多層非織造材料結(jié)構(gòu)對(duì)保暖性和舒適性的影響

多層非織造材料結(jié)構(gòu)對(duì)保暖性和舒適性的影響

網(wǎng)布、羽毛、網(wǎng)布、緞子、羊毛、。1物理性能、透氣性能綜合評(píng)價(jià)本文選取兩種面密度相近但保暖性能差異較大的PP/PA針刺材料和兩種面密度、保暖性能差異都較大的熔噴材料（PP、PP/PET），其基本物理性能、保溫性能和透氣性能（均為平均值）分別如表1、表2所示。本文所用測(cè)試儀器包括：YG(B)141手持式織物厚度儀（常州第二紡織廠），BSA224S-CW電子天平（賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司），YG(B)461E織物透氣量測(cè)試儀（溫州大萊紡織儀器有限公司），YG606N平板式織物保暖測(cè)試儀（南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）。2多層材料的組合設(shè)計(jì)織物的熱傳遞包括：一部分熱通過(guò)纖維傳導(dǎo)；一部分熱通過(guò)織物中纖維間空氣的微弱對(duì)流進(jìn)行傳遞；還有一部分熱通過(guò)纖維與纖維表面的輻射進(jìn)行傳遞2.1結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)在多層材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)上述4種類(lèi)型單層材料選取具有明顯結(jié)構(gòu)特征的4種結(jié)構(gòu)組合以便比較，如表3所示。2.2原材料組合設(shè)計(jì)為了比較熔噴材料與針刺材料及其不同的組合形式對(duì)保暖性能的影響，設(shè)計(jì)如表4所示的4種原料組合形式。2.3多層材料的結(jié)構(gòu)和原材料的組合對(duì)以上多層材料的結(jié)構(gòu)組合及原料組合進(jìn)行全排列，形成16種具有不同結(jié)構(gòu)和原料組合特征的試樣，如表5所示。2.4材料的面密度厚度：使用YG(B)141手提式織物厚度儀在每塊試樣上選取3個(gè)不同的點(diǎn)，施加100cN的壓力，每個(gè)點(diǎn)壓盤(pán)停留30s，讀出厚度，取平均值。面密度：從每種試樣上剪取3塊10mm×10mm待測(cè)樣品，分別用BSA224S-CW電子天平測(cè)量質(zhì)量，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，取平均值，根據(jù)公式（1）計(jì)算材料的面密度。其中：σ為試樣的面密度；m為試樣的平均質(zhì)量；S為試樣的面積。保暖性能：試樣尺寸300mm×300mm，使用YG606N平板式織物保暖測(cè)試儀，按照GB/T11048—2018《紡織品生理舒適性穩(wěn)態(tài)條件下熱阻和濕阻的測(cè)定（蒸發(fā)熱板法）》測(cè)試。透氣性能：試樣尺寸300mm×300mm，使用YG(B)461E織物透氣量測(cè)試儀，按照GB/T5453—1997《紡織品織物透氣性的測(cè)定》測(cè)試。3結(jié)果與討論3.1多層材料組合后厚度分布圖1為多層保暖材料的厚度分布趨勢(shì)圖。由圖1可見(jiàn)：多層保暖材料組合后其厚度大致分布在10～13mm之間；這16種多層材料樣品的厚度分布略有差異，但其線性趨勢(shì)和指數(shù)趨勢(shì)都在11～12mm之間。3.2密度分布圖2為多層保暖材料的面密度分布趨勢(shì)圖。由圖2可以看出：多層材料的面密度分布在1000～1600g/m3.3從材料組成組成來(lái)分析圖3為不同疊層材料組成織物的克羅值。由圖3可以看出，Ⅰ類(lèi)和Ⅱ類(lèi)材料的保暖性均產(chǎn)生了顯著的差異性，而Ⅲ類(lèi)和Ⅳ類(lèi)材料的保暖性則沒(méi)有顯著差異。從材料的組成來(lái)看，Ⅰ類(lèi)材料全部由熔噴材料組成，Ⅱ類(lèi)材料全部由針刺材料組成，Ⅲ、Ⅳ類(lèi)材料均由針刺+熔噴材料組成。針刺絮片的纖維細(xì)度一般在幾十微米，熔噴絮片的纖維細(xì)度一般在10μm以下，這說(shuō)明材料的組成差異性越大，越有助于材料表現(xiàn)穩(wěn)定的保暖性能。反之，材料的組成差異性越小，越有可能造成保暖性能上的不穩(wěn)定性。3.4保水性層材料的熱性能圖4為不同結(jié)構(gòu)組成織物的克羅值。由圖4可以看出，不論多層材料是由哪種材料組成，C（密松松密）結(jié)構(gòu)材料的克羅值始終最高，保暖性能最好。分析其原因主要是：多層保暖材料表面密，致密層材料本身結(jié)構(gòu)細(xì)密、纖維分布的雜亂程度高。人體屬于既能輻射熱量又能吸收熱量的黑體材料。如圖5所示，處于最內(nèi)側(cè)的致密保溫材料有助于增強(qiáng)對(duì)人體輻射熱量的反射，并被人體吸收；最外側(cè)的致密保溫材料相當(dāng)于減少了單位面積中的熱量通路，有助于減少保溫材料與外界的熱量交換；中間兩層的材料比較蓬松，纖維間的空隙率大，這種高孔隙率的結(jié)構(gòu)使得材料儲(chǔ)存了大量的靜止空氣，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)比一般纖維的導(dǎo)熱系數(shù)要小得多，所以傳導(dǎo)損耗的熱量小，并且靜止空氣層中的纖維阻止了纖維表面附近空氣的流動(dòng)，起著隔熱保暖的作用，所以C（密松松密）結(jié)構(gòu)的保暖性能最優(yōu)。3.5不同材料對(duì)通風(fēng)性能的影響圖6為不同材料組成織物的透氣率。由圖6可以看出，無(wú)論是哪種結(jié)構(gòu)，材料Ⅱ（N3.6結(jié)構(gòu)的透氣性圖7是不同結(jié)構(gòu)組成織物的透氣率。由圖7可見(jiàn)，在相同種類(lèi)材料的情況下，4種結(jié)構(gòu)的多層材料透氣性雖然比較接近，但是A（密密松松）結(jié)構(gòu)的透氣性明顯好于其他3種，這個(gè)現(xiàn)象在A結(jié)構(gòu)的第Ⅳ種材料組成（M3.7多層材料組合從圖3至圖7可以看出，C（密松松密）結(jié)構(gòu)的保暖性能最好，A（密密松松）結(jié)構(gòu)的透氣性能最好，C結(jié)構(gòu)的透氣性能除了第Ⅳ種材料組合明顯低于A結(jié)構(gòu)外，其余幾乎一樣，所以C結(jié)構(gòu)的多層材料能夠兼顧高保暖和良好的透氣性。從圖3至圖7還可以看出，C（密密松松）結(jié)構(gòu)中第Ⅰ種材料組合（M將表1和表2單層材料的保暖性能與以上多層保暖材料的測(cè)試結(jié)果相對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)：多層材料的保暖效果不僅不與面密度或者厚度上的疊加成正比，而且明顯落后于面密度或者厚度上的疊加。說(shuō)明面密度在1000～1600g/m4多層材料結(jié)構(gòu)對(duì)其保暖性能的影響本文以?xún)煞N針刺絮片和兩種熔噴絮片為基礎(chǔ)，探討了多層服用保暖材料的材料組成、材料結(jié)構(gòu)等對(duì)材料的保暖性能和透氣性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)：1）單層材料種類(lèi)的差異性越大，越有助于