CN112924430A - 贴身织物材料单向导汗性能的测定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种贴身织物材料单向导汗性能的测定装置，包括透明平板和位于透明平板与待测样品之间的吸水材料；还包括发出的光线对准样品台中心的同步光源；还包括用于从下方获取样品台中心图像数据的工业相机以及连接有输液控制器的输液头。通过图像处理软件得到一个随时间变化的光斑面积数组，进而得到光斑开始出现的时间、光斑随时间变化的速度、最终光斑的面积，分别用于表征待测材料排出汗液的及时性以及待测材料排出汗液的响应能力。通过测前和测后待测样品以及吸水材料的重量变化测得的透过率则直接表征了待测材料的速干特性和保水性。
Description
技术领域
本发明涉及一种材料导汗性能测定装置。
背景技术
因出汗导致人体不适一直是困扰纺织材料和运动服装生产者的问题。此外在高强度工作环境中大量出汗导致内衣积蓄大量汗液造成的行动受限也是劳动保护服装领域一个需要解决的重大课题。
理想的贴身服装，比如运动服装，应该在皮肤表面出现汗液时能迅速将汗液吸收，确保皮肤表面和内衣之间不存在阻碍皮肤与外界进行能量交换的汗液，当排汗量较少时吸湿性良好的真丝织物就可以很好地起到这个作用，但排汗量很大，织物被汗液充分浸透并且织物外表面的汗液挥发气化远小于排汗量时，汗液就会在皮肤表面积存，最终在皮肤表面流淌，封堵了织物的孔隙阻碍了皮肤表面的质能交换过程而导致穿着者不适。
因此，对于大排汗量场景，理想的材料应该是不仅能将汗液吸收而且能将汗液尽可能迅速地向外排出，以确保汗液只能由皮肤表面向外排出，汗液不会再反向流回皮肤表面。这样排出的过程要求尽可能地迅速，否则汗液就会在重力作用下在皮肤表面流淌而无法彻底被排除皮肤表面。另外，汗液应尽可能地能脱离织物使织物尽快干燥，因为干燥后织物中的空隙更多，可以更好地确保皮肤与外界的热交换。
对于织物是否有能力迅速排出体表汗液并保持织物本身干燥，目前尚无很好的方法去测定，作为现有技术的动态水分传递法是以润湿范围来评价织物的吸湿速干能力的，这并不符合实际人体对大量排汗以后仍保持皮肤表面干燥的舒适要求，因为需要的并不仅仅是织物吸收汗液，还要求能够在尽可能短的时间内将汗液排出。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种贴身织物材料单向导汗性能的测定装置，用以客观准确地评判相应材料保持服装内侧皮肤表面舒适的能力。
本发明的技术方案如下。
贴身织物材料单向导汗性能的测定装置，包括机架和固定安装在机架上的样品台，其特征在于：样品台包括一块透明平板；还包括位于透明平板和待测样品之间的一层吸水材料；还包括同步光源，同步光源发射波长位于紫外一端并通过滤波去除所有可见光部分，同步光源发出的光线对准样品台中心；还包括用于从下方获取样品台中心图像数据的工业相机；还包括输液头，输液头连接有将液体滴落到待测样品中心的滴液管，滴液管通过输液管连接有输液控制器；输液控制器用于以设定的输液速度向输液头输送含有紫外荧光剂的液体；所述机架将样品台、滴液管、待测样品、吸水材料、同步光源以及工业相机封闭于同一个与外界不透光的空间内。
进一步地，所述测定装置还包括光源驱动电源和同步控制器；光源驱动电源用于向同步光源发送高功率窄电脉冲，脉冲发出的时间、频率和宽度由同步控制器控制；所述同步控制器是一种用于分别向光源驱动电源和工业相机发送同步脉冲信号的信号发生器，信号脉冲的发送时间、频率和宽度可以调节。
进一步地，所述测定装置还包括图像处理及计算系统，该图像处理及计算系统包括图像处理软件以及与计算机连接的称重系统，称重系统用于测试前后待测样品和吸水材料的称重；数据传送至电脑后合并图像处理结果输出待测样品的单向导汗性能指标。
优选地，所述透明平板为透明石英玻璃板。
优选地，所述吸水材料是一种包括玻璃纤维无纺布、织物、石英玻璃和表面均匀涂有超细玻璃细珠石英玻璃在内高度亲水材料制成的薄片。
进一步地，所述测定装置还包括用于将待测样品压平于吸水材料上方的压块。
进一步地，所述测定装置还包括位于机架内部并安装在样品台下方的反射镜；反射镜用于将样品台中心发出的光线反射到工业相机的镜头。
优选地，所述的输液控制器包括支架和分别安装在支架上的针筒和步进电机，针筒内的推进螺杆连接步进电机。
本发明的积极效果在于：
通过滴液管将含有荧光剂的液体滴加至待测样品表面，待含有荧光剂的液体透过待测样品到达待测样品与透明平板之间的吸水材料后被吸水材料吸收并沿吸水材料平面扩散。输液控制器启动的同时同步控制器即向光源驱动电源和工业相机发送同步脉冲信号，光源驱动电源向紫外光源发送高功率窄电脉冲，吸水材料被荧光剂润湿的部分在紫外光源照射下同步发出窄脉冲闪光，工业相机同步采集图像。因装置封闭，工业相机在含有荧光剂的液体透过待测样品到达吸水材料之前采集不到任何图像，而当含有荧光剂的液体透过待测样品到达吸水材料后，紫外光即激发其中的荧光剂发出可见光，此时工业相机即可接收到荧光剂到达范围的可见光并得到一个随时间变化的图像系列，通过图像处理软件处理后得到一个随时间变化的光斑面积数组，对数组计算后可以得到光斑开始出现的时间、光斑随时间变化的速度、最终光斑的面积，通过对测前和测后待测样品和吸水材料的重量变化可以测得液体在待测样品上的透过率。上述光斑开始出现的时间用于表征待测材料排出汗液的及时性，光斑随时间变化的速度用于表征待测材料排出汗液的响应能力，这两项指标都表征了待测材料能否及时迅速地将皮肤表面的汗液推向待测材料另一侧的能力。通过测前和测后待测样品以及吸水材料的重量变化测得的透过率则直接表征了待测材料的速干特性和保水性。这些指标都直接反映了待测材料大排汗量状态下人体舒适性的保障能力。
通过对同一试样正反向测试可获知样品的样品所具备的排出汗液的能力、样品排出汗液的灵敏程度以及样品的自主速干性能项指标正反面差值，各项项指标正反面差值越大，样品的单向导汗性能越好，与确保高湿环境下大运动量人体舒适性有关的织物性能越好。据此实现对样品的单向导汗性能的判定。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图进一步说明本发明。
如图1，本发明的实施例包括机架1和固定安装在机架1上的样品台3，样品台3包括一块透明平板，优选为透明石英玻璃，厚度0.1-5毫米均可，在透明平板上放置有一层吸水材料9，吸水材料9是一种由高度亲水的纤维材料制成的薄片，厚度为0.05-3毫米，优选为玻璃纤维无纺布、织物或者磨毛石英玻璃或表面均匀涂有超细玻璃细珠石英玻璃板，安置于样品台3和待测样品8之间。
本发明的实施例还包括用于将待测样品8压平于吸水材料9上方的压块10。
本发明的实施例还包括通过光源架连接到样品台3下方的同步光源11，同步光源11为一至数个平面发光源，均匀配置于样品台3平面下方，并沿样品台3中垂线等距离分布，光源优选为LED发光体，发射波长位于紫外一端并通过滤波去除所有可见光部分，所有同步光源11发出的光线均对准样品台3中心。
本发明的实施例还包括通过反射镜固定座14安装在样品台3下方的反射镜12以及用于从下方获取图像数据的工业相机13。所述工业相机13通过相机固定座2安装在样品台3下方，所述反射镜12用于将样品台3中心发出的光线反射到工业相机13镜头用以降低装置高度减少体积。
本发明的实施例还包括固定安装在机架1上端的输液头6，输液头6连接有将液体滴落到待测样品8中心的滴液管7，滴液管7为内径0.1-10毫米的平口管，安置于样品台3平面上方中垂线上，管口距离样品0.1-10毫米。滴液管7通过输液管5连接有输液控制器4。输液控制器4用于精确地以一定输液速度向输液头7输送含有紫外荧光剂的液体，比如含有紫外荧光剂的模拟汗液。
所述的输液控制器4包括支架4-4和分别安装在支架4-4上的针筒4-3和步进电机4-1，针筒4-3内的推进螺杆4-2连接步进电机4-1的动力输出端。
所述机架1将样品台3、滴液管7、待测样品8、吸水材料9、同步光源11、反射镜12以及工业相机13封闭于同一个与外界不透光的空间内。
本发明的实施例还包括光源驱动电源和同步控制器。光源驱动电源用于向同步光源11发送高功率窄电脉冲，脉冲发出的时间、频率和宽度由同步控制器控制。所述同步控制器是一种用于分别向光源驱动电源和工业相机13发送同步脉冲信号的信号发生器，信号脉冲的发送时间、频率和宽度可以调节。
本发明的实施例还包括图像处理及计算系统15，该图像处理及计算系统15包括图像处理软件以及与计算机连接的称重系统，称重系统用于测试前后待测样品8和吸水材料9的称重。数据传送至电脑后合并图像处理结果输出待测样品的单向导汗性能指标。
当输液控制器4启动后，通过输液管5按一定的量和频率精确地输送出含有荧光剂的液体至滴液管7，含有荧光剂的液体排出滴液管7管口后滴在待测样品8表面，待含有荧光剂的液体透过待测样品到达待测样品与透明平板之间的吸水材料9后被吸水材料9吸收并沿吸水材料9平面扩散。输液控制器4启动的同时同步控制器即向光源驱动电源和工业相机13发送同步脉冲信号，光源驱动电源向光源发送高功率窄电脉冲，吸水材料9被含有荧光剂的液体浸润的部分同步发出窄脉冲闪光，工业相机13同步采集图像。
因装置封闭，工业相机13在含有荧光剂的液体透过待测样品8到达吸水材料9之前采集不到任何图像，而当含有荧光剂的液体透过待测样品8到达吸水材料9后，紫外光即激发其中的荧光剂发出可见光，此时工业相机13即可接收到荧光剂到达范围的可见光并得到一个随时间变化的图像系列，通过图像处理软件处理后得到一个随时间变化的光斑面积数组，对数组计算后可以得到光斑开始出现的时间、光斑随时间变化的速度、最终光斑的面积，通过对测前和测后待测样品8和吸水材料9的重量变化可以测得液体在待测样品8上的透过率。
上述光斑开始出现的时间用于表征待测材料排出汗液的及时性，光斑随时间变化的速度用于表征待测材料排出汗液的响应能力，这两项指标都表征了待测材料能否及时迅速地将皮肤表面的汗液推向待测材料另一侧的能力。通过测前和测后待测样品8以及吸水材料9的重量变化测得的透过率则直接表征了待测材料的速干特性和保水性。这些指标都直接反映了待测材料大排汗量状态下人体舒适性的保障能力。
“材料保持服装内侧皮肤表面舒适的能力”通过以下性能来综合表征：
（a）样品所具备的排出汗液的能力：所述光斑大小的变化速度越快，样品所具备的排出汗液的能力越强，与确保高湿环境下大运动量人体舒适性有关的织物性能越好；
（b）样品排出汗液的灵敏程度：光斑初始出现的时间越早，样品排出汗液的灵敏程度越高，与确保高湿环境下大运动量人体舒适性有关的织物性能越好；
（c）样品的自主速干性能：包含有紫外荧光指示剂的模拟汗液在样品上的保有率越低，与确保高湿环境下大运动量人体舒适性有关的织物性能越好。
样品的单向导汗性能综合判定：通过对同一试样正反向测试可获知样品的（a）、（b）以及（c）项指标正反面差值，各项项指标正反面差值越大，样品的单向导汗性能越好，与确保高湿环境下大运动量人体舒适性有关的织物性能越好。
Claims (8)
1.贴身织物材料单向导汗性能的测定装置，包括机架（1）和固定安装在机架（1）上的样品台（3），其特征在于：样品台（3）包括一块透明平板；还包括位于透明平板和待测样品（8）之间的一层吸水材料（9）；还包括同步光源（11），同步光源（11）发射波长位于紫外一端并通过滤波去除所有可见光部分，同步光源（11）发出的光线对准样品台（3）中心；还包括用于从下方获取样品台（3）中心图像数据的工业相机（13）；还包括输液头（6），输液头（6）连接有将液体滴落到待测样品（8）中心的滴液管（7），滴液管（7）通过输液管（5）连接有输液控制器（4）；输液控制器（4）用于以设定的输液速度向输液头（7）输送含有紫外荧光剂的液体；所述机架（1）将样品台（3）、滴液管（7）、待测样品（8）、吸水材料（9）、同步光源（11）以及工业相机（13）封闭于同一个与外界不透光的空间内。
2.如权利要求1所述的贴身织物材料单向导汗性能的测定装置，其特征在于：还包括光源驱动电源和同步控制器；光源驱动电源用于向同步光源（11）发送高功率窄电脉冲，脉冲发出的时间、频率和宽度由同步控制器控制；所述同步控制器是一种用于分别向光源驱动电源和工业相机（13）发送同步脉冲信号的信号发生器，信号脉冲的发送时间、频率和宽度可以调节。
3.如权利要求1所述的贴身织物材料单向导汗性能的测定装置，其特征在于：还包括图像处理及计算系统（15），该图像处理及计算系统（15）包括图像处理软件以及与计算机连接的称重系统，称重系统用于测试前后待测样品（8）和吸水材料（9）的称重；数据传送至电脑后合并图像处理结果输出待测样品的单向导汗性能指标。
4.如权利要求1所述的贴身织物材料单向导汗性能的测定装置，其特征在于：所述透明平板为透明石英玻璃板。
5.如权利要求1所述的贴身织物材料单向导汗性能的测定装置，其特征在于：所述吸水材料（9）是一种包括玻璃纤维无纺布、织物、石英玻璃和表面均匀涂有超细玻璃细珠石英玻璃在内高度亲水材料制成的薄片。
6.如权利要求1所述的贴身织物材料单向导汗性能的测定装置，其特征在于：还包括用于将待测样品（8）压平于吸水材料（9）上方的压块（10）。
7.如权利要求1所述的贴身织物材料单向导汗性能的测定装置，其特征在于：还包括位于机架（1）内部并安装在样品台（3）下方的反射镜（12）；反射镜（12）用于将样品台（3）中心发出的光线反射到工业相机（13）的镜头。
8.如权利要求1所述的贴身织物材料单向导汗性能的测定装置，其特征在于：所述的输液控制器（4）包括支架（4-4）和分别安装在支架（4-4）上的针筒（4-3）和步进电机（4-1），针筒（4-3）内的推进螺杆（4-2）连接步进电机（4-1）。
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