滌棉股線電腦橫機針織物的導熱性能

趙 超，楊彩云

(天津工業大學，天津 300387)

滌棉股線電腦橫機針織物的導熱性能

趙 超，楊彩云

(天津工業大學，天津 300387)

文章利用滌棉合股紗線在斯托爾電腦橫機上通過改變彎紗深度，使其以0.2 mm為間隔，編織形成了線圈長度不同的一系列緯平針和羅紋織物，共計20塊。測定了織物的各個結構參數和衡量導熱性能的指標，包括冷暖感、導熱系數以及含氣性。分析得到了結構參數對織物導熱性能的主要影響規律與原因。

滌棉合股紗線； 緯編針織物； 結構參數； 導熱系數；含氣性； 冷暖感

近年來，隨著人們生活水平和生活質量的不斷提高，人們對服裝的要求也相應發生了改變，除了結實耐穿﹑美觀大方以外，越來越多消費群體開始更多關注服裝的穿著舒適性，包括服裝面料的保暖透濕、御寒散熱、隔離輻射等。本文從改變線圈長度入手改變針織物結構參數(包括線圈長度L、密度P、厚度t、未充滿系數η以及平方米重量Q)，測得了不同參數下衡量織物試樣的導熱性能的各項指標并就其產生機理進行了相關分析。

1 實驗部分

本文選用以滌棉股線編織形成的常用服用織物針織物緯平針織物和1+1羅紋組織，線圈結構圖如1所示。材料準備與織造過程如下：

1.1 實驗材料

纖維種類：滌綸纖維(57 tex)、棉纖維(39 tex)。

紗線結構：滌綸1股，棉紗1股進行合股。紗線細度：

57 tex+39 tex=96 tex。

織物組織：由于紗線數量以及織造條件有限，本論文選用緯平針織物和羅紋織物各5種。根據實驗測試要求，試樣規格為：30 cm×30 cm(測試不同指標時可根據需要合理裁剪布樣)。

圖1 線圈結構圖

織物線圈長度：每一種組織的試樣均有五種不同的彎紗深度。

1.2 織造階段

本文所用織物試樣均在斯托爾(STOLL)電腦橫機上編織而成，該機器具有花型多變、織造快捷、線圈大小均勻等優點。織造前，首先根據電腦橫機的機號范圍對實驗用紗進行合理的股數配置，使所用紗線既滿足機器的織造要求又能符合本論文的測試需求，然后根據測試時試樣的大小，估算需要的織針數目(縱行數)和編織的橫列數。導熱性能的測量需要的試樣尺寸大小為30 cm×30 cm，經計算，對于平針織物需要210個縱行260個橫列，對于羅紋織物需要270個縱行180個橫列。將程序輸入控制系統，并以0.2 mm為間隔，形成彎紗深度不同的試樣。

1.3 試樣規格

以不同彎紗深度形成實驗試樣后，按照相關的方法對其其他結構參數如織物橫密、縱密、未充滿系數、厚度、平方米重量等各種物理指標進行測試，測試時注意盡量減小誤差，結果如表1、表2所示。

表1 緯平針組織滌棉合股針織物的試樣規格

表2 羅紋組織滌棉合股針織物的試樣規格

2 織物導熱性能的指標測試

衡量服裝面料導熱性能的指標主要有導熱系數λ、熱阻R、絕熱率以及克羅值CLO，此外含氣性能的優劣對導熱性能的好壞也有一定的影響。

2.1 導熱系數及其測量

紡織材料的熱物理參數之一就是導熱系數，所謂導熱系數[2]是指在傳熱方向，纖維材料厚度為1 m，面積為1 m2，兩個平行表面間的溫差為1 ℃，1 s內通過材料傳導的熱量焦耳數，數值上等于單位溫度梯度下的熱通量，用來表征材料熱傳導性能的好壞，它與材料的種類、結構、組成、溫度、濕度及壓力等因素有關。織物的導熱系數既影響織物保暖性能，又影響織物的散熱性能。織物試樣的導熱系數通過KES-F7織物風格儀直接測得。

2.2 含氣量 含氣率及其測量

一般服裝材料內部含有空氣的性質叫含氣性，通常用含氣量或含氣率表示。

含氣率是指織物單位體積中所含空氣的體積，即表示織物中含空氣的體積百分比，與織物的厚度無關，單位為：%。含氣量是指一定厚度的織物其單位面積含有空氣的體積數，單位為：m3/m2。顯然織物含氣量是織物中空氣含量和織物厚度的函數。織物含氣性受纖維種類、紗線粗細、織物組織結構及密度等因素的影響[3～4]。含氣量與含氣率的數值是通過計算得到的。

(2-1)

含氣量=含氣率×bT×10-2m3/m2

(2-2)

式中： ρF——纖維密度，g/m3；

δ——織物體積重量，g/m3；

bT——織物厚度，cm。

2.3 冷暖感及其測量

織物與皮膚接觸時，由于織物與皮膚之間的溫度不同差異，在一定程度上存在著熱交換，導致皮膚溫度上升或下降。這種織物與皮膚接觸后織物給人體皮膚的溫度刺激在大腦中形成的關于冷或暖的判斷就稱為冷暖感[5]。利用KES-F7織物風格儀模擬織物與皮膚接觸可直接測得冷暖感的數值。

3 數據分析與結論

3.1 實驗數據

實驗測得的試樣導熱系數、含氣量與含氣率、冷暖感如表3所示。

表3 試樣的測量數據

3.2 織物結構參數之間的關系及分析

從表1和表2可以看出：對于一定細度的不同組織結構的織物而言，各結構參數之間的相互關系的變化規律是相同的，具有良好的相關性。具體表現為無論是緯平針織物還是羅紋織物，隨著彎紗深度的增加，線圈長度L相應增加，均會導致未充滿系數η和織物厚度t的增加，縱密PB、總密度P、平方米重量Q以及體積重量的相應減少，而織物橫密PA變化不大。

這是因為隨著線圈長度的增加,一方面，線圈的圈弧、圈柱長度都會增加,使得孔隙率明顯增加，在數值上為未充滿系數增大，織物縱向密度減小；另一方面，由于線圈在織物中以三維空間[2]結構存在，所以線圈長度的增加使得織物在垂直于水平面的方向上變得蓬松，在視覺上表現為織物厚度值增大。在上述兩方面的綜合作用下，織物單位面積質量和體積重量均會減小。而織物的橫向密度在很大程度上受機器機號的制約，所以在一定紗線系度范圍內，橫向密度的變化不太明顯；織物總密度是織物橫向密度與縱向密度之積，在前者變化不明顯的前提下，其大小主要由縱密決定，這就導致了織物總密度隨線圈長度增大而減小的趨勢。

織物的結構參數和線圈長度成很好的相關性，所以要分析織物的導熱系數與織物結構參數的關系只需分析線圈長度與導熱性能關系。

3.3 織物結構參數與導熱性能指標之間關系及分析

從表3可以看出：

(1)隨著線圈長度的增加，導熱系數減小。這是因為隨著線圈長度的增加,線圈的圈弧、圈柱長度增加,織物蓬松，空隙率明顯增加，有更多的靜止空氣可以存留在織物當中，織物的保暖性增強，故織物導熱系數減小；此時織物的厚度的增加，加劇了蓬松織物捕捉靜止空氣的能力，從而減小了織物的導熱系數；織物平米重量和體積重量隨線圈長度的增加而下降，意味著單位體積內紗線稀松，而紗線的導熱性能高于空氣，所以紗線的減少使導熱系數隨之減小。

(2)而對于瞬間冷暖感而言，其大小與織物表面結構有關[6],相同纖維的織物在與皮膚接觸時的溫暖感與陰涼感，主要決定于織物的表面結構。由于與皮膚真正接觸的表面上，皮膚溫度一般總是高于織物表面溫度，纖維的導熱系數比空氣的導熱系數大，織物與皮膚真正的按觸面積大，則導熱散失的熱量大，因而有陰涼感，反之則有溫暖感。而接觸面積的大小，與接觸形式直接相關，當織物與人體間為點接觸的形式時接觸面積最小,對于平針織物和羅紋織物而言，在其他條件相同的前提下，羅紋織物較為緊密，與皮膚的接觸點多，故瞬間冷暖感大。

(3)隨著線圈長度的增加，織物蓬松度增加，捕捉的靜止空氣含量也就隨之增大，故織物含氣率增加；而隨著線圈長度的增加，厚度增加，靜止空氣的含量進一步增多，含氣量也就相應地增大了。

此外，對不同組織結構的試樣而言，相同的線圈長度下，羅紋組織較平針組織來說，其含氣率與含氣量都較大。其原因在于，雙面的羅紋組織比單面的平針組織厚度大，捕捉靜止空氣的能力大。

4 小結

服用性針織產品越來越多地受到了人們的關注，其市場前景必將一片光明，因此不斷改善其服用性能，特別是導熱性能是至關重要的。本文只是以緯平針織物和羅紋織物為對象，進行的線圈長度在一定范圍內變化的測試，初步得到了一些關于股線織物導熱性的結論，更系統的分析預測還有待進一步研究。

[1] 宋蘭霞，陳昀.織物結構密度對織物導熱性能影響的研究[J].中國纖檢，2005，(3)：24—273.

[2] 姚穆等.紡織材料學[M].北京：中國紡織出版社出版．1997.

[3] 周璐英．保暖內衣的服用性[J]．上海紡織科技，2001，29(2)：48—50.

[4] 楊廷欣，吳志孝．服裝保暖功能的研究[J]．人類工效學，1996，2(1)：23—26.

[5] 姚穆，王曉東.論織物接觸冷暖感[J].西北紡織工學院學報, 2001,15(2): 37—41.

[6] 秦言華等．緯平毛針織物熱舒適性能與織物結構參數關系的探討[J]．紡織學報，1994，15(1)：11—14.

Thermal Performance of Polyester/cotton Thread Knitted Fabric

ZhaoChao,YangCaiyun

(Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387,China)

In this paper, polyester/cotton yarn was weaved on the Stoll computer flat knitting machine. By changing the sinking depth, which takes 0.2 mm as the interval, 20 pieces of plain-knitted fabrics and rib fabrics was produced. All structure parameters of fabric were determined and the thermal performance indicators, including warm-cool feeling, thermal conductivity and air-containing were measured.At last, the influence rule of main structure parameters to fabric thermal conductivity and reason were abtained.

polyester and cotton thread yarn; knitted fabric; structure parameter; thermal conductivity; air-containing; warm-cool feeling

2015-04-22

趙 超(1988—)，女，河北石家莊人，碩士研究生。

TS106.4

A

1009-3028(2015)04-0007-04