防爆內(nèi)褲用面料熱濕舒適性影響因素分析*

王慧玲 唐 虹 高 強(qiáng) 宋希桐

南通大學(xué)紡織服裝學(xué)院，江蘇 南通 226000

防爆內(nèi)褲用面料熱濕舒適性影響因素分析*

王慧玲 唐 虹 高 強(qiáng) 宋希桐

南通大學(xué)紡織服裝學(xué)院，江蘇 南通 226000

以桑蠶絲平針織物、滌綸平針織物和桑蠶絲/芳綸雙層布組合成的多種防爆內(nèi)褲用面料為研究對(duì)象，進(jìn)行熱濕舒適性測(cè)試，再利用灰關(guān)聯(lián)分析法對(duì)各性能指標(biāo)的影響程度進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析，得出熱濕舒適性能最好的面料，為士兵防爆內(nèi)褲用面料的研究和開發(fā)提供參考。

防爆內(nèi)褲， 熱濕舒適性， 面料組合， 灰關(guān)聯(lián)分析

防爆內(nèi)褲在士兵作訓(xùn)和實(shí)戰(zhàn)中扮演著十分重要的角色[1]，它起著保護(hù)士兵腹部、內(nèi)臟、性器官及腹股溝血管等作用。士兵訓(xùn)練時(shí)動(dòng)作幅度大，腹股溝及腰臀部會(huì)大量出汗，而防爆內(nèi)褲作為士兵貼身穿著的衣物，要求具有很好的熱濕舒適性[2]。若防爆內(nèi)褲的熱濕舒適性欠佳，則不僅會(huì)直接影響士兵作訓(xùn)的效率，還可能影響士兵身體健康。因此，對(duì)防爆內(nèi)褲用面料的熱濕舒適性進(jìn)行研究，具有十分重要的意義和價(jià)值。

功能性服裝的熱濕舒適性現(xiàn)已成為研究的熱點(diǎn)，但對(duì)防爆內(nèi)褲的熱濕舒適性研究仍較為匱乏。目前，防爆內(nèi)褲常用原料有滌綸、桑蠶絲等。其中，滌綸強(qiáng)度高，耐熱性和耐磨性好，初始模量大，但吸濕性和保溫性都較差，導(dǎo)熱系數(shù)為0．084，通常不適宜直接用作內(nèi)衣；而桑蠶絲具有優(yōu)秀的熱濕傳遞性能，且拉伸強(qiáng)力較高，是高端內(nèi)衣材料的首選。2010年，BCB國(guó)際公司研發(fā)推出了一款防爆內(nèi)褲[3]，該內(nèi)褲外層面料為滌綸、內(nèi)層面料為桑蠶絲，其與傳統(tǒng)防爆內(nèi)褲相比防護(hù)能力得到了提升，但仍難以抵制爆炸發(fā)生后彈片對(duì)腹股溝處動(dòng)脈的二次損傷，且穿著舒適性仍欠佳。

芳綸是目前柔性防彈服裝用原料的最佳選擇，其具有高強(qiáng)度、高模量、低密度和耐高溫等優(yōu)異的性能[4]，但在防爆內(nèi)褲中未被使用。

本課題將利用芳綸的高強(qiáng)高模、桑蠶絲的親膚及滌綸的耐磨等性能，通過將桑蠶絲平針織物、滌綸平針織物和桑蠶絲/芳綸雙層布進(jìn)行組合，制備出多種防爆內(nèi)褲用面料；通過對(duì)防爆內(nèi)褲用面料的熱濕舒適性進(jìn)行測(cè)試并加以綜合分析，利用灰色關(guān)聯(lián)分析法對(duì)各項(xiàng)性能的影響程度進(jìn)行關(guān)聯(lián)，得出熱濕舒適性能最優(yōu)的防爆內(nèi)褲用面料組合，這對(duì)合理開發(fā)性能優(yōu)越的防爆內(nèi)褲用面料具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 試樣及組合

將桑蠶絲平針織物(A)、滌綸平針織物(B)和桑蠶絲/芳綸雙層布(C)組合出4種組合面料(即A+B、 B+C、 A+C、 A+B+A)，并與桑蠶絲/芳綸雙層布(C)一同進(jìn)行對(duì)比分析。試樣具體規(guī)格見表1。

表1 試樣規(guī)格

序號(hào)組合面料原料成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))面密度/(g·m-2)厚度/mm1#C(雙層布)桑蠶絲50%,芳綸50%1000.382#A+B(組合雙層織物)桑蠶絲50%,滌綸50%900.393#B+C(組合雙層織物)滌綸33%,桑蠶絲34%,芳綸33%1450.544#A+C(組合雙層織物)桑蠶絲66%,芳綸34%1450.615#A+B+A(組合三層織物)桑蠶絲66%,滌綸34%1350.62

2 熱濕舒適性

2．1 透氣性

參照GB/T 5453—1997標(biāo)準(zhǔn)，采用YG(B)461E型數(shù)字式織物透氣性能測(cè)定儀，測(cè)定試樣的透氣率[5]。所得透氣率如圖1所示，可以看出，雙層布C(1#試樣)的透氣率最高，組合雙層織物B+C(3#試樣)其次，組合雙層織物A+C(4#試樣)和A+B(2#試樣)透氣率較低，組合三層織物A+B+A(5#試樣)透氣率最低。可見，多層組合后織物的透氣性有所下降。

圖1 試樣透氣性

2．2 導(dǎo)濕性

參照FZ/T 01071—2008標(biāo)準(zhǔn)，采用YG871L毛細(xì)管效應(yīng)儀，測(cè)試織物的芯吸高度[6]，測(cè)試結(jié)果取經(jīng)緯向的平均值(圖2)。從圖2可知，雙層布C(1#試樣)的導(dǎo)濕性最高，多層組合織物(2#～5#試樣)的導(dǎo)濕性明顯低于1#試樣，其中，厚度最大的組合三層織物A+B+A(5#試樣)導(dǎo)濕性最低。可見，多層組合后織物的導(dǎo)濕性下降。

圖2 試樣導(dǎo)濕性

2．3 保暖性

參照GB/T 11048—2008標(biāo)準(zhǔn)，采用YG606N型平板式織物保暖性能測(cè)試儀，測(cè)定試樣的保暖性[7]。熱阻和克羅值越低，熱導(dǎo)率越高，則織物的傳熱性能越好，保暖性越差。所得保暖性測(cè)試結(jié)果如表2所示，組合三層織物A+B+A(5#試樣)的熱阻和克羅值最大，雙層布C(1#試樣)的熱導(dǎo)率最低，組合雙層織物(2#～4#試樣)的熱導(dǎo)率變化趨勢(shì)不明顯。可見，多層組合后織物的保暖性增加。

表2 試樣保暖性

試樣熱阻/(m2·K·W-1)克羅值熱導(dǎo)率/(W·m-1·K-1)1#0.053670.346290.007102#0.051780.334050.007533#0.073850.476460.007314#0.061760.398420.009885#0.083660.539740.00741

3 影響熱濕舒適性因素的灰色關(guān)聯(lián)度分析

為分析透氣性、導(dǎo)濕性和保暖性等因素對(duì)防爆內(nèi)褲用面料熱濕舒適性的影響程度，采用鄧氏灰色關(guān)聯(lián)度分析方法。

3．1 灰色關(guān)聯(lián)分析

灰色關(guān)聯(lián)分析方法是根據(jù)因素之間發(fā)展趨勢(shì)的相似或相異程度，即“灰色關(guān)聯(lián)度”，作為衡量因素間關(guān)聯(lián)程度的一種方法[8]。本文針對(duì)透氣率、毛細(xì)高度、熱阻、克羅值、熱導(dǎo)率等5項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)分析，找出影響熱濕舒適性能較大的因素。

3．1．1 數(shù)據(jù)歸一化處理

由于各性能指標(biāo)的單位不同，故需要對(duì)各數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理[9]，根據(jù)參考數(shù)列X0比較數(shù)列Xi(各項(xiàng)性能指標(biāo))：

X0=(x01， x02， …， x0p)

Xi=(xi1， xi2， …， xip), (i=1， 2， …， n)

3．1．2 絕對(duì)差值

第i個(gè)試樣的第j個(gè)影響因素值xij與各個(gè)影響因素值x0j的絕對(duì)差Δ0i(j)：

(i=1， 2， …， n; j=1， 2， …， p)

3．1．3 關(guān)聯(lián)系數(shù)

計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)ζ0i(j)，將絕對(duì)差代入灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算式：

其中，ρ為分辨系數(shù)，ρ∈[0， 1]，ρ越小，則分辨率越高，一般取ρ=0．5。

3．1．4 關(guān)聯(lián)度

關(guān)聯(lián)度r0i反映了某項(xiàng)因素的影響程度：

r0i越大，則說明該因素對(duì)防爆內(nèi)褲用面料的熱濕舒適性的影響程度越大。

表3就5項(xiàng)性能指標(biāo)對(duì)防爆內(nèi)褲用面料的熱濕舒適性影響的灰色關(guān)聯(lián)度計(jì)算值進(jìn)行了歸納。

表3 灰色關(guān)聯(lián)度

性能指標(biāo)關(guān)聯(lián)度透氣率0.76毛細(xì)高度0.72熱阻0.62克羅值0.68熱導(dǎo)率0.64

一般來講，灰色關(guān)聯(lián)度大于0．50即表示關(guān)聯(lián)性強(qiáng)、關(guān)聯(lián)度大，說明該項(xiàng)性能指標(biāo)對(duì)防爆內(nèi)褲用面料的熱濕舒適性影響越密切。表3中，5項(xiàng)性能指標(biāo)的灰色關(guān)聯(lián)度均在0．60～0．80之間，關(guān)聯(lián)度從大到小依次為透氣率、毛細(xì)高度、克羅值、熱導(dǎo)率、熱阻。透氣性與織物的孔隙大小、通道的長(zhǎng)短與排列、表面性狀、厚度等因素相關(guān)，透氣性越好則防爆內(nèi)褲用面料的熱濕舒適性越好；毛細(xì)高度與織物的種類、組織結(jié)構(gòu)及透濕性等有關(guān)，毛細(xì)高度越高，則防爆內(nèi)褲用面料的透濕性越好；克羅值、熱導(dǎo)率對(duì)防爆內(nèi)褲用面料的熱濕舒適性的關(guān)聯(lián)度適中，克羅值越小、熱導(dǎo)率越高，則防爆內(nèi)褲用面料越舒適；熱阻的關(guān)聯(lián)度最小，其與防爆內(nèi)褲用面料的孔隙度、面密度及覆蓋系數(shù)等有關(guān)，當(dāng)孔隙度越大、面密度與覆蓋系數(shù)越小時(shí)，熱阻越小，防爆內(nèi)褲用面料的涼爽感越強(qiáng)。

3．2 試樣綜合性能排序

根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度(從大到小)對(duì)各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行排序，并取前三名，結(jié)果如表4所示。

表4 各項(xiàng)性能指標(biāo)關(guān)聯(lián)度排序

指標(biāo)優(yōu)良中透氣率1#3#2#毛細(xì)高度1#4#3#熱阻2#1#4#克羅值2#1#4#熱導(dǎo)率4#2#5#

設(shè)優(yōu)為3分、良為2分、中為1分，則1#試樣得8分、 2#試樣得9分、 3#試樣得4分、 4#試樣得7分、 5#試樣得1分，即5塊試樣的熱濕舒適性綜合值由高到低依次為A+B、 C、 A+C、 B+C、 A+B+A。原因在于組合雙層織物及雙層布的透氣率優(yōu)于組合三層織物，而透氣率又是影響熱濕舒適性最主要的因素。

4 結(jié)論

(1) 在防爆內(nèi)褲用面料中，芳綸可起機(jī)械防護(hù)作用，滌綸可改善耐用性，桑蠶絲則對(duì)提高熱濕舒適性作用最大。

(2) 灰色關(guān)聯(lián)分析顯示，透氣率、毛細(xì)高度、熱阻、克羅值、熱導(dǎo)率這5項(xiàng)性能指標(biāo)均與熱濕舒適性有關(guān)聯(lián)，且它們對(duì)防爆內(nèi)褲用面料的熱濕舒適性的影響程度從大到小依次為透氣率、毛細(xì)高度、克羅值、熱導(dǎo)率、熱阻。

(3) 防爆內(nèi)褲用面料的組合狀態(tài)對(duì)熱濕舒適性影響較大，多層組合后的面料的透氣性和導(dǎo)濕性下降，保暖性增加。

[1] 王慧玲，唐虹，高強(qiáng)．防爆服的防護(hù)性能及其研究進(jìn)展[J]．紡織報(bào)告，2016(5)：33-37．

[2] 徐巧，叢洪蓮．冰爽滌綸無縫內(nèi)衣面料熱濕舒適性的綜合評(píng)價(jià)[J]．紡織學(xué)報(bào)，2013，34(11)：49-53．

[3] 何春燕，周永凱，張華．不同面料的男士?jī)?nèi)褲熱濕舒適性研究[J]．天津紡織科技，2013(1)：40-43．

[4] 黃獻(xiàn)聰．防彈防刺材料的研究與技術(shù)發(fā)展[J]．紡織導(dǎo)報(bào)，2013(1)：87-91．

[5] 尹思源，翟世瑾，張昭華．服裝熱濕舒適性評(píng)價(jià)方法研究[J]．國(guó)際紡織導(dǎo)報(bào)，2014，42(9)：70-72．

[6] 王干，張佩華．涼感尼龍長(zhǎng)絲針織物熱濕舒適性能測(cè)試與分析[J]．國(guó)際紡織導(dǎo)報(bào)，2015，43(2)：38-40．

[7] KE Baozhu． Prediction of fabric subjective thermal-wet comfort properties by inputting the objective parameters[C]∥2011 International Conference on Network Computing and Information Security， 2011：81-84．

[8] 駱詩華，楊彩云．棉紗質(zhì)量與棉纖維指標(biāo)的灰關(guān)聯(lián)分析[J]．國(guó)際紡織導(dǎo)報(bào)，2015，43(1)：23-25．

[9] 沈岳，季濤，高強(qiáng)，等．活性碳纖維材料吸聲性能影響因素分析[J]．產(chǎn)業(yè)用紡織品，2014，32(11)：13-15．

Analysis on influencing factors of thermal and moisture comfort properties for explosion-proof underwear fabric

WangHuiling，TangHong，GaoQiang，SongXitong

College of Textile and Clothing， Nantong University， Nantong 226000， China

Taking various explosion-proof underwear fabrics shch as silk jersey， polyester jersey and silk/aramid double layer fabric as research objects， the thermal and moisture comfort properties were tested． Then by utilizing grey relational analysis， influencing degree of each performance indexes was further analyzed，and the fabric with the best thermal and moist comfort properties was obtained，which provided references for the research and development of military explosion-proof underwear fabrics．

explosion-proof underwear， thermal and moisture comfort property， fabric combination， grey relational analysis

*南通大學(xué)紡織服裝學(xué)院研究生自主創(chuàng)新項(xiàng)目(FZ201609)

2016-09-01

王慧玲，女，1993年生，在讀碩士研究生，研究方向主要為服裝舒適性與功能性

唐虹，E-mail：tang．h@ntu．edu．cn

TS941．12

A

1004-7093(2016)11-0032-04