基于湿阻法的纺织面料导湿排汗测试仪的设计与应用研究

发布时间：2020-08-13 12:19

【摘要】：近年全球许多国家和地区都出现40℃以上高温天气,甚至呈持续多日高温不退态势。人体在这种环境下,需要通过大量出汗,以缓解体温过高的情况发生,如果汗液排放受阻而无法及时释放,就会引起皮肤湿粘、闷热、刺痒等不舒适感觉。影响人体汗液顺利排出的最关键因素是服装面料的导湿排汗性能。目前市场上已有大量夏季导湿排汗类服装,如运动服、运动裤、T恤、内衣、西裤、竞赛服等,但是市场上销售的导湿排汗服装及面料质量层次不齐,相关测试标准以及常规检测技术不够精确,对相关产品导湿排汗性能区分度不高,无法全面评价市场现有服装面料导湿排汗性能优劣。针对上述问题,本文首先设计了一种新的、可模拟人体实际排汗过程的面料导湿排汗性能测试方法,该方法依据电阻法检测原理,借助传感器技术及计算机软件快速、准确的数据采集功能,通过设计及制备,完成一套人体汗液在面料中扩散以及蒸发动态过程监测装置,并根据新型测试装置特点,设计汗液在面料中的迁移、蒸发性能评价指标,包括汗液沿面料芯吸速率和干燥时间等。同时对影响面料导湿排汗性能最关键的因素纱线导湿性能作分析,得出纱线导湿规律。最后利用主分量分析法,分析纱线及织物规格等因素对面料导湿排汗性能影响权重比率,通过多元回归计算面料综合导湿排汗系数。研究内容及研究结果如下:(1)根据面料中汗液浓度与其电阻阻值对应关系,借助计算机自动检测技术,构建面料导湿排汗测试装置及相关评价方法,间接测试液滴在面料上扩散及蒸发性能。同时对测试装置分辨率及可靠性等性能进行分析,得到测试装置测试结果准确,可重复性高,对面料导湿排汗性能区分度好的结论。(2)测试并分析液体在不同粗细的涤纶短纤维及长丝纱线中芯吸性能。结果表明长丝及短纤维导湿规律有一定差异,短纤维纱线在孔隙多或纱线细度小的情况下,纱线导湿性能相对较好;长丝纱线在细度大或捻度小的情况下,纱线芯吸性能较好;温度因素对长丝及短纤维纱线影响趋势一致,即温度高,纱线芯吸性能好。(3)用自动面料导湿及干燥性能测试装置分别对Coolmax及Coolplus长丝面料导湿排汗性能进行测试分析,同时将测试结果与传统织物毛细效应法(导湿性)及称重法(排汗性)作对比。结果表明,自动测试装置可精确测试汗液沿面料5个不同方向的干燥时间和导湿速率,同时避免传统方法因需要多次取样,而引起样品本身性能差异,以及多次测试实验环境差异等因素对测试结果产生影响。(4)利用主分量分析法,分析纱线性能、针织物横密、纵密、总密度、面密度、厚度、体积密度这7个基本参数对面料导湿排汗性能影响。结果表明,影响面料导湿及排汗性能最主要参数是纱线导湿性能,影响最小的参数是面密度;不考虑面料组织因素,通过主分量分析法也可以区分各面料导湿性能优劣;但主分量分析法在面料干燥性能指标应用上存在较大误差,需增加针织面料组织因素、空气流动速度、大气压力等因素。本文提出的面料导湿及排汗性测试方法及测试装置,可有效提高面料导湿排汗性能动态测试效率及测试精度,为纺织品性能测试分析提供了新手段,测试结果可应用于面料设计及应用,减少服装加工中面料的人为主观分析引起的浪费,同时基于虚拟仪器处理技术设计的新型测试装置,推动了纺织领域中虚拟仪器测试系统中的应用发展,适应纺织领域自动化及信息化的发展要求,促进在线测试技术的发展。
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS103.63
【图文】：

无纺布,含水率,电阻,质量比电阻

图 2.1 无纺布含水率与电阻关系Fig. 2.1 Moisture content VS resistance of nonwovens，虽然纤维材料因素和无纺布含水率两者都对材料质量比电阻产生素是影响无纺布质量比电阻最主要因素。当无纺布含水率较小， 0.5 以下时，该状态下，手接触无纺布得其处于干燥状态，此时无1012～1014Ω 以上；当手接触感觉无纺布中有明显液态水分时，无纺以上，此时测试无纺布质量比电阻迅速降至 102Ω～107Ω 数量级。或者含水率很小的状态下的质量比电阻比其含有液态水时的质量据织物质量比电阻的变化，可以明显判断织物上是否存在液态水面料上按照一定规律插入多根金属探针，并将各探针通过导线并稳压电源，可得到各探针间织物的电阻变化，依据电阻值变化情

原理图,测试系统,原理图,探针

学博士学位论文基于湿阻法的纺织面料导湿排汗测试仪的设计与应扩散，当扩散至 2 号探针位置后，1 号与 2 号探针之间电阻阻值会从 GΩ降至 MΩ 数量级以下，此时电压表测得的电压值由 0V 明显增大，依据电接判断液滴扩散情况。记录汗液由 1 号探针滴入开始，到迁移至 2 号探针可求得汗液由 1 号探针扩散到 2 号探针的速度。当 1 号探针和 2 号探针之达到最大值后，随着汗液蒸发，1 号探针与 2 号探针之间面料残留的水分逐针之间的电阻逐渐增大，电压表测得的电压值慢慢变小，当电压值接近时，面料中残留的汗液蒸发完毕。如在面料各个方向上同时布置多根测试该电路中，可检测汗液沿着面料各不同方向、不同位置的扩散及蒸发情况

关系图,液滴体积,关系图,液滴

该平均值增大程度逐渐变小。对液滴量（V）及液滴在面料各方向扩散最大位移平均值（L）作指数回归曲线，如图2.3 所示，曲线方程如表 2.3。图 2.3 液滴体积与扩散位移关系图Fig.2.3 Droplet volume vs diffusion displacement表 2.3 扩散位移对液滴体积指数拟合方程Tab.2.3 Exponential equation of diffusion displacement vs droplet volume样品回归方程相关系数（R2）1# L=2.3771ln(V)+6.5677 R2=0.96572# L=1.9286ln(V)+5.2706 R2=0.97993# L=0.7463ln(V)+3.5233 R2=0.98914# L=1.2598ln(V)+4.2333 R2=0.96405# L=1.6529ln(V)+4.7673 R2=0.9799

【参考文献】