CN102967626A - 相变材料调温功能纺织品检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种相变材料调温功能纺织品检测方法，可以解决现有检测方法测试仪器价格昂贵，检测成本高，不适宜试验室使用的问题。其步骤包括试样制备、调温功能检测和数据分析，计算2～4个测试样最大温度调控值的平均值△Tmax作为结果，修约到一位小数；若△Tmax满足1.0℃＞△Tmax≥0.5℃，则测试样调温功能一般；若1.5℃＞△Tmax≥1.0℃，则测试样调温功能较好；若△Tmax≥1.5℃，则测试样调温功能优良。本发明检测方法简便易行、快速有效，检测成本低，可在多数纺织试验室应用，用最大温度调控值这一指标判定测试结果，方法简便直观易懂。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能纺织品的检测方法，具体涉及相变材料调温功能纺织品的检测方法。
背景技术
目前，相变材料调温纺织品是将相变材料（Phase Change Material，简称PCM）与纤维和纺织品制造技术结合而成的一种高科技产品，具有自动吸收、存储、分配和放出热量的功能，在外部环境温度剧烈变化时，营造舒适的衣内微气候。相变材料是一种新型的储能材料，具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力，在相变过程中，它以潜热形式从周围环境吸收或向周围环境释放大量热量。目前，相变材料调温纺织品调温功能的检测方法还没有相关的国家和国际标准，比较通用的方法是差示扫描量热法（DSC）和调制式扫描量热法（MDSC），然而采用这两种方法检测，其测试仪器价格昂贵，检测成本高，一般试验室不具有该测试条件。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种相变材料调温功能纺织品检测方法，简便易行、快速有效，检测成本低，可在多数纺织试验室应用。
为达到上述技术目的，本发明采用以下技术方案予以实现：相变材料调温功能纺织品的检测方法，包括如下步骤：1）试样制备：取调温功能纺织品织物组织结构较大面积的部位，制备2～4个测试样，测试样应均匀排布，各测试样不在织物的相同纵向和横向位置上，每个测试样前后对折再左右对折，形成四层；按照同样方法，从相应非调温性能样品织物上，制备1个对比样；
2）调温功能检测，按如下步骤进行：
①将测试样放入烘箱内烘燥，设定烘燥时间为2h，烘燥温度为105±2℃；
②烘燥完毕，将测试样迅速放入密封的干燥器中冷却1h，然后将测试样从干燥器取出，置于恒温恒湿室平衡24h；
③2～4个测试样和1个对比样的层状结构内分别***温度传感器，并将整个测试样用保鲜膜封闭，放置于恒温恒湿室，恒温恒湿室内放置有恒温恒湿试验箱和温度记录仪；
④启动恒温恒湿试验箱和温度记录仪，设定恒温恒湿试验箱的温度为40～50℃，相对湿度为65±2%，待箱内环境稳定，并且测试样和对比样温度稳定为15～20℃时，在5s内将测试样和对比样从15～20℃的恒温恒湿室转移至40～50℃的恒温恒湿试验箱内，同时各温度传感器开始记录温度；
⑤待测试样和对比样温度稳定至40～50℃，在5s内将测试样和对比样从40～50℃的恒温恒湿试验箱转移至恒温恒湿室，各温度传感器继续记录温度变化，待测试样和对比样温度都稳定至15～20℃，停止记录，形成升温降温过程测试样与对比样的温度-时间变化曲线；
3）数据分析及衡量指标：
①步骤2）④中所述的升温阶段，按如下公式计算：
△T si =T si -T s0i …………………………………（1）
△Tmaxs =MAX(△T si ) …………………………………（2）
式（1）、式（2）中：
T si --第i秒时对比样的温度，℃；
T s0i --第i秒时相变材料调温测试样的温度，℃；
△T si --第i秒时的温度调控值，℃；
△Tmaxs --升温过程中，最大温度调控值，℃；
②步骤2）⑤中所述的降温阶段，按如下公式计算：
△T ji =T j0i -T ji …………………………………（3）
△Tmaxj =MAX(△T ji ) …………………………………（4）
式（3）、式（4）中：
T ji --第i秒时对比样的温度，℃；
T j0i --第i秒时相变材料调温测试样的温度，℃；
△T ji --第i秒时的温度调控值，℃；
△Tmaxj --降温过程中，最大温度调控值，℃；
△Tmax′=MIN(△Tmaxs ;△Tmaxj ) …………………………………（5）
根据检测结果，计算2～4个测试样的△Tmax′的平均值△Tmax作为结果，修约到一位小数；若所得△Tmax满足1.0℃＞△Tmax≥0.5℃，则测试样调温功能一般；若1.5℃＞△Tmax≥1.0℃，则测试样调温功能较好；若△Tmax≥1.5℃，则测试样调温功能优良。
在本发明的技术方案中，还包括如下特征：将对折后的测试样和对比样分别沿三边缝合形成一袋状***口，缝合线应与织物的长度或宽度方向平行，针迹密度为4～6针/cm，各温度传感器***对应样品袋状***口内。
在本发明的技术方案中，还包括如下特征：各温度传感器分别位于对折后的测试样和对比样的第二层与第三层面料之间。
在本发明的技术方案中，还包括如下特征：测试样和对比样置于恒温恒湿试验箱的中央位置。
与现有技术相比，采用本发明相变材料调温功能纺织品检测方法，只需具备一间恒温恒湿实验室、一台恒温恒湿试验箱及温度传感器，检测便能实施，简便易行、快速有效，检测成本低，可在多数纺织试验室应用，用最大温度调控值这一指标判定测试结果，方法简便直观易懂。
附图说明
图1为本发明实施例中测试样对折示意图；
图2为本发明实施例中测试样缝制示意图；
图3为本发明实施例一中由20℃升温至35℃阶段测试样Ⅰ、对比样及环境温度-时间关系图；
图4为本发明实施例一中由40℃降温至25℃阶段测试样Ⅰ、对比样及环境温度-时间关系图；
图5为本发明实施例一中由20℃升温至35℃阶段测试样Ⅱ、对比样及环境温度-时间关系图；
图6为本发明实施例一中由40℃降温至25℃阶段测试样Ⅱ、对比样及环境温度-时间关系图；
图7为本发明实施例二中由20℃升温至35℃阶段测试样Ⅰ、对比样及环境温度-时间关系图；
图8为本发明实施例二中由40℃降温至25℃阶段测试样Ⅰ、对比样及环境温度-时间关系图；
图9为本发明实施例二中由20℃升温至35℃阶段测试样Ⅱ、对比样及环境温度-时间关系图；
图10为本发明实施例二中由40℃降温至25℃阶段测试样Ⅱ、对比样及环境温度-时间关系图。
图中，曲线A为环境温度-时间变化曲线，曲线B为对比样温度-时间变化曲线，曲线C为测试样温度-时间变化曲线。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例调温功能纺织品的检测方法，包括如下步骤：
1）试样制备
取调温功能纺织品织物组织结构较大面积的部位，制备2个测试样，测试样尺寸为20cm×20cm，测试样应均匀排布，各测试样不在织物的相同纵向和横向位置上，每个测试样前后对折再左右对折，形成四层；按照同样方法，从相应非调温性能样品织物上，制备1个对比样。
为统一标准，方便固定下述检测步骤中温度传感器的探头位置，防止样品放入恒温恒湿箱后被吹起，保证探头部分的面料状态一致，将测试样和对比样分别沿其三边缝合使缝合线所包围的层状区域形成一个袋状***口，缝合线应与织物的长度或宽度方向相平行，采用涤纶缝纫线平缝，针迹密度为4～6针/cm。测试样对折方法如图1所示，图中虚线为对折线，缝制方法如图2所示，图中虚线为缝制线。本实施例中测试样含粘胶74%、尼龙22%、氨纶4%，217g/m2，蓝色织物，其中粘胶中含有相变材料微胶囊；对比样含棉62.5%、粘胶27.5%、氨纶10%，204g/m2，浅粉色织物，各类纤维均不含有相变材料微胶囊。
2）调温功能检测，包括如下步骤：
①将测试样放入烘箱内烘燥，烘燥时间为2h，烘燥温度为105±2℃；
②烘燥完毕，将测试样迅速放入密封的干燥器中冷却1h，然后将测试样从干燥器取出，置于恒温恒湿室平衡24h；
③2个测试样和1个对比样上缝制的袋状***口内均***温度传感器，且温度传感器置于第二层面料和第三层面料之间以一定程度上便于缓冲温度的变化，并将整个测试样用保鲜膜封闭，放置于恒温恒湿室，恒温恒湿室内放置有恒温恒湿试验箱和温度记录仪；
④启动恒温恒湿试验箱和温度记录仪，设定恒温恒湿试验箱的温度为40℃，相对湿度为65±2%，待箱内环境稳定，并且测试样温度稳定为20℃时，在5s内将测试样从20℃的恒温恒湿室转移至40℃的恒温恒湿试验箱内，同时各温度传感器开始记录温度；
⑤待测试样温度稳定至40℃，在5s内将测试样从40℃的恒温恒湿试验箱转移至恒温恒湿室，各温度传感器继续记录温度变化，待测试样温度都稳定至20℃，停止记录，温度传感器外连设备输出升温降温过程测试样与对比样的温度-时间变化曲线。本实施例中恒温恒湿室符合GB/T6529的规定，烘箱符合GB/T9995的规定，恒温恒湿试验箱1台，放置在恒温恒湿室中，箱内温度可调范围应包含0℃～50℃，相对湿度可设置为65±2%，稳定的循环气流0.3～0.5m/s；温度传感器的精度为0.1℃，分辨率为0.01，自动记录每秒温度，并能通过外连设备输出温度-时间曲线图；保鲜膜选用聚乙烯自粘保鲜膜，符合GB10457-2009的规定。
由于整个测试过程，测试样、对比样及环境的温度-时间变化曲线较长，图幅较大，在以下各实施例中分开形成升温过程和降温过程的温度-时间关系图。
本实施例中升温过程取由20℃升温至35℃阶段测试样Ⅰ、对比样及环境温度-时间关系图，以及测试样Ⅱ、对比样及环境温度-时间关系图，如图3和图5所示；降温过程取由40℃降温至25℃阶段测试样Ⅰ、对比样及环境温度-时间关系图，以及测试样Ⅱ、对比样及环境温度-时间关系图，如图4和图6所示。从两个测试样升温及降温过程曲线可以看出，相对于对比样，随着外环境温度的变化，测试样更能起到调控温度的作用：升温过程，测试样的温度一直低于对比样的温度，测试样的温度升至环境温度的时间比对比样较长；降温过程，测试样的温度降低缓慢，一直高于对比样，测试样的温度降至环境温度的时间比对比样较长。
3）数据分析及衡量指标：
①步骤2）④中所述的升温阶段，按如下公式计算：
△T si =T si -T s0i …………………………………（1）
△Tmaxs =MAX(△T si ) …………………………………（2）
式（1）、式（2）中：
T si --第i秒时对比样的温度，℃；
T s0i --第i秒时相变材料调温测试样Ⅰ的温度，℃；
△T si --第i秒时的温度调控值，℃；
△Tmaxs --升温过程中，最大温度调控值，℃；
在图3中读取T s100 =28℃，T s0100 =26.7℃，则△T s100 =1.3℃；T s149 =31.7℃，T s0149 =30.4℃，则△T s149 =1.3℃；取T s200 =33.7℃，T s0200 =32.9℃，则△T s200 =0.8℃；取T s300 =35.1℃，T s0300 =34.8℃，则△T s300 =0.3℃；
则△Tmaxs =MAX(1.3℃；1.3℃；0.8℃；0.3℃)=1.3℃。
②步骤2）⑤中所述的降温阶段，按如下公式计算：
△T ji =T j0i -T ji …………………………………（3）
△Tmaxj =MAX(△T ji ) …………………………………（4）
式（3）、式（4）中：
T ji --第i秒时对比样的温度，℃；
T j0i --第i秒时相变材料调温测试样Ⅰ的温度，℃；
△T ji --第i秒时的温度调控值，℃；
△Tmaxj --降温过程中，最大温度调控值，℃；
△Tmax′=MIN(△Tmaxs ;△Tmaxj ) …………………………………（5）
在图4中读取T j200 =32.2℃，T j0200 =33℃，则△T j200 =0.8℃；T j300 =30.2℃，T j0300 =30.8℃，则△T j300 =0.6℃；取T j400 =28.6℃，T j0400 =29.2℃，则△T j400 =0.6℃；
则△Tmaxj =MAX(0.8℃；0.6℃；0.6℃)=0.8℃。
△Tmax′=MIN(△Tmaxs ;△Tmaxj )，则测试样Ⅰ的最大温度调控值△TmaxⅠ′=0.8℃。
同样的方法，由图5得△Tmaxs =1.5℃；由图6得△Tmaxj =1.5℃；则测试样Ⅱ的最大温度调控值△TmaxⅡ′=1.5℃。
计算2个测试样的最大温度调控值的平均值△Tmax，并修约到一位小数，则△Tmax=1.2℃，满足1.5℃＞△Tmax≥1.0℃，则测试样调温功能较好。
实施例二
本实施例调温功能纺织品的检测方法，包括如下步骤：
1）试样制备
同实施例一的方法制备2个测试样及1个对比样。本实施例中测试样含腈纶61.75%、粘胶33.25%、氨纶5%，230g/m2，灰色织物，其中粘胶中含有相变材料微胶囊；对比样含棉100%，230g/m2，白色织物，棉纤维中不含有相变材料微胶囊。
2）调温功能检测
同实施例一的检测步骤。具体而言，本实施例中升温过程取由20℃升温至35℃阶段测试样Ⅰ、对比样及环境温度-时间关系图，以及测试样Ⅱ、对比样及环境温度-时间关系图，如图7和图9所示；降温过程取由40℃降温至25℃阶段测试样Ⅰ、对比样及环境温度-时间关系图，以及测试样Ⅱ、对比样及环境温度-时间关系图，如图8和图10所示，各图中曲线A为环境温度-时间变化曲线，曲线B为对比样温度-时间变化曲线，曲线C为测试样温度-时间变化曲线。从两个测试样升温及降温过程曲线可以看出，相对于对比样，随着外环境温度的变化，测试样更能起到调控温度的作用：升温过程，测试样的温度一直低于对比样的温度，测试样的温度升至环境温度的时间比对比样较长；降温过程，测试样的温度降低缓慢，一直高于对比样，测试样的温度降至环境温度的时间比对比样较长。
3）数据分析及衡量指标：
在图7中读取T s100 =28℃，T s0100 =26.6℃，则△T s100 =1.4℃；T s102 =28.2℃，T s0102 =26.7℃，则△T s102 =1.5℃；取T s200 =33.9℃，T s0200 =32.7℃，则△T s200 =1.2℃；取T s300 =34.6℃，T s0300 =35.6℃，则△T s300 =1.0℃；
则△Tmaxs =MAX(1.4℃；1.5℃；1.2℃；1.0℃)=1.5℃。
在图8中读取T j200 =31.8℃，T j0200 =32.8℃，则△T j200 =1.0℃；T j300 =29.8℃，T j0300 =30.6℃，则△T j300 =0.8℃；取T j400 =28.3℃，T j0400 =28.9℃，则△T j400 =0.6℃；
则△Tmaxj =MAX(1.0℃；0.8℃；0.6℃)=1.0℃。
△Tmax′=MIN(△Tmaxs ;△Tmaxj )，则测试样Ⅰ的最大温度调控值△TmaxⅠ′=1.0℃。
同样的方法，由图9得△Tmaxs =0.9℃；由图10得△Tmaxj =1.5℃；则测试样Ⅱ的最大温度调控值△TmaxⅡ′=0.9℃。
计算2个试样的最大温度调控值的平均值△Tmax，并修约到一位小数，则△Tmax=1.0℃，满足1.5℃＞△Tmax≥1.0℃，则测试样调温功能较好。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (4)
1.一种相变材料调温功能纺织品的检测方法，其特征在于包括如下步骤：1）试样制备：取调温功能纺织品织物组织结构较大面积的部位，制备2～4个测试样，测试样应均匀排布，各测试样不在织物的相同纵向和横向位置上，每个测试样前后对折再左右对折，形成四层；按照同样方法，从相应非调温性能样品织物上，制备1个对比样；
2）调温功能检测，按如下步骤进行：
①将测试样放入烘箱内烘燥，设定烘燥时间为2h，烘燥温度为105±2℃；
②烘燥完毕，将测试样迅速放入密封的干燥器中冷却1h，然后将测试样从干燥器取出，置于恒温恒湿室平衡24h；
③2～4个测试样和1个对比样的层状结构内分别***温度传感器，并将整个测试样用保鲜膜封闭，放置于恒温恒湿室；
④启动放置于恒温恒湿室内的恒温恒湿试验箱和温度记录仪，设定恒温恒湿试验箱的温度为40～50℃，相对湿度为65±2%，待箱内环境稳定，并且测试样和对比样温度稳定为15～20℃时，在5s内将测试样和对比样从15～20℃的恒温恒湿室转移至40～50℃的恒温恒湿试验箱内，同时各温度传感器开始记录温度；
⑤待测试样和对比样温度稳定至40～50℃，在5s内将测试样和对比样从40～50℃的恒温恒湿试验箱转移至恒温恒湿室，各温度传感器继续记录温度变化，待测试样和对比样温度都稳定至15～20℃，停止记录，形成升温降温过程测试样与对比样的温度-时间变化曲线；
3）数据分析及衡量指标：
①步骤2）④中所述的升温阶段，按如下公式计算：
△T si =T si -T s0i …………………………………（1）
△Tmaxs =MAX(△T si ) …………………………………（2）
式（1）、式（2）中：
T si --第i秒时对比样的温度，℃；
T s0i --第i秒时相变材料调温测试样的温度，℃；
△T si --第i秒时的温度调控值，℃；
△Tmaxs --升温过程中，最大温度调控值，℃；
②步骤2）⑤中所述的降温阶段，按如下公式计算：
△T ji =T j0i -T ji …………………………………（3）
△Tmaxj =MAX(△T ji ) …………………………………（4）
式（3）、式（4）中：
T ji --第i秒时对比样的温度，℃；
T j0i --第i秒时相变材料调温测试样的温度，℃；
△T ji --第i秒时的温度调控值，℃；
△Tmaxj --降温过程中，最大温度调控值，℃；
△Tmax′=MIN(△Tmaxs ;△Tmaxj ) …………………………………（5）
根据检测结果，计算2～4个测试样的最大温度调控值△Tmax′的平均值△Tmax作为结果，并修约到一位小数；若△Tmax满足1.0℃＞△Tmax≥0.5℃，则测试样调温功能一般；若1.5℃＞△Tmax≥1.0℃，则测试样调温功能较好；若△Tmax≥1.5℃，则测试样调温功能优良。
2.根据权利要求1所述的相变材料调温功能纺织品的检测方法，其特征在于：将对折后的测试样和对比样分别沿三边缝合使缝合线围成的层状结构形成一袋状***口，缝合线与织物的长度或宽度方向平行，针迹密度为4～6针/cm，各温度传感器位于袋状***口内。
3.根据权利要求2所述的相变材料调温功能纺织品的检测方法，其特征在于：各温度传感器分别位于对折后的测试样和对比样的第二层与第三层面料之间。
4.根据权利要求1所述的相变材料调温功能纺织品的检测方法，其特征在于：测试样和对比样置于恒温恒湿试验箱的中央位置。
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