（纺织工程专业论文）远红外棉织物温升测试法及后整理工艺研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

摘要 摘要 本课题通过建立科学的温升测试方法来评价远红外棉织物的保温性能，通过 后整理工艺制备温升性能优良的远红外棉织物，改变只有通过纺丝法才能制备保 温性能优良的远红外纺织品的市场现状。 本课题首先在相关文献的基础上，对国内外有关温升测试法进行了分析与比 较，并对市场上的多种远红外整理剂进行了筛选。通过对制备的远红外棉织物温 升性能的测试筛选出远红外整理剂为c b d - 4 0 0 s 纳米远红外整理剂，通过调节温 升测试法中的不同参数得到最佳测试方法为：在恒温恒湿环境中，红外光源距试 样中心2 0 e r a 且成4 5 。角入射试样表面，红外测温仪固定于试样前1 5 m 处，且 红外测温仪测试点对准试样中心。 在确定温升测试法和远红外整理剂的前提下，本课题对远红外棉织物的后整 理工艺进行了初步研究，以温升性能为主要测试指标，比较了浸轧法和浸渍法两 种不同整理工艺，结果表明，后整理浸轧工艺最佳条件为：红外整理剂1 0 0 9 l ， 粘合剂l o g l ，渗透剂j f cl g l 。织物布面p h 调整为9 。织物在常温下一浸一轧 远红外整理液( 1 0 0 带液率) 一烘干( 8 0 ，3 m i n ) 一焙烘( 1 6 0 ，2 m i n ) ， 此条件下织物温升达3 8 c 。浸渍法工艺条件为：整理剂用量为1 0 ( o w f ) ，粘 合剂用量为1 2 ( o w f ) ，渗透剂用量为1 5 ( o w f ) ，浸渍液温度选择在3 0 到4 0 之间，浴比选择为1 ：1 5 ，浸渍时间为2 0 m i n ，烘干温度选择1 0 0 ，烘干 时间为2 0 r a i n ，此条件下织物温升达3 6 。织物经远红外整理后，除了手感有 少许变化之外，其它物理性能基本没有影响。 本课题考察了棉织物不同预处理对温升性能的影响，结果表明，在4 0 水 浴，6 0k h z 频率下超声波处理3 0 r a i n 后再进行远红外浸轧整理，在不加入渗透 剂j f c 的前提下织物温升即可达3 4 ，而织物在1 0 0 w 功率，2 5 p a 压强下氧气 低温等离子体处理5 m i n 后，织物润湿性和温升性均达最佳，温升可高达4 1 。 本课题对后整理浸轧工艺进行了生产实践应用，实践表明，远红外后整理工 艺具有很高的可行性，与柔软整理混合进行后，温升还能达2 以上，织物手感 略有提高，且织物温升效应具有良好的耐洗涤性。 关键词：远红外；棉织物；温升；测试方法；整理工艺；预处理；实践应用 a b s t r a c t a b s t r a c t t h ep a p e re v a l u a t et h eh e a t p r e s e r v a t i o nc a p a b i l i t y o fc o r o nf a b r i c b y e s t a b l i s h i n ga v a i l a b l et e m p e r a t u r er i s i n gt e s t i n gm e t h o d ，t h e np r e p a r et h ef a r - i n f r a r e d c o t t o nf a b r i cw i t hh i 曲a b i l i t yo ft e m p e r a t u r er i s i n gb yf i n i s h i n gp r o c e s st oc h a n g et h e s t a t eo fg e t t i n gt h eh i 曲a b i l i t yo ft e m p e r a t u r er i s i n gb yf i l a t u r i n g a f t e rr e f e r r i n gt ol o t so fd o c u m e n br e l a t e d ，t h ep a p e ra n a l y s ea n dc o m p a r et h e t e m p e r a t u r er i s i n gt e s t i n gm e t h o d ，t h e np i c ku pt h ef a r - i n f r a r e df i n i s h i n ga g e n t 、) i r i t l l l l i g ha b i l i t yo ft e m p e r a t u r er i s i n g b yt e s t i n gt h et e m p e r a t u r er i s i n go fc o t t o nf a b r i c t r e a t e d 谢t l ld i f f e r e n tf a r - i n f r a r e df i n i s h i n ga g e n t ，t h ep a p e rc h o o s et h ec b d - 4 0 0 sf o r e x p e r i m e n t a f t e ra d j u s t i n gt h ep a r a m e t e ro ft h et e m p e r a t u r er i s i n gm e t h o d , t h ep a p e r c o n f i r mt h eb e s tt e s t i n gm e t h o di so b t a i n e d ：i nt h er o o m 、析m 叙e dt e m p e r a t u r ea n d h u m i d i t y , k e 印4 5 0 a n g l eo ft h ef a r i n f r a r e dl a m p - h o u s ef r o mt h es a m p l ec e n t e ra n d t h eb e s td i s t a n c ei s2 0 c m ，t h et h e r m o s c o p es h o u l db e1 5 md i s t a n c ei nf r o n to ft h e s a m p l e ，t h et e s t i n gp o 缸s h o u l db ea d j u s tt ot h ec e n t e ro ft h es a m p l e t h ep a p e rr e s e a r c ho nt h ef i n i s h i n gp r o c e s st og e tt h eb e s tp r o c e s si st ot a k et h e f a r - i n f r a r e da g e n td o s a g elo o g l ，t h ea d h e s i v ea g e n td o s a g ei s l0 9 l ，t h ep e n e t r a t i n g a g e n ti slg l ，t h ep ho nt h ef a b r i ci s9 p a d d i n gt h ef a r - i n f r a r e dl i q u i d ( 1 i q u i dp i c ku p i s 1 0 0 ) - - , d r y i n g ( 8 0 c ，3 m i n l i - - - b a k i n g ( 1 6 0 c ，2 m i n ) ，o n t h i sc o n d i t i o nt h e t e m p e r a t u r er i s i n gc a l lr e a c h3 8 c ，t h eb e s ti m p r e g n a t i o np r o c e s si st ok e e pl i q u i d t e m p e r a t u r ei n3 0 t 04 0 ，t h ef a r - i n 丘a r e da g e n td o s a g ei slo ( o w o ，t h ea d h e s i v e a g e n td o s a g ei s1 2 ( o w f ) ，t h ep e n e t r a t i n ga g e n ti s1 5 ( o w f ) ，t h ei m p r e g n a t i o nt i m e i s2 0 m i n , t h eb a k i n gt e m p e r a t u r ei s10 0 a n dt h eb a k i n gt i m ei s2 0 m i n , o nt h i s c o n d i t i o nt h et e m p e r a t u r er i s i n gc a l lr e a c h3 6 c a f t e rf i n i s h i n gp r o c e s s ，t h ep h y s i c a l p r o p e a i e s 、析t 1 1n oo b v i o u sc h a n g ee x c e p tt h eh a n d l eh a sl i r l ed e c r e a s i n g 1 1 圮p a p e ra l s or e s e a r c ho nt h et e m p e r a t u r er i s i n gb yd i f f e r e n tt r e a t m e n ti n a d v a n c e t h er e s u l t ss h o w st h a tw h e nt h ef a b r i ct r e a t e du n d e r6 0k h zi n4 0 l i q u i d f o r3 0 m i n , t h e nf m i s h e db yf a r - i n f r a r e da g e n t t h et e m p e r a t u r er i s i n gc a nr e a c h3 4 t h eb e s tp r o c e s so fp l a s m at r e a t i n gi su n d e rlo o wp o w e r , t h ep r e s s u r ei s2 5p aa n dt h et i m e o f t r e a t m e n ti s5m i n , t h et e m p e r a t u r er i s i n gc a nb r e a kt h r o u g h4 1 o nt h i sc o n d i t i o n t h ep a p e rp u tt h ep a d d i n gp r o c e s st op r a c t i c e ，t h er e s u l t ss h o w sl a j 曲f e a s i b i l i t y o ft h i sp r o c e s s a f t e rt r e a t e db yb o t hs o f t e na n df a r - i n f r a r e df i n i s h i n g , t h et e m p e r a t u r e r i s i n gc a ns t i l lr e a c h2 0 ca n dt h et e m p e r a t u r er i s i n ga b i l i t yc a l la l s ob ea c c e p t e d a f t e rt i m e so f w a s h i n g k e yw o r d s ：f a r - i n f r a r e d ；c o t t o nf a b r i c ；t e m p e r a t u r er i s i n gt e s t i n gm e t h o d ；f i n i s h i n gp r o c e s s ； p r e t r e a t m e n t ；a p p l i c a t i o n ； 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得江南 大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 签名：丝日期： 溯留岁刀 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定： 江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文， 并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致 保密的学位论文在解密后也遵守此规定 签名：盟日期： 导师签名：籀日期：邕，一冲 第一章绪论 第一章绪论 1 1 远红外纺织品国内外发展概况 2 0 世纪8 0 年代中期以来，远红外织物相关专利在日本大量涌现，形成一股 开发热潮。钟纺公司的“玛索尼克纤维是将远红外陶瓷粉掺入尼龙或聚丙烯腈 纺成纤维，或者是涂敷在纤维表面而纺成纱线；可乐丽公司的“洛恩威普 是将 远红外陶瓷粉混入聚酯纺出的纤维；旭化成公司开发出新型尼龙保暖织物 “s o l a r v ，该织物采用碳化锆陶瓷溶液涂层，主要用于滑雪衫；东丽公司与 e s n 公司共同开发出“梅卡库伦”聚酯涂层织物，该织物表面涂有热敏性涂料， 可根据外界温度的高低改变颜色而自动调节对太阳能的吸收；尤尼吉卡公司在采 用碳化锆陶瓷材料生产出“s o l a r a 聚酯和聚酰胺两种织物的基础上，又开 发出由其它白色陶瓷材料将黑色碳化锆陶瓷材料多层包覆的白色蓄热保温材料， 进一步拓宽了该类纤维材料的服用范围；东洋纺公司推出的远红外聚酯织物 “l o u v r o 一和“o h d u s 具有优良的悬垂性、良好的触感以及优雅的色泽。 我国开发远红外织物始于2 0 世纪9 0 年代初，代表性的产品有：江苏省纺织 研究所开发的远红外涤纶短纤维：华东理工大学和上海第十化学纤维厂合作开发 的1 6 7 d t e x x3 $ m m 远红外涤纶短纤维，这种纤维既可以纯纺也可以与天然纤维或 其他化学纤维混纺成纱，加工成针织物、机织物，还能直接加工成非织造布；天 津工业大学开发的远红外丙纶，其导湿性好，价格低廉，轻便，抗菌防蛀性好； 东华大学和上海金山石化腈纶厂合作，开发出了远红外腈纶与细旦涤纶或与羊毛 混纺针织纱及针织产品【1 1 。 1 2 远红外纺织品作用原理 1 2 1 远红外线特征 在电磁波谱中，红外线位于可见光和微波之间，其波长为0 7 6 - - 1 0 0 0 “m 。 由于红外线在电磁波谱中占据很宽的范围，所以又分为近、中、远三部分，一般 波长范围在4 - - 1 0 0 0 p m 的波称为远红外波。远红外线有以下特征1 2 j ： ( 1 ) 远红外线具有光线的直进性、屈折性、反射性、穿透性。它的辐射能力 很强，可对目标直接加热而不使空间的气体或其它物体升温。 ( 2 ) 远红外线能被与其波长范围相一致的各种物体所吸收，产生共振效应与 温热效应。 ( 3 ) 远红外线能渗透到人体皮肤下，然后通过介质传导和血液循环使热量深 入到细胞组织深处。 1 2 2 远红外纺织品的特性 通常将常温下远红外发射率大于6 5 的织物称为远红外织物，性能优良的远 红外织物常温远红外发射率应在8 0 以上。研究表明处在绝对零度以上的任何物 江南大学硕士学位论文 体都在发射远红外线，因而，普通纺织品在常温下也具有一定的远红外辐射作用。 实验证明，纤维中加红外辐射性陶瓷粉的含量与发射率间呈现复杂的曲线关系。 一般远红外陶瓷粉的含量在4 - 1 5 时，远红外发射率出现极值【】。 远红外纺织品可分为保暖型和保健型两种。保暖型主要是用于保暖功能方面 的产品；其材料主要包括积极保温材料和消极保温材料两种，远红外织物就属于 后者，其主要通过吸收人体热量并辐射出远红外线来达到更好的保温效果，保健 型主要是增加微循环功能达到保健效梨2 ，5 1 。 1 2 3 远红外纺织品的作用机理 红外辐射和物质分子的热运动有着内在的联系，几乎所有的物体( 包括人体) 都在不断地发射红外辐射，同时也不断地从外界吸收红外辐射。当红外辐射的频 率和分子热运动频率一致时，入射的红外辐射就会被物体分子吸收。根据基尔霍 夫定律，能够发射红外辐射的物体也能吸收红外辐射，而且发射本领越强其吸收 本领也越强。物体分子吸收红外辐射后，自身的热运动得到加强，表现为物体温 度的升高，以及间接地引起物体其他性质的变化。人体内部包含着水分，人体本 身又是由许多复杂的有机分子构成的，因此人体既是一个红外线的发射源，又是 一个红外线的吸收体。如果给人体辐射一定波长的红外线，人体就能够吸收红外 线而达到升温保健等目的。 人体皮肤含有约7 0 8 0 水分，所以其吸收光谱近似于水的吸收光谱，即 8 1 2 u r n 。因此，如果有某种物质能在常温( 接近人体正常体温) 下辐射出波长为 8 - - - 1 2 u r n 的红外线，这部分由远红外线负载的能量就能被人体共振吸收，从而达 到体感温升的效果。陶瓷粉是一种比较理想的常温高效远红外发射体，它能在高 温下吸收大部分的外界能量( 主要指太阳能) ，然后辐射出能量集中在8 - - 1 2 u m 范 围的远红外线，而且具有很强的发射能力。远红外纺织品吸收大部分太阳能量以 后，以红外线的形式向人体辐射，一方面，通过对流和传导将本身的热量传递给 人体：另一方面，人体细胞受远红外线辐射产生共振吸收，从而加速本身分子的 运动，达到从人体内部加热的目的。两个原因都使人体表面有温升的感觉。通常 人体感觉热主要是指皮肤的感觉，所指温度也指皮肤的表面温度，而人体内部则 基本维持在3 7 c 左右，这正是远红外纺织品的保暖原理。由此可知，远红外纺 织品发射出的远红外线能使人体内水分子运动加快，有利于体内有机化合物的产 生，保障供给细胞足够的养分，加速了新陈代谢，促进运动后堆积在肌肉间的乳 酸和各种障凝液等废物的排出，恢复破损细胞的功能，从而起到止痛、治疗和增 强人体健康的作用，皮肤表面温度相应升高。这样，远红外纺织品通远红外物质 起到了积极的保温作用p 7 。 2 第章绪论 图卜1 远红外纺织品保温过程原理 f i g 1 1h e a tp r e s e r v a t i o nt h e o r yo ff a r - i n f r a r e dt e x t i l e 1 3 远红外纺织品加工技术 1 3 1 远红外添加剂 1 3 1 1 远红外添加剂的选择 远红外添加剂目前主要采用远红外陶瓷粉，常用两种乃至两种以上的陶瓷粉 末进行混配，使其远红外发射性能适合人体需要而达到最佳效果【8 】。常见的远红 外辐射性物质见表l 表1 1 常见远红外辐射性物质 1 a b 1 1f a m i l i a rf a r - i n f r a r e dr a d i a t es u b s t a n c e 名称远红外辐射性物质 氧化物 碳化物 氮化物 硅化物 硼化物 m g o 、a 1 2 0 3 、t i 0 2 、s i 0 2 、c r 2 0 3 、f e 2 0 3 、m n 0 2 、z r 0 2 、b a o 、莫来石、 堇青石等 b 4 c 、s i c 、t i c 、m o c 、z r c 、t a c 等 b n 、a i n 、s i 3 n 4 、t i n 等 t i s h 、m o s h 、w s i 2 等 t i b 2 、z r b 2 、c r b 2 等 1 3 1 2 远红外添加剂应具备的条件 ( 1 ) 低温比辐射率高。 ( 2 ) 添加剂应具有较小的粒径，且能均匀分散。用于织物后整理的远红外粉 的粒径要求略低，一般平均粒径在5 1 0 9 m 左右即可使用。粒径过大会影响产 品的手感、使用效果和在加工过程中的涂覆混合液的稳定性。用于纤维的远红外 粉的粒径要求则高一些，最好在0 1 - - 1 0g m 之间，纺丝时不易堵塞喷丝板。 ( 3 ) 化学性能稳定且无毒。在纺丝过程中，添加剂在高温下不分解，不对纺 江南大学硕士学位论文 丝设备构成腐蚀，不伤害人体，不污染环境。 1 3 1 3 远红外添加剂的含量 远红外纤维中远红外粉的含量在1 - - 一1 0 之间为宜，低于1 时显现不出纤 维的远红外性能，而高于1 0 时，纤维的可纺性差。采用涂层法加工的远红外织 物，远红外粉含量可略大，一般在4 - - 一1 5 之间。同时，要认真选择粘合剂和 其它助剂，保证它们既不影响比辐射率，又有较好的分散性能，并且使用时有良 好的牢度和手感。 1 3 1 4 远红外添加剂的制备 远红外添加剂加工过程大致为：远红外陶瓷材料一( 混合) 一高温烘焙一超 细粉碎一远红外超细粉末【2 】 1 3 2 远红外纤维的加工方法 远红外纤维制备方法分为熔融纺丝法、共混纺丝法和涂层法三大类。 1 3 2 1 熔融纺丝法 按远红外辐射材料微粉添加过程和方法，远红外纤维的熔融纺丝法有四种工 艺路线。 ( 1 ) 全造粒法：在聚合过程中添加远红外陶瓷微粉制成远红外材料的切片。 远红外微粉与成纤聚合物混合均匀，纺丝稳定性好，但由于再造粒工艺的引入， 使生产成本增高。 ( 2 ) 母粒法：将远红外陶瓷微粉制成高浓度远红外母粒，再与定量成纤聚合 物混合后纺丝。该方法设备投资较少，生产成本较低，工艺路线较成熟。远红外 聚酯纤维纺丝的工艺流程如图l 所示。 图1 - 2 母粒法远红外聚酯纤维纺丝工艺流程 f i g 1 - 2f i l a t u r ep r o c e s so ff a r - i n f r a r e dp o l y e s t e rb yp a r e n tp a r t i c l e sm e t h o d 4 第一章绪论 ( 3 ) 注射法：在纺丝j j n - r _ 过程中，用注射器将远红外粉直接注入成纤聚合物 熔体中而制成远红外纤维。该方法技术路线简单，但远红外粉与成纤聚合物的均 匀分散有困难，且需进行设备改造，添置注射器。 ( 4 ) 复合纺丝法：以远红外母粒为芯，聚合物为皮，在双螺杆复合纺丝机上 制成皮芯型远红外纤维。该方法技术难度高，纤维的可纺性好，但设备复杂，成 本高。 1 3 2 2 共混纺丝法 共混纺丝法是将远红外粉体在聚合物聚合过程中加入反应体系，从切片开始 就具有远红外发射功能，该方法的优点是生产易于操作，工艺简单。 1 3 2 3 涂层法 涂层法是将远红外吸收剂、分散剂和粘合剂配成涂层液，通过喷涂、浸渍和 辊涂等方法，将涂层液均匀地涂在纤维或纤维制品上，经烘干而制得远红外纤维 或制品的一种方法。其优点是工艺操作简便，成本较低，对远红外陶瓷粉的要求 不高。缺点是制得纤维的手感及耐洗涤性能差，不适于后加工织造。目前本法多 用于加工远红外非织造织物和制品。涂层法一般有两种加工方法： ( 1 ) 将低温烘焙型金属氧化物与涂层剂混合，再涂覆到织物上，其反应如下t m ( o r ) n + n h 2 0 一m ( o h ) n + n r o h m ( o h ) nj 鸟m o n 2 + n h 2 0 z 式中，m 为金属钛、铝、硅等；r 为甲基、乙基、丁基等。 该方法是将具有远红外辐射性能的陶瓷物质涂敷在织物上，在焙烘过程中形 成金属氧化物，且颗粒细而分布均匀，但对原料限制较严，成本较高。 ( 2 ) 先把远红外粉均匀分散在涂层剂中，再涂覆到织物上。显然，应对所用陶 瓷粉的种类、粒径大小及分布宽度，与涂层剂的最佳配比以及涂层剂的种类等做 出选择。 所用粘合剂( 涂层剂) 大都为聚氨酯、丙烯酸酯系列树脂。在涂敷到织物上 之前，还需在树脂中添加交联剂，以保证涂层有一定的强度。 涂层工艺流程：织物一涂层剂底涂一烘干一面涂一烘干一烘焙嗍 1 4 远红外纺织品的性能测试 1 4 1 辐射性能的测试 远红外辐射性能一般以发射率来表示。一切物体都有其自身的红外辐射特 性。远红外发射率是远红外性能评价的直接指标。发射率又分为半球发射率和法 向发射率。法向发射率又包括法向光谱发射率和法向全发射率两个指标。半球发 射率又包括半球全发射率( 半球积分发射率) 和半球光谱发射率。国外一般采用 法向发射率来衡量产品的远红外辐射性能，而国内没有统一的测试方法。远红外 江南大学硕士学位论文 发射率均采用傅立叶红外光谱仪测定娜】。 1 4 2 保温性能的测试 保温性能的测试方法主要有：热阻c l o ( 克罗) 值法、传热系数法、温差测定 法、不锈钢锅法、热源照射下保温性测定法等。 1 4 2 1 热阻c l o ( 克罗) 值法 在0 。c 的环境下，3 2 。c 的热板上放置试样，为了使通过试样传递的热能损失 得到平衡，维持3 2 。c 热板的温度不变，需要有一定的电能共给，这样根据电能的 耗量可求出试样的绝热值，再换算成c l o 值。 1 4 2 2 传热系数法 该方法的原理为在恒定温度的条件下，测定热源在无试样和有试样的两种情 况下，仪器单位时间、单位面积散发的热量，从而计算出材料的传热系数，比较 其保温性能的好坏。传热系数的定义为：材料表面温度为1 时，通过单位面积 的热流量。单位为w ( n 1 2 ) 。计算方法如下： u 2 = u 助ul ( u 切一u1 ) p u 助2 亍( t p 一丁口) p u l = 子7 ( 丁p 一丁口) 一 - p = n ； t2 p = n 一 t2 式中，u 2 为试样传热系数；u b p 为无试样时试验板的传热系数；u i 为有试样时试 验板的传热系数；a 为试验板的面积，m 2 ；p ，p 分别为无试样和有试样时热量 的损失，w ；n 为测试仪电加热器功率，w ；t l ，t 1 分别为无试样和有试样时累 计加热时间；t 2 ，t 2 分别为无试样和有试样时总试验时间；t p 为测试仪内部的恒 定温度；t 。为织物外表面气流温度 9 1 。 1 4 2 3 温差测定法 在黑体热板上分别装上测定试样和对比试样，在试样上方位置上放置红外 测温仪，放置2 0 分钟后，在荧光屏上读取各试样的温度值，并求出与对照样品的 温度差以t 表示。 1 4 2 4 不锈钢锅法 在高1 0 c m ，容积为5 0 0 m l 的不锈钢锅的表面上分别覆盖着远红外放射织物和 6 第一章绪论 普通织物，在相同条件下，经过太阳光照射后，分别测定出不同织物的温升情况 p o o 1 4 2 5 热源照射下的保温性测定法 测试条件：温度2 5 ，湿度6 5 测试仪器：2 5 0 w 红外灯，高灵敏红外测温仪，铁丝框架，秒表。 测试方法：将试样固定在铁丝框架上，红外灯3 与试样成a 角置于距试样一定 距离x 处( 图1 3 ) ，将红外测温仪2 固定放在试样前方，在将仪器调试正常后，使 红外测温仪探头对准灯光所照射位置，使探头距样品一定距离y 。开启红外灯， 记录在光照1 5 分钟后试样的表面温度t 。，取同种规格、同组织的普通织物作空白 样品，按上述方法重复操作后，记下空白样品的表面温度t o l l l 】。 红外织物与空白样品表面温度的差值即为温升值( t ) ，即 t ( ) = t l t o 图1 - 3 温升测试示意图 f i g 1 3t e s t i n gc h a r to ft e m p e r a t u r er i s i n g 1 4 2 6 保温性能测试方法中存在的问题 实际物体的辐射和吸收比黑体要复杂得多，其特性取决于许多因素，如物体 的组成成分、表面粗糙度、辐射波长、表面入射的辐射光谱分布等。相对而言， 使用非接触测温的红外测温仪测温时不干扰纺织品自身的温度场，相对测温较为 准确。由于实际中的物体不会是黑体，红外辐射测温仪的传感器不可能在全波长 范围内检测出辐射能量。对于辐射率却0 5 的金属，其表面总辐射温度t 只有 真实温度的一半左右。一般织物只能近似视为一定程度的灰体，但不同织物其灰 体程度不一样，特别是对于添加陶瓷颗粒的纺织材料而言，其综合灰体程度肯定 与一般织物不一样，温度计测出的温度与真实温度有一定差异。另外，在红外光 源照射织物时，测试的背景条件受到影响，特别是织物的红外透射量或反射量会 产生额外的附加量，严重干扰实测值。 第四种及第五种方法主要涉及到织物热阻以及红外透射率的影响。不同织物 7 江南大学硕士学位论文 其透射率不一样，其所引起的温升也不一样，不同热阻的织物其保温能力也不一 样。测试方法中要排除透射率及热阻的影响也较为困难。因此，要找出科学合理 的方法才能真正表征出材料本身吸收红外温升的能力，而排除其他因素的干扰和 影响【1 2 , 1 6 。 1 4 3 人体试验法 人体试验法包括3 种方法： ( 1 ) 血液流速测定法。既然远红外织物有改善微循环、促进血液循环的作用， 那么就可以通过人体试用远红外织物，测试其对人体的血液流速是否有加快的作 用。 ( 2 ) 皮肤温度测定法。分别用普通织物和远红外织物制成护腕，套在健康者 的手腕上，在室温下，在一定的时间内，用测温仪分别测得皮肤表面的温度，求 出温度差。 ( 3 ) 实用统计法。用普通纤维和远红外纤维制成棉絮类的制品，分别让一组 试用者试用，根据使用者感受对比，统计出两种织物的保暖性制1 1 。 1 5 远红外纺织品的功能 1 5 1 保温功能 用于服装方面的保温材料可分为两类，一类是单纯阻止人体的热量向外散失 的消极保温材料，如棉絮、羽绒等；另一类是通过吸收外界的热量( 如太阳能等) 并储存起来，再向人体放射，从而使人体有温热感，这一类材料称为积极保温材 料，远红外织物就属于这一类。 太阳光谱峰位于0 6 p m 附近，从0 3 - , 2 1 a m 的光能量占太阳能的9 5 ，因而 远红外织物是优良的积极保温材料，用做服装，一般可使人的体感温度升高2 5 c i l 3 1 。 1 5 2 保健作用 从物理学角度看，人体是一个天然红外辐射源。人体表面的热辐射波长在 2 5 - 1 5 p m 范围，峰值波长约在9 3 p m 处，其中8 - - 1 4 9 m 波段的辐射约占人体 总辐射能量的4 6 。远红外线作用于皮肤，被皮肤吸收转化为热能，引起温度升 高，刺激皮肤内热感受器，通过丘脑反射使血管平滑肌松弛，血管扩张，血液循 环特别是微循环加速，增加组织营养，改善供氧状态，加强了细胞再生能力，加 速了有害物质的排泄，减轻了神经末梢的化学刺激和机械刺激。因此，远红外线 通过热效应实现其保健理疗功能，促进伤口愈合和炎症收缩，降低末梢神经的兴 奋性，解除肌肉痉挛，产生镇痛作用【1 3 州】。 1 5 3 抗菌作用 远红外织物对细菌有明显的抑制作用，我国现已开发出的远红外涤纶的抑菌 率为：白色念珠菌9 9 9 8 ：金黄葡萄球菌为9 9 8 5 ；大肠杆菌7 7 2 7 。因 8 第一章绪论 此适宜于制作卫生用品，如医院病房用床单、医疗用衣、纱布以及食品和包装行 业用品等i 。 1 6 本课题的研究目的和意义 随着经济发展速度的不断加快，人民生活水平的不断提高，绝大部分国人己 经解决了基本的温饱问题，越来越多的人已经开始追求高质量、高水平的生活。 因此，对于服装和纺织品，人们也有了更高的要求。保温、保暖是服用纺织品的 基本功能之一，传统的保温纺织品大多厚重臃肿，在这样一个追求美感及个性的 时代，这样的纺织品已经不能满足人们的要求，人们需要的是质地轻薄，但保温 性极佳的新型纺织品。此外，随着生活节奏的加快，人们增强体育锻炼的时间都 相对减少，人们一直在寻求更加方便、有效地保持健康的方法，在这种大趋势的 影响下，具有保健功能的纺织品也越来越受到了人们的青睐。 远红外纺织品正是在这种情况下应运而生的，远红外纺织品以其具有的良好 保温性能，同时又具有促进血液循环、促进新陈代谢、消除疲劳等保健功能，无 任何副作用，满足了人们对于保温、保健的要求，具有良好的市场需求及发展前 景。另一方面，远红外纺织品具有技术含量高，附加值高的特点，生产这种产品， 能够增强企业的竞争力，促进纺织行业的发展【1 5 j 。 远红外纺织品一直以远红外发射率这个指标来进行评价，认为发射率越高红 外纺织品性能就越好，但远红外发射率并不能直观的表征远红外纺织品的保温性 能，选用温升性能这个指标来评价远红外纺织品的保温性能更具实际意义，对远 红外纺织品的市场推广具有重要价值。 本课题选用后整理工艺制备远红外棉织物，通过温升性能测试得到性能优良 的远红外整理剂，并建立行之有效的测试远红外棉织物温升性能的方法，随后对 远红外棉织物后整理制备工艺进行优化并进行生产实践应用，使其具备高度的市 场应用价值。 1 7 本课题的研究内容 本课题的研究内容主要有： ( 1 ) 建立科学的、行之有效的温升测试方法。 ( 2 ) 筛选出温升性能优良的远红外整理剂。 ( 3 ) 以温升性能为主要测试指标，兼顾棉织物的其它物理性能，对远红外棉织 物的后整理制备工艺进行优化。 ( 4 ) 对织物进行不同的预处理工艺，比较不同预处理方式对棉织物温升性能的 影响。 ( 5 ) 将实验室工艺进行生产实践应用，使其具备高度的市场应用价值。 9 第二章实验部分 第二章实验部分 2 1 实验材料 纯棉色织布：经纬纱细度为1 4 6 t e x x 2 ；经密为4 7 2 5 根1 0 c m ，纬密为3 1 5 根1 0 c m ； 远红外整理剂：本文中所用远红外整理剂如表2 1 所示 表2 - 1 本文中所用远红外整理剂及其相关信息 t a b 2 - 1f a r - i n f r a r e df i n i s h i n ga g e n tu s e db yb yt h i sp a p e ra n dt h er e f e ri n f o r m a t i o n 化学试剂：渗透剂j f c 、标准皂片、氢氧化钠、碳酸钠、盐酸、冰醋酸、 粘合剂3 0 p d 、粘合剂d m e 7 5 1 、柔软剂d m 3 11 0 1 、柔软剂s e w - 5 等。 2 2 实验仪器 7 仁1 a 型数显恒温玻璃水浴槽( 金坛荣华仪器制造有限公司) ，1 0 1 a 1 电 热鼓风干燥箱( 上海市试验仪器总厂) ，m p 2 0 0 b 电子天平( 上海精密科学仪器 有限公司) ，s w - 1 2 a 型耐皂洗色牢度试验机( 温州大荣纺织标准仪器 厂) ，s h y - 2 a s 水浴恒温振荡器( 江苏大地自动化仪器厂) ，p 1 3 0 轧车( 瑞比 染色试机有限公司) ，r 3 定型烘干机( 瑞比染色试机有限公司) ，m s + 远红外 测温仪( 深圳欧普士电子技术有限公司) ，y g 6 0 6 型平板式保温仪( 常州市第 二纺织机械厂) ，y g 4 6 1 a 型织物中低压透气量仪，k e s f b 型织物风格仪， h d 1 a 型等离子体处理仪( 常州世泰等离子体技术开发有限公司) ，p h s 2 c 型 酸度计( 上海伟业仪器厂) ，n a n o z s 9 0 型纳米粒度及z e t a 电位分析仪( 英国 m a l v e m 公司) ，q u a n t a 2 0 0 扫描电子显微镜，意大利爱罗柔软机等。 2 3 实验方法 2 3 1 远红外棉织物后整理制备 2 3 1 1 浸轧法制备远红外棉织物 1 0 江南大学硕士学位论文 改变工艺中的不同参数如溶液温度、织物带液率、溶液p h 、溶液中不同助 剂用量、织物焙烘温度等，使整理后的远红外棉织物温升性能达到最佳。 2 3 1 2 浸渍法制备远红外棉织物 改变工艺中的不同参数如织物浸渍时间、浸渍溶液温度、溶液p h 值等不 同参数，比较浸渍法与浸轧法对远红外棉织物温升性能的不同影响1 1 7 d 引。 2 3 2 温升测试方法 在温度2 0 ，湿度6 5 的恒温恒湿室中，试样1 固定在框架上，红外光源3 固定于距试样中一t 1 , x c m 处且以一定入射角a 入射试样中心，非接触式红外测温仪2 固定于试样前方y m 处，测试点对准试样中心【l i l ( 见图1 3 ) 。 待试样在测试环境中趋于稳定后，进行温升测试。记录试样在红外光源照射 下的表面温度，每3 0 s 读取一个数据，待试样表面温度趋于稳定后记录其最终平 衡温度，取三次实验均值t l ，记同规格空白试样平衡温度为t o ，温升a t = t 广t o 。 2 3 3 织物预处理对温升性能的影响 2 3 3 1 超声波预处理对温升的影响 对织物进行超声波预处理，随后进行红外整理，以温升性能为测试指标， 比较不同的超声波处理条件如处理频率、处理时间、处理溶液温度等对织物温 升的影响，得出超声波预处理的最佳工艺条件。 2 3 3 2 低温等离子预处理对温升的影响 对织物进行低温氧等离子体预处理，随后进行远红外整理，以温升性能为 测试指标，比较等离子处理压强、反应功率、处理时间等不同参数对温升的影 响，得出织物等离子预处理的最佳工艺条件。 2 3 4 毛细管效应的测定 将试样剪成经向3 0 e r a 、纬向5 e m 的布条，试样悬挂在支架上，下端浸入 蒸馏水中，测量蒸馏水在3 0 m i n 内沿织物上升的高度。 2 3 5 织物断裂强力测定 按国家标准g b t 3 9 3 2 1 - 1 9 9 7 ，测定织物处理后的断裂强力。 2 3 6 织物保温率和传热系数的测定 使用y g 6 0 6 型平板式保温仪测定织物的保温率和传热系数。 2 3 7 织物透气性能测定 使用y g 4 6 1 a 型织物中低压透气量仪测定织物透气性能 2 3 8 织物柔软性能测定 使用k e s - f b 型织物风格仪测定织物的纯弯曲特性参数，从而比较织物的 柔软性能。 2 3 9 织物温升效应的耐洗涤测试 用皂粉配n s g l 的洗涤液，将洗涤液预热至6 0 ( 2 ，将试样放入洗涤液后在耐 第二章实验部分 洗色牢度试验机中处理3 0 m i n 。取出试样，用蒸馏水洗涤两次，再用自来水冲洗 5 m i n ，挤去水分，展开试样，置于室内空气中晾干后测试其温升性甜1 9 1 。 1 2 第三章远红外整理剂的选择及温升测试法的确立 第三章远红外整理剂的选择及温升测试法的确立 3 1 远红外整理剂的筛选 分别采用a 、b 、c 、d 、e 、f 、g 七种不同的远红外整理剂通过浸轧法制 备远红外棉织物，具体工艺为：浸轧远红外整理液( 1 0 0 带液率) 一烘干( 8 0 0 ， 5 m i n ) 一焙烘( 1 5 0 c ，3 m i n ) 。为使织物表现出良好的温升性，整理剂用量均采 用1 0 0 9 l 。 固定温升测试法中参数x 、y 、a 分别为2 5 e m 、l m 及4 5 。不同远红外整 理剂处理后的棉织物与普通织物在红外光源照射下的升温曲线如下图所示。 口i置lit1 1 谭舅肘叶l t 【h i 寸 olz，5t n一 兑墨尉叶一tl _ i 寸 图3 一l 整理剂a 对织物升温曲线的影响图3 - 2 整理剂b 对织物升温曲线的影响 f i g 3 - 1e f f e c tt of a b r i c st e m p e r a t u r er i s i n g f i g 3 2e f f e c tt of a b r i c st e m p e r a t u r er i s i n g 4 1 1 t - j e “ 薯l i t | i i c u r v eb yf m i s h i n ga g e n ta olii5t f 簟射叶一t 【| ) 一 5 一i 薯 5 耳 w 摹 辱 - 2 一i c i l l n eb yf i n i s h i n ga g e n tb a i2，lt_ 一舅射叶一t 【- i 寸 图3 - 3 整理剂c 对织物升温曲线的影响图3 - 4 整理剂d 对织物升温曲线的影响 f i g 3 - 3e f f e c tt of a b r i c st e m p e r a t u r er i s i n g c u l v eb yf i n i s h i n ga g e n tc 1 3 f i g 3 - 4e f f e c tt of a b r i c st e m p e r a t u r er i s i n g c u r v eb yf i n i s h i n ga g e n td 伯 “ 们 n p】工骂咀eh曩 伯 伯 ：= n n ph鼍t宦吖事量 p 一一h 江南大学硕士学位论文 口i2， 暑t_ 一 九黑肘叶伽t 【融d 口l2i_it j t i t 胃射叶i l l tc a i r o 图3 - 5 整理荆e 对织物升温曲线的影响图3 - 6 整理荆f 对织物升温曲线的影响 f i g 3 - 5e f f e c tt of a b r i c st e m p e r a t u r er i s i n g c l i v cb