為穩定,滿足檢測要求。

(2)采用DGL-001服裝保溫儀測試服裝熱阻,內著相同標準內衣測試時,可以分析出5款羽絨服裝的保暖性能差異,測試結果較為準確、有效,且與現有標準儀器測試結果有較高的一致性,具有一定推廣價值。

[1]王府梅.服裝織物的性能設計[M].北京:中國紡織大學出版社,2000.

[2]周永凱,田永娟.服裝款式特征與服裝熱阻的關系[J].北京服裝學院學報(自然科學版),2007,27(3):31-37.

[3]于 瑤,錢曉明,范金土.風速與步速對服裝表面空氣層熱阻的影響[J].紡織學報,2009,30(8):107-112.

[4]張向輝,李 俊,王云儀.服裝開口部位對著裝熱舒適性的影響[J].東華大學學報(自然科學版),2012,38(2):190-195.

[5]李學東,衛 兵.人工氣候環境下用暖體假人測試服裝保暖值[J].上海紡織科技,2000,28(2):63-64.

[6]劉美娜,羅勝利,王府梅,等.服裝保暖性的國內外檢測技術研究現狀與發展趨勢[J].紡織導報,2017,(4):83-86.

[7]潘 霞,王府梅.新型上裝保溫儀的穩定性和精確度考查[J].成都紡織高等專科學校學報,2015,32(4):68-71.