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吸湿发热弹性机织面料的设计与性能研究

吸湿发热弹性机织面料的设计与性能研究

作者：杨媛媛浙江理工大学

学位级别：硕士

随着科学技术的不断创新,纺织产业得到了飞速的发展。大众对纺织品的服用性及功能性的需求越来越高,这对功能性面料的开发提出了更高的要求。运动型服装面料需具备实用性及功能性,且不同运动项目对运动型面料的具体要求也不同。如田径... 详细信息

随着科学技术的不断创新,纺织产业得到了飞速的发展。大众对纺织品的服用性及功能性的需求越来越高,这对功能性面料的开发提出了更高的要求。运动型服装面料需具备实用性及功能性,且不同运动项目对运动型面料的具体要求也不同。如田径运动员在间歇性体能训练时,组间间歇时间一般为15分钟左右,当再次练习时,须再次热身以提高体温,激活肌肉,避免运动损伤。然而,每次热身都会降低训练密度和运动强度。具有吸湿发热性能的服装面料能通过吸收皮肤散发出的水分子来释放热量,这种面料能在运动员间歇性训练期间持续散发热量,更好的辅助运动员进行体能训练。因此,吸湿发热面料是一种很有应用前景的运动型服装面料。为了满足运动员在训练时对于功能性面料的需求,本课题聚焦于具有吸湿发热性能的弹性机织面料的开发。通过对国内外吸湿发热纤维和面料的研究状况、吸湿发热的机理、吸湿发热纤维的分类等方面进行分析研究,在总结前人的经验基础上,本文设计开发了一种具有吸湿发热性能和弹性的机织面料。选用改性聚丙烯腈纤维为原料,基于该纤维的吸湿发热机理,将其与棉纤维混纺作为外包纱,选用氨纶长丝为芯纱,通过对纱线细度、混纺比例、纺纱流程及工艺参数进行设计,在工厂试纺了四种不同混纺比例的包芯纱线,对四种纱线进行测试分析。将试纺出的四种包芯纱搭配平纹、2/1右斜纹织物、双层组织、蜂巢组织四种组织结构,织造出四个系列16块面料试样,探究不同混纺比例和不同组织结构对面料的性能的影响。最后采用FLIRE76红外热成像仪对面料的吸湿发热性能进行详细的研究。具体开展工作内容如下:为了探究改性聚丙烯腈纤维的吸湿发热机理,对该纤维的表面形态、分子结构、聚集形态、拉伸性能进行测试。结果表明,改性聚丙烯腈纤维制备时采用接枝共聚的方法在纤维分子链中引入了大量的亲水基团,使得纤维的吸湿能力得到很大提升,但也使纤维的内部结构发生了改变,降低了纤维的断裂强力和结晶度。通过对纺纱工艺参数进行设计,在改装过的环锭细纱机上试纺了四种不同混纺比例的包芯纱线。通过测试发现,四种纱线均具有良好的包覆效果,无露芯现象,具有很好的芯鞘结构。四种纱线的条干和弹性回复率的差异较小,纱线的断裂强度随着改性聚丙烯腈纤维含量的增加而减小。测试了四种纱线的回潮率和含水率,结果表明,改性聚丙烯腈纤维含量越高,纱线的回潮率和含水率越大。通过对16块面料进行性能测试,发现织造出的16块面料的弹性回复性均符合弹力织物对于弹性的要求,其中蜂巢组织的弹性伸长率和弹性回复率最大,表现出最好的弹性性能。对面料的吸湿发热性能测试,发现16块面料均具有不同程度的升温现象,吸湿发热效果随着改性聚丙烯腈纤维含量的增加而增加,发热效果最好的是4#纱线织造的蜂巢组织面料(D4),最大升温值为6.8℃。当组织结构相同时,随着改性聚丙烯腈纤维含量的增加,面料的透湿性增强,热导率逐渐增大。利用模糊综合评价对16块面料的综合性能进行分析,发现D4面料的综合性能最优。通过选取具有较好的吸湿发热效果的D4(蜂巢组织)面料,对其发热性能进行详细测试。结果表明,环境相对湿度越大,面料发热越好。当环境温度不变时,随着相对湿度的增大,面料表现出两次升温现象,说明面料具有连续升温的能力。利用FLIRE76红外热像仪对面料的吸湿发热效果进行测试,发现面料升温非常迅速,达到最大升温值只需要2 min,而温度传感器测试的最大升温值在5～6 min,这个差异是由温度传感器的热滞后造成的,说明红外热像仪对温度的实时监测更能够反映面料吸湿发热规律。当面料在大气环境中温度稳定后,对面料进行喷水处理,发现面料接触水滴后温度迅速上升到27.3℃,升温迅速且升温值较大。说明当面料接触充足的水分后,面料的吸湿发热性更加明显。通过对面料覆盖手掌进行红外热像仪拍摄,测得的最高温与最低温温差为3.6℃。发现颜色较亮的高温区域均分布在手指端和手掌外侧,这些区域的面料与皮肤紧密接触,面料吸收了皮肤散发出的水分后产生更多的热量。本文根据运动员在间歇性训练时对于自发热服装面料的需求,设计出一款具有吸湿发热性能和弹性的多功能面料,对面料的相关性能进行了测试。结果表明,开发出的D4面料具有良好的弹性性能,且吸湿发热效果优异,并研究了环境相对湿度对面料吸湿发热性能的影响,为开发具有吸湿发热性和弹性的运动型服装面料提供参考依据。

关键词：吸湿发热包芯纱试纺机织物面料设计开发

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改性聚丙烯酸类纤维吸湿发热机织物的开发

上海纺织科技 2022年第2期50卷 38-42页

作者：薛庆龙姚文丽高妹一蔡红梅陈娟崔沂张瑞云联发集团股份有限公司江苏南通226600 东华大学纺织学院上海201600

为研究吸湿发热保暖机织物的热湿舒适性,开发了6种不同结构的改性聚丙烯酸类纤维吸湿发热机织物。通过热湿舒适相关性能测试与分析,得出不同机织物结构参数对透气性、热阻、芯吸高度、液态水分管理以及吸湿发热性能的影响规律,为设计出... 详细信息

为研究吸湿发热保暖机织物的热湿舒适性,开发了6种不同结构的改性聚丙烯酸类纤维吸湿发热机织物。通过热湿舒适相关性能测试与分析,得出不同机织物结构参数对透气性、热阻、芯吸高度、液态水分管理以及吸湿发热性能的影响规律,为设计出兼具吸湿发热和导湿排汗性能的热湿舒适机织物提供参考。经测试发现:蜂巢组织能明显改善织物的保暖性和透气性,且织物由内层向外层形成回潮率递增的梯度结构,对水分管理和提高单向导湿性能有积极作用,三层蜂巢组织在提升织物吸湿发热性能上具有一定潜力。

关键词：改性聚丙烯酸类纤维织物组织吸湿发热热湿舒适性三层蜂巢组织.

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男士吸湿发热保暖裤舒适性研究

男士吸湿发热保暖裤舒适性研究

作者：张亚波东华大学

学位级别：硕士

本文主要从吸湿发热内衣面料的吸湿发热性能角度和部分男性在穿着吸湿发热保暖裤时会因腿毛受牵拉导致疼痛现象而引起穿着者很强的不舒适感的角度,进行男士吸湿发热保暖裤的舒适性研究。FZ/T 73036—2010《吸湿发热针织内衣》中指出将... 详细信息

本文主要从吸湿发热内衣面料的吸湿发热性能角度和部分男性在穿着吸湿发热保暖裤时会因腿毛受牵拉导致疼痛现象而引起穿着者很强的不舒适感的角度,进行男士吸湿发热保暖裤的舒适性研究。FZ/T 73036—2010《吸湿发热针织内衣》中指出将完全干燥的内衣面料放在温度20℃和相对湿度90%的环境中,当30分钟内最高升温值≥4℃且30分钟内平均升温值≥3℃时,则该面料具有吸湿发热功能。本文选取8种市场中宣称具有吸湿发热功能的内衣面料以及12种常见面料进行标准条件(测试前面料烘干至完全干燥)下的吸湿发热性能测试和非标准条件(测试前面料在温度20℃和相对湿度65%环境中调温调湿24小时)下的吸湿发热性能测试和分析,发现,8种宣称具有吸湿发热功能的面料中有3种面料不具有吸湿发热功能,而12种普通面料中有8种面料具有吸湿发热功能。在标准测试条件下,具备吸湿发热功能的内衣面料确实在一定时间内比不具备吸湿发热功能的内衣面料温度略高,对舒适性有一定的帮助;具备吸湿发热功能的内衣面料在5分钟左右的时间内升温值达到最大,对于冬季从温度较高且干燥的环境进入温度较低且湿度大的环境时,吸湿发热面料可以提供一定的缓冲作用,降低冷湿应激反应,一定程度上增加了舒适度。但面料的吸湿发热过程并不能长时间提供较多热量,开始几分钟内因吸湿发热而使温度快速升高而达到最高值,随后,升温值逐渐降低。将两种测试条件下的测试结果进行配对样本T检验,发现,两种测试条件下所测得的30分钟最高升温值、30分钟平均升温值、第30分钟时的升温值和达到最高升温值的时间都具有统计意义上的差异,非标准测试条件下所测得的30分钟最高升温值、30分钟平均升温值和第30分钟时的升温值分别降低了4.1℃、2.2℃和0.8℃,达到最高升温值的时间缩短1.7分钟。表明,在非标准测试条件下,面料的吸湿发热能力大幅度降低。预示着在通常的保暖裤穿着条件下,本文所涉及的这些具有吸湿发热功能的面料的升温效果会非常有限。此外研究还发现,面料吸湿发热性能中指标“30分钟最高升温值”受面料中亲水性纤维含量的影响较大,亲水性纤维越少,30分钟内最高升温值相对越小;面料吸湿发热性能指标中指标“30分钟平均升温值”与面料的面密度和厚度存在中等强度的正相关,面密度越大、厚度越厚,30分钟内平均升温值越大。针对男性穿着贴体保暖裤时存在的疼痛现象,本文以裤腿宽裕率和男性腿毛生长情况作为研究的切入点,设计并进行了半截裤腿穿着试验。选取了8名受试者,测量了其小腿部位的有关尺寸和腿毛的有关数据。以优衣库180/105号型吸湿发热贴体保暖裤的膝盖及以下半截裤腿的版型为基础版型,按小腿最大围处的尺寸为基准进行缩放得到10种不同宽松度的半截裤腿样板,采用4种内衣面料共制作了40条半截裤腿作为试样。通过对8名受试者穿着40条半截裤腿的评价结果分析,发现,疼痛现象在4种内衣面料所制半截裤腿实验样品中均有体现。疼痛感与裤腿宽裕率、男性腿毛生长密度、男性腿毛长度和面料特性有关。腿毛越长、越密,疼痛感越强。腿毛比较长、比较多的穿着者穿着保暖裤时,当保暖裤的裤腿宽裕率为[-27.5%,-5%],易感知到疼痛感,当裤腿宽裕率在[-20%,-15%],感知到的疼痛感较强。采用内表面具有比较密集绒毛且比较紧密的起绒面料有利于降低保暖裤的疼痛感。以目前优衣库180/105号型吸湿发热贴体保暖裤的版型作为基础版型,依据前人测体数据以及保暖裤疼痛感的研究结果,对保暖裤裤腿部位版型进行优化,并借助CLO 3D三维服装设计软件进行虚拟人体试穿,对优化后的版型的美观度进行检验。得出,180/105号型吸湿发热贴体保暖裤裤腿版型优化后的数据:大腿最大围处尺寸为56.7cm,宽裕率为1.6%;膝围尺寸为44.1cm,宽裕率为16.7%;小腿最大围处尺寸为39cm,宽裕率为5.1%。通过观察版型优化前后的着装效果,版型优化后的保暖裤美观性依然较好。通过对依据基础版型缝制的保暖裤和依据优化版型缝制的保暖裤进行保暖性假人实验及舒适性穿着试验,测试发现,优化后的男士保暖裤保暖性有所提升,疼痛感基本得到消除,压迫感降低,整体舒适性得到提高。针对男士保暖裤存在的疼痛现象,本文提出一种基于多层感知器MLP神经网络的预测方法,用于预测保暖裤是否易产生疼痛。以半截裤腿穿着试验和保暖裤舒适性穿着实验的测试数据作为数据集;以小腿最大围处的裤腿宽裕率、腿毛长度、腿毛密度、面料内表面是否具有绒毛,这4个因素作为输入变量;以保暖裤是否产生疼痛作为目标输出变量,提出了基于多层感知器MLP神经网络的男士保暖裤疼痛的预测模型,并以ROC曲线和AUC值判断模型的预测效果。本文先以半截裤腿穿着试验的测试数据(320组)作为数据集,构建MLP神经网络男士保暖裤疼痛感预测模型,以保暖裤舒适性穿着实验的测试数据(192组)作为检验数据集,将预测结果与实际测试结果比较。结果表明,预测结果与实际数据相同的个数占样本的比重为87%

关键词：吸湿发热男士保暖裤疼痛感版型优化

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吸湿发热织带设计与开发

纺织科学与工程学报 2022年第4期39卷 22-27,34页

作者：蒋依志陈瑜滕婷樊平羊燚沈华东华大学纺织学院上海201620 浙江澳亚织造股份有限公司浙江金华322100

目前功能性织带成为织带行业发展的热点方向,而关于吸湿发热织带的研究比较少见。选用一种吸湿发热纱线设计开发具有发热功能的机织双层织带,通过改变组织结构和纱线配置,设计织造了6种织带。对织带透气、透湿、热阻、吸湿发热性能进行... 详细信息

目前功能性织带成为织带行业发展的热点方向,而关于吸湿发热织带的研究比较少见。选用一种吸湿发热纱线设计开发具有发热功能的机织双层织带,通过改变组织结构和纱线配置,设计织造了6种织带。对织带透气、透湿、热阻、吸湿发热性能进行测试,并分析纬纱种类、组织结构对织带发热保暖性能的影响。结果表明6种织带都有一定的发热效果,其中当纬纱使用吸湿发热纱线,组织采用六上二下斜纹组织时织带发热效果最佳,最高升温值达13.8℃,平均升温值为9.1℃。为吸湿发热织带的设计与开发提供了参考依据。

关键词：改性腈纶吸湿发热机织织带发热保暖性能

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吸湿发热导电纤维生产工艺研究

山东纺织科技 2022年第5期63卷 1-3页

作者：何卫星周建平王海芹徐晶钱赟娟江苏省纺织研究所股份有限公司江苏无锡214024 浙江蓝天海纺织服饰科技有限公司浙江湖州310000

文章阐述了新型吸湿发热导电纤维的制备方法,对吸湿发热母粒、导电母粒的添加比例对复合纺丝的可纺性及电阻值的影响进行了研究,经测试制备的纤维具有良好的吸湿发热性及导电性。

关键词：吸湿发热导电纤维生产工艺

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吸湿匀缓发热三层针织物的后整理研究

纺织科学与工程学报 2022年第3期39卷 35-42页

作者：韩雪晴张俐敏程隆棣东华大学纺织学院上海201620

以具吸湿梯度的三层吸湿发热织物为基础面料,采用吸湿排汗整理剂HP对织物进行亲水整理,研究了不同整理方式、整理工艺对织物吸湿发热性能的影响。结果表明:对织物内层进行印花亲水整理,吸湿排汗整理剂浓度为60g/L、增稠剂浓度为50g/L、... 详细信息

以具吸湿梯度的三层吸湿发热织物为基础面料,采用吸湿排汗整理剂HP对织物进行亲水整理,研究了不同整理方式、整理工艺对织物吸湿发热性能的影响。结果表明:对织物内层进行印花亲水整理,吸湿排汗整理剂浓度为60g/L、增稠剂浓度为50g/L、印花整理面积比75.42%、涂覆4次时,织物具有最优的吸湿匀缓发热效果,实现了吸湿发热最大化,且耐洗性较好。

关键词：三层针织物吸湿发热热湿舒适性亲水整理

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面料吸湿发热性能研究

浙江纺织服装职业技术学院学报 2023年第4期22卷 11-16页

作者：张亚波王永荣何家欣王革辉东华大学服装与艺术设计学院上海200051 东华大学现代服装设计与技术教育部重点实验室上海200051

对吸湿发热面料的吸湿发热性能进行研究。通过对比试验,测试了面料的吸湿发热性能,探讨了吸湿发热面料与常用纤维面料的发热性能差异,评价了吸湿发热面料的吸湿发热效果和影响规律。结果表明:面料吸湿后都能发热,部分常见面料也具有吸... 详细信息

对吸湿发热面料的吸湿发热性能进行研究。通过对比试验,测试了面料的吸湿发热性能,探讨了吸湿发热面料与常用纤维面料的发热性能差异,评价了吸湿发热面料的吸湿发热效果和影响规律。结果表明:面料吸湿后都能发热,部分常见面料也具有吸湿发热功能;吸湿发热性能优异的面料具有吸湿后升温较慢放热也较慢的特点;具备吸湿发热功能的面料在一定程度上可以降低从温暖干燥环境进入湿冷环境时产生的冷湿应激反应;面料吸湿发热性能受面料中亲水性纤维的含量、面密度、厚度影响较大。

关键词：吸湿发热常见纤维面料相对湿度亲水性纤维

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吸湿发热型黏胶纤维的性能

功能高分子学报 2011年第2期24卷 199-203页

作者：胡海波齐鲁天津工业大学生物与纺织材料研究所天津市改性与功能纤维重点实验室天津300160

通过盐酸肼交联羧甲基化黏胶纤维制得具有吸湿发热功能的黏胶纤维,讨论了纤维在吸湿发热量、断裂强度、热性能及微观结构等方面的特性。结果表明：当纤维中氮的质量分数为2%~4%,回潮率为25%~26%（相对湿度90%）时,纤维吸湿发热效果明显... 详细信息

通过盐酸肼交联羧甲基化黏胶纤维制得具有吸湿发热功能的黏胶纤维,讨论了纤维在吸湿发热量、断裂强度、热性能及微观结构等方面的特性。结果表明：当纤维中氮的质量分数为2%~4%,回潮率为25%~26%（相对湿度90%）时,纤维吸湿发热效果明显,发热量最高可达7.67J/g;交联使纤维的湿断裂强度明显提高,湿干强度比可提高16.9%,但对纤维的热稳定性影响不大;随着交联程度的增加,纤维的表面形貌变化比较明显,黏胶纤维表面的凹槽逐渐消失。

关键词：吸湿发热黏胶纤维交联盐酸肼热分析

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纺织品吸湿发热测量不确定度分析

纺织学报 2017年第9期38卷 76-80页

作者：葛传兵钱晓明赵晓明单学蕾王晓梅天津工业大学纺织学院天津300387 天纺标检测认证股份有限公司天津300193

为提高纺织品吸湿发热性能测试结果的准确性,对纺织品吸湿发热性能测试的不确定度进行评估,采用FZ/T 73036—2010《吸湿发热针织内衣》附录A的方法测试针织面料的吸湿发热性能,对测试过程中的影响因素,包括温度传感器、计时器、测试过... 详细信息

为提高纺织品吸湿发热性能测试结果的准确性,对纺织品吸湿发热性能测试的不确定度进行评估,采用FZ/T 73036—2010《吸湿发热针织内衣》附录A的方法测试针织面料的吸湿发热性能,对测试过程中的影响因素,包括温度传感器、计时器、测试过程的随机效应等进行逐一分析、计算,找出影响测量最高升温值和30 min平均升温值2个重要评价指标的不确定度分量,进而评估合成不确定度及扩展不确定度。结果表明,测量最高升温值的合成不确定度为0.35℃,测量30 min平均升温值的合成不确定度为0.19℃,其中,温度传感器和计时器引起的不确定度均小于测试过程中随机效应所引起的不确定度,即样品组成的均一性和取样位置等随机性因素是影响测试重复性的主要因素。

关键词：纺织品吸湿发热不确定度升温值