竹纖維緯平織物熱濕舒適性能的研究

張玉斌，胡玉良，張 威

（1.河北科技大學紡織服裝學院，河北石家莊 050018；2.河北省紡織服裝工程技術研究中心，河北石家莊 050018）

竹纖維是以竹子為原料制成的再生纖維素纖維。其吸濕透氣性能居各纖維之首，被譽為“會呼吸的纖維”，用它制成的紡織品被稱為“人體的第二肌膚”。此外，竹纖維還具有較好的抗菌性、保健性、抗紫外線性能，被業內專家譽為“21世紀最具有發展前景的健康面料”［1-2］。竹纖維以其優越的性能在針織內衣和襪子等領域得到了廣泛的應用。因此，筆者對以竹纖維、棉纖維和錦綸長絲為原料的6種不同規格的緯平織物的冷暖感、熱傳導率、回潮率、透濕量、芯吸高度和透氣量等指標進行測試，并采用灰色聚類分析的方法明確竹纖維織物與其他材料織物的熱濕舒適性能的差異，為開發竹纖維針織內衣面料和襪子以及提高相關產品的熱濕舒適性能提供重要的技術參考［3-6］。

1 實 驗

1.1 試樣制備

采用TF-S3F4單面四跑道大圓機和GD-W805高速電腦襪機，編織規格接近的緯平織物，以竹纖維和竹纖維／棉纖維混紡緯平織物作為試樣，采用相同組織的棉纖維和錦綸長絲織物作為參照試樣，以對竹纖維緯平織物的熱濕舒適性能做出綜合評價。試樣的規格及結構參數如表1所示。

表1 試樣規格及結構參數Tab.1 Sample specification and structure parameter

1.2 實驗方法

選擇冷暖感、熱傳導率、回潮率、透濕量、芯吸高度和透氣量6個指標進行測試與分析。在標準空氣狀況下，采用KES織物多功能測試儀測試冷暖感和熱傳導率；參照GB／T 9995-1997，采用烘箱法測量回潮率；參照GB／T 12704-1991，采用透濕杯法測量透濕量；參照FZ／T 01071219995，采用YG（B）871型毛細管效應測定儀測量芯吸高度；參照GB／T 5453-1997，采用YG461型織物透氣量儀測量透氣量。織物的熱濕舒適性能參數見表2。

表2 織物的熱濕舒適性能參數Tab.2 Parameters of fabric thermal-moisture comfort

2 竹纖維織物熱濕舒適性的綜合評價

從以上的實驗結果可以看出，不同織物的熱濕舒適性能各有優劣，評判哪種織物的熱濕舒適性能的好與壞并不直觀。因此，采用灰色聚類分析的方法對上述6種織物的熱濕舒適性進行綜合評價。這里討論各試樣在夏季的熱濕舒適性能，其冷暖感、熱傳導率、回潮率、透濕量、芯吸高度和透氣量應越大越好。

2.1 灰色聚類過程

首先將6種織物記為聚類對象，其6項測試指標記為聚類指標，將綜合性能分為好、中、差3種，記為k1，k2，k33個灰類，具體聚類過程如下：

1）將所測得的反映織物熱濕舒適性能的數據按式（1）進行均值化無量綱處理，得到聚類白化數矩陣［xij］n×m，其中n為聚類對象數（n＝6），m為聚類指標數（m＝6）。

其中：i＝1，2，3，4，5，6；j＝1，2，3，4，5，6。

2）將n個對象關于聚類指標j的取值相應的分為s個灰類（s＝k1，k2，k3），稱為j指標子類。

綜合性能好的灰類區間為

綜合性能中等的灰類區間為

綜合性能差的灰類區間為

其中：dj為xij的極差；max（xij）為xij的最大值；min（xij）為xij的最小值。

3）根據灰類的定義規定j指標k子類的白化權函數（·）：

其中：Xj，Yj，Zj為舒適性能好、中、差的灰類區間的中點，且

4）根據白化權函數，定義為j指標k子類邊界值，并按式（8）計算j指標k子類的權值：

其中：k＝k1，k2，k3。

5）對于白化矩陣［xij］n×m，根據白化權函數和權值，按式（9）計算i對象屬于k灰類聚類系數σki：

根據聚類系數矩陣評價對象i所屬的灰類計算聚類系數矩陣。

2.2 熱濕舒適性的綜合評價

利用Matlab編程，計算得到聚類系數矩陣：

數據由6行3列組成，6行分別代表6種試樣的熱濕舒適性等級，3列分別代表好、中、差3個灰類區間，每一行中最大的數值處于哪一列，就說明該種試樣的熱濕舒適性處于哪一個等級，且數值越大，說明效果越顯著。

由以上數據可以看出，1＃，2＃，3＃和5＃試樣熱濕舒適性綜合評價為好，1＃試樣最好；6＃試樣綜合評價中等；4＃試樣綜合評價較差。即竹纖維織物的熱濕舒適性能的綜合評價最好，棉纖維次之，錦綸長絲的最差。

3 結 論

根據緯平織物的熱濕舒適性能指標，采用灰色聚類分析的方法對竹纖維等多種緯平織物的熱濕舒適性能進行綜合評價，得出以下結論：

1）竹纖維織物具有良好的熱傳遞性能和優秀的濕傳遞能力，其純紡和混紡織物的熱濕舒適性優于棉織物，而錦綸長絲織物的熱濕舒適性能最差；

2）在滿足其他服用性能要求的基礎上，盡可能采用竹纖維開發和生產夏季針織用品，以提高和改善產品的熱濕舒適性能。

／References：

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［2］楊 凱，鄭 瑾，張渭源.織物動態熱濕舒適性能的評價及預測［J］.東華大學學報（自然科學版），2010，36（2）：136-139.YANG Kai，ZHENG Jin，ZHANG Weiyuan.Evaluation and qrediction of fabric＇s dynamic heat-onois ture comfort properties［J］.Journal of Donghua University （Natural Science），2010，36（2）：136-139.

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