溫度對棉平布芯吸性能測試的影響研究

馮 浩,劉常威,譚東宜,朱艷芬

(湖南工程學院,湖南 湘潭411100)

織物的吸濕快干性能一直受到關注,近年來,市場上創新出眾多改性化纖制成的快干服,并廣泛地應用于高溫及大量出汗的環境和運動中,其共同設計宗旨是使服裝具有很好的吸濕快干性能,能快速有效地將水分帶離皮膚,給人們在高濕和較高溫度下保持良好的舒適感[1]。織物吸收和保持水分的功能即織物的芯吸性能是指導快干服開發的重要評價指標[2]。設計與生產中常用標準FZ/T 01071-2008[3]中推薦的垂直芯吸法進行測試,但依然存在無條件控制的局限性,沒有模仿織物使用環境的原位條件控制,不能真實地評價服裝在實際應用中的表現。本文就室溫對棉平布芯吸性能測試結果的影響進行了對比探討,旨在更好地研究快干服創新和發展。

1 測試標準方法的局限性及改進

就織物導水性能測試,FZ/T 01071中推薦垂直芯吸法與英國BS3424[4]標準、德國DIN 53924[5]標準類似,其裝置如圖1所示。

織物試樣寬度為是3 cm,長度在25～30 cm之間,試驗前依據GB 6529將織物進行預調濕,試驗環境溫度為20±2℃,相對濕度為65%±3%,試樣底端與三級水接觸,三級水溫常規溫度為36℃,可根據織物實際使用環境所接觸汗液的溫度在25～45℃范圍內調節[6]。測量30 min時,液體沿織物向上鋪展的最高高度,即最大芯吸高度。

圖1 毛細效應試驗裝置

FZ/T 01071標準推薦裝置中條件控制變量為三級水溫度,但在織物實際使用過程中,液體及液體在織物上保持和鋪展的溫度主要與室溫相關[7],以三級水溫度作為試驗唯一變量并不能真實可靠地評價織物在實際使用環境中的芯吸性能表現[8]。本試驗利用外加熱源對毛細效應試驗裝置進行如圖2所示的改裝,旨在測試三級水及環境溫度整體改變對棉平布芯吸性能的影響,并與三級水控溫下的試驗結果進行比較。為保持單因素變量,利用加濕器對試驗環境進行濕度控制,保證試驗相對濕度為65%±3%。

2 試驗部分

試驗用棉平布規格參數見表1。

2.1 以三級水溫度為變量的芯吸性能測試

保持室溫為20±2℃,用毛細管效應測定儀對三級水進行溫度控制,水溫以10℃為一個梯度,在25～65℃范圍下觀察棉平布30 min內的芯吸特征。在織物徑向距布邊10 cm處裁剪成30 cm×5 cm規格的試樣,選擇質量約為5 g的張力夾夾持試樣加持織物下端,當試樣下端浸于液面以下5±2 mm處時開始計時,記錄0.5、1、1.5、2、5、10、20、30 min時刻液體芯吸水線高度,每個溫度梯度測量3塊織物,取平均值繪制時間-芯吸高度曲線。

圖2 環境溫度可控的毛細效應試驗裝置

表1 棉平布的規格參數

2.2 以三級水和環境整體溫度的芯吸性能測試

利用改進的環境溫度可控的毛細效應試驗裝置將三級水和環境進行整體控溫,溫度以10℃為一個梯度,觀察在25～65℃范圍下棉平布30 min內的芯吸特征。取樣及操作與以三級水溫度為變量的芯吸性能測試保持一致,繪制時間-芯吸高度曲線。

3 結果與分析

依據試驗結果,繪制不同三級水溫度梯度下,時間-棉平布芯吸高度曲線,如圖3所示；繪制不同三級水和環境整體溫度梯度下,時間-棉平布芯吸高度曲線如圖4所示。

由圖3及圖4可見,不論在三級水控溫還是整體控溫下,織物芯吸速率都隨時間的增加呈遞減趨勢,曲線輪廓近似為二階指數衰減函數。三級水控溫試驗中,曲線起點差異較大,30 min時的最大芯吸高度無明顯差異。整體控溫試驗中,曲線起點差異較大,30 min時的最大芯吸高度有顯著差異。為研究棉平布初始芯吸速率與水溫和環境溫度之間的關系,取2 min時刻芯吸高度計算初始芯吸速率,繪制溫度-初始芯吸速率曲線,如圖5所示,同時繪制溫度-30 min最大芯吸高度曲線,如圖6所示。

圖3 不同三級水溫度下芯吸時間-芯吸高度曲線

圖4 不同整體溫度下芯吸時間-芯吸高度曲線

圖5 溫度-初始芯吸速率曲線圖

由圖5可見,在25～65℃范圍內,隨溫度提升,三級水控溫和整體控溫都使得織物初始芯吸速率提高,即三級水溫度和織物初始芯吸速率正相關；此外,在25～65℃范圍內任一確定溫度,整體控溫的初始芯吸速率更大,即環境溫度升高對織物芯吸速率有正向促進作用。

圖6 水溫-最終芯吸高度曲線

如圖6所示,在25～65℃范圍內,隨溫度提升,三級水控溫試驗下,織物最大芯吸高度差異不大,即試驗水溫與織物最終芯吸高度無顯著相關關系。整體控溫下的最終芯吸高度隨整體溫度的提升而下降,呈現負相關關系,即環境溫度同步升高阻止了液態水在織物上鋪展面積。

4 結論

利用外加熱源改進的可控溫毛細效應試驗裝置對棉平布進行了三級水控溫和整體控溫下織物芯吸性能測試,結果表明:

(1)溫度在25～65℃范圍內,棉平布初始芯吸速率與三級水溫度和整體溫度都呈正相關關系,且整體控溫時,棉平布初始芯吸速率更大,即棉平布在實際使用時表現出來的初始芯吸性能比FZ/T 01071-2008標準測試所得的結果更強,環境溫度升高加速液態水在棉織物上的初始鋪展速度。

(2)溫度在25～65℃范圍內,棉平布30 min最大芯吸高度與水溫無關,環境溫度與最大芯吸高度負相關,即棉平布在實際使用時表現出來的液態水鋪展面積比標準測試所得的結果更小,環境溫度升高抑制棉織物在織物上更大面積的保持和鋪展。

(3)考慮織物實際使用時的環境溫度差異,FZ/T 01071-2008標準中推薦使用的織物芯吸性能測量裝置可進行整體溫度控制的附件加裝,幫助吸濕快干面料的測試能更原位地模擬面料實際使用環境,使得測試結果更加準確可靠。