智能調(diào)溫織物的升降溫試驗研究

鄧力生

（福建省纖維檢驗中心，福建 福州 350026）

隨著人們生活質(zhì)量的提高，單一功能的紡織品越來越不能滿足人們的需求，在一些作業(yè)場合中，有更多特殊的要求。智能調(diào)溫、自清潔、易去污、抗菌防臭等功能整理不僅能賦予加工織物某些特殊性能，增加紡織產(chǎn)品的花色品種，而且還能在很大程度上提高產(chǎn)品的附加值，這就使得多功能紡織品的發(fā)展越來越受到人們的喜愛和關(guān)注。其中，智能調(diào)溫紡織品更是廣大紡織科技工作者所關(guān)注的熱點研究領(lǐng)域，此類紡織品不僅可以提高紡織品舒適性，而且可以減少用電量，從而達(dá)到節(jié)能減排的作用。 智能調(diào)溫纖維[1]又叫“空調(diào)纖維”，是將相變材料（簡稱PCM）技術(shù)[2]與纖維制造技術(shù)相結(jié)合開發(fā)的一類新型功能性產(chǎn)品，具有雙向溫度調(diào)節(jié)作用。雙向溫度調(diào)節(jié)纖維對冷、熱環(huán)境能自主調(diào)整，具有雙向溫度調(diào)節(jié)和適應(yīng)性，可以在溫度振蕩環(huán)境中反復(fù)循環(huán)使用，故稱為智能調(diào)溫纖維。外界環(huán)境溫度升高時，纖維中包含的相變材料發(fā)生相變，從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，吸收熱量儲存于纖維內(nèi)部；外界環(huán)境溫度降低時，相變材料從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，釋放出儲存的熱量，從而保持體表溫度，使人體處于一種舒適的狀態(tài)。智能調(diào)溫纖維的這種吸熱和放熱過程是自動的、可逆的、無限次的。

表1 藍(lán)色智能調(diào)溫機(jī)織布DSC曲線中的特征值

表2 白色智能調(diào)溫針織布DSC曲線中的特征值

本文主要針對智能調(diào)溫織物及普通織物進(jìn)行了升降溫試驗，利用恒溫箱、溫濕度傳感測試儀等設(shè)備分別進(jìn)行升溫、降溫試驗，并繪制升降溫曲線，直觀表征織物對外界環(huán)境變化時的調(diào)溫效果。

1 試驗

1.1 材料與儀器

材料：具有智能調(diào)溫功能的織物和普通織物。 具有智能調(diào)溫功能的織物參照GB/T 19466.3—2004《塑料 差示掃描量熱法（DSC）第三部分：熔融和結(jié)晶溫度及熱焓的測定》[3]進(jìn)行測試，結(jié)果見表1、表2。

儀器：SWP-C210 溫濕度試驗設(shè)備自動檢定系統(tǒng)（溫度傳感器）、DH-450透濕試驗箱。

1.2 試驗方法

1.2.1 測試條件

升溫試驗中設(shè)置升溫范圍為18～50 ℃，升溫速率2.8 ℃/min，相對濕度65%；降溫試驗中設(shè)置降溫范圍為50～20 ℃，降溫速率0.85 ℃/min，相對濕度65%。

圖1 智能調(diào)溫織物與普通織物升溫曲線圖

表3 智能調(diào)溫織物與普通織物升溫試驗數(shù)據(jù)

1.2.2 試驗方法和步驟

參照FZ/T 73036—2010 《吸濕發(fā)熱針織內(nèi)衣》[4]附錄A中試樣制備方法及裝樣步驟，試驗開始后，間隔一段時間通過安裝的傳感器記錄試樣自身的溫度值。

2 結(jié)果與分析

2.1 升溫試驗

從表3及圖1分析可知，在升溫試驗中，藍(lán)色智能調(diào)溫機(jī)織布的內(nèi)部溫度較藍(lán)色非智能調(diào)溫機(jī)織布低3.1℃，白色智能調(diào)溫針織布的內(nèi)部溫度較白色非智能調(diào)溫針織布低1.3℃，表明智能調(diào)溫織物具備外界溫度升高時維持其較低內(nèi)部溫度的性能，給予服用者更好的舒適性體驗。同時，從表1、表2中可以發(fā)現(xiàn)藍(lán)色智能調(diào)溫機(jī)織布的熔融焓為3.401 J/g，白色智能調(diào)溫針織布的熔融焓為0.9812 J/g，藍(lán)色智能調(diào)溫機(jī)織布比白色智能調(diào)溫針織布的熔融焓大，升溫過程中吸收的能量更大，從而維持的溫差也更大，這進(jìn)一步印證了藍(lán)色智能調(diào)溫機(jī)織布降低的溫度會比白色智能調(diào)溫針織布多的現(xiàn)象。

表4 智能調(diào)溫織物與普通織物降溫試驗數(shù)據(jù)

2.2 降溫試驗

圖2 智能調(diào)溫織物與普通織物降溫曲線圖

從表4及圖2分析可知，在降溫試驗中，藍(lán)色智能調(diào)溫機(jī)織布的內(nèi)部溫度較藍(lán)色非智能調(diào)溫機(jī)織布高1.3 ℃，白色智能調(diào)溫針織布的內(nèi)部溫度較白色非智能調(diào)溫針織布高0.5 ℃，表明智能調(diào)溫織物具備當(dāng)外界溫度降低時保持較高內(nèi)部溫度能夠的能力，給予服用者更好的舒適性體驗。同時從表1、表2中可以發(fā)現(xiàn)藍(lán)色智能調(diào)溫機(jī)織布的結(jié)晶焓為2.938 J/g，白色智能調(diào)溫針織布的結(jié)晶焓為0.8813 J/g，藍(lán)色智能調(diào)溫機(jī)織布比白色智能調(diào)溫針織布的結(jié)晶焓大，降溫過程中釋放的能量更大，從而保持的溫差也更大，這進(jìn)一步印證了藍(lán)色智能調(diào)溫機(jī)織布提高的溫度會比白色智能調(diào)溫針織布多的現(xiàn)象。

3 結(jié)論

⑴ 在升溫試驗中，智能調(diào)溫織物在外界溫度升高的時候其內(nèi)部溫度能夠表現(xiàn)出較低的現(xiàn)象，同時溫度降低的幅度與自身熔融焓大小具有一定的關(guān)系。在降溫試驗中，智能調(diào)溫織物在外界溫度降低的時表現(xiàn)出內(nèi)部溫度能夠保持較高的現(xiàn)象，同時溫度提升的幅度與自身結(jié)晶焓大小具有一定的關(guān)系。

⑵ 通過升降溫試驗，利用恒溫箱、溫濕度傳感測試儀等設(shè)備分別進(jìn)行升溫、降溫試驗，可以直觀體現(xiàn)智能調(diào)溫織物與普通織物的溫度變化情況。