織物結構和性能對接觸冷暖感的影響

孟 花，馮愛芬

(河北科技大學 紡織服裝學院，河北 石家莊 050018)

織物與皮膚接觸給人體皮膚一定的溫度刺激，在人的大腦中形成了關于冷或暖的判斷稱為織物接觸冷暖感[1]。織物接觸皮膚的瞬間由于二者溫度不同產生熱量交換，若織物表面溫度低于皮膚表面溫度，會使人產生接觸冷感，反之會產生接觸暖感。

1970年開始有學者提出織物接觸冷暖感理論概念[2-3]。徐谷衡等[4]為把冷暖感與紡織性能參數聯系起來，研制出相關試驗儀器，并提出將熱量峰值作為織物接觸冷暖感的評價指標。INOUE等[5]分析了面料的冷暖感與女裝針織物品質主觀評價的關系，表明最大瞬態熱流量值影響人們對女裝針織物品質的主觀評價。姚穆等[1]提出織物接觸冷暖感產生的理論模型，并研制出織物接觸溫度儀。徐廣標等[6]以33種色織襯衣面料為研究對象，探討了色織襯衣面料接觸冷暖感與結構參數之間的關系，得出織物表面形態、織物組織及纖維種類為主要影響因素。相關研究[7-9]分析了織物接觸冷暖感的影響因素，包括纖維種類、織物含濕量、織物比熱容及外界環境等。本文測試了25種不同纖維成分的織物的最大瞬態熱流量，從織物組織、織物厚度等織物結構參數及織物相關性能2個方面進行分析，旨在為開發不同冷暖感織物和服裝的企業選擇合適的冷暖感服裝面料提供理論參考。

1 試驗部分

1.1 試 樣

選取5類25種織物作為試樣，根據纖維種類分為棉織物(編號C1～C5)、麻織物(編號L1～L5)、羊毛織物(編號W1～W5)、滌綸織物(編號P1～P5)及錦綸織物(編號N1～N5)。

1.2 測試條件

根據GB/T 6529—2008《紡織品 調濕和試驗用標準大氣》，試樣在恒溫恒濕室內調濕24 h后備用，溫度為(20±2.0) ℃，相對濕度為65%±4.0%。

1.3 測試儀器

KES-F7-II型冷暖感測試儀(日本加多技術有限公司)、Y802N型烘箱及電子分析天平(常州第二紡織機械有限公司)、KES織物風格儀(日本加藤技研株式會社)、Y511C織物密度鏡(北京同德創業科技有限公司)、YG141N數字式織物厚度儀(常州第二紡織機械有限公司)。

1.4 測試方法

1.4.1 接觸冷暖感測試

采用KES-F7-II冷暖感測試儀測試織物的接觸冷暖感，試樣尺寸為20 cm×20 cm。首先將儀器預熱30 min，然后將待測試樣放在恒溫臺上(20 ℃)加熱，最后把蓄熱板(30 ℃)快速放在試樣上，二者溫差(ΔT)為10 ℃[10-11]。從每個試樣反面選5個不同位置進行測試，求出平均值為最大瞬態熱流量。

1.4.2 導熱系數測試

采用KES-F7-II冷暖感測試儀測出試樣熱流量，溫差為10 ℃，測試面積為25 cm2，根據下式計算出試樣的導熱系數λ。

式中：d為試樣厚度，m；S為測試面積， cm2；ΔT為溫差，℃；Q為試樣的熱流量，J/s；λ為導熱系數，W/(m·K)。

1.4.3 表面摩擦性能測試

首先將KES織物風格儀預熱30 min，然后對25種織物的表面摩擦性能進行測試，按經紗方向、緯紗方向分別對25塊試樣進行5次測試，求出平均值。

2 試驗結果與分析

2.1 織物結構對接觸冷暖感的影響

紗線線密度見表1，織物結構參數見表2。可以看出，棉織物C2、C4、C5試樣的經紗線密度、緯紗線密度分別一致，而C2試樣的最大瞬態熱流量值最小；羊毛織物 W2、W3、W5試樣的經紗線密度、緯紗線密度分別相近，其中W2的最大瞬態熱流量值最小。因為其織物組織是縐組織，織物表面產生顆粒狀凹凸不平的縐效應，其與皮膚實際接觸面積小，所以接觸暖感較好。因此，同種纖維的織物，紗線線密度相近時，縐織物比平紋織物、斜紋織物的接觸暖感好。

表1 紗線線密度 tex

織物最大瞬態熱流量及相關性能參數見表3。可以看出，25種織物最大瞬態熱流量的最小值和最大值相差很大，說明纖維種類對織物接觸冷暖感具有顯著影響。

求5類25種織物結構參數的平均值,并利用SPSS軟件，分析其值與最大瞬態熱流量之間的相關性，織物結構參數與最大瞬態熱流量的相關性分析見表4。棉織物的最大瞬態熱流量與織物厚度呈顯著負相關關系；麻織物的最大瞬態熱流量與織物經向密度、緯向密度呈顯著正相關關系，與織物厚度呈顯著負相關關系，其中對最大瞬態熱流量影響最顯著的是緯向密度；羊毛織物的最大瞬態熱流量與織物緯向密度及厚度呈顯著負相關關系，其中織物厚度對最大瞬態熱流量的影響最顯著；滌綸織物的最大瞬態熱流量與織物厚度呈顯著負相關關系；錦綸織物的最大瞬態熱流量與織物經向密度、厚度及面密度呈顯著負相關關系，其中織物面密度對最大瞬態熱流量的影響最顯著。

表2 織物結構參數

織物面密度增大，織物結構更緊密，織物中靜止空氣含量更少，接觸冷感更好，反之接觸暖感更好。織物厚度越小，織物接觸冷暖感值越大，接觸冷感越好,反之接觸暖感越好。因此，冬季適宜選擇結構疏松、厚型的織物作為服裝面料，其接觸暖感較好；夏季適宜選擇結構緊密、光滑且輕薄的織物作為服裝面料，其接觸冷感好。

2.2 織物相關性能對接觸冷暖感的影響

2.2.1 織物導熱系數

織物的導熱系數越大，皮膚向織物傳遞的熱流量越大，冷感越強[12]。由表3的導熱系數值可以分別算出5類織物導熱系數的平均值，其中錦綸織物導熱羊系數的平均值最大，為0.123 W/(m·K)-1，毛織物導熱系數的平均值最小，為0.092 W/(m·K)-1。導熱系數的平均值按從大到小排序為：錦綸織物>麻織物>棉織物>滌綸織物>羊毛織物，因此，錦綸織物接觸冷感強烈，羊毛織物接觸暖感強烈。

表3 織物最大瞬態熱流量及相關性能參數

表4 織物結構參數與最大瞬態熱流量的相關性分析

利用Microsoft Excel對數值進行回歸分析,并建立了最大瞬態熱流量與導熱系數的線性回歸模型，利用SPSS分析織物的導熱系數與接觸冷暖感的相關性，回歸統計表及相關性見表5。其中：y為最大瞬態熱流量，x為織物導熱系數。擬合度R2為判定系數，當R2趨近于1時, 表示函數方程的參考價值較高[13]。由表5可以看出，各織物擬合度R2均大于0.5且趨近于1，織物的導熱系數與最大瞬態熱流量呈顯著正相關關系。因此，織物的導熱系數與織物接觸冷暖感具有密切相關關系，隨著織物導熱系數的增大，織物熱阻變小，由皮膚向織物傳遞的熱流量變大，織物接觸冷感變好，反之接觸暖感變好。

表5 回歸統計表及相關性

2.2.2 織物表面摩擦性能

以棉織物、麻織物、羊毛織物、滌綸織物及錦綸織物為主，分析織物表面摩擦性對接觸冷暖感的影響，摩擦性與最大瞬態熱流量相關系數見表6。

表6 摩擦性與最大瞬態熱流量相關系數

由表6可以看出，最大瞬態熱流量與織物平均摩擦因數、表面粗糙度呈負相關關系。因此，隨著織物表面粗糙度的增大，織物表面越凹凸不平整，皮膚與織物的接觸面積越小，傳導的熱流量越少，接觸暖感越好，反之接觸冷感越好。適當增加織物表面粗糙度、表面蓬松度及厚度有利于提高織物接觸暖感；適當增加織物表面滑爽度、平整度，減小厚度有利于提高織物接觸冷感。

3 結 論

本文通過測試棉、麻、羊毛、滌綸、錦綸5類25種織物的最大瞬態熱流量，從織物的基本結構參數、導熱性及表面摩擦性能等方面對織物接觸冷暖感的影響，得出以下結論。

① 纖維成分相同的織物，紗線線密度相近時，縐組織織物比平紋組織織物和斜紋組織織物的接觸暖感要好。

②冬季適宜選擇結構疏松、厚度較大的織物作為服裝面料，其接觸暖感好；夏季適宜選擇結構緊密、光滑且輕薄的織物作為服裝面料，其接觸冷感好。

③織物導熱系數與最大瞬態熱流量呈顯著正相關關系，織物導熱系數越大，織物熱阻越小，織物最大瞬態熱流量越小，織物接觸冷感越好，反之織物接觸暖感越好。

④織物表面粗糙度與最大瞬態熱流量呈顯著負相關關系，因此，適當增加織物表面粗糙度、表面蓬松度及厚度有助于提高織物接觸暖感；適當增加織物表面滑爽度、平整度，減小厚度有助于提高織物接觸冷感。