（材料学专业论文）织物导热性能的研究.pdf

北京服装学院2 5 届硕士学位论文y7 1 8 9 6 9 - 织物导热性能的研究 摘要 论文中织造了系列羊毛和涤纶平纹机织物，测定了织物的物理指标和 导热性能参数，分析得到了影响织物导热性能的主要因素及其规律。经研 究发现：纱线结构、织物结构等因素间接影响了织物导热系数的大小。织 物。睢r 维的种类、织物的组成及温度是影响织物导热系数的木质索。曲 种纤维织物的导热系数在体积重量o 2 5 0 3 c m 3 、含气率7 5 8 0 的范喇 内出现最低值，在此条件下织物的保暖性最好。 关键诩：机织物、导热性能、导热系数 北京服装学院2 0 0 5 届硕士学位论文 s t u d yo nt h ef a b r i c sp r o p e r t yo f h e a t c o n d u c t i o n a b s t r a c t b yw e a v i n gas e r i e so fw o o la n dt e r y l e n et a b b yf a b r i c sw i t hd i f f e r e n tw a l p a n dw e f td e n s i t y , t h i sp a p e rm a i n l ys t u d i e st h el e a d i n gf a c t o ra n d l a ww h i c h a f f e c tt h ep r o p e r t yo fh e a tc o n d u c t i o n t h r o u g hl o t so fe x p e r i m e n t s ，w eg e tt h a t t h es t r u c t u r eo fy a r na n df a b r i c s i n d i r e c t l y i n f l u e n c et h ep r o p e r t yo fh e a t c o n d u c t i o na n dt h ee s s e n t i a lf a c t o ra r et h es p e c i e so ff i b r e s 、t h ec o n s t i t u t eo f f a b r i c sa n dt h et e m p e r a t u r e u n d e rt h ec o n d i t i o no fe x p e r i m e n t s ，w h e nt h e w e i g h to fp e rv o l u m ei s0 2 5 - 0 3g c m a n dt h er a t i oo fk e e p i n ga i ri s7 5 - 8 0 t h ei n d e xn u m b e ro fh e a tc o n d u c t i o n o ft h et w ok i n d so ff a b r i c sa l ll l a v ea l o w e s tv a l u e k e y o r dt a t t i n gf a b r i c b ，p r o p e r t yo fh e a tc o n d u c t i o n ，i n d e xn u m b e ro fh e a t c o n d u c t i o n 2 北京服装学院2 0 0 5 届硕士学位论义 0 前言 近年来，服装、纺织品服用性、舒适性的研究成为现代纺织服装领域的 前沿课题，它是人们生活水平提高后的必然产物，具有重婴的理论和现实 意义。作为影响服装舒适性的基本条件和重要因素之一，服装的热湿舒适 性日益受到关注。 服装的热湿舒适性主要是研究服装材料即织物的热湿传递性能。实际穿 着过程中，织物的热、湿传递是同时存在、相互影响的。人体在炎热的夏 天或大量运动之后，产生大量的汗，这时织物中热量的敞发方式是热传导 和湿传导同时进行的，并伴随着对流和辐射传热等方式；而在相对静止( 无 风) 、不出汗的情况下，织物中以热传导为主。近年来研究领域对织物单纯 热传递、单纯湿传递和综合湿传递性能的研究很多，其中湿传递性能的研 究居多。对于织物的热性能方面，系统的研究较少。 本文将从织物重要的热性能指标导热系数入于，分析影响织物导热 系数的因素及影响规律。因为织物的导热系数是表征织物热传导性能的指 标，是影响服装热湿舒适性的重要因素。通过本课题对织物导热性能的 i ：i f 究探讨，得出不同实验条件下织物导热系数值，为今后服装、织物的热湿 性能研究提供囊婴的基础数据和参考，也为织物的设计开发奠定基础。 一j ! 堡! 垦堑堂堕；! ! ! 星堡圭堂堡! 焦茎 1 文献综述 1 1 织物热湿舒适性研究的发展概况 随着时代的发展，人们对服裟的要求不仅停留在过去的纬实、埘穿，1 缸i l 要求i 蚍 要款式新颖、荧观大方，又要穿着舒适。因此服装舒通性的研究，尤j 热湿舒适, v l f l ：j t , j i 。 究日益受到各国纺织服装领域学者的关注。 所谓服装穿着热湿舒适性就是指在一定气候条件和人体活动水甲下，服装凋节人体 与环境1 1 ：】j 的热最和水汽交换，从而维持他人体感觉舒适胸农内微。e 候f f j 性能，它址人体、 服装、环境三者之f i = l j 综合5 1 衡的体现。敝人体感觉舒适与否，取决于人体的活动水i ，、 织物的热湿传递性能及所处环境的气候条件。 织物热湿舒适性能分为热舒适性能和湿舒适性能两力m j 。热舒适性能主婴枥艟织物 保护体温的保暖性或散热性能； ：5 t 舒适性能可分为汽态湿舒适性能和液念泓舒适性能， 反映了织物对人体皮肤水分的散失和汗液溢流时的舒适性能。热舒适性主要取决于织物 的传热性能及环境中空气的状态，湿舒适性则主要取决于由于人体处于高温、高湿耳：境 或人体进行剧烈活动使皮肤表面与外界环境产生湿度梯度时，面料吸湿、放渝能力的火 小【2 1 ，严格意义上讲，热、湿舒适性是同时存在、相互影响的，而日湿舒适性能往某种 程度上也自助于热舒适性能。由此可见，服装材料 o 一系列兰( 6 0 现、2 8 0 彝甯系列) 一系列3 ( 6 0 s 2 ，2 4 0 经密系列) 织物经纬向密度、织物总紧度及织物厚度可以认为是织物的结构参数，它们的大小 只是影响织物导热性能的表观因素，而不是本质因素。根据传热过程的基本理论，影响 物质的导热性能的本质因素应该是物质的种类、物质的组成及温度。因为织物是由纤维 与空气组成的，所以织物中纤维与空气的导热性能的协同效应决定了织物的总导热性 能。当纤维种类一定时，影响织物导热性能的本质因素应该是织物中含空气与含纤维的 北京服装学院2 0 0 5 届硕士学位论文 比例。织物的体积重量定量表明织物中含有纤维的比例，而织物含气率定量表明织物中 含空气的比例，下面分别以体积重量和含气率为影响因素，讨论不同系列羊毛织物的导 热系数的变化规律。图3 - 4 和图3 - 6 中分别给出不同系列试样导热系数与织物体积重毓 及含气率的变化关系。讨论如下： ( 1 ) 图3 4 a 说明在实验条件下，不同经密的羊毛织物，在体积重量o 2 7 0 3e c c m 3 范围内都表现出导热系数有最低值的变化规律。体积重量人于该范幽时，随体积重量增 加，织物导热系数增加。 在姚穆等人编著的纺织材料学一书中提到：“试验资料表明，纤维层的体积重量 在0 0 3 0 0 6 9 c m 3 范围内，导热系数是最小的”，但资料中并没有对该现象做出解释。奉 实验中织物导热系数随体积重量增加出现最小值的现象与资料报道相同。 ( 2 ) 纺织材料主要是由纤维与空气组成的。显然织物体积重量增加，织物含纤维的 比例增加，含空气的比例就会减少，织物的含气率就会降低。图3 5 给出织物体积重量 与织物含气率的关系曲线，说明二者呈线性关系。 因为织物中空气与纤维的比例是决定织物导热系数的主要因素，所以图3 4 b 给出导 热系数随织物含气率的变化规律曲线，应与图3 。4 a 相对应。可以看出，织物导热系数随 含气率变化也有最小值，出现在含气率7 8 8 0 范围内。当含气率小于该范围时，随织 物含气率降低，织物导热系数增加。 姜o 1 0 蒜 鬟o 0 8 b o 0 6 0 1 2 l j ic 1 0 e 蕾 辎 懈o 0 8 替i b 幽3 4 织物组成对毛织物鞋热系数的影响 一系勋i ( 6 0 s 2 、3 2 0 经密系刊) 、一系列1 ( 6 0 s 2 、2 8 0 经密系列) 一系州3 ( 6 0 s 2 2 4 0 经密系列) 纛 一 意，意帅 i 一眦 北京服装学院2 0 0 5 届硕士学位论文 g8 0 料 矿 舡7 5 义 屯 。0一 一1 一 o zo 2 50 303 50 4 体积重量，g c m 。 图3 - 5 织物含气率与体积重量的关系 、一系列l ( 6 0 啦，3 2 0 鲐密系列) 、x 一系列1 ( 6 0s 2 、2 8 0 经密系列) 一系列3 ( 6 0 5 2 ，2 4 0 经密系列) ( 3 ) 为了证实上述研究的结果，又用纱支数为8 0 s 2 的羊毛纱线做了对比实验，山 于篇幅有限论文中只给出导热系数与体积重量及含气率的关系曲线，如图3 - 6 所示，可 以看出导热系数变化规律与6 0 8 2 纱线的实验结果相似，也有最低值，大约也出现在体 积重量0 2 7 0 3g c m 3 、含气率7 8 8 0 范围内说明实验的测试计算过程是j 卜确的。 u o g ； 糕 垛 蕞 曲 0 1 0 户 、4 、_ 7 0 。0 8 0 2 5o 303 50 4 体秘巫量，g ，c u g 籁 幅 蕞 曲 o t o i j 0 8 0 0 6 l _ 7 0 a k 、 了、辽 7 58 0 禽气半， ( a )( b ) 圈3 - 6 织物组成对毛织物导热系数的影响 厶系刊1lr 0 3 2 3 2 0 经密系列) 、一系列2 ( 8 0 睨，2 8 0 经密系列) 3 1 2 纱线粗细变化对导热性能的影响 为了研究纱线粗细对织物导热性能的影响，使用不同纱支数的羊毛纱线织造成平纹 北京服装学院2 0 0 5 描硕士学位论文 机织试样。由于条件有限。只购买到6 08 ，2 和8 0 8 2 两种纱支数的羊毛纱线。在前面的 讨论中得知，织物经向密度的变化会对织物的物理指标及导热性能产生一定的影响，因 此在研究纱线粗细的影响时，选择在同一经向密度( 2 8 0 根l o c m ) 条件下织造纬向密度 不同的系列试样。对织造的不同粗细羊毛纱线系列试样进行各利t 性能的测试，为分析讨 论提供基础数据。 3 1 2 1 织物物理指标的变化 6 08 2 和8 0 8 2 两个纱支午毛纱线系列试样随织物纬密变化各种物理指标的测试结果 见图3 7 、图3 8 和图3 - 9 。 7 5 摹_ 囊e “ 5 5 5 0 【一l j 5 01 0 01 5 02 0 02 5 0 纬向密度，根l o c m 图3 7 织物总紧度与织物经纬密度的关系 一系列l ( 6 08 2 、2 8 0 终帮系列) 、一系列2 ( 8 0 s 2 ，2 8 0 经密系列) ( 1 ) 本节中选用了不同粗细的纱线作为研究对象，图3 7 给出经密相同条件下，两 种粗细纱线织物总紧度( 定义见2 4 2 ) 随织物纬密变化的实验点值。显然即便在织物密 度相同( 经密相同和纬密相同) 条件下，较粗纱线织物的总紧度明显大于较细纱线织物 的总紧度，即粗纱线织物的紧密程度更大。 由于两个不同粗细纱线的系列试样有相同的经向密度，所以以纬向密度讨论织物物 理指标可以简化影响因素，如图3 8 所示。但考虑到研究的两个系列试样的纱线狙细不 同，在同样经纬密度条件下，织物的紧密程度是不同的，所以图3 - 9 中足以织物总紧度 f 1 ：横啦标讨论比较物职指标的变化规律。 ( 2 ) 织物厚度与纱线粗细是密切相关的，由图3 9 a ，织物总紧度相同条件下，纱线 越粗，织物厚度明显越大。 北京服装学院2 0 0 5 届硕士学位论文 ( 3 ) 由图3 9 b ，织物总紧度相同条件下，纱线越糨，织物含气量越大。这是由于 纱线较栩时纱线内部纤维问的空隙较大，而且由于织物厚度较大，织物单位面积所含有 的织物体积较大。综合二者的效果，织物的含气量增加。 ( 4 ) 由图3 9 e ，织物总紧度相同条件下，纱线越粗，织物含气率越大。这显然是由 于纱线粗细程度不同，纱线内空隙大小不同所致。纱线较粗时，纱线内纤维之间的空隙 较大，织物中含空气的比例较多，含气率增加，反之则减少。 ( 5 由图3 9 d ，织物总紧度相同条件下，纱线越粮，织物体积重量越小，这一规 律是与织物含气率相对应的。纱线粗，织物含气率高，织物中含纤维比例减少，织物体 积重量自然降低。 。6 。 知0 5 5 麓 们s ，i 躺 扣7 5 伯，5 1 0 01 5 02 0 02 5 0 纬向密度，根，l o c m ( a ) 1 0 05 02 0 02 5 0 纬向密度根l l o c m ( c ) 00 2 5 一一一一一 5 01 0 01 5 02 0 02 5 0 纬旬密度，根i o c r c t ( b ) 。引 纛 幽3 - 8 纱线粗细变化对毛纵物物理指标的影响 一系列1 ( 6 05 2 、2 8 0 鲐密系列) 、一系列2 ( 8 0 s 2 ，2 8 0 经常系列) 脚 | 耋 脚 | 耋 脚 0 o o o 0 飞，蛐扩舡 印一： 孟 “根一。辘 一0 mm 纬 lll如 北京服装学院2 0 0 5 届硕士学位论文 0 6 0 o 5 5 i o 5 0 釜n 鹭 o 4 0 0 3 5 摹 料 矿 如 7 5 2 5 0 s2 3 0 “昌 2 1 0 饕1 9 0 坦1 7 0 6 06 57 0 总紧度， ( a ) 6 06 57 0 总紧度， o 【) 5 0 0 0 4 5 “口0 0 4 0 掣0 0 3 5 o 0 3 0 0 0 2 5 ： 5 5 0 4 0 ( b ) j 一_ j 。j 6 06 57 0 总紧度， 0 2 0 o 一一一一。 5 56 06 5 总紧度， ( c )( d ) 幽3 - 9 纱线粗细对毛织物物理指标的影响 一系列l ( 6 0 t ，2 、2 8 0 经懈系列) 、一系列2 ( 8 0 s 2 ，2 8 0 经密系列) a0 1 2 基 1 0 01 5 02 0 02 5 0 纬向密度，根1 0 c m ( a ) u 。圭o - 1 0 言 骊 h 器0 0 8 毫； 曲 o 0 6 【一 5 01 0 0 i 、j 彳 纬向晰度 ( b ) 2 0 02 5 0 根1 0 c m 巧 如 笛 0 o 0勺u_f暑蝌删嚣晕 北京服装学院2 0 0 5 届联士学位论文 岁 | 薅 鉴 垃 2 5 0 2 3 0 2 1 0 。 ，9 0 _ 5 5 6 06 s 总紧度 ( c ) p 垂 ； 鼎 蜗 彝! 母b 、 彳 6 06 5 总紧度， ( d ) 图3 1 0 纱线粗细变化对毛织物导热性能的影响 一系列l ( 6 0s 2 、2 8 0 经衙系列) 、一系列2 ( 8 0 寸2 2 8 0 鲐晰系州) 3 1 2 2 织物导热性能的变化 ( 1 ) 出图3 - l o a ，以纬向密度变化为横坐标时，两个系列传热系数实验点值基本重 合。而图3 - l o c 说明，织物总紧度相同时，粗纱线的传热系数比细纱线的低，这是由于 粗纱线织物的厚度大，所以按( 3 1 ) 式，其传热系数小。 ( 2 ) 由图3 - l o b 、d 说明，纱线越粗，织物导热系数越大。随织物纬密变化或织物 总紧度的变化，织物导热系数都有最低值。 3 1 2 3 织物组成刈织物导热系数的影响 在图3 1 0 b 、d 图中，粕纱线的试样与细纱线的试样导热系数变化规律不同，这说叫 织物密度或织物紧度只是织物结构参数，是影响织物导热性能的表观因素，而不是本质 因素。织物组成是影响织物毛热系数的本质因素，所以用表示织物组成的体积重量及含 气率作横坐标，刑不同系列试样导热系数的变化规律进行研究，如图3 1 1 和3 一1 2 所示。 2 0 o o 北京服装学院2 0 0 5 届硕士学位论文 o ，1 2 争 彳 薅 i 、卜j 幅6 0 8 o 0 6 l 一一 体积重量，g c m 3 0 1 2 争 惹。i 心 皿分 图3 一1 1 织物组成对毛织物导热系数的影响 一系列l ( 6 05 ，2 、2 8 0 经密系列) 、一系列2 ( 8 0 8 ，2 ，2 8 0 经密系列) 0 20 2 50 30 3 50 4 7 07 58 08 5 体积重量，g c m s 含气牢， ( a )( b ) 图3 1 2 织物组成对毛织物导热系数的影响 一系列l ( 6 05 2 、3 2 0 终街系列) 、一系列2 ( 8 0 s 2 ，3 2 0 经街系列) ( 1 ) 图3 - 1 l a 给出的是两种粗细纱线系列试样导热系数与织物体积重量的关系曲线， 可以看出不同粗细纱线的系列织物导热系数随织物体积重量的变化都有最低值，大约都 在0 2 7 0 3g c m 3 范围内。当织物体积重量大于该范围后，随织物体积重量增加，织物 导热系数增加。 ( 2 ) 根据3 11 中的讨论结果，图3 1 1 b 中织物导热系数随含气率的变化规律应与 图3 - 1 1 a 相对应。该图表明织物含气率在7 8 8 0 范围内，导热系数出现最低值。含气 率低于该范围，随含气率降低，导热系数增加。 ( 3 ) 为了对上述研究结果进行验证，又将两种粗细的纱线织造成经密为3 2 0 根 o o 2 o 8 6 呲 邶 嘶 u。自享巅垛瘴昨 l 一 。 一 盒 - _ o ，ji一 汜 m 吨 u。糕嚼最蹄 北京服装学院2 0 0 5 届硕士学位论文 t l o c m ，纬密变化的系列试样。如图3 一1 2 所示，导热系数变化规律与经密为2 8 0 根l o c m 的系列试样实验结果相似，也有最低值，大约出现在体积重量0 ，3g c m 3 、含气率7 8 范围内，说明实验的测试计算过程是征确的。比较图3 - 1 1 和图3 1 2 还可以看h ，织物 经向密度越大，纱线粗细的影响越小。 3 2 涤纶织物导热性能的研究 在研究涤纶纤维织物导热性能时，选择了纱线粗细相同但股数不同( 6 08 3 、4 0 5 2 ) 的两种涤纶纱线，另外还选择较粗( 2 0 8 3 ) 的涤纶纱线，在升；同经密参数下，织造成纬 密不周的四个系列织物试样。为了节省论文篇幅，将这四个系列涤纶织物试样放在一起， 进行各种性能分析比较。 3 , 2 1 织物物理指标的变化 四个系列涤纶织物物理指标与导热性能的测试结果见图3 一l ；到图3 j 7 其中系列1 和 系列2 涤纶织物是前期实验织造的。出于开始研究阶段，经验不够，纱线太粗，不易织 造均匀，所以这两个系列的试样较少，实验数据点值较少。但和羊毛织物系列的研究结 果相比较，也能说明一些问题。 3 2 1 1 织物紧密程度的变化 ( 1 ) 本节中选用丁刁：同粗细、不同股数的涤纶纱线作为研究对象，图3 1 3 给出织 物总紧度( 定义见2 4 2 ) 随织物纬向密度变化的实验值，可以看出各系列试样的总紧度 随纬密变化都有很好的线性关系。 ( 2 ) 由于系列3 和系列4 纱线比较粗，能够织造织物的经、纬密度在数值上比系列 i 和系列2 小很多。但图3 一1 3 表明，在实验条件下，粗纱线织物的总紧度明显大于细纱 线织物的总紧度，这是由于纱线粗细产生的显著作用，使得粗纱线织物总紧密程度比细 纱线织物的高。 由于研究中是按纬密变化织造成系列试样的，而织物总紧度更能反映织物组织紧密 程度，所以在以下研究织物性能时，分别给出各种性能随织物纬密变化和随织物总紧度 北京服装学院2 0 0 5 届硕士学位论文 变化的规律曲线。 8 5 8 0 摹 7 5 划 鬈7 0 6 5 6 0 t o 9 l n 7 趟 吐0 s 5 01 0 01 5 02 0 0 2 5 0 图3 - 1 3 涤纶蝥笏觥虽律图涤纶织物摩攫韵变化规律 一系列1 ( 6 0s 3 、2 4 0 经崭系刈) 、一系列2 ( 4 0 s 2 、2 4 0 经 蜉系列) 0 一系列3 ( 2 0 s 3 ，i7 0 经密系列) 、一系列4 ( 2 0 s 3 、1 4 0 经街系列) 5 01 0 01 5 02 0 02 5 0 6 06 57 0 7 5 8 08 5 纬向密度，根l o o m总紧度， ( a )( b ) 幽3 1 4 涤纶织物厚度的变化规律 一系列1 ( 6 0 s 3 、2 4 0 垃密系列) 、一系列2 ( 4 0 5 1 2 、2 4 0 经密系剐) o 一系剐3 ( 2 0 s 3 ，1 7 0 纷密系列) 、一手列4 ( 2 0 5 3 、1 4 0 经带系刘) 3 2 1 2 织物厚度的变化 由图3 1 4 可以看出： ( 1 ) 织物纬向密度增加，织物厚度呈减小趋势的。这是由于对于同种纱线，织物组 织的纬密越大，织物蓬松度越小，织物厚度就越小，反之越大。 ( 2 ) 系列1 比系列2 织物的厚度略大一些但差异不大，且变化规律一样。从纱线f 】匀 胶数看，系列1 是三股纱线，系列2 是两股纱线，但由纱线纱支数看，这两种纱线粗细 基本是一样的，说明在实验条件下纱线股数对织物厚度影响不大。 北京服装学院2 0 0 5 届硕士学位论文 ( 3 ) 系列3 和系列4 试样厚度比系列1 和系列2 大很多，这说明纱线的粗细对织物 厚度的影响非常显著，远远超过了织物密度变化的影响。织物总紧度相同时，纱线越粗， 所得织物厚度越大。并且系列3 和系列4 织物厚度变化规律曲线的斜率较大，说明织物 密度的变化对较粗纱线织物厚度的影响更显著。， ( 4 ) 比较系列3 和系列4 可以看出，织物经向密度增加，织物厚度增加，这一规律 与纬密增加对厚度的影响规律相反，但与羊毛织物的测试结果相同( 见3 1 1 ) 。 3 2 i 3 对织物含气性能的影响 o 0 5 帮 钿 0 0 3 0 0 2 。一 5 0 8 5 8 0 壮7 5 姐 7 0 6 5 0 5 7 0 0 6 n g ”e0 0 5 1 0 01 5 02 0 0 2 5 0 ：6 0 6 57 0 7 58 08 5 纬向密度根t o c m总紧度， ( a )( b ) 图3 1 5 涤纶织物含气量的变化规律 一系列1 ( 6 0s 3 、2 4 0 鲐密系列) 、一系列2 ( 4 0 s 2 、2 4 0 经密系列) o 一系列3 ( 2 0 5 3 ，1 7 0 经密系列) 、一系列4 ( 2 0 8 3 、1 4 0 经密系列) 5 01 0 01 5 02 0 02 5 0 纬向密度，根1 0 c m ( a ) 8 5 8 0 墨 瓣7 5 扩 缸 7 0 圆3 1 6 涤纶织物含气率的变化规律 4 l 8 0 8 5 嘶 ，黻 如总 酊 北京服装学院2 0 0 5 届硕士学位论文 一系列1 ( 6 0 寸3 、2 4 0 绛桁系列) 、一系列2 ( 4 0 s a 、2 4 0 经密系列) o 一系列3 ( 2 0 s 3 1 7 0 经密系列) 、一系y 04 ( 2 0 5 3 、1 4 0 经密系列) 图3 1 5 、图3 1 6 给出涤纶织物含气量或含气率随织物纬向密度或织物总紧度变化的 规律，从中分析可以得出以下结论： ( 1 ) 随织物纬向密度或总紧度的增加，织物的含气性( 含气量、含气率) 减小。这 是由于织物密度不同，织物中纱线间的空隙大小不同所造成的。织物密度越大，织物越 紧密，纱线间的空隙越小，因此空气含量越少，含气率越低。反之，织物越疏松，纱线 间空隙越大，含气量或含气率越高。 ( 2 ) 系列1 的含气量比系列2 略高，而二者含气率的变化规律基本重叠，说明在实 验条件下，纱线的股数对织物含气性能的影响较小。 ( 3 ) 粗纱线系列3 和系列4 ( 2 0 5 3 纱线) 织物含气量明显高于细纱线系列l ( 6 0 5 3 纱线) 和系列2 ( 4 0 8 2 纱线) 。这是由于含气量的定义为单位面积织物含有空气的体积， 系列3 、4 织物所用的纱线较粗，织物厚度较大，单位面积织物所具有的织物体积较大， 相应地织物的含气量指标较高。 ( 4 ) 图3 1 6 表明在实验条件下，采用普通涤纶纤维纱线织造成的织物含气率在 7 0 8 3 。图3 - 1 6 a 中同种纱线的系列3 的含气率略低于系列4 ，但二者非常接近，与图 3 1 c 中羊毛的变化规律相同。图3 - 1 6 b 中以织物总紧度为横坐标，粗纱线织物的含气率 高于细纱线织物，这一规律与羊毛织物的规律相近( 图3 - 8 c ) 。 3 2 1 4 对织物体积重量的影响 0 4 5 。4 逞 ：03 5 由8 型0 3 苯0 2 5 o 2 l 一一一 5 01 0 01 5 02 0 02 5 0 纬向密度，根l o o m ( a ) 目 b 。 _ 捌 恤1 1 雕 蛙 o 1 5 o 2 0 6 06 5- _ 踮一印 l 5 7 度 ，_ 2 般 北京服装学院2 0 0 5 届硕士学位论文 图3 ，1 7 涤纶织物体积重量的变化规律 一系州l ( 6 05 3 、2 4 0 鲐懈系州) 、 一系州2 ( 4 0 3 2 、2 4 0 经啦系列) o 一系列3 ( 2 0 s 3 ，1 7 0 经密系列) 、一系列4 ( 2 0 5 3 、1 4 0 经密系列) 图3 1 7 给出涤纶织物体积重量随织物密度的变化规律，从中分析可得出： ( 1 ) 织物体积重量随织物密度增加而增加。这是由于织物密度增大使织物中含空气 比例( 含气率) 降低，织物中纤维含量比例增加，因此织物体积重量增加。 f 2 ) 系列1 和系列2 的实验点值基本重合，说明纱线的股数对织物的体积重量影 响不大。 ( 3 ) 图3 17 a 中同种纱线的系列3 和系列4 的体积重量接近，与图3 一l d 中羊毛的 变化规律相同。 ( 4 ) 在图3 - 1 7 b 中以织物总紧度为横坐标时，粗纱线织物的体积重量低于细纱线 织物，这一规律与羊毛织物的规律相近( 图3 - 8 d ) 。 3 2 2 对织物导热性能的影响 3 2 2 1 对织物传热系数的影响 3 5 0 u3 0 0 耋2 5 0 巅2 0 0 瞄 錾1 5 0 1 0 0l l _ 5 01 0 01 5 02 0 0 纬向密度，根l o c m ( a ) 4 3 3 5 0 0 3 0 0 “g 喜2 5 0 慧2 0 0 ； 世5 0 0 0 。一。一1 6 06 57 0 7 58 08 5 总紧度， ( b ) 北京服装学院2 0 0 5 届硕士学位论文 ，o o 鼍2 5 0 “已 享2 0 0 毒 垛 辐；1 5 0 妊 1 0 0 o s i t 0 l 魄 屯 x 03o 40 5n 60 7o 8o 9 厚度，m m ( c ) 图3 1 8 涤纶纵物传热系数的变化规律 一系列1 ( 6 0 s 3 、2 4 0 经密系列) 、x 一系列2 ( 4 0 s 2 、2 4 0 经畜系列) o 一系列3 ( 2 0 s 3 ，i7 0 经密系列) 、一系列4 ( 2 0 8 3 、1 4 0 经密系列) 图3 。1 8 给出实验条件下织物传热系数( k ，w ，m 2 ) 与织物密度关系的测试结果， 分析记论如下。 ( 1 ) 图3 1 8 a 中随织物密度的增加，织物的传热系数呈单调增加的变化舰律。 ( 2 ) 图3 - 1 8 a 、b 中系列l 、系列2 的实验点值基本重合，说明在实验条件下，纱线 的股数差别对织物传热系数的影响较小。 ( 3 ) 图3 - 1 8 a 、b 中同种纱线的系列j 与系列4 的传热系数规律曲线不重叠，说明 在实验条件下，织物经密变化与纬密变化对织物传热系数的影响是有差异的。 ( ) 图3 1 8 c 中实验条件下，传热系数随织物厚度增加快速下降，根据3 1 ，1 中的 分析，说明织物的传热能力下降，织物的保暖性增加。 将图3 1 3 到图3 1 8 的所有数据关联起来可以得到以下规律：纱线粗细相同且织物 经向密度相同时，随织物纬向密度增加，织物厚度降低，织物含气量降低，织物含气率 降低，织物体积重量增加，织物传热系数增加，织物保暖性能变好。这个规律与羊毛织 袭 物的研究结果( 3 1 1 ) 致此处不再详细解释。 3 2 2 2 列织，物导热系数的影州 北京服装学院2 0 0 s 届硕士学位论文 0 2 5 u 。0 2 0 暑 骞 0 1 5 舞 垛 番o o 0 0 5 l _ 5 0 k 心矽 1 0 01 5 02 0 02 5 0 纬向密度，根l o e m 0 2 5 u 。0 2 0 ； 鑫o _ 1 5 幡 篓o 0 0 5 图3 - 19 涤纶织物导热系数的变化规律 一系列l ( 6 0 3 、2 4 0 经密系列) 、x 一系列2 ( 4 0 8 2 、2 4 0 经街系列) o 一系列3 ( 2 0 s 3 ，1 7 0 经密系列) 、一系列4 ( 2 0 s 3 、1 4 0 经密系州) 图3 1 9 给出的是织物密度变化对涤纶织物导热系数的影响，可以看出： ( 1 ) 随织物密度增加织物导热系数总体呈增加的趋势。 ( 2 ) 系列l 的导热系数比系列2 略高，变化规律曲线基本重合说明在实验条件下， 纱线的股数对织物导热系数的影响较小。 ( 3 ) 纱线的粗细对织物的导热系数是有影响的。纱线越粗，织物的导热系数越大。 在3 1 2 中的对于羊毛纤维讨论也有相似的结论。 ( 4 ) 系列3 和系列4 不重合，说明实验条件下，织物经密变化和纬密变化对织物导 热系数的影响是不同的。 3 2 3 织物组成对导热系数的影响 如3 1 1 中的分析结论，当纤维种类一定时，影响织物导热性能的本质因素应该是织 物中含空气与含纤维的比例。分别以体积重量和含气率为影响因素，讨论不同系列织物 的导热系数的变化规律，如图3 2 0 所示。 ， 加一 酷 北京服装学院2 0 0 5 届硕士学位论文 p 蕾 簌 谣 曲 0 2 5 2 0 l5 1 0 0 c 5 0 1 2 f 六多i 毛 f 矢避# 肆 挚 飘 0 20 2 50 3 体积重量， ( c ) 0 5 0 3 50 4o 4 5 g c m u o 目 蔷 巅 幅 曲 o 2 5 图3 2 0 涤纶织物导热系数与织物组成的关系 一系列1 ( 6 05 3 、2 4 0 经密系列) 、系列2 ( 4 0 s 2 、2 4 0 经密系列) o 一系列3 ( 2 0 s ，3 ，1 7 0 经密系列) 、一系列4 ( 2 0 s 3 、1 4 0 经密系列) 8 08 5 ( 1 ) 由图3 - 2 0 c ，与羊毛织物的规律相似( 见3 1 中的讨论) ，涤纶织物的导热系数 随织物体积重量的变化也有最小值，最小值大约在o 2 5 0 3 9 c m 3 范围，随后织物导热系 数随体积重量增加而增加，这是由于织物中含纤维的比例增加的缘故。 ( 2 ) 织物体积重量增加，织物的含气率必然降低，图3 2 l 表明涤纶织物的体积重 量与织物合气率有很好的线性关系，所以图3 - 2 0 d 与图3 - 2 0 c 的变化规律应该是相对应 的，因此导热系数随织物含气率变化也会出现最低值。图3 - 2 0 d 说明导热系数的最低值 大约在含气率8 0 附近。织物含气率小于8 0 时，织物导热系数随织物含气率降低而 增加，这是由于织物中空气比例减少的原因。 钳 嚣 含 他鹋 2 ， o 9 8 7 呲 哪 懈 哪 u，自童r籁幡砷 磊 一加 嘶 北京服装学院2 0 0 5 届硕士学位论文 0 2 0 。 啄 7 07 58 08 5 含气率， 图3 2 l 涤纶织物体积重量与含气率的关系 一系列1 ( 6 0s 3 、2 4 0 经密系列) 、x 一系列2 ( 4 0 s 2 、2 4 0 经密系列) 0 一系列3 ( 2 0 3 ，3 ，1 7 0 经密系列) 、一系列4 ( 2 0 s 3 、1 4 0 经橙系列) 3 3 羊毛织物和涤纶织物导热性能的比较 0 2 2 0 0 p0 1 8 0 0 0 0 6 0 0 _ l o 20 2 5 _ l o 30 3 5 体积重量。g c m 3 o 40 4 5 幽3 2l 羊毛与涤纶织物导热系数随体积重量的变化 一系列i ( 2 0 s 3 涤纶、1 4 0 经密) 、x _ 系列2 ( 2 0 s 3 涤纶，1 7 0 经密) 一系列3 ( 6 08 2 羊毛、3 2 0 经密) 、一系列4 ( 6 05 2 羊毛、2 8 0 经密) 、 一系列5 ( 6 0 5 2 羊毛，2 4 0 经密) 、o 一系列6 ( 6 0s 3 涤纶、2 4 0 经密) 一系列7 ( 4 0 5 2 涤纶、2 4 0 经密) 4 7 淌 嘶 耋 ，uk蝴恻娶蛙 o o 如 l l o 0 _li籁垛幕砷 0 2 2 0 1 8 j e 京服装学院2 0 0 5 届硕士学位论文 7 07 58 08 5 含气牢 图3 2 2 羊毛与涤纶织物导热系数随含气率的变化 一系列1 ( 2 0 s 3 涤纶、1 4 0 经椒) 、x _ 一系列2 ( 2 0 5 3 涤纶，1 7 0 经密) 一系列3 ( 6 05 2 羊毛、3 2 0 经密) 、一系列4 ( 6 0s 2 羊毛、2 8 0 经密) 一系列5 ( 6 0 s 2 羊毛2 4 0 经密) 、0 一系列6 ( 6 08 3 涤纶、2 4 0 经密) 一系列7 ( 4 0 s 2 涤纶、2 4 0 经密) 为了比较不同纤维对织物导热性能的影响，将前面羊毛和涤纶的部分实验数据综合 绘制在图3 2 1 和图3 2 2 中，从中不难看出： ( 1 ) 无论是涤纶还是羊毛织物，在实验条件下导热系数随织物体积重量变化大致都 有最低值，且导热系最低值大约都在体积重量为o 2 5 0 3 9 c m 3 范围内出现。体积重量大 于o 3g c m 3 之后，随织物体积重量增加织物导热系数也增加。 ( 2 ) 织物导热系数随含气率变化的最低值大约在7 5 8 0 的范围内，含气率低于该 范围，导热系数随含气率增加而降低。 ( j ) 织物导热系数除受纤维的种类和含空气的比例影响外，同时在一定程度上还受 纱线的股数、纱线的粗细、织物经向密度以及织物的纬向密度等因素的影响。纱线股数 多导靛t 系数略大，纱线粗寻 系数大，经向磐度大导热系数大。 3 4 温度对织物导热性能的影响 导热性能作为材料的重要物理参数，受材料种类、组成、温度等因素的影响。因此 4 8 4 o 0 n uog、享赫帐采砷 北京服装学院2 0 0 5 届硕士学位论文 本实验中还研究了涤纶和羊毛织物导热系数随温度的变化关系。 平板式保暖仪放置在地下室，测试环境的温度、湿度和压力基本上是恒定的。平板 式保暖仪试验板的测试温度不同，织物内空气密度不同，织物的热传递性能也不同，因 此可测得不同温度下织物的导热性能。研究中选取了四块涤纶试样( 5 、6 、7 、8 弓) 和 一块羊毛试样( b 7 号) 作为测试对象，分别在温度2 7 、2 9 、3 1 、3 3 、3 5 、 3 7 和3 9 七个温度下进行测试。 3 4 i 涤纶织物导热性能与温度的关系 实验中选取的5 8 号涤纶织物试样，在不同温度下测定了它们的导热性能，这四个 试样的物理指标见表3 1 。 表3 - 1 全部被测试样的物理指标 试 经密纬密总紧度 厚度 体积重量禽气率 样纤维种类纱支数 号 根，c m根c m m m g c m ， 涤纶 2 0 s 31 7 09 07 7 7 40 s 2jo 3 1 57 7 2 6 6涤纶2 0 s 31 7 0 1 1 0 8 0 3 70 7 3 50 3 8 07 2 5 6 7 涤纶2 0 s ，31 3 0 1 1 4 8 0 9 20 7 2 00 4 0 37 0 9 0 8 涤纶2 0 s 31 7 0 1 2 0 8 1 7 00 7 1 10 4 1 57 0 0 4 b 7 羊毛8 0 8 ，2 3 2 02 1 6 6 7 4 90 4 3 80 3 3 67 4 5 5 图3 - 2 3 中织物的传热系数随温度升高而降低，图3 2 4 中织物的导热系数随温度升 高而降低，也就是说随着温度的升高，织物的保暖性能是增强的。对于这个现象可作如 下解释。 如前所述，织物的导熟系数是由组成织物的纤维和空气的导热系数的共同贡献所 致。在本实验条件下用市面上购得的涤纶纱线织造的平纹机织布，其组织结构比较紧密， 所含纾维比例较大，且涤纶纤维的导热系数比空气大很多，因此织物的导热系数主要出 纤维的导热系数所决定。 图2 - 2 5 给出的从资料中查到白勺空气的导热系数随温度变化的数据，可以看出空气 北京服装学院2 0 0 5 届硕士学位论文 的导热系数随温度升高而略有升高。尽管没有查阅到涤纶纤维导热系数随温度的变化数 据，但从资料可以看出大量的有机物质的导热系数是随温度升高而降低的，因此可以推 断涤纶纤维的导热系数也应该随温度升高降低。正是由于织物的导热系数主要由纤维导 热系数所决定，因此织物整体的导热系数也应随温度升高而降低。 导 | 慧 啦 3 0 0 2 5 。 o 2 0 0 g 1 5 0 1 0 0l _ 。一 昙 基 0 废蓉述 o p 圭 辐 谣 曲 2 53 03 5 如2 5 温度，o c 3 03 5 温度，o c 4 0 图3 2 3 不同温度。f 涤纶织物的传热系数图3 2 4 不同温度下涤纶织物的导热系数 一5 号试样、o 6 寸试样、o 7 号试样、_ _ 8 号试样 o 0 3 u0 0 2 8 g 事0 0 2 6 籁 惴 蠢0 0 2 4 0 0 2 2 1 02 03 0 4 05 0 温度，。c 图3 2 5 不同温度下空气的导热系数 3 4 2 苹毛织物导热性能与温度的关系 由于时间关系，实验只测定了一块羊毛织物试样导热性能与温度关系的数据，测试 结果如图3 2 6 和3 2 7 所示，该试样的物理指标参数见表3 一l 。 温度对羊毛织物的导热性能有若和涤纶织物相似的影响，即随着温度的升高，传热 晷 8 6 疑 r 8 台 8 | | | 差i 北京服装学院2 0 0 5 届硕士学位论文 系数降低，导热系数降低，保暖性能增强。对此现象的解释与涤纶织物一样。 o 0 1 5 n 。j u 口 主n 1 1 慈o 0 9 替! 曲0 0 7 z 一0 0 5 3 03 5加 2 53 0 温度，o c温度，o c o 图3 2 6 不同温度下羊毛织物的传热系数图3 2 7 不同温度下羊毛织物的导热系数 ，f!ifjlll；。 姗 聊 瑚 渤 uj享鼎幡蕞半 北京服装学院2 0 0 5 届硕士学位论& 4 结论 本实验对不同密度羊毛和涤纶系列织物导热性能的进行了研究，通过对大量数据的 分析得出的结论是：在实验条件下，纤维种类、纱线结构、织物结构、温度等因素对织 物的导热系数都有一定程度的影响。 ( ：) 同样粗细的纱线，纱线股数多导热系数大，但影响程度较小。纱线粗细对织物 导热系数的影响比较显著，纱线粗导热系数大。 ( 2 ) 平纹机织物经向密度变化与纬向密度变化对织物导热性能的贡献有明显差异。 相同纬密条件下，经向密度大导热系数大。 ( 3 ) 对于涤纶和羊毛织物，温度升高织物的导热系数降低，传热系数降低，保暖性 能变好。 ( 4 ) 纱线股数、纱线粗细和织物密度等是影响织物导热系数的表观因素，这些因素 的改变使织物的组成( 体积重量、含气率) 发生变化，从而影响导热系数的大小。因此 说纤维的种类、织物的组成和温度是影响织物导热系数的本质因素。 ( 5 ) 在实验条件下，两种纤维织物的导热系数随织物组成变化都出现最小值，且都 在体积重量为0 2 5 - - 0 3g c m 3 、含气率为7 5 8 0 的范围内，即在此条件下织物的保暖 性最好。体积重量大于o 2 5 0 3g c m 3 ，织物导热系数随体积重量的增大而增加；含气 率低于7 5 8 0 ，织物导热系数随含气率的降低而增加。 北京服装学院2 0 0 5 届硕士学位论文 参考文献 1 张柱服装热湿舒适性和