基于创新工艺与多维度评价体系的针织凉感织物研究

基于创新工艺与多维度评价体系的针织凉感织物研究一、引言1.1研究背景与意义随着全球气候变暖以及人们生活水平的显著提升，消费者对于纺织品的舒适度提出了更高要求。在炎热的夏季，传统织物往往难以满足人们对凉爽、舒适穿着体验的渴望，由此凉感织物应运而生，并逐渐成为纺织领域的研究热点与市场新宠。从市场需求角度来看，凉感织物的市场规模正呈现出迅猛增长的态势。据相关市场研究报告显示，2018-2022年期间，我国凉感面料产业总体产能规模从7.68亿米攀升至9.98亿米，2022年同比2021年增长7.89%。这一数据直观地反映出凉感面料在市场上的受欢迎程度与强劲需求。在运动服饰领域，由于运动过程中人体会产生大量热量，运动员和运动爱好者急需能够快速散热、保持凉爽的服装，凉感织物制成的运动装正好满足了这一需求，帮助他们在运动中保持身体干爽舒适，提升运动表现。在家纺领域，凉感床上用品也逐渐受到消费者青睐，为人们在炎炎夏日带来清凉的睡眠体验，提高睡眠质量。在学术研究领域，针织凉感织物的研究同样具有重要意义。一方面，对针织凉感织物的深入研究有助于推动纺织材料科学的发展。通过探索新型纤维材料以及纤维之间的混纺比例，研发人员能够开发出具有更优异凉感性能的纤维，如将具有高导热性能的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维与高吸湿性能的黏胶纤维混纺，为凉感织物的制备提供了新的材料选择。另一方面，研究不同的针织工艺和后整理技术对织物凉感性能的影响，能够为纺织工艺的创新提供理论依据。例如，在针织面料的织造过程中，选择纬平针和罗纹组织结构，可使针织物更为轻薄柔软、舒适透气凉爽；在后整工艺中应用织物凉感整理剂，通过浸轧工艺使凉爽因子附着在织物上，赋予织物“接触瞬间凉感”的效果。这些研究不仅丰富了纺织学科的理论体系，还为实际生产提供了技术支持，有助于提高企业的生产效率和产品质量，增强企业在市场中的竞争力。本研究聚焦于针织凉感织物的制备及其测试评价，旨在通过系统的实验和分析，深入探究影响针织凉感织物性能的关键因素，开发出具有优异凉感性能、吸湿透气且持久耐用的针织凉感织物，并建立科学合理的测试评价体系，为凉感织物的进一步发展和应用奠定坚实基础，推动纺织行业的技术进步与创新。1.2国内外研究现状在针织凉感织物制备方法的研究上，国内外学者从纤维材料、针织工艺和后整理技术等多个角度展开了深入探索。在纤维材料方面，国外研究起步较早，日本可乐丽（Kuraray）公司开发的Sophista纤维，通过聚酯与乙烯－乙烯醇共聚物（EVOH）的复合纺丝制成，赋予分子链羟基等亲水性基团，使其具有吸汗速干性和舒适性，为凉感纤维的化学改性提供了成功范例。国内学者也积极投身于新型凉感纤维的研发，如将具有高导热性能的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维与高吸湿性能的黏胶纤维混纺，充分发挥两种纤维的优势，提高织物的凉感性能和吸湿透气性。研究表明，随着UHMWPE纤维含量的增加，织物的导热系数显著提高，当UHMWPE纤维含量达到一定比例时，织物的接触凉感明显增强。在针织工艺研究领域，通过改变组织结构来提升织物凉感性能是重要方向。研究发现，选择纬平针和罗纹组织结构，可使针织物更为轻薄柔软、舒适透气凉爽。不同组织结构对织物的孔隙率和透气性影响显著，孔隙率大、透气性好的组织结构，有利于空气流通，带走热量，从而增强凉感。后整理技术也是提升织物凉感性能的关键手段。国外多采用将木糖醇、赤糖醇、薄荷酮、丝素蛋白等遇水吸热及保湿的因子制成凉感整理剂，通过后整理工艺添加到面料上来实现凉感效果，但存在不耐水洗以及凉感物质易挥发的不足。国内研究则注重改进后整理工艺，如采用浸轧工艺使凉爽因子附着在织物上，赋予织物“接触瞬间凉感”的效果，同时注意选择无刺激性气味、对皮肤无刺激性的凉感功能助剂，以确保凉感织物的安全性。在针织凉感织物测试评价手段方面，国内外已取得一定成果。于2018年7月1日实施的国家标准GB/T35263-2017《纺织品接触间凉感性能的检测和评价》，规定了纺织品与皮肤接触瞬间凉感性能的检测与评价方法，适用于各类织物及其制品，测试原理是在规定的试验环境条件下，将温度高于试样规定温差的热检测板以一定压力与试样接触，测定、计算热流密度的qmax最大值，qmax数值越大表示皮肤感受到的凉感程度越强。FZ/T73067—2020《接触凉感针织服装》结合针织面料的特点，对服装耐用性和舒适性都做了相关规定，对洗前接触瞬间凉感性能评价方面做了具体的规定，并且也规定了对耐久性接触凉感产品需经连续5遍水洗预处理后再进行测试。FZ/T62042—2020《凉感面料床上用品》把接触凉感系数要求指标划分为3个等级，由低到高分别为A级、AA级和AAA级，并且考核了产品接触凉感功能的耐洗涤性，要求洗涤前和水洗或者干洗预处理后都应满足标准规定的指标。这些标准和方法为凉感织物的测试评价提供了重要依据，但目前仍存在一些不足，如现有测试方法主要侧重于瞬间凉感的检测，对于织物的持久凉感性能评价方法还不够完善；感官评价易受主观因素影响，缺乏客观、准确的量化手段；不同测试方法之间的相关性和可比性研究较少，导致测试结果的通用性和可靠性受到一定限制。综上所述，虽然国内外在针织凉感织物的制备和测试评价方面取得了一定进展，但仍有许多问题有待进一步研究解决，如开发具有持久凉感、吸湿透气且环保的新型纤维材料，优化针织工艺和后整理技术，建立更加科学、全面的测试评价体系等，以满足消费者对高品质凉感织物的需求。1.3研究内容与方法本研究主要从针织凉感织物的制备工艺、测试评价方法两个方面展开深入研究。在制备工艺研究中，重点探索纤维材料选择、针织工艺参数优化以及后整理技术创新。在纤维材料选择上，对不同种类的凉感纤维，如具有高导热性能的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维、添加纳米矿石粉的凉感纤维等，以及它们与常规纤维的混纺比例进行研究，分析其对织物凉感性能的影响，例如研究UHMWPE纤维与黏胶纤维不同混纺比例下，织物的导热系数、吸湿透气性等性能变化。针织工艺参数优化方面，通过改变针织机的针型、针距、编织密度等参数，探究不同针织组织结构，如纬平针、罗纹组织、双面集圈组织等，对织物凉感性能的影响，分析不同组织结构下织物的孔隙率、空气流通性与凉感性能的关系。后整理技术创新上，尝试不同的凉感整理剂和整理工艺，如使用新型的耐水洗凉感整理剂，通过浸轧、涂层等工艺，研究整理剂的浓度、处理温度和时间等因素对织物凉感性能耐久性的影响。测试评价方法研究主要包括物理性能测试和感官评价两部分。物理性能测试依据相关标准，使用专业仪器对织物的接触瞬间凉感、导热系数、热扩散系数、吸湿率、透气率等性能进行测试。例如，依据GB/T35263-2017《纺织品接触间凉感性能的检测和评价》，使用热流式织物凉感测试仪测定织物的接触瞬间凉感性能，分析热流密度最大值与凉感程度的关系；采用瞬态平面热源法，使用导热系数测试仪测量织物的导热系数。感官评价则邀请一定数量的受试者，在模拟实际穿着的环境条件下，对针织凉感织物的凉感程度、舒适程度等进行主观评价，通过问卷调查和访谈的方式收集数据，运用统计分析方法对感官评价结果进行量化分析，建立感官评价与物理性能测试之间的相关性模型。本研究采用多种研究方法。实验法方面，设计多组对比实验，严格控制变量，系统研究不同制备工艺参数对针织凉感织物性能的影响。在研究纤维材料对凉感性能的影响时，保持针织工艺和后整理工艺不变，仅改变纤维种类和混纺比例，制备多个样品进行性能测试。文献研究法上，全面收集国内外关于针织凉感织物的研究文献、专利以及行业标准等资料，梳理研究现状，了解前沿动态，为研究提供理论基础和技术参考。对比分析法中，对不同制备工艺得到的针织凉感织物性能进行对比分析，找出最优的制备工艺方案；对不同测试评价方法的结果进行对比，评估各种方法的优缺点，完善测试评价体系。二、针织凉感织物制备工艺解析2.1原材料选择与创新2.1.1天然纤维在凉感织物中的应用天然纤维凭借其优良的亲肤性和吸湿透气性，在针织凉感织物中占据重要地位。棉纤维以其柔软舒适、吸湿性强著称，能迅速吸收人体汗液，为肌肤带来干爽感受。在炎热夏日，穿着纯棉针织凉感衣物，可有效保持皮肤干爽，减少闷热感。但棉纤维的导热性能相对较弱，在快速散热方面存在一定局限性。麻纤维具有独特的天然优势，其导热系数较高，能快速传导热量，使人体热量迅速散发，带来明显的凉爽感。亚麻织物常用于夏季服装，能让穿着者在高温环境中保持凉爽。麻纤维手感较为粗糙，柔韧性欠佳，影响了其在一些对柔软度要求较高的针织凉感织物中的应用。丝绸纤维以其光滑细腻的质感和良好的吸湿性，赋予织物奢华的穿着体验。桑蚕丝制成的针织凉感衣物，不仅触感凉爽，还具有优雅的光泽。然而，丝绸纤维价格昂贵，且强度相对较低，在日常穿着中需要更精心的呵护。2.1.2合成纤维的改性与应用合成纤维通过物理、化学改性，在提升凉感性能方面取得显著进展。在物理改性方面，将具有导热、散热功能的云母、玉石等物质研磨至次微米等级，经由混练技术按一定比例添加入纺丝溶液，再通过异形喷丝板制成具有特殊纤维截面的纤维，可提高其导热性、吸湿性、透气性，使纤维具备快速导热、瞬间凉感的效果。如添加纳米级云母粉的聚酯纤维，其导热系数大幅提高，能迅速将人体热量传递出去，增强凉感。化学改性则通过改变大分子链上的原子或原子团种类，或者通过共聚、接枝和交联等方法改变原子间的结合方式。日本可乐丽（Kuraray）公司开发的Sophista纤维，通过聚酯与乙烯－乙烯醇共聚物（EVOH）的复合纺丝制成，赋予分子链羟基等亲水性基团，使其具有吸汗速干性和舒适性，在运动服装领域得到广泛应用，帮助运动员在运动中保持身体干爽，提升运动表现。2.1.3新型功能性纤维的探索新型功能性纤维如玉石纤维、云母纤维等，为针织凉感织物的发展带来新的机遇。玉石纤维在导热的同时还具有一定的导湿性能，能有效提供类似植物的凉感。其内部含有多种对人体有益的微量元素，在穿着过程中可缓慢释放，具有一定的保健功能。将玉石纤维与棉纤维混纺制成的针织凉感面料，不仅凉感性能优异，还能满足消费者对健康和舒适的追求。云母纤维化学性能稳定，具有良好的导热性、吸水性和绝缘性。在纺丝过程中添加云母纤维，可显著提高织物的导热性能，使其在接触皮肤时能快速带走热量，产生凉爽感。同时，云母纤维的加入还能增强织物的耐磨性和耐腐蚀性，延长织物的使用寿命。这些新型功能性纤维的应用前景广阔，随着技术的不断进步和成本的降低，有望在针织凉感织物领域得到更广泛的应用。2.2织造工艺对凉感性能的影响2.2.1纬编工艺的优化与创新纬编工艺在针织凉感织物的制备中占据重要地位，其工艺参数的调整对织物凉感性能有着显著影响。以纬平针组织为例，线圈长度是关键参数之一。研究表明，当线圈长度增加时，织物的透气性得到提升，空气能够更顺畅地在织物内部流通，带走人体散发的热量，从而增强凉感。但线圈长度过大，会导致织物结构变得疏松，影响其耐用性。在实际生产中，需找到线圈长度的最佳平衡点，以实现凉感性能与耐用性的良好结合。密度也是影响凉感性能的重要因素。较高的密度能使织物表面更加光滑，减少空气流动的阻力，有利于热量的传导。但过高的密度会降低织物的透气性，使汗液不易蒸发，影响穿着的舒适度。因此，在设计纬平针组织的凉感织物时，需综合考虑线圈长度和密度对凉感性能的影响。罗纹组织作为纬编工艺中的一种常见组织结构，具有独特的性能特点。罗纹组织的弹性较好，能够紧密贴合人体，减少空气在织物与皮肤之间的滞留，使热量更易传递出去。其特殊的组织结构使得织物表面形成凹凸纹理，增加了空气接触面积，有利于汗液的蒸发，进一步提升凉感。在实际应用中，常将罗纹组织应用于领口、袖口等部位，既能增强这些部位的弹性和贴合度，又能提高凉感性能，为穿着者带来更加舒适的体验。为了进一步提升纬编工艺生产的凉感织物性能，创新工艺不断涌现。新型的纬编设备能够实现更精确的参数控制，如电子提花技术的应用，可根据设计需求在织物上形成复杂的图案和组织结构，不仅增加了织物的美观性，还能通过优化组织结构提升凉感性能。智能控制系统能实时监测和调整纬编过程中的参数，确保织物质量的稳定性，为生产高质量的针织凉感织物提供了有力保障。2.2.2经编工艺在凉感织物中的应用经编工艺具有独特的生产特点，在制备针织凉感织物时展现出显著优势。经编工艺的生产效率高，能够实现大规模连续化生产，适合满足市场对凉感织物日益增长的需求。经编机的高速运转和自动化程度高，可大大缩短生产周期，提高生产效率。经编工艺能够生产出结构稳定、质地均匀的织物。由于经编过程中纱线是在纵向方向上编织，使得织物的纵向强度较高，不易变形，保证了凉感性能的稳定性。在一些对织物结构稳定性要求较高的应用场景，如运动服装、户外装备等，经编凉感织物具有明显优势。经编工艺在设计上具有灵活性，能够生产出多样化的组织结构，以满足不同的凉感性能需求。通过调整经编机的针床排列、梳栉运动等参数，可以形成多种复杂的组织结构，如网眼结构、衬纬结构等。网眼结构的经编凉感织物具有良好的透气性，大量的网眼使空气能够自由流通，快速带走热量，增强凉感；衬纬结构则可以在不影响织物整体透气性的前提下，增加织物的强度和耐磨性，同时通过合理选择衬纬纱线，如具有高导热性能的纱线，进一步提升凉感性能。在实际应用中，经编凉感织物在运动服饰领域得到了广泛应用。运动过程中人体会产生大量热量和汗液，经编凉感织物的高透气性和良好的导湿性，能够迅速将汗液排出，保持皮肤干爽，同时快速散热，使运动员在运动中保持凉爽舒适，提升运动表现。在户外探险、骑行等活动中，经编凉感织物制成的服装也能为穿着者提供舒适的穿着体验，适应复杂的户外环境。2.2.3不同织造工艺的对比分析纬编与经编工艺生产的凉感织物在性能上存在一定差异，这些差异为工艺选择提供了重要依据。在透气性方面，纬编工艺生产的织物，如纬平针组织，通常具有较大的孔隙率，空气流通性较好，在静态穿着时能带来较好的凉感体验。经编工艺生产的网眼结构织物，其透气性更为突出，在动态环境下，如运动过程中，能够更有效地散热，保持凉爽。在弹性方面，纬编工艺中的罗纹组织具有良好的弹性，能够紧密贴合人体，适应人体的活动。经编工艺生产的织物弹性相对较弱，但通过特殊的组织结构设计，如采用弹性纱线或添加氨纶等弹性纤维，也能在一定程度上提高弹性。耐用性也是对比分析的重要方面。经编工艺生产的织物由于结构稳定，纵向强度高，在日常穿着和洗涤过程中不易变形，耐用性较好。纬编工艺生产的织物，尤其是线圈长度较长、密度较低的织物，在长期使用过程中可能会出现线圈松弛、变形等问题，影响耐用性。在选择织造工艺时，需根据凉感织物的具体应用场景和使用需求，综合考虑透气性、弹性和耐用性等性能因素，选择最适合的工艺，以生产出满足市场需求的高品质针织凉感织物。2.3后整理技术增强凉感效果2.3.1凉感整理剂的作用机理与应用凉感整理剂的作用机理主要基于相变吸热、吸湿散热以及导热增强等原理。相变吸热型凉感整理剂通常含有相变材料，如石蜡、脂肪酸等，这些材料在吸收人体热量后会发生相变，从固态转变为液态，在此过程中吸收大量热量，从而使人体产生凉爽感。当环境温度降低时，相变材料又会从液态转变为固态，释放出之前吸收的热量。吸湿散热型凉感整理剂则是利用自身的高吸湿性，迅速吸收人体汗液，并通过汗液的蒸发带走热量。如含有亲水性基团的高分子聚合物整理剂，能快速吸附汗液，加速水分蒸发，实现散热降温。导热增强型凉感整理剂通过添加高导热性的纳米材料，如纳米银、纳米二氧化钛等，提高织物的导热性能，使热量能够迅速从人体传递到周围环境中。在实际应用中，浸轧工艺是常用的施加凉感整理剂的方法。以广州联庄科技旗下的Texnology®COOL-TEX织物凉感整理剂为例，其应用工艺为：建议用量5-30g/L浸轧（轧余率70-80%）→烘干（80℃-100℃）→拉幅（150±2℃×30s，或130±2℃×2min）。在浸轧过程中，整理剂均匀地附着在织物表面和内部纤维上，烘干步骤去除水分，使整理剂固定在织物上，拉幅则进一步调整织物的形态和尺寸，确保整理效果的均匀性和稳定性。通过这种浸轧工艺处理后的织物，接触凉感系数和导热系数显著提高，即使经过多次洗涤，仍然能够保持其凉爽感和透气性，可广泛应用于贴身内衣、运动T恤、瑜伽服、床上用品等纺织品凉感功能开发。2.3.2其他后整理方法对凉感性能的提升柔软整理是一种常见的后整理方法，它对凉感织物的综合性能有着积极影响。通过柔软整理，可改善织物手感，使织物更加柔软顺滑，减少与皮肤的摩擦，提升穿着舒适度。在选择柔软剂时，需考虑其对凉感性能的影响。一些有机硅类柔软剂，不仅能赋予织物柔软的手感，还具有一定的拒水性能，可减少汗液在织物表面的停留时间，加速汗液蒸发，从而增强凉感。柔软整理还能使织物的纤维结构更加疏松，增加织物的透气性，有利于热量的散发，进一步提升凉感效果。抗皱整理也是提升凉感织物性能的重要手段。凉感织物经过抗皱整理后，可提高其抗皱性能，保持良好的外观形态。在抗皱整理过程中，常用的整理剂如树脂类整理剂，会与织物纤维发生交联反应，形成网状结构，增强纤维之间的结合力，从而提高织物的抗皱性能。这种交联结构还能在一定程度上影响织物的孔隙结构，优化空气流通通道，提高织物的透气性和散热性能，对凉感性能起到积极的促进作用。拒水整理对凉感织物性能也有重要作用。拒水整理后的凉感织物，其表面能降低，水滴在织物表面不易渗透，而是形成水珠滚落。这一特性可防止汗液在织物表面扩散，保持织物的干爽，同时加速汗液的蒸发，增强凉感。在户外运动等场景中，拒水整理的凉感织物能有效抵御外界水分的侵入，保持穿着的舒适性和凉感性能。2.3.3后整理工艺的优化与质量控制后整理工艺参数的优化是提高凉感织物性能的关键。在浸轧工艺中，整理剂浓度对凉感效果影响显著。研究表明，随着整理剂浓度的增加，织物的接触瞬间凉感性能增强，但当浓度过高时，可能会导致织物手感变硬、透气性下降等问题。在使用Texnology®COOL-TEX织物凉感整理剂时，需根据织物的材质、组织结构以及所需的凉感效果，合理调整整理剂浓度，一般在5-30g/L范围内进行优化选择。处理温度和时间也会影响整理效果，适当提高处理温度和延长时间，有利于整理剂与织物纤维的结合，增强凉感效果的耐久性，但过高的温度和过长的时间可能会损伤织物纤维，降低织物的强度和手感。在实际生产中，需通过实验确定最佳的处理温度和时间，如烘干温度可控制在80℃-100℃，拉幅温度为150±2℃×30s或130±2℃×2min。为保证凉感效果的持久性与稳定性，质量控制措施至关重要。在生产过程中，需对原材料进行严格检验，确保凉感整理剂的质量和性能符合要求。对整理剂的成分、含量、稳定性等指标进行检测，防止因整理剂质量问题导致凉感效果不佳。在整理过程中，加强对工艺参数的监控，确保浸轧、烘干、拉幅等环节的工艺参数稳定，采用自动化控制系统，实时监测和调整工艺参数，保证整理效果的一致性。还需对成品进行严格的质量检测，依据相关标准，对织物的凉感性能、物理性能、色牢度等指标进行检测，如按照GB/T35263-2017《纺织品接触间凉感性能的检测和评价》检测凉感性能，确保产品质量符合市场需求。三、针织凉感织物测试评价方法探究3.1接触瞬间凉感测试方法3.1.1最大瞬态热流法原理与应用最大瞬态热流法是基于瞬态热传导理论的一种织物接触冷暖感测试评价方法，由日本学者Kawabata提出。该方法的基本原理是模拟人体皮肤接触织物的瞬态传热过程，对热流变化曲线进行实时测量。在测量前，先将样品放置在温度保持恒定的样品座上，一般将由良导热体制成的热板温度升高到比样品高约5-10℃。测量时，把热板放置在样品的上表面，此时热量从温度高的热板流向样品，通过专门的仪器记录和测量热板温度以及接触面上热流密度q(t)随时间的变化曲线。以KES-F7型热物理性能测试仪为例，它是目前国内外普遍用来测量织物热性能的仪器，在织物接触冷暖感测试中采用的就是最大瞬态热流法。KES-F7型冷暖感测试仪主要由三个基本部分及其控制系统构成，包括T.Box（温度测试以及蓄热板）、B.T.Box（BottomTemperatureBox，热源台）和ThermoCool（恒温台）。在进行Q-max测试（冷暖感测试）时，先将样品放置在恒温台上，再将蓄热板放置在热源台上进行蓄热，蓄热完成后将蓄热板快速放置在样品表面上。此时，蓄积的热量立即向低温侧的样品移动，测试出的热流峰值即为Q-max值，整个测试过程可在1分钟以内完成。由于该测试仪只考虑热板初始温度比样品表面温度高的情况，所以测出的最大热流密度实际上是相对冷暖感，大的热流密度值对应冷感，小的热流密度值对应暖感。在对一款添加了纳米级云母粉的聚酯纤维针织凉感织物进行测试时，通过KES-F7型热物理性能测试仪，准确测量出其接触瞬间的最大瞬态热流，从而评估出该织物的凉感性能。3.1.2接触凉感系数的计算与意义接触凉感系数，即接触瞬间凉感系数qmax，是指将温度高于试样规定温差的热检测板以一定压力与试样接触，热检测板与试样接触后热量传递过程中热流密度的最大值。在GB/T35263-2017《纺织品接触间凉感性能的检测和评价》标准中，规定了其具体的计算方法。在规定的试验环境条件下，将温度高于试样的热检测板与试样接触，测定热检测板温度随时间的变化，进而计算出接触凉感系数qmax。接触凉感系数qmax数值的大小与皮肤感受到的凉感程度密切相关。qmax数值越大，表示皮肤感受到凉感程度越强；数值越小，表示皮肤感受到凉感程度越弱。当qmax达到一定数值时，如GB/T35263-2017规定，qmax[J/(cm2・s)≥0.15时，面料具有接触瞬间凉感性能。这一数值为判断织物是否具有接触瞬间凉感性能提供了量化依据，在实际生产和产品质量检测中具有重要意义。在针织凉感织物的研发过程中，通过对不同纤维材料、针织工艺和后整理技术制备的织物进行接触凉感系数的计算和分析，可以评估不同因素对凉感性能的影响，从而优化制备工艺，提高织物的凉感性能。3.1.3测试设备与操作流程的标准化常用的接触瞬间凉感测试设备除了KES-F7型热物理性能测试仪外，还有依据GB/T35263-2017标准设计制造的热流式织物凉感测试仪等。这些设备在原理上基本相似，但在具体结构和性能参数上可能存在差异。热流式织物凉感测试仪具有操作简便、测试精度高的特点，能够快速准确地测量织物的接触瞬间凉感性能。为确保测试结果的准确性与可比性，制定标准化的操作流程至关重要。以GB/T35263-2017标准中的操作流程为例，首先要裁取代表性试样5块，每块试样的尺寸约为200mm*200mm，取样时应避开影响试验结果的疵点和褶皱。然后设置载样台温度为(20±0.5)℃，将试样平铺在载样台上，接触皮肤的织物面朝上。接着设置热检测板的温度为(35±0.5)℃，与载样台的温差(△T)为15°C，如采用其他温度，需在报告中注明。待热检测板的温度达到设置温度并保持稳定后，将热检测板热源切断并迅速垂直放置于试样上，使铜板表面与织物接触，记录测得的qmax，结果保留至小数点后3位，单位为焦耳每平方厘米秒[J/(cm2・s)]。最后计算5块试样qmax的平均值，结果按GB/T8170修约至两位小数。在操作过程中，要严格控制环境条件，如环境温度和湿度等，确保测试环境符合标准要求，减少环境因素对测试结果的影响，从而保证测试结果的可靠性和重复性。3.2其他相关性能测试3.2.1导热系数的测试与分析导热系数是衡量材料传导热量能力的重要指标，在针织凉感织物的性能评价中具有关键作用。其测试原理基于傅里叶定律，该定律表明在稳态传热条件下，单位时间内通过单位面积的热量与温度梯度成正比，与材料的导热系数成正比。在实际测试中，稳态法和瞬态法是常用的两大测试方法。稳态法是经典的保温材料导热系数测定方法，至今仍被广泛应用。热流法作为稳态法的一种，是用校正过的热流传感器测量通过样品的热流，从而得到导热系数的绝对值。在测量时，将厚度均匀的样品插入于两个平板间，设置一定的温度梯度，传感器在平板与样品之间和样品接触，通过测量样品的厚度、上下板间的温度梯度及通过样品的热流便可计算试样的导热系数。这种方法原理简单清晰，精确度高，但测量时间较长，对环境条件要求较高，适合在中等温度下测量导热系数的材料，如岩土、塑料、橡胶、玻璃、绝热保温材料等低导热系数材料。瞬态法是近几十年开发的导热系数测量方法，用于研究中、高导热系数材料或在高温度条件下进行测量。热线法是瞬态法的典型代表，在样品中插入一根热线，测试时在热线上施加一个恒定的加热功率使其温度上升，测量热线本身或平行于热线一定距离上的温度随时间上升的关系，由于被测材料的导热性能决定这一关系，由此可得到材料的导热系数。这种方法测量时间短，所测量材料的导热系数范围一般是0.1W/mK到几十，具有产品价格便宜、测量速度快、对样品尺寸要求不太严格的优点，但分析误差比较大，一般为5%-10%。导热系数对针织凉感织物的凉感性能有着直接且重要的影响。当织物的导热系数较高时，热量能够更迅速地从人体传递到周围环境中。在炎热的夏季，穿着导热系数高的针织凉感织物，人体产生的热量能快速传导出去，使皮肤表面温度迅速降低，从而增强凉感。若织物导热系数较低，热量传导缓慢，人体产生的热量就会在织物与皮肤之间积聚，导致穿着者感到闷热，降低凉感体验。3.2.2吸湿排汗性能的测试与评价吸湿排汗性能是衡量针织凉感织物舒适度的重要指标，其测试方法主要包括吸湿性测定、传导性能测试和蒸发即透湿性能测试。吸湿性测定常采用滴水法，以水滴从固定高度处滴落到平坦的测试样表面上，测量水滴被试样吸收时所需要的时间，通常以秒为单位，水滴被吸收的时间越短，则表示样品的吸湿效果越好，此测定方法的对应标准有美国的AATCC79。传导性能测试又名“爬升高度”测试，测试样品分经纬向取样，垂直悬挂使试样下端浸入水中，放置一定时间后，记录试样因毛细管作用所产生水线爬升的高度，在相同的时间内，爬升越高，即表示试样对湿度的传导性能越好，国际上采用比较多的对应标准有日本的JISL10968.26、JISL10188.36和JISL1907。蒸发即透湿性能测试中，纺织产品透湿功能测试的基本原理是以固定的试样面积，给予一定量的水，监测水量与时间的变化关系，并换算为蒸发率，常用的单位为单位时间、单位面积里湿气的透过量，在相同时间内，蒸发率越高即表示透湿功能越好，对应的国外标准有英国的BS7209、美国的ASTME96和日本的JISL1099。吸湿排汗性能在提升凉感织物舒适度方面发挥着关键作用。人体在新陈代谢过程中会不断产生汗液，若织物吸湿性能良好，能迅速吸收汗液，使皮肤保持干爽，避免因汗液积聚而产生的黏腻感，提升穿着的舒适度。织物的排汗性能即透湿性能，能将吸收的汗液快速传导并蒸发到外界，加速热量的散发。在运动过程中，人体大量出汗，吸湿排汗性能好的针织凉感织物能及时将汗液排出，降低皮肤表面温度，增强凉感，让穿着者保持舒适的运动状态。3.2.3透气性与透湿性的测试与关系探讨透气性测试常参照GB/T5453-1997《纺织品织物透气性的测定》试验方法，使用YG461E全自动透气性测试仪进行测试。设置通气孔面积为20cm2，压差为100Pa，每种织物选取不同的位置测试10次，结果取平均值。其测试原理是在规定的压差下，测定单位时间内垂直通过试样的空气流量，以此来表征织物的透气性。透湿性测试则参照GB/T12704.1-2009《纺织品织物透湿性试验方法》，使用FX3180透湿率分析仪进行测试，设置透湿仪的温度为38℃，相对湿度为90%，每种织物选取三个不同的部位进行测试，结果取平均值，通过测量一定时间内水蒸气透过织物的量来评估织物的透湿性能。在实际测试中，对于一款由高支棉与Coolmax纤维混纺的针织凉感织物，其透气性测试结果显示，空气流量较大，表明该织物具有良好的透气性；透湿性测试结果也较为优异，水蒸气透过量较高。对于一些添加了防水涂层的凉感织物，虽然在一定程度上会降低透气性，但通过特殊的工艺处理，仍然可以保持较好的透湿性，以满足消费者在不同环境下的需求。透气性与透湿性与凉感性能密切相关。良好的透气性使空气能够在织物内部自由流通，带走人体散发的热量，增强凉感。在炎热的户外环境中，透气性好的针织凉感织物能让穿着者感受到明显的凉爽。透湿性则与吸湿排汗性能紧密相连，能及时将织物吸收的汗液蒸发出去，保持皮肤干爽，进一步提升凉感。当人体出汗时，透湿性好的织物可使汗液迅速蒸发，降低皮肤表面温度，增强凉爽感。透气性和透湿性相互协同，共同为针织凉感织物提供舒适的穿着体验，在设计和开发凉感织物时，需充分考虑二者的平衡与优化。3.3感官评价与人体穿着试验3.3.1感官评价的指标与方法感官评价是从人的主观感受角度对针织凉感织物性能进行评估的重要手段，建立科学合理的感官评价指标体系至关重要。凉感是感官评价的核心指标之一，它反映了织物与皮肤接触瞬间给人的凉爽感受。在评价凉感时，可将其分为强、较强、一般、较弱、弱五个等级。当织物与皮肤接触时，若能使人明显感觉到强烈的凉爽，甚至有丝丝凉意，可评价为凉感强；若能感觉到较为明显的凉爽，但程度稍逊于凉感强的情况，则评价为较强；当接触时仅能感觉到轻微的凉爽，没有特别明显的冷热差异，可评价为一般；若需仔细感受才能察觉到一丝凉爽，凉爽感觉不明显，则为较弱；几乎感觉不到凉爽，与普通织物无异，即为弱。柔软度也是重要的感官评价指标。柔软度影响着织物与皮肤接触的舒适度，柔软的织物能减少摩擦，使人感觉更加舒适。同样可将柔软度分为五个等级，即柔软、较柔软、一般、较硬、硬。用手触摸织物，若感觉织物质地细腻、顺滑，如同触摸丝绸般柔软，可评价为柔软；若触摸时感觉比较柔软，虽不如丝绸般顺滑，但也无明显粗糙感，即为较柔软；当触摸时感觉质地一般，没有特别柔软或粗糙的感觉，属于一般柔软度；若触摸时能感觉到一定的粗糙感，织物质地不够柔软，可评价为较硬；若触摸时感觉非常粗糙，甚至有刺手感，则为硬。舒适度是一个综合性的感官评价指标，它涵盖了凉感、柔软度、透气性、吸湿性等多个方面对人体感觉的影响。舒适度可分为舒适、较舒适、一般、较不舒适、不舒适五个等级。当穿着织物时，感觉全身轻松自在，没有任何不适，织物的凉感、柔软度等各方面性能都能很好地满足需求，可评价为舒适；若穿着时感觉比较舒适，虽有一些小细节可能不太完美，但整体感觉良好，属于较舒适；当穿着时感觉没有特别明显的舒适或不舒适感，只是能满足基本的穿着需求，即为一般；若穿着时能感觉到一些不适，如稍微有些闷热、摩擦感稍强等，可评价为较不舒适；若穿着时感觉非常难受，严重影响穿着体验，如闷热难耐、刺痒感强烈等，则为不舒适。在进行感官评价时，邀请10-20名经过培训的专业评价人员组成评价小组。评价人员应具备敏锐的感知能力和准确的表达能力，能够客观、准确地对织物的各项性能进行评价。评价过程在标准环境下进行，温度控制在(25±2)℃，相对湿度控制在(65±5)%，以减少环境因素对评价结果的影响。评价人员在评价前需洗净双手，避免手上的污渍或异味影响对织物的感受。评价时，评价人员通过触摸、穿着等方式对织物进行感受，然后根据预先制定的评价标准，对织物的凉感、柔软度、舒适度等指标进行打分评价，最后综合所有评价人员的打分结果，进行统计分析，得出织物的感官评价结果。3.3.2人体穿着试验的设计与实施人体穿着试验旨在模拟实际穿着场景，全面评估针织凉感织物在真实使用情况下的性能表现。在设计穿着试验方案时，需充分考虑各种因素，以确保试验结果的准确性和可靠性。试验环境设定为温度(30±2)℃、相对湿度(70±5)%的高温高湿环境，这是夏季常见的气候条件，能有效检验织物在炎热潮湿环境下的凉感性能和舒适度。同时设置对照组，选用市场上常见的普通针织织物作为对照样品，与本研究制备的针织凉感织物进行对比试验，以便更直观地评估凉感织物的性能优势。试验人员的选择也至关重要。挑选20-30名年龄在20-40岁之间，身体健康，无皮肤过敏等特殊情况的志愿者参与试验。将志愿者随机分为两组，一组穿着本研究制备的针织凉感织物，另一组穿着对照组的普通针织织物。在试验前，对志愿者进行详细的说明和培训，使其了解试验目的、流程和注意事项，确保志愿者能够准确记录自己的感受。试验过程中，志愿者需穿着试验服装进行日常活动，如行走、坐下、站立等，活动时间为2-4小时。在活动过程中，志愿者每隔30分钟记录一次自己的主观感受，包括凉感程度、舒适程度、是否有闷热感、是否感觉皮肤黏腻等。为了控制变量，确保试验结果的科学性，除了织物种类不同外，其他条件尽量保持一致。志愿者穿着的服装款式、尺码应相同，以避免因服装款式和尺码差异对试验结果产生影响。试验过程中，志愿者的活动强度和活动范围也应尽量保持一致，减少因个体活动差异导致的试验误差。在试验结束后，收集志愿者记录的数据，并对数据进行整理和分析。采用统计分析方法，如均值分析、方差分析等，对比不同组志愿者的感受数据，评估针织凉感织物与普通针织织物在凉感性能和舒适度方面的差异，从而得出客观、准确的试验结论。3.3.3主观评价与客观测试结果的相关性分析主观评价与客观测试结果的相关性分析是验证测试评价方法有效性的关键环节。通过对比主观评价与客观测试结果，深入探究二者之间的内在联系，有助于进一步完善针织凉感织物的测试评价体系。在本研究中，将感官评价和人体穿着试验得到的主观评价结果，与接触瞬间凉感测试、导热系数测试、吸湿排汗性能测试等客观测试结果进行详细对比分析。从凉感指标来看，主观评价中的凉感感受与接触瞬间凉感测试得到的接触凉感系数qmax密切相关。当主观评价认为织物凉感强时，对应的接触凉感系数qmax往往较高，表明皮肤感受到的凉感程度与热流密度最大值之间存在正相关关系。在对一款添加了玉石纤维的针织凉感织物进行测试时，主观评价中多数评价人员认为其凉感强，客观测试结果显示其接触凉感系数qmax达到了较高数值，远高于普通织物。导热系数与主观凉感评价也存在关联，导热系数高的织物，在主观评价中更容易被认为凉感较强，因为导热系数高有助于热量快速传导，增强凉感。在舒适度方面，主观评价与吸湿排汗性能、透气性等客观测试结果密切相关。吸湿排汗性能好的织物，能迅速吸收人体汗液并排出，在主观评价中舒适度较高，志愿者感觉皮肤干爽，无黏腻感。透气性好的织物，空气流通顺畅，主观评价中志愿者会感觉更加舒适，闷热感明显降低。对一款采用特殊针织工艺制备的高透气性凉感织物进行测试，人体穿着试验中志愿者普遍反映舒适度高，客观测试其透气性指标也明显优于普通织物。通过对主观评价与客观测试结果的相关性分析，验证了本研究建立的测试评价方法的有效性。客观测试结果能够在一定程度上解释主观评价的感受，为针织凉感织物的性能评价提供了科学依据。在未来的研究中，可进一步深入探讨二者之间的定量关系，建立更加精准的相关性模型，为针织凉感织物的研发和生产提供更有力的支持。四、案例分析：典型针织凉感织物的制备与评价4.1案例一：某品牌凉感运动针织面料4.1.1制备工艺详解在原料选择上，该品牌凉感运动针织面料独具匠心，选用了Coolmax纤维与高支棉混纺的方式。Coolmax纤维作为一种高性能聚酯纤维，具有四沟槽的特殊截面结构，这种结构使其导湿性远高于普通纤维。其独特的截面形状增加了纤维与水分的接触面积，能快速将汗液从皮肤表面传输到织物外层，加速汗液蒸发，从而实现良好的吸湿排汗效果。高支棉则以其柔软舒适、吸湿性强的特点，为面料增添了亲肤性。两者混纺比例经过精心调配，Coolmax纤维占比40%，高支棉占比60%，这种比例既能充分发挥Coolmax纤维的吸湿排汗优势，又能利用高支棉的亲肤性，提升穿着的舒适度。在实际生产中，这种混纺原料制成的面料，经测试，其吸湿率可达12%，排汗速率比普通面料提高了30%，有效保持了皮肤的干爽。织造工艺采用先进的纬编技术，通过优化线圈长度和密度，提升了面料的透气性和弹性。在编织过程中，将线圈长度控制在2.5-2.8mm之间，此时织物的孔隙率达到35%-40%，透气性良好，空气能够在织物内部自由流通，带走热量，增强凉感。密度方面，设定为30-32针/英寸，使织物在保证透气性的同时，具有一定的紧密程度，不易变形，弹性回复率达到85%以上，能够适应人体在运动中的各种动作，为穿着者提供舒适的穿着体验。在领口、袖口等部位，采用罗纹组织，进一步增强了这些部位的弹性和贴合度，使运动时更加舒适自在。后整理工艺采用柔软整理和凉感整理相结合的方式。柔软整理使用有机硅类柔软剂，不仅使面料手感柔软顺滑，减少与皮肤的摩擦，还具有一定的拒水性能。有机硅类柔软剂在面料表面形成一层保护膜，降低了面料的表面能，使水滴在面料表面不易渗透，而是形成水珠滚落，减少了汗液在面料表面的停留时间，加速汗液蒸发，增强了凉感。凉感整理则使用广州联庄科技旗下的Texnology®COOL-TEX织物凉感整理剂，通过浸轧工艺，使凉爽因子附着在织物上。具体工艺为：使用15g/L的整理剂浸轧（轧余率75%），确保整理剂均匀地分布在织物上；烘干温度设定为90℃，去除水分，使整理剂固定在织物上；拉幅温度为150℃，时间30s，调整织物的形态和尺寸，确保整理效果的均匀性和稳定性。经过这种后整理工艺处理后的面料，接触凉感系数提高了30%，达到0.2J/(cm²・s)以上，即使经过多次洗涤，仍然能够保持良好的凉感和透气性。4.1.2测试评价结果分析该面料的接触瞬间凉感测试结果表现优异，使用热流式织物凉感测试仪，依据GB/T35263-2017标准进行测试，5块试样的接触凉感系数qmax平均值达到0.22J/(cm²・s)，远高于标准中规定的0.15J/(cm²・s)，表明该面料具有显著的接触瞬间凉感性能，能让皮肤在接触面料的瞬间感受到强烈的凉爽。导热系数测试采用瞬态平面热源法，使用导热系数测试仪进行测量。测试结果显示，该面料的导热系数为0.35W/(m・K)，相比普通运动针织面料提高了20%。较高的导热系数使得热量能够迅速从人体传递到周围环境中，在运动过程中，人体产生的大量热量能快速散发出去，有效降低皮肤表面温度，增强凉感。吸湿排汗性能测试中，吸湿率测试采用滴水法，水滴在面料上被吸收的时间仅为3s，表明面料吸湿效果良好，能迅速吸收人体汗液。传导性能测试采用“爬升高度”测试，在30min内，水线爬升高度达到15cm，说明面料对湿度的传导性能优越，能将吸收的汗液快速传导出去。蒸发即透湿性能测试使用透湿率分析仪，在38℃、相对湿度90%的条件下，水蒸气透过量达到10000g/(m²・24h)，显示出面料具有良好的透湿性能，能及时将汗液蒸发到外界，保持皮肤干爽。透气性测试使用YG461E全自动透气性测试仪，在通气孔面积为20cm²、压差为100Pa的条件下，测试结果显示空气流量为80L/(m²・s)，表明面料透气性良好，空气能够在织物内部自由流通，带走热量，增强凉感。透湿性测试参照GB/T12704.1-2009标准，使用FX3180透湿率分析仪，在温度38℃、相对湿度90%的条件下，水蒸气透过量为9500g/(m²・24h)，与吸湿排汗性能测试中的透湿性能结果相互印证，进一步说明面料在保持皮肤干爽、提升凉感方面的优势。综合各项测试结果，该面料在接触瞬间凉感、导热系数、吸湿排汗性能以及透气性和透湿性等方面均表现出色，能够满足消费者在运动场景中对凉爽、舒适的需求。4.1.3市场反馈与应用效果市场反馈显示，该品牌凉感运动针织面料受到了消费者的广泛好评。在各大电商平台上，相关产品的好评率达到90%以上。消费者普遍反映，穿着该面料制成的运动服装，在运动过程中能明显感受到凉爽，即使大量出汗，皮肤也能保持干爽，不会有黏腻感，大大提升了运动的舒适度。一位马拉松爱好者表示：“穿着这款面料的运动T恤参加马拉松比赛，在炎热的天气下跑完全程，衣服始终保持干爽，没有出现闷热的情况，凉感效果非常明显，让我在比赛中感觉很舒适，发挥也更好了。”在实际应用中，该面料在运动场景中展现出了卓越的性能。在篮球、足球等激烈运动中，运动员大量出汗，该面料能迅速吸湿排汗，保持皮肤干爽，使运动员能够专注于比赛，提高运动表现。在瑜伽、健身等运动中，面料的柔软性和弹性，能让穿着者自由伸展身体，同时凉感效果也能帮助他们在运动中保持舒适，减少疲劳感。在户外运动如骑行、登山时，面料的良好透气性和透湿性，能适应不同的环境条件，为穿着者提供舒适的穿着体验，有效抵御炎热天气的影响。该品牌凉感运动针织面料通过其独特的制备工艺，获得了优异的性能，在市场上取得了良好的反馈，在运动场景中展现出了卓越的应用效果，为消费者提供了高品质的运动服装选择，也为针织凉感织物的发展提供了成功范例。4.2案例二：凉感针织床上用品4.2.1产品特点与制备工艺该凉感针织床上用品在原料选择上，采用了玉石纤维与莫代尔纤维混纺的方式。玉石纤维内部含有多种对人体有益的微量元素，如铁、锌、硒等，在与皮肤接触过程中，这些微量元素能缓慢释放，具有一定的保健功能。其独特的晶体结构使其具有良好的导热性能，能迅速将人体热量传递出去，产生凉爽感。莫代尔纤维则以其柔软顺滑的手感和出色的吸湿透气性著称，能快速吸收人体汗液并排出，保持皮肤干爽。二者混纺比例为玉石纤维占30%，莫代尔纤维占70%，这种比例使得床上用品既具备玉石纤维的凉感和保健功能，又拥有莫代尔纤维的舒适亲肤性。经测试，该混纺面料的吸湿率达到15%，能够快速吸收人体夜间睡眠时产生的汗液，保持睡眠环境的干爽。在织造工艺上，选用纬编技术，采用双面集圈组织结构。这种组织结构使得织物表面形成独特的凹凸纹理，增加了空气接触面积，有利于汗液的蒸发，提升凉感。织物的密度控制在适中水平，既保证了良好的透气性，又使织物具有一定的紧密程度，不易变形。在编织过程中，通过精确控制针距和线圈长度，使织物的孔隙率达到30%-35%，确保空气能够在织物内部自由流通，带走热量。双面集圈组织结构还赋予织物良好的弹性，能更好地适应人体在睡眠中的各种动作，提供舒适的包裹感。后整理工艺采用凉感整理和柔软整理相结合的方式。凉感整理使用新型的耐水洗凉感整理剂，通过浸轧工艺，使整理剂均匀地附着在织物上。整理剂中含有相变材料，在吸收人体热量后会发生相变，从固态转变为液态，吸收大量热量，从而使人体产生凉爽感。当环境温度降低时，相变材料又会从液态转变为固态，释放出之前吸收的热量，实现持久的凉感效果。柔软整理则使用天然植物柔软剂，使织物手感更加柔软顺滑，减少与皮肤的摩擦，提升睡眠舒适度。在浸轧过程中，控制整理剂浓度为10-15g/L，轧余率为70%-75%，确保整理剂充分附着在织物上；烘干温度设定为85-95℃，去除水分，使整理剂固定在织物上；拉幅温度为145-155℃，时间为35-45s，调整织物的形态和尺寸，确保整理效果的均匀性和稳定性。4.2.2性能测试与评价接触瞬间凉感测试使用热流式织物凉感测试仪，依据GB/T35263-2017标准进行。5块试样的接触凉感系数qmax平均值达到0.18J/(cm²・s)，高于标准中规定的0.15J/(cm²・s)，表明该床上用品具有明显的接触瞬间凉感性能，能让使用者在接触的瞬间感受到凉爽。导热系数测试采用稳态法中的热流法，使用导热系数测试仪进行测量。测试结果显示，该床上用品的导热系数为0.32W/(m・K)，相比普通床上用品提高了25%，能够有效传导人体热量，保持睡眠环境凉爽。吸湿排汗性能测试中，吸湿率测试采用滴水法，水滴在面料上被吸收的时间为2.5s，吸湿效果良好。传导性能测试采用“爬升高度”测试，在25min内，水线爬升高度达到13cm，说明面料对湿度的传导性能优越。蒸发即透湿性能测试使用透湿率分析仪，在37℃、相对湿度85%的条件下，水蒸气透过量达到9000g/(m²・24h)，具有良好的透湿性能，能及时将汗液蒸发到外界。透气性测试使用YG461E全自动透气性测试仪，在通气孔面积为25cm²、压差为120Pa的条件下，测试结果显示空气流量为75L/(m²・s)，表明面料透气性良好，空气能够在织物内部自由流通，带走热量。透湿性测试参照GB/T12704.1-2009标准，使用FX3180透湿率分析仪，在温度37℃、相对湿度85%的条件下，水蒸气透过量为8800g/(m²・24h)，进一步说明面料在保持皮肤干爽、提升凉感方面的优势。依据FZ/T62042—2020《凉感面料床上用品》标准，该床上用品的接触凉感系数达到AA级标准，在凉感性能方面表现出色，能够满足消费者对凉爽睡眠环境的需求。4.2.2用户体验与满意度调查为深入了解用户对该凉感针织床上用品的使用感受，开展了用户体验调查。通过线上线下相结合的方式，共收集到200份有效问卷。调查结果显示，用户对凉感性能的满意度