纺织品吸光发热性能测试方法

廖银琳，湛 权，张宇群，万 倩，李储林

（广州纤维产品检测研究院，广东 广州 511440）

纺织品吸光发热性能测试方法

廖银琳，湛 权，张宇群，万 倩，李储林

（广州纤维产品检测研究院，广东 广州 511440）

文中介绍了一种纺织品吸光发热性能的测试方法，通过测试吸光发热面料和普通面料在同等光照条件下的升温值，并计算两种面料的相对温差。结果显示：吸光发热面料的20分钟升温值明显高于普通面料，且两种面料的相对温差达到10℃。同时测试了3种不同类型面料的辐照升温曲线，每种样品测试5次，结果表明该方法测试结果的标准偏差均小于2℃，变异系数小于3%，证明了该测试方法的稳定性和重复性较好。

纺织品；光吸收；吸光发热；辐照升温；测试方法

1 引言

光能发热纤维是一种可吸收太阳辐射中的可见光与红外线，且可反射人体热辐射的保暖材料[1,2]，主要通过添加IV族过渡金属碳化物（如碳化锆、碳化铊、碳化铪）来实现吸光生热。碳化物能吸收光线中的0.6eV高能波长段（< 2μm），反射低能波长段（> 2μm），阳光中波长0.3μm～2μm的能量占其总能量的95%以上，而人体散发的热辐射波长为10μm，几乎可以被完全反射，因而具有极好的蓄热保温效果。

日本三菱人造丝公司生产的Thermocatch光热转换聚丙烯腈纤维[3,4]当有光照射下可进行光能转换释放热量，添加10%的该纤维可使面料升温2℃～10℃。日本尤尼帝加公司推出的蓄热保温纤维Thermotron芯部溶有碳化锆微小粒子，可吸收可见光并将光能转换成热能，同时也能反射人体发出的远红外线，适合应用于运动服装。日本Omikenshi开发出含碳化锆的solar-α蓄热保暖纤维加工成服装后，在阳光下服装内温度可较普通服装高2℃～8℃，保温效果有明显提高。

发热纤维的产品不断涌现，但是关于热评价体系有待完善，国内目前仅有吸湿发热针织内衣的行业测试标准，而关于光吸收保暖性能的测试研究还不够完善，测试方法标准多集中在研究稳定状态下纺织品的热传导性能，即考核能量在纺织品作用下散失的难易程度，主要的指标有热阻、热导率、克罗值等，无法对纺织品在光照条件下自身发热或升温作出一个合理的评价。因此，迫切需要开发一个检测纺织品光吸收保暖性能的试验方法，对假冒伪劣产品的质量监督保护消费者合法权益，同时为企业主体正确宣扬此类产品提供必要的依据，引导纺织品市场健康、有序的发展。

2 测试原理

在一定光强的作用下，纺织品将光能和热能进行转化、吸收和储存，而使得材料内能量聚集、温度升高，并不断与周围环境进行能量交换最终达到一个平衡的状态。因此，根据这一特性，将一定面积的试样置于一定辐照强度下，测量面料温度变化得到该材料的升温曲线，通过比较两种面料的升温值、相对温差等指标，以此反映其面料的吸光发热性能。

图1 吸光发热测试原理图

3 试验

3.1 试验条件

本试验在温度20±2℃，湿度65±4%的恒温恒湿室内测试。

3.2 试验仪器

表1 试验仪器

3.3 试样准备

（1）每个样品制备2个组合试样，每个组合试样由两块60mm×100mm的试样组成，试样反面相贴合，沿三边缝合成一袋状插入口，形成一个组合试样，缝合线应与织物的长度或宽度方向平行。如图2所示。以相同的方式准备2个对照组合试样。

图2 制样尺寸示意图

（2）将样品在温度（20±2）℃，相对湿度（65±4）%的环境下调湿至少4h。

3.4 试验步骤

表2 试验步骤

3.5 试验结果分析

3.5.1 测试方法可行性研究

为探讨面料的吸光发热性能，选取面料成分、织物结构和颜色相同的两种绿色羽绒面料为研究对象，以减少面料成分、颜色和织物组织等因素对其吸光发热测试结果的影响，其中1#为经功能整理的吸光发热面料，2#为未经功能整理的普通面料，按照表1和表2的试验方法进行测试，记录温度-时间变化曲线如图3所示。并计算试样的升温值、相对温差等结果见表3。

表3 试样辐照20分钟的升温值、相对温差

图3 2个样品的辐照升温曲线

从图3可以看出，面料的温度随着光照时间延长而逐渐升高，当光照时间一定后，面料的温度升温缓慢并趋于稳定。而吸光发热面料的升温曲线明显高于普通面料，这主要是因为吸光发热面料除了射灯本身带来的高能量使样品表面发生热传递外，纤维上的特殊粒子吸收光能产生热量。

表3的结果显示辐照20分钟的该吸光发热样品和普通试样的升温值分别为46.73℃和36.67℃，相对温差10.06℃，所以若以功能整理前的普通试样为对照样，通过比较同等测试条件下吸光发热面料和对照样的相对温差可以反应该样品的吸光发热性能。因此，采用该测试方法测试纺织品的吸光发热性能是可行的。

3.5.2 辐照重现性研究

为了分析测试方法的辐照稳定性和重现性，文中选用3种不同吸光发热样品，样品信息见表4，分别按上述方法进行吸光发热测试，记录辐照升温曲线如图4所示。并计算样品辐照20分钟升温值，根据五次测量结果计算标准偏差和变异系数CV值见表5所示。

图4 不同类型3种试样5次测试辐照升温曲线图

表4 重现性测试样品

表5 试样辐照20分钟的升温值

从表5可以看出，以上3种不同类型的吸光发热面料经辐照20分钟后，升温值分别为50.29℃、59.65℃、46.19℃，其5次测量结果的标准偏差分别是0.72℃、1.43℃、0.45℃均小于2℃，变异系数小于3%，由此可见，这种织物的吸光发热测试辐照升温的稳定性和重复性较好。

4 结论

试验表明该方法能较准确的测试不同面料的吸光发热性能，其结果体现了面料在整个测试过程中的温度变化情况，若以功能整理前的普通面料作为对照样，可直观地看出吸光发热面料和普通面料在同等光照条件下面料升温差异，能很好的表征产品吸光发热性能。此外，该方法测试辐照升温的重复性较好、成本底、操作方便、结果直观。可用于服装面料生产商或检测机构在产品吸光发热性能方面的评价和质量控制。

[1]施楣梧.新型纤维材料及其在纺织品中的应用[J].棉纺织技术, 2005, 33(11)∶ 649-652.

[2]陈嘉毅,朱光.简述发热保暖纤维的发热机理及开发应用[J]. 山东纺织科技, 2012, (5)∶ 38-40.

[3]李丽莉.发热纤维的开发与应用[J].印染, 2015,(21)∶ 49-51.

[4]王敏,李俊.发热保暖服装材料的开发现状及发展趋势[J]. 产业用纺织品,2009,(4)∶ 6-9.

Test Methord for Light-Absorbing Thermal Properties of Textiles

LIAO Yin-Lin, ZHAN Quan, ZHANG Yu-Qun, WAN Qian, LI Chu-Lin
(Guangzhou Fibre Product Testing and Research Institute, Guangzhou 511440, Guangdon, China)

This article describes a test methord for light-absorbing thermal properties of textiles. By testing the heating value of the heat absorbing and heating fabrics and ordinary fabrics under the same illumination conditions, the relative temperature difference between the two kinds of fabrics is calculated. The results show that heating value of functional fabric is significantly higher than ordinary fabrics ,and the relative temperature difference between the two kinds of fabric can reach 10℃To prove the result stability and have good reproducibility, three different types of fabric are tested, each sample is tested five times. The results show that the standard deviation of the test results is less than 2 ℃, coefficient of variation less than 3%.

Textile; Light-Absorbing; Light-Absorbing Thermal Properties; Test Method

2016-08-24

广州市质量技术监督局科技项目（2015kj19）

廖银琳，女，广州纤维产品检测研究院，工程师，硕士

湛 权，男，广州纤维产品检测研究院，工程师，硕士

张宇群，女，广州纤维产品检测研究院，硕士

万 倩，女，广州纤维产品检测研究院，硕士

李储林，男，广州纤维产品检测研究院，工程师，硕士