涤棉股线电脑横机针织物的导热性能

赵 超，杨彩云

(天津工业大学，天津 300387)

涤棉股线电脑横机针织物的导热性能

赵 超，杨彩云

(天津工业大学，天津 300387)

文章利用涤棉合股纱线在斯托尔电脑横机上通过改变弯纱深度，使其以0.2 mm为间隔，编织形成了线圈长度不同的一系列纬平针和罗纹织物，共计20块。测定了织物的各个结构参数和衡量导热性能的指标，包括冷暖感、导热系数以及含气性。分析得到了结构参数对织物导热性能的主要影响规律与原因。

涤棉合股纱线； 纬编针织物； 结构参数； 导热系数；含气性； 冷暖感

近年来，随着人们生活水平和生活质量的不断提高，人们对服装的要求也相应发生了改变，除了结实耐穿﹑美观大方以外，越来越多消费群体开始更多关注服装的穿着舒适性，包括服装面料的保暖透湿、御寒散热、隔离辐射等。本文从改变线圈长度入手改变针织物结构参数(包括线圈长度L、密度P、厚度t、未充满系数η以及平方米重量Q)，测得了不同参数下衡量织物试样的导热性能的各项指标并就其产生机理进行了相关分析。

1 实验部分

本文选用以涤棉股线编织形成的常用服用织物针织物纬平针织物和1+1罗纹组织，线圈结构图如1所示。材料准备与织造过程如下：

1.1 实验材料

纤维种类：涤纶纤维(57 tex)、棉纤维(39 tex)。

纱线结构：涤纶1股，棉纱1股进行合股。纱线细度：

57 tex+39 tex=96 tex。

织物组织：由于纱线数量以及织造条件有限，本论文选用纬平针织物和罗纹织物各5种。根据实验测试要求，试样规格为：30 cm×30 cm(测试不同指标时可根据需要合理裁剪布样)。

图1 线圈结构图

织物线圈长度：每一种组织的试样均有五种不同的弯纱深度。

1.2 织造阶段

本文所用织物试样均在斯托尔(STOLL)电脑横机上编织而成，该机器具有花型多变、织造快捷、线圈大小均匀等优点。织造前，首先根据电脑横机的机号范围对实验用纱进行合理的股数配置，使所用纱线既满足机器的织造要求又能符合本论文的测试需求，然后根据测试时试样的大小，估算需要的织针数目(纵行数)和编织的横列数。导热性能的测量需要的试样尺寸大小为30 cm×30 cm，经计算，对于平针织物需要210个纵行260个横列，对于罗纹织物需要270个纵行180个横列。将程序输入控制系统，并以0.2 mm为间隔，形成弯纱深度不同的试样。

1.3 试样规格

以不同弯纱深度形成实验试样后，按照相关的方法对其其他结构参数如织物横密、纵密、未充满系数、厚度、平方米重量等各种物理指标进行测试，测试时注意尽量减小误差，结果如表1、表2所示。

表1 纬平针组织涤棉合股针织物的试样规格

表2 罗纹组织涤棉合股针织物的试样规格

2 织物导热性能的指标测试

衡量服装面料导热性能的指标主要有导热系数λ、热阻R、绝热率以及克罗值CLO，此外含气性能的优劣对导热性能的好坏也有一定的影响。

2.1 导热系数及其测量

纺织材料的热物理参数之一就是导热系数，所谓导热系数[2]是指在传热方向，纤维材料厚度为1 m，面积为1 m2，两个平行表面间的温差为1 ℃，1 s内通过材料传导的热量焦耳数，数值上等于单位温度梯度下的热通量，用来表征材料热传导性能的好坏，它与材料的种类、结构、组成、温度、湿度及压力等因素有关。织物的导热系数既影响织物保暖性能，又影响织物的散热性能。织物试样的导热系数通过KES-F7织物风格仪直接测得。

2.2 含气量 含气率及其测量

一般服装材料内部含有空气的性质叫含气性，通常用含气量或含气率表示。

含气率是指织物单位体积中所含空气的体积，即表示织物中含空气的体积百分比，与织物的厚度无关，单位为：%。含气量是指一定厚度的织物其单位面积含有空气的体积数，单位为：m3/m2。显然织物含气量是织物中空气含量和织物厚度的函数。织物含气性受纤维种类、纱线粗细、织物组织结构及密度等因素的影响[3～4]。含气量与含气率的数值是通过计算得到的。

(2-1)

含气量=含气率×bT×10-2m3/m2

(2-2)

式中： ρF——纤维密度，g/m3；

δ——织物体积重量，g/m3；

bT——织物厚度，cm。

2.3 冷暖感及其测量

织物与皮肤接触时，由于织物与皮肤之间的温度不同差异，在一定程度上存在着热交换，导致皮肤温度上升或下降。这种织物与皮肤接触后织物给人体皮肤的温度刺激在大脑中形成的关于冷或暖的判断就称为冷暖感[5]。利用KES-F7织物风格仪模拟织物与皮肤接触可直接测得冷暖感的数值。

3 数据分析与结论

3.1 实验数据

实验测得的试样导热系数、含气量与含气率、冷暖感如表3所示。

表3 试样的测量数据

3.2 织物结构参数之间的关系及分析

从表1和表2可以看出：对于一定细度的不同组织结构的织物而言，各结构参数之间的相互关系的变化规律是相同的，具有良好的相关性。具体表现为无论是纬平针织物还是罗纹织物，随着弯纱深度的增加，线圈长度L相应增加，均会导致未充满系数η和织物厚度t的增加，纵密PB、总密度P、平方米重量Q以及体积重量的相应减少，而织物横密PA变化不大。

这是因为随着线圈长度的增加,一方面，线圈的圈弧、圈柱长度都会增加,使得孔隙率明显增加，在数值上为未充满系数增大，织物纵向密度减小；另一方面，由于线圈在织物中以三维空间[2]结构存在，所以线圈长度的增加使得织物在垂直于水平面的方向上变得蓬松，在视觉上表现为织物厚度值增大。在上述两方面的综合作用下，织物单位面积质量和体积重量均会减小。而织物的横向密度在很大程度上受机器机号的制约，所以在一定纱线系度范围内，横向密度的变化不太明显；织物总密度是织物横向密度与纵向密度之积，在前者变化不明显的前提下，其大小主要由纵密决定，这就导致了织物总密度随线圈长度增大而减小的趋势。

织物的结构参数和线圈长度成很好的相关性，所以要分析织物的导热系数与织物结构参数的关系只需分析线圈长度与导热性能关系。

3.3 织物结构参数与导热性能指标之间关系及分析

从表3可以看出：

(1)随着线圈长度的增加，导热系数减小。这是因为随着线圈长度的增加,线圈的圈弧、圈柱长度增加,织物蓬松，空隙率明显增加，有更多的静止空气可以存留在织物当中，织物的保暖性增强，故织物导热系数减小；此时织物的厚度的增加，加剧了蓬松织物捕捉静止空气的能力，从而减小了织物的导热系数；织物平米重量和体积重量随线圈长度的增加而下降，意味着单位体积内纱线稀松，而纱线的导热性能高于空气，所以纱线的减少使导热系数随之减小。

(2)而对于瞬间冷暖感而言，其大小与织物表面结构有关[6],相同纤维的织物在与皮肤接触时的温暖感与阴凉感，主要决定于织物的表面结构。由于与皮肤真正接触的表面上，皮肤温度一般总是高于织物表面温度，纤维的导热系数比空气的导热系数大，织物与皮肤真正的按触面积大，则导热散失的热量大，因而有阴凉感，反之则有温暖感。而接触面积的大小，与接触形式直接相关，当织物与人体间为点接触的形式时接触面积最小,对于平针织物和罗纹织物而言，在其他条件相同的前提下，罗纹织物较为紧密，与皮肤的接触点多，故瞬间冷暖感大。

(3)随着线圈长度的增加，织物蓬松度增加，捕捉的静止空气含量也就随之增大，故织物含气率增加；而随着线圈长度的增加，厚度增加，静止空气的含量进一步增多，含气量也就相应地增大了。

此外，对不同组织结构的试样而言，相同的线圈长度下，罗纹组织较平针组织来说，其含气率与含气量都较大。其原因在于，双面的罗纹组织比单面的平针组织厚度大，捕捉静止空气的能力大。

4 小结

服用性针织产品越来越多地受到了人们的关注，其市场前景必将一片光明，因此不断改善其服用性能，特别是导热性能是至关重要的。本文只是以纬平针织物和罗纹织物为对象，进行的线圈长度在一定范围内变化的测试，初步得到了一些关于股线织物导热性的结论，更系统的分析预测还有待进一步研究。

[1] 宋兰霞，陈昀.织物结构密度对织物导热性能影响的研究[J].中国纤检，2005，(3)：24—273.

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[6] 秦言华等．纬平毛针织物热舒适性能与织物结构参数关系的探讨[J]．纺织学报，1994，15(1)：11—14.

Thermal Performance of Polyester/cotton Thread Knitted Fabric

ZhaoChao,YangCaiyun

(Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387,China)

In this paper, polyester/cotton yarn was weaved on the Stoll computer flat knitting machine. By changing the sinking depth, which takes 0.2 mm as the interval, 20 pieces of plain-knitted fabrics and rib fabrics was produced. All structure parameters of fabric were determined and the thermal performance indicators, including warm-cool feeling, thermal conductivity and air-containing were measured.At last, the influence rule of main structure parameters to fabric thermal conductivity and reason were abtained.

polyester and cotton thread yarn; knitted fabric; structure parameter; thermal conductivity; air-containing; warm-cool feeling

2015-04-22

赵 超(1988—)，女，河北石家庄人，硕士研究生。

TS106.4

A

1009-3028(2015)04-0007-04