服装及其面料热传递性能的测试与比较.pdf

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1、第2 8 卷第1 期 2 0 0 7 年1 月 纺织学报 J o u r n a lo fT e x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 8N o 1 J a n 2 0 0 7 文章编号：0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 7 ) 0 1 0 0 8 7 0 4 服装及其面料热传递性能的测试与比较 张云，吴子婴，及二丽，周小红，陈建勇 ( 浙江理工大学先进纺织材料与制备教育部重点实验室，浙江杭州3 1 0 0 1 8 ) 摘 要新型织物模拟的暖体出汗假人能够测试服装的热阻和湿阻，传统平板式织物保暖仪可以测试各种纺织品 热传递性能。采用这2 种方法，对1

2、组衬衣及其面料的热阻进行测试与比较。结果显示：平板保暖仪与暖体假人均 具有较高的试验精确度和重现性，但暖体假人测试得到的服装及其附面层空气热阻与平板式织物保暖仪测试得到 的织物及其附面层空气热阻有一定的差异。 关键词热舒适；热阻；暖体假人；平板保暖仪；织物 中图分类号：T S 9 4 1 7 9文献标识码：A M e a s u r e m e n ta n dc o m p a r i s o no ft h et h e r m a lt r a n s p o r to ff a b r i ca n di t sg a r m e n t Z H A N GY u n ，W UZ i

3、y i n g ，J IE r l i ，Z H O UX i a o h o n g ，C H E NJ i a n y o n g ( T h eK e yL a b o r a t o r yo fA d v a n c e dT e x t i l eM a t e r i a l sa n dM a n u f a c t u r i n gT e c h n o l o g y ，M i n 括t r yo fE d u c a t i o n ， Z h e j i a n gU n i v e r s i t yo fS c i T e c h ，H a n g z h o u

4、 ，Z h e j i a n g3 1 0 0 1 8 ，C h i n a ) A b s t r a c tAn o v e lp e r s p i r a t i o ni m i t a t i o nt h e r m a lm a n i k i ni sd e v e l o p e dt om e a s u r et h et h e r m a lr e s i s t a n c ea n d m o i s t u r ev a p o rr e s i s t a n c eo ff a b r i c s T h et r a d i t i o n a lg

5、u a r d e dh o tp l a t ea p p a r a t u sc a nb eu s e dt om e a s u r et h e t h e r m a lc o n d u c t i v i t yo fv a r i o u st e x t i l e s M e a s u r e m e n to ft h e r m a lr e s i s t a n c eo fas e r i e so fs h i n sa n dt h er e l a t e d f a b r i c sa r ec a r r i e do u tw i t ht h

6、 ea b o v et w oa p p a r a t u s T h ed a t as h o w st h a tt h e s et w oa p p a r a t u sa l lh a v eh i g h a c c u r a c ya n dr e p r o d u c i b i l i t y H o w e v e r ，t h et h e r m a lr e s i s t a n c eo ff a b r i c sw i t ha i rl a y e rm e a s u r e db yt h e g u a r d e dh o tp l a

7、t ea p p a r a t u si sl e s st h a nt h a tb yt h et h e r m a lm a n i k i n K e yw o r d st h e r m a lc o m f o r t ；t h e r m a lr e s i s t a n c e ；t h e r m a lm a n i k i n ；g u a r d e dh o tp l a t ea p p a r a t u s ；f a b r i c 科学的热舒适性评价方法在功能面料和服装的 研发、贸易中极其重要。A S T M l 5 1 8 、G B1 1 0 4

8、 8 8 9 A 标准制定的纺织品保温性能试验方法，采用平板式 织物保暖仪测试织物的传热系数、克罗值和保暖 率。文献 2 3 指出平板仪适合测试绝大多数纺织 品的保暖性能，但平面试样与服装形态存在较大差 异。文献 4 认为垂直式平板织物保暖仪在织物与 热板保持一定间隙时，能够反映服装的保暖性能，而 暖体假人试验误差较大。由A S T M F l 2 9 1 、I S 0 7 9 3 3 标 准规定的暖体假人测试服装的热阻与湿阻，反映服 装与人体的合体程度及人体活动引起的皮肤与服装 间空气层的变化。文献 5 报道了一种新型的织物 模拟暖体出汗假人，在模拟人体出汗状态下，同时测 试服装热阻和湿阻。

9、 平板式织物保暖仪与暖体假人是织物和服装热 舒适性评价的2 种测试方法，本文基于新型织物模拟 暖体出汗假人的研制成功，对1 组衬衣及其面料的热 阻进行了测试比较，探讨了平板式织物保暖仪和暖体 假人在评价织物和服装热舒适性方面的作用。 1 试验仪器 1 1 织物模拟暖体出汗假人 图1 为织物模拟的暖体出汗假人。主要特征： 1 ) 体内放置2 个加热元件及循环水泵，模拟人体体 温，维持在3 7o C ；2 ) 采用防水透气面料模拟人体皮 收稿日期：2 0 0 6 0 4 0 4修回日期：2 0 0 6 0 8 1 5 基金项目：国家自然科学基金资助项目( 5 0 6 4 3 0 1 3 ) ；浙江

10、理工大学科研启动基金资助项目( 0 6 0 1 0 6 5 一Y ) 作者简介：张云( 1 9 8 1 一) ，男，硕士生。主要研究方向为现代纺织技术及其产品开发。陈建勇，通讯作者，E - m a i t ：c j y z i s t e d u e n 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 8 8 纺织学报第2 8 卷 肤，既锁住了身体内部的水分，同时又允许水蒸气渗 透皮肤，真实模拟人体出汗；3 ) 模拟人体的皮肤可 以更换，模拟不同的人体出汗率；

11、4 ) 在模拟人体出 汗状态下，同时测试服装及其附面层空气的热阻( 以 下称服装热阻) 和湿阻。 图1 织物模拟暖体出汗假人 F i g 1P e r s p i r i n gf a b r i ct h e r m a lm a n i k i n 服装保暖性能指干热阻抗，即忽略了通过皮肤 出汗散发的热。服装热阻计算公式如下： R 。：掣 H = H d + H 。( 1 ) H 。= E Q 式中：R 。为服装热阻( m 2 W ) ；A 为人体的体表 面积( 1 7 9m 2 ) ；t 。为假人皮肤的温度( ) ；t 。为环 境温度( ) ；E 为水的汽化热( W h g ) ；Q 为

12、假人的 蒸发出汗量( g h ) ；H 为假人的总散热量( W ) ；H 。为 假人的干散热量( W ) ；H 。为假人的蒸发散热 量( W ) 。 1 2 平板保暖仪 平板保暖仪由试验台平板、机箱构成，组成了一 个恒定温差环境，试验台平板上的热量仅通过试样 织物向上传递，如图2 所示。 平板保暖仪试验板散热量、平均温度与试样罩 内空气平均温度之差、试验时间和织物热阻C L O 值 在仪器上直接显示，织物热阻C L O 值被定义为 C L O = 赫 2 研赫 ( 2 ) 式中，u ，为有试样时试验板传热系数( W ( m 2 o C ) ) ； 图2 平板保暖仪 F i g 2 G u a

13、r d e dh o tp l a t e U h 为无试样时试验板传热系数( w ( m 2 o C ) ) 。 考虑到织物附面层空气的热阻，根据试验板散 热量、平均温度与试样罩内空气平均温度之差和试 验时间，计算织物及其附面层空气的热阻( 以下称织 物热阻) 。 耻掣 ( 3 ) 式中，尺；为织物热阻( o C 1 i 1 2 W ) ；A7 为试验板面积 ( 0 0 9m 2 ) ；t ：为试验板平均温度( o C ) ；t ：为试样罩 内空气平均温度( o C ) ；H ：为试验板散热量( w ) 。 2 试样 表1 为衬衫面料试样规格。经纬密度测试采用 I S O7 2 1 1 2

14、1 9 8 4 标准；面密度测试采用I S O3 8 0 l 一 1 9 7 7 标准；厚度测试根据I S O5 0 8 4 1 9 7 7 标准；织物 经向紧度、纬向紧度和总紧度由计算而得。根据暖体 出汗假人尺寸，将表1 列出的织物制成号型统一的试 验用衬衫，下装采用1 0 0 锦纶吸湿排汗休闲裤。平 板保暖仪测试试样的传热面积为5 0c m 3 0c m 。 3 试验数据 试验环境温度为( 2 0 2 ) ，相对湿度为( 6 5 4 ) 。平板保暖仪试验台平板温度控制在3 5 。织 物模拟暖体出汗假人体温控制在3 7 ，皮肤温度接 近3 5 ，静止站立姿势，测试假人皮肤温度、实际的 环境温

15、度、假人的总散热量和假人蒸发出汗量，然后， 计算得到服装热阻。由于在试验中暖体假人不断散 发的水气需用环境温度的水从体外水箱补充，而加热 补充水会增加散热量，给出修正项j ，则服装热阻为 p A ( t 。一。) 1 8 H d 0 0 0 11 6 1 Q ( t 。t 。) 、7 式中，t 。为暖体假人中心温度( 3 7 ) 。 重复3 次试验，所得数据平均值见表2 、3 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第1 期张云等：服装及其面料热传递性

16、能的测试与比较 8 9 表3 平板保暖仪试验数据 T a b 3D a t e so fg u a r d e dh o tp l a t e 4 结果分析 4 1 试验误差 平板保暖仪与暖体假人具有较低的试验误差。 暖体假人服装热阻试验离散C V 值为0 4 3 一 4 0 9 ，平均值为2 8 5 ；平板保暖仪织物热阻试验 离散C V 值为0 8 3 9 6 7 ，平均值为3 8 3 。 4 2 服装织物的热阻 暖体假人测试得到的服装及其附面层空气热阻 与平板式织物保暖仪测试得到的相应数据存在一定 差异。 暖体假人皮肤表面温度为3 3 5 9 3 4 1 7 ，本 文的试验近似用3 5 时

17、水的汽化热( 0 6 7 2W h g ) ， 由式( 1 ) 计算假人的蒸发散热量，并得到干散热量， 结果列于表2 。暖体假人在试验中模拟的出汗量较 大，测试过程中模拟出汗量为2 8 8 7 1 3 2 8 6 6g h ， 相当于人从事篮球运动时的出汗量。7 。模拟人的代 谢产热为3 5 7 0 5 3 7 4 0 2W ( 即1 9 9 4 7 2 0 8 9W m 2 ) ，其中1 5 3 1 6 1 7 0 6 2w ( 即8 5 5 6 1 1 6 7 0W m 2 ) 为通过服装传导的干散热，占总散热 量的4 0 9 5 一4 5 9 5 。在不考虑人体出汗蒸发热 时，测得的服装

18、热阻为0 1 8 0 0 2 1 0 m 2 w 。 平板保暖仪模拟的热消耗量为9 8 6 8 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 9 0 纺织学报第2 8 卷 1 1 5 9 4W m 2 ，与暖体假人模拟的干散热量是相当 的，织物内外侧温度差为1 4 0 5 。1 5 5 7 ，稍低于 暖体假人服装内外侧温度差( 1 5 8 3 1 6 9 3o C ) ，因 此，平板保暖仪测得的织物热阻稍低，为0 1 2 5 0 1 8 2 m 2 W 。 5

19、研究展望 采用新型的织物模拟暖体出汗假人和传统的平 板式织物保暖仪测试了1 组衬衣及其面料的热阻， 且用暖体出汗假人模拟人在篮球运动时的出汗状 态，分析了新型的织物模拟暖体出汗假人在测试技 术上的进步及服装热阻和织物热阻之间存在的差 异。下一步的研究将在模拟不同生理出汗状态下， 找出服装热阻与织物热阻的关系，建立服装及其面 料热舒适性的科学评价方法。黼 参考文献： 1 郁幼君，陆慧娟平板式保暖仪传热系数与保温率的 关系研究 J 上海纺织科技，2 0 0 4 ，3 2 ( 4 ) ：5 7 5 8 M e C u l l o u g hEA H o tp l a t ev sm a n i k

20、i nm e a s u r e m e n t so f t l l e r m a lr e s i s t a n c e C I n t e r n a t i o n a lC o n f e r e n c eo n E n v i r o n m e n t a lE r g o n o m i c s S a nD i e g o ：C A ，1 9 9 8 S a t s u m o t oY ，I s h i k a w aK ，T a k e u c h iM E v a l u a t i n gq u a s i - c l o t h i n gh e a tt r

21、 a n s f e r ：ac o m p a r i s o no ft h ev e r t i c a lh o tp l a t e a n dt h et l l e r m a lm a n i k i n J T e x t i l eR e s e a r c hJ o u r n a l ， 1 9 9 7 ，6 7 ( 7 ) ：5 0 3 5 1 0 L e s l i eL e v i n e ，M i c h a e lNS a w k a ，m c h a r dRG o n z a l e z E v a l u a t i o no fc l o t h i

22、n gs y s t e m st od e t e r m i n eh e a ts t r a i n J A I H NJ o u r n a l ，1 9 9 8 ，5 9 ( 8 ) ：5 5 7 5 6 2 F a nJ ，C h e nYS M e a s u r e m e n to f c l o t h i n g t h e r m a l i n s u l a t i o na n dm o i s t u r ev a p o a rr e s i s t a n c eu s i n gan o v e l p e r s p i r i n gf a b r

23、i c t h e r m a lm a n i k i n J M e a sS c iT e e h ， 2 0 ( ) 2 ，1 3 ( 7 ) ：1 1 1 5 1 1 2 3 F a nJ ，Q i a nXM N e f ff u n c t i o n sa n da p p l i c a t i o n so fw a l t e r ， t h es w e a t i n gf a b r i cm a n i k i n J E u rJA p p lP h y s i o l ，2 0 0 4 ， 9 2 ( 1 ) ：6 4 1 6 4 4 F u r u t aT

24、 ，Y a g i h a r aS E x c e h e c h A p o l y a m i n o a c i d d e r i v a t i v e ，h i g h l ym o i s t u r e p e r m e a b l e ，w a t e r p r o o f m a t e r i a l J J o u r n e lo fC o a t e dF a b r i c s ，1 9 9 0 ，2 0 ( 7 ) ：1 1 2 2 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 2 3 4 5 6 7 r l r L r L r L r L r L 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark