机织物接触凉感性能影响因素的测试与分析

文/李敏

随着科技的发展，人们不断追求高品质生活，尤其是对于服用纺织品而言，不再是仅要求其的遮体功能，舒适性也是需求之一。织物的热舒适性是服装面料重要的性能指标之一，尤其是在炎炎夏日，具有接触凉感的纺织产品可以给人带来凉爽的感觉，所以越来越受到消费者的青睐。

织物接触凉感性能的主要影响因素分为织物自身和外界环境两方面。其中织物自身主要是纤维组分、纤维表面结构和织物组织结构等[1-3]，外界环境包括环境的温度、湿度和风速对织物的接触凉感系数都有一定影响，当外界温度高、湿度低、风速大时，织物表面的水分蒸发速度会加快，从而加快热量传导，产生凉爽感。本文重点研究机织物接触凉感性能的显著影响因素，通过单因素变化而其他因素较小变化的原则，对比分析得出机织物的纤维种类及其规格参数对接触凉感性能的影响规律。为生产企业设计夏季凉爽织物和消费者选择夏季服装提供相关参考。

1 试验部分

1.1 仪器与材料

仪器：NF3031型纺织品接触瞬间凉感测试仪（宁波纺织仪器厂）；Y511B 型密度分析镜（常州纺织仪器厂）；YG141型厚度仪（常州第二纺织机械厂）；BS110S型电子天平（北京赛多利斯科学仪器有限公司）。

材料：选取了20种送检的适合夏季穿着的机织类服装面料。其中部分面料标称有接触凉感性能，为了对比不同规格面料的凉感性能，也选取了一些常规的夏季服装的面料。

1.2 测试

1.2.1 克重测试

按照标准GB/T 4669—2008《纺织品 机织物 单位长度质量和单位面积质量的测定》[4]，取具有代表性的有效织物试样，使用切割器切割面积为100cm2的圆形试样，称量试样的质量。

1.2.2 厚度测试

按照标准GB/T 3820—1997《纺织品和纺织品厚度的测定》[5]，选取适当压脚，提升压脚，将织物摊平在厚度仪参考板上，启动仪器，待读数时可得到与参考板的距离，即该织物的厚度，织物厚度单位为mm。更换测试部位，重复5次试验，求得平均值。

1.2.3 密度测试

按照标准GB/T 4668—1995《机织物密度的测定》[6]，将机织物摊平在工作台上，使用织物密度镜，测量机织物2cm长度上的织物经向的纬纱根数和纬向的经纱根数。数据处理时，将数值换算成长度为10cm的经密和纬密。

1.2.4 接触瞬间凉感测试

按照GB/T 35263—2017《纺织品 接触瞬间凉感性能的检测和评价》[7]标准规定，每个样品裁取5块试样，每块试样的尺寸至少为10cm×10cm。设置载样台温度为20℃，设置热检测板的温度35℃，待热检测板的温度达到设置温度并保持稳定后，将热检测板迅速并垂直放置于试样上，使热检测板表面与织物接触。记录接触凉感系数Qmax单位为W/cm2。试验数据Qmax为5次测量的数据均值，以减小试验误差。

2 结果与分析

2.1 测试结果

对18种织物进行测试，其规格参数和接触凉感值结果见表1。

表1 机织物试样的规格参数及接触凉感值

由表1可知，选取的机织物克重的值域为26g/m2～201g/m2，均值为111g/m2。极差为175g/m2，大部分机织物克重集中在122g/m2～140g/m2。厚度的值域为0.03mm～0.43mm，均值为0.24mm。极差为0.4mm，其中锦纶织物的厚度偏薄，属于超薄织物。经密值域为230根/10cm～860根/10cm，均值为519根/10cm。大部分机织物经密集中在510根/10cm～590根/10cm。纬密值域为200根/10cm ～810根/10cm，均值为368根/10cm，大部分机织物纬密主要集中在300根/10cm ～370根/10cm。其中锦纶织物经纬密偏大，属于高密织物。因此锦纶织物是高密超薄型织物。

2.2 结果分析

2.2.1 不同纤维种类的接触凉感性能

从表1中选取1#～4#面料为比较对象，不难发现，此4种面料是纤维的成分不同，组织结构相同，克重、厚度和密度大致相同。此组机织物的组织结构为平纹，克重为（126±4）g/cm2，厚度为（0.46±0.01）mm，经密为（555±25）根/10cm，纬密为（290±30）根/10cm。棉、粘胶和涤纶的接触凉感系数均小于0.200W/cm2。相同测试条件下，锦纶的接触凉感系数最高，值为0.262（W/cm2）。根据GB/T 35263—2017标准的评价指标，当△T=15℃时，样品的接触凉感系数大于0.15W/cm2，说明样品具有接触瞬间凉感性能。因此该组的4类织物都具有接触凉感性能。其中锦纶织物的接触凉感性能最佳。

根据图1的曲线变化趋势，可得棉、粘胶、涤纶和锦纶的接触凉感系数由大到小的排序为锦纶＞涤纶＞粘胶＞棉。

图1 棉、粘胶、涤纶和锦纶的接触凉感性能

从表1中选取5#～8#面料为比较对象，此4种面料是纤维成分不同，组织结构相同，克重、厚度和密度大致相同。选取的机织物组织结构为平纹，克重为（76±4）g/cm2，厚度为（0.2±0.05）mm，经密为（510±30）根/10cm，纬密为（360±10）根/10cm。

根据图2的测试曲线变化趋势，可得涤纶、蚕丝、铜氨和锦纶的接触凉感系数由大到小的排序为锦纶＞铜氨＞蚕丝＞涤纶。

图2 涤纶、蚕丝、铜氨和锦纶的凉感性能

表2为一组对比试验。织物的成分分别为粘/亚麻和粘/涤纶，其中混纺比相同，其他因素较小变化。由于试验面料品类的有限，没有与亚麻面料组织结构相同且克重、厚度、密度大致相同的其他成分的面料，因此无法比较亚麻和其他纤维种类的织物的接触凉感性能。根据表2中两种面料的接触凉感系数，可知混纺织物粘/亚麻的凉感性能小于粘/涤纶，由此可推出亚麻织物的凉感性能大于涤纶织物。

表2 亚麻和涤纶的接触凉感系数

根据图1 、图2和表2结果对比分析可得：纤维的凉感性能由大到小排序为锦纶＞铜氨＞蚕丝＞涤纶＞粘胶＞棉，亚麻的凉感性能优于涤纶织物，且锦纶、铜氨和蚕丝织物凉感性能较为优异。

根据表1对20种织物的接触凉感的测试结果，锦纶织物的接触凉感系值域为0.231W/cm2～0.351W/cm2，极差为0.120W/cm2，均值为0.220W/cm2。粘胶织物的接触凉感系值域为0.135W/cm2～0.257W/cm2，极差为0.122W/cm2，均值为0.202W/cm2。根据GB/T 35762—2017标准中对织物接触凉感性能的评价，锦纶和粘胶织物具有接触凉感性能。

2.2.2 组织结构对织物接触凉感性能的影响

表3对比了平纹与2/1左斜纹织物的接触凉感值。其中13#与14#两组面料，织物组织不同，克重、厚度和密度大致相同。15#和16#两组面料亦如此。测试结果发现，平纹的接触凉感性能弱于经面斜纹的接触凉感性能。

表3 平纹和斜纹织物样品信息与接触凉感值

由于面料的内部包含纤维、空气和水分三者混合物，织物组织结构决定了三者的分布区域和比例，从而影响织物的接触凉感。静止空气的导热系数比纤维和水的小，所以织物中空气含量越多，其导热性越差，反之则面料的向外传递热量的能力越强，凉感会越明显[8]。此外，织物的组织结构决定着织物与皮肤的接触面积，织物与皮肤接触的面积越多则凉感效果越好。由于平纹组织与经面斜纹组织的孔隙大小不同，经面斜纹与皮肤的接触面积大于平纹，所以经面斜纹接触凉感性能优于平纹。

2.2.3 织物克重、厚度及密度与接触凉感性能的相关性分析

根据表1的织物基本信息与接触凉感系数，通过Microsoft Excel电子软件中的correl 函数求得织物各个基本参数与其接触凉感的相关系数，从而制得表4。

表4 织物的克重、厚度及密度与Qmax的相关系数

由表4的结果可知，对于机织物而言，织物的接触凉感系数与厚度呈显著负相关性，与克重的负相关性次之。织物的接触凉感系数与经密和纬密均呈正相关性。从相关系数可知，纬密与厚度对机织物的接触凉感系数影响更为明显。因此，对于夏季面料而言，适当减小厚度、增加织物密度有助于提高织物的接触凉感性能，因此可以选择纬密较大的轻薄型机织物进行研发与生产。

3 结论和建议

所选取的7种纤维种类中，纤维的凉感性能由大到小排序为锦纶＞铜氨＞蚕丝＞涤纶＞粘胶＞棉，亚麻的凉感性能优于涤纶织物，且锦纶、铜氨和蚕丝织物凉感性能较为优异。

当其他因素一致时，机织物的两种组织结构中，经面斜纹的接触凉感性能优于平纹的组织结构。厚度对于织物的接触凉感的影响都是负相关，且与其他影响因素相比，厚度的影响最为显著。因此对于织物而言，厚度是织物接触凉感的主要影响因素，在研发凉感面料时，可以选择轻薄型的机织物为主。