织物吸湿量与热阻的变化

资源类型:pdf 资源大小:191.00KB 文档分类:工业技术 上传者:方忆湘

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【作者】 周苏萌  张辉 

【关键词】热湿舒适性 热阻 吸湿量 吸湿膨胀 

【出版日期】2005-03-30

【摘要】研究了织物的热阻随吸湿量变化的情况.测定了织物在润湿状态下、吸湿膨胀状态下以及水分存在状态下热阻的变化,对不同织物的热阻变化原因进行了分析.实验结果表明:1)棉和粘胶织物,其热阻会随吸湿量的增加而有所增大,并随着吸湿量的进一步增加,热阻呈下降趋势;2 )涤纶等纤维织物吸湿后,热阻随吸湿量的增加而单调递减;3)毛和毛涤混纺织物,其热阻随吸湿量的增加单调递减.

【刊名】北京服装学院学报

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织物的热湿舒适性是服装舒适性能的一个重要方面 ,它是一个涉及人体生理、心理、服装气候环境等多因素多学科的复杂问题 .目前对于稳态下的热湿舒适性[1-3 ] ,已经提出了比较成熟的评价指标 ,包括热阻、湿阻、透湿指数和蒸发热效能 ;而在动态热湿舒适性方面 ,许多研究者采用了微气候理论 ,模拟人体出汗时的衣内微气候的变化 ,研制了各种不同的微气候仪 ,建立了评价指标 .但由于这些指标过于繁杂且计算的可重复性差而未得到广泛的有实际意义的应用 .动态服装舒适性比起稳态时更为复杂 ,影响因素更多 ,在人体出汗的条件下 ,不仅服装内微气候温湿度发生变化 ,织物本身的热阻、湿阻等单项评价热湿舒适性的基本指标也由于被汗液浸湿而发生变化 .在这些基础指标的变化情况尚未研究清楚以前 ,综合性评价的研究将会受到很大的限制 ,所以本文通过测量润湿织物的热阻 ,来研究动态吸湿过程中热阻随吸湿量的变化情况 .另外 ,以往的研究一般认为 ,由于水的导热系数比一般纤维材料都大得多 ,所以织物的热阻会随吸湿量的增加而减小 .由于有些纤维在吸湿后直径方向膨胀较多 ,织物变厚 ,而通常织物的厚度与热阻成良好的线形关系 ,因此可以通过直接测量整个含湿体系的总热阻来研究吸湿膨胀和水分存在对织物热阻的共同影响 .1 润湿织物热阻测试实验1 1 测试原理假定含湿材料系统中的水分含在纤维材料内或附着在纤维表面上 ,织物内纤维以一束束平行方式排列 ,那么含湿纤维的导热系数可以根据下式得出[4 ] :K =( 1 -VW)·K0 +VW·KW式中 ,K为纤维—空气—水组合体的导热系数 ;K0 为干燥时整个组合体的导热系数 ;KW 为在整个组合系统中水的有效导热系数 ;VW 为在整个组合体系中水所占的体积分数 .K0 、VW 都可以测出 ,但系统中水的有效导热系数KW 却比较难测定 .由于织物纤维本身的结构、化学组成不同 ,它们与水分子作用力各异 ,加上织物结构不同 ,所以水在织物中的 3种存在方式—结合水、中间水和自由水所占的比率也不一样 .这 3种水分子的热力学性质不同 ,当它们以不同比率存在于整个织物体系中时 ,会导致该体系中水的有效导热系数的不同 .所以采取直接测量整个含湿体系的总热阻及导热系数的方法 ,可得出织物热阻随吸湿量变化而改变的情况 .1 2 测试仪器YG6 0 6A型平板式保温仪 :常州第二纺织机械厂生产 .1 3 测试方法由于每块织物测量一次约需要 35min左右 ,为了防止在测量过程中水分蒸发 ,将所测试样用复印胶片覆盖 ,根据化工原理中多层平壁的热传导理论[5 ] ,若层与层之间接触良好 ,即相接触表面温度相同 ,在稳定导热时通过各层的导热速率相等 ,对n层平壁 ,其导热速率方程可以表示为 :Q =∑Δt/∑R ,即多层平壁的总热阻为各层热阻之和 .因此在复印胶片与织物贴合良好的情况下 ,总的热阻减去胶片的热阻即得润湿织物的热阻 .首先将待测织物完全润湿后贴合在一张复印胶片上 ,将织物与胶片间的空气完全排出 ,并盖上另一张胶版 ,用重物紧压 1h后 ,拿掉覆盖在上面的胶版 ,将织物自然晾至所需要的吸湿量 ,观察织物在各吸湿量时的表观状态 ,然后测量覆盖胶片的织物热阻 .1 4 实验材料的选择由于粘胶纤维的吸湿膨胀最大 ,而涤纶纤维基本可以认为不存在吸湿膨胀现象 ,所以选择粘胶美丽绸和涤纶的斜纹织物作为 2个极端的特例 ,另外选择棉、毛、涤毛混纺 3种斜纹织物作为比较 .根据实验热板的尺寸将待测织物裁剪成 2 8cm× 2 8cm的正方形 ,将织物熨烫平整后在测试环境下放置 2 4h以上进行平衡 .1 5 吸湿量的选择实验前首先剪下一小块待测织物 ,称重后浸泡在蒸馏水中 ,1h后取出 ,垂直悬挂自然晾至不滴水 ,设定此时为饱和吸湿情况 ,称重 ,得出此小块织物的饱和吸水量 (为确保不出现过饱和 ,小数点后全部舍去而不是采用一般的四舍五入的方法 ) ;根据 2 8cm× 2 8cm的正方形织物的质量计算出待测织物的饱和吸水量 ;根据天平的误差 ,将最小吸水量定为 0 5g .2 结果与讨论根据测试所得数据给出不同种类的织物热阻随吸湿比变化的曲线如图 1、图 2、图 3、图 4、图 5所示 .由图 1~图 5可以发现 ,涤纶、毛及毛涤混纺织物 ,其热阻随吸湿量的增加而呈单递减的趋势 .粘胶织物和棉织物的热阻却出现了随吸湿量增加而先增加后减少的趋势 .通过对织物吸湿后表观状态的观察 ,粘胶织物吸湿率 80 %以上时能从外观上明显看出织物被润湿 ,织物有非常明显的湿触感 ;吸湿率在 4 5%~ 6 5%时有潮感 ,外观上与未润湿织物差别不大 ;吸湿率在 30 %以下时无论从外观还是湿感都与未润湿的织物基本相同 ,只是吸湿接近30 %的织物手感略凉 .图 1 粘胶织物热阻随吸湿量的变化图 2 毛织物热阻随吸湿量的变化图 3 涤纶织物热阻随吸湿量的变化图 4 棉织物热阻随吸湿量变化的曲线图 5 涤毛混纺织物热阻随吸湿量的变化棉织物吸湿率在 50 %以上时能从外观上明显看出织物被润湿 ,织物有非常明显的湿触感 ;2 0 %~ 4 0 %时有潮感 ,外观上与未润湿织物差别不大 ;吸湿率在 1 0 %以下时无论从外观还是湿感都与未润湿的织物基本相同 .文献表明[6] ,纤维在充分润湿后截面积的增长率棉纤维为 4 5%~ 50 % ,羊毛为 30 %~37% ,粘胶为 50 %~ 1 0 0 % .涤纶织物由于不存在吸湿基团 ,水分只吸附在纤维表面而不进入纤维内部 ,所以可认为其吸湿膨胀为零 ,因此其厚度和纱线、纤维之间的空隙程度几乎不受吸湿量的影响 ,吸湿后热阻随吸湿量的增加而减少 ;毛及毛涤混纺织物虽然有一定的吸湿膨胀 ,但相对于粘胶和棉纤维 ,其吸湿膨胀较小 ,因此吸湿后厚度增加较小 ,对热阻的影响也比较小 ,影响其热阻的因素以吸湿量为主 ,热阻值随吸湿量的增加而单调递减 .棉和粘胶织物其吸湿膨胀率较大 ,吸湿后织物变厚 ,厚度对热阻的影响超过水分的影响 ,因此在吸湿量较少的情况下 ,出现热阻随吸湿量增加而增加的现象 ,从图 1和图 4中可以看出 ,粘胶织物吸湿率在 4 0 %时热阻最大 ,棉织物吸湿率在 2 0 %时热阻最大 .根据吸湿后表观现象的观察 ,此时织物为略潮状态 ,水分子进入纤维内部 ,主要以结合水和中间水状态存在 ,织物吸湿膨胀厚度增加明显 ;随着吸湿量的进一步增加 ,吸湿膨胀趋于平缓 ,水分子对热阻的影响逐渐占主导作用 ,热阻开始呈明显的下降趋势 .4 结 论1 )棉和粘胶织物 ,吸湿膨胀率较大 ,在少量吸湿时 ,其热阻会随吸湿量的增加而有所增大 ,并随着吸湿量的进一步增加呈下降趋势 .2 )涤纶纤维 ,其织物无吸湿膨胀现象 ,吸湿后热阻随吸湿量的增加而单调递减 .3)毛和毛涤混纺织物 ,虽然存在吸湿膨胀现象 ,但吸湿膨胀较小 ,水分的增加对织物热阻的影响起主导作用 ,其热阻随吸湿量的增加单调递减 .织物吸湿量与热阻的变化@周苏萌$北京服装学院服装系!北京100029 @张辉$北京服装学院服装系!北京100029热湿舒适性;;热阻;;吸湿量;;吸湿膨胀研究了织物的热阻随吸湿量变化的情况.测定了织物在润湿状态下、吸湿膨胀状态下以及水分存在状态下热阻的变化,对不同织物的热阻变化原因进行了分析.实验结果表明:1)棉和粘胶织物,其热阻会随吸湿量的增加而有所增大,并随着吸湿量的进一步增加,热阻呈下降趋势;2 )涤纶等纤维织物吸湿后,热阻随吸湿量的增加而单调递减;3)毛和毛涤混纺织物,其热阻随吸湿量的增加单调递减.[1]唐世君,周璐瑛,张 腾.显汗条件下织物热湿传递性能的评价方法[J].纺织学报,1999,20(3):11-22. [2]杨明英,薛金增,闵思佳,朱良均.服装热湿舒适性的评价方法[J].科技通报,2002,18(2):105-109. [3]蒋培清,唐世君,谌玉红.夏季服用织物动态热湿舒适性的影响因素研究[J].中国纺织大学学报,25(2):9-13. [4]王府梅.服装面料的性能设计[M ].上海:中国纺织大学出版社,2000. [5]天津大学化工原理教研室.化工原理[M ].天津科学技术出版社,1992. [6]姚 穆.纺织材料学[M ].上海:中国纺织出版社,1990.

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