CN104730103A

CN104730103A - 一种纺织品蓄热保暖性能测试方法

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Publication number: CN104730103A
Application number: CN201510095982.1A
Authority: CN
Inventors: 夏云; 魏晓英; 孙世元
Original assignee: Jiaxing City Product Quality Inspection Detects Institute
Current assignee: Jiaxing City Product Quality Inspection Detects Institute
Priority date: 2015-03-04
Filing date: 2015-03-04
Publication date: 2015-06-24

Abstract

本发明涉及一种纺织品蓄热保暖性能测试方法。

Description

一种纺织品蓄热保暖性能测试方法

技术领域

本发明涉及纺织品性能测试领域，特别涉及纺织品保暖性能的测试方法。

背景技术

纺织品的蓄热性能即纺织品储存能量的性能，保暖性能是指对人体的保温作用。纺织品的蓄热保暖性能的好坏主要与纺织品的纤维组成、织物的组织结构、厚度、紧度、工艺条件等多种因素有关。目前,主要通过以下三种方法实现纺织品优异的蓄热保暖性能：表面整理的方法、中空纤维填充的方法、直接纺丝的方法。表面整理的方法包括相变材料直接整理法和蓄热微胶囊整理法。相变材料直接整理法是用交联剂及催化剂制成整理液对纺织品进行浸渍整理的整理方法；蓄热微胶囊整理法是由天然或合成的高分子制成的微胶囊将相变物质在液态时包裹在微小球体中。中空纤维填充的方法是将温适载体或其含有的相变材料填到纤维内部从而达到调温或保温的作用。直接纺丝的方法是将相变物质或微胶囊制成纺丝液直接纺丝成纤维，起到调温或保温的作用。

本世纪初，国内就有学者采用红外辐照源发射出红外光线照射到纺织品上，通过计算出纺织品上红外辐照吸收率及温度变化率来表征纺织品红外蓄热保暖性能(参见GB/T18319-2001，其内容在此全部引入并作参考)。太阳光照射到纺织品上，致使能量升高，除了红外光线的作用外，还有紫外线及部分可见光，只是紫外线及部分可见光的作用效果没有红外光线的作用效果强。本发明为验证太阳光中紫外光

线及部分可见光引起纺织品能量的变化，采用紫外光线及部分可见光为辐照源照射纺织品并探索其蓄热保暖性能的测试方法。目前，国家标准GB/T18319-2001《纺织品红外蓄热保暖性的试验方法》中采用红外辐射器发射出红外光线照射到纺织品上并采用波长主要为0.8um～10um的红外辐射检测传感器，分别测试同一试样在规定标准辐射强度条件下反射半球方向的总能量和透射半球方向的总能量。计算织物吸收的总能量，从而求出红外吸收率。红外辐射源以规定辐照强度辐照被测织物，在织物前表面用点温度计测试传感器或其他方式检测开始辐照后第2秒至第9秒间温度的升高幅度，并计算升温速率。通过织物红外吸收率及升温速率表征织物的红外蓄热性能及保暖性能。

首先，GB/T 18319-2001《纺织品红外蓄热保暖性的试验方法》这一国家标准只是针对红外光照射到纺织品上，并没有包括紫外光这一类引起能量变化小的光线，因而仅采用红外光线作为辐照源不能精确地反应纺织品受太阳光照射后纺织品上能量的变化。再则，膨松纺织品中充满了空气，这种方法并不能准确的表征膨松纺织品对红外光线的蓄热性能，空气对红外光线的吸收对其有影响。最后，采用红外吸收率并不能直观地表征纺织品的蓄热性能。

太阳光线除了包括红外线，还包括紫外光、和部分可见光的，紫外线和这部分可见光同样可以引起纺织品温度的变化，单纯的通过红外线模拟太阳光源是不准确的，也就导致了测量到了红外吸收率和辐照升温速率，无法直观精确地反映纺织品在太阳光照射下的蓄热及保暖性能。本申请人在中国专利申请号201420148430.3(其全部内容在此引入并作参考)公开了一种纺织品蓄热以及保暖性能测试仪器，可以模拟自然的太阳光线。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决现有技术中存在的上述问题，并且实现纺织品保暖性能的有效测试。

本发明提供了一种纺织品蓄热保暖性能的测试方法。

本发明采取的技术方案为：

(1)纺织品热效应测试：

将待测纺织品剪取10cm×10cm的尺寸，在标准大气压下调试24小时后，放入到模拟太阳光照射的仪器(自制)中测试，模拟太阳光照射的仪器(自制)放在标准大气环境下，所辐照到纺织品上的光线至少包括红外光线、紫外光线、可见光线这三段波长的光线，三者的波长范围为200nm～2700nm。测试过程分辐照阶段和冷却阶段两个阶段。辐照阶段是将辐照源打开，让辐照光线照射到纺织品上，测试的时间为30分钟，记录下这30 分钟内的起始温度T₀及末始温度T₃₀；冷却阶段是将辐照源关闭，让试样上的温度降低，测试的时间为30分钟，冷却阶段的初始温度为T₀ ^，，末始温度为T₃₀ ^,。

采用平板保温仪测试纺织品比热容

用以上同样的纺织品再剪取30cm×30cm的尺寸，在标准大气压下调试24小时后，放入到平板保温仪中进行测试(这种平板保温仪必须能测试出提供功率，并且必须能够设定所需要的温度，可供参考的平板保温仪是日本大荣的ASTM100B平板保温仪)，平板保温仪上加热板测试的温度分别设定为23℃、24℃、25℃、26℃、27℃......TRUNC(T₃₀)+1，其中的TRUNC(T₃₀)为将T₃₀的温度值的小数部分去掉，取其整数，测试的时间均为30分钟，所测试的功率分别为H₁、 H₂、 H₃......，根据公式

进行计算，其中的H表示测试的功率，单位为W，

m为30cm×30cm的尺寸的纺织品的质量，单位为g，T_a为环境中的温度，单位为℃，T_m为在平板保温仪上加热板所设定的温度，单位为℃，将H分别用H₁、 H₂、 H₃......代入，T_m分别用23℃、24℃、25℃、26℃、27℃......TRUNC(T₃₀)+1代入计算，所得的比热容如下表:其中C₁、C₂、C₃......C_n为纺织品在各个温度范围的比热容，单位为J/(g.℃)。

试样在不同温度下的比热容

(3)试样的蓄热变化率及保温变化率的计算

采用蓄热变化率及保温变化率来表征纺织品的蓄热性能及保暖性能，蓄热变化率是纺织品由于受到辐照，在某段时间内，单位时间纺织品积蓄的能量，用符合XB表示，单位为J/min。其值越大，纺织品的蓄热性能越好；保温变化率纺织品在停止辐照的状态下，在某段时间内，代为时间纺织品温度的变化量，用符号RB表示，单位为℃/min。其绝对值越大，试样的保暖性能越差。蓄热变化率计算公式如下：其中的m₁为尺寸为10cm×10cm的试样的质量，单位为g，i取不同数值对应的C_i值在表1中，为不同温度区间的跨度值，为辐照阶段的测试时间，本测试方法规定的辐照测试时间为30分钟。

保温变化率计算公式如下，冷却阶段的初始温度为T₀ ^，，末始温度为T₃₀ ^,。为冷却阶段的时间，本测试方法中规定的冷却阶段的测试时间为30分钟。

具体实施方式

本发明根据下述实施例做进一步的描述，本领域技术人员可以明了的是，下述实施例对本发明仅仅起到说明的作用。在不背离本发明精神的前提下，对本发明所做的任意改进和替代均在本发明保护的范围之内。

实施例1：纺织品蓄热保暖性能测试：

试样：蓝色格子呢(100%羊毛，241g/m²)

ASTM 100B平板保温仪(日本大荣)；M625热效应试验机(自制)

实验方法：

纺织品加热功率测定：

试样的有效面积为676cm²，参照GB11048-2008 《纺织品生理舒适性稳态条件下热阻和湿阻的测定》中热阻的测试方法对试样在ASTM 100B平板保温仪上进行测试，测量不同温度下的试样的加热功率，测试的时间是1800秒。

纺织品热效应测试：

将待测面料制成10cm×10cm的试样，将其在标准大气压的条件下平恒24小时后，放入到M625热效应试验机中进行试验。试验分为两个阶段：第一阶段为辐照阶段，在紫外光与可见光照射的环境下对面料进行试验，试样照射的时间为1小时；第二阶段为冷却阶段，此阶段是关闭照射源后并持续1小时，分别读取两个阶段试样的温度。

试验结果及数据处理：

不同温度下，试样的热阻如表1所示，表中的Ta为恒温试验室中的环境的温度，Tm为试验板的温度，单位均为℃。H为提供给测试面板的加热功率，单位为W。

表1 加热功率测试结果

Ta	19.3	19.6	19.8	20.1	20.4	20.4	20.1	20.0	20.4	20.7	20.9	21.1	21.5
														Tm	24.1	25.1	26.0	27.0	28.0	29.0	30.0	31.0	32.0	33.0	34.0	35.0	36.0
H	2.5	2.8	3.2	3.4	3.7	4.1	4.6	5.5	5.3	5.2	5.5	6.0	6.4

续表1 加热功率测试结果

Ta	20.8	21.3	21.7	21.7
					Tm	37.0	38.0	39.0	40.0
H	6.9	7.2	7.6	8.0

热效应：表2为辐照阶段及冷却阶段试样的起始温度及终止温度，其中起始温度为刚开始计时的温度，终止温度为各个阶段计时第60分钟的温度。

表2 辐照及冷却阶段温度

	辐照阶段	冷却阶段
			起始温度(℃)	24.5	35.9
终止温度(℃)	35.9	30.1

数据处理：

试样比热容的计算：

由公式C=①计算出试样的比热容，其中H为提供给测试面板的加热功率，单位为W；Ta为恒温试验室中的环境的温度，Tm为试验板的温度，单位均为℃；C为比热容，单位为J/(g.℃)。①的推导过程如下：

试样放在ASTM 100B平板保温仪上测试，平板保温仪提供的加热功率及达到所设定的温度并维持1800秒共提供的能量，相当于将试样从环境温度加热到所设定的温度并维持到1800秒所需要的能量，故而，

其中，Q为加热到设定的温度所需要的能量，m为试样的质量，由(1)、(2)、(3)、(4)得出公式，计算的结果如表3。

表3. 不同温度下的比热容

试样蓄热变化率的计算：

用符号XB表示试样蓄热变化率，单位为J/min,其值越大，表示试样蓄热能力越强。

XB=Q/t

其中Q为在热效应测试仪中测试试样所吸收的能量，t为测试的时间。本实验中测试的时间为60分钟，温度从24.5℃变化到35.9℃。由于各个温度区间内比热容不同，因而分段计算各个温度区间内的能量，最后将其相加，即为试样在整个温度范围内的蓄热能量。以下公式，C₁，C₂，C₃……C_n为各个温度区间的比热，ΔT₁，ΔT₂，ΔT₃……ΔT_n为各个温度区间跨度值。本试验的试样质量为2.4g。将表3中的数值代入到公式中。

所以，本试验中样品在热效应测试仪中测试的蓄热变化率为23.5J/min。

试样保温变化率的计算：

用符号BL表示试样保温变化率，单位为℃/min，其数值越大，表示试样保温性能越差。公式如下：

将表2中冷却阶段的数值带入，即

BL=(35.9-30.1)/60=0.1℃/min

所以，本试验中样品在热效应测试仪中冷却阶段测试的保温变化率为0.1℃/min。

由以上试验证明，采用蓄热变化率及保温变化率可以表征纺织品的蓄热性能及保温性能。

Claims

1.一种纺织品蓄热保暖性能测试方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

(1)测试纺织品比热容；

(2)测试纺织品蓄热变化率；

(3)测试纺织品保温变化率；

(4)用蓄热变化率和保温变化率表征纺织品的蓄热和保温性能。

2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述步骤(1)的比热容是通过下述公式完成的：

由公式

计算出试样的比热容，其中H为提供给测试面板的加热功率；m为试样的质量， Ta为恒温试验室中的环境的温度，Tm为试验板的温度；C为比热容。

3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于所述步骤(2)的蓄热变化率是通过下述步骤完成的：

现有下述公式计算：

其中Q为在热效应测试仪中测试试样所吸收的能量，m为试样的质量，ΔT₁，ΔT₂，ΔT₃……ΔT_n为各个温度区间跨度值， C₁，C₂，C₃……C_n为各个温度区间的比热，通过步骤(1)计算得到；

再用以下公式计算蓄热变化率：XB=Q/t。

4.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述步骤(3)的保温变化率是通过下述公式计算得到：

BL表示试样保温变化率，ΔT为纺织品辐照阶段的终止温度与冷却阶段终止温度的差值，Δt为辐照阶段和冷却阶段所需时间，。

5.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于所述方法包括下述步骤：

(1)测试纺织品比热容；

(2)测试纺织品蓄热变化率；

(3)测试纺织品保温变化率；

(4)用蓄热变化率和保温变化率表征纺织品的蓄热和保温性能；

其中所述步骤(1)的比热容是通过下述公式完成的：

由公式

计算出试样的比热容，其中H为提供给测试面板的加热功率；m为试样的质量， Ta为恒温试验室中的环境的温度，Tm为试验板的温度；C为比热容；

其中所述步骤(2)的蓄热变化率是通过下述步骤完成的：

现有下述公式计算：

再用以下公式计算蓄热变化率：XB=Q/t；

其中所述步骤(3)的保温变化率是通过下述公式计算得到：

BL表示试样保温变化率，ΔT为纺织品辐照阶段的终止温度与冷却阶段终止温度的差值，Δt为辐照阶段和冷却阶段所需时间，

。