润湿状态下织物与皮肤贴附性能的测试与分析

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当人体大量出汗时,服装会被汗液浸湿贴附于人体皮肤上,该贴附现象会使人从生理到心理都会感到强烈的不舒适感。当前国内外服用面料生产厂商致力于设计研发吸湿、快干、不贴体的功能型面料,但由于缺少测试手段支持及缺乏理论研究指导,所开发的面料出汗抗贴体的舒适性和功能性程度难以进行比较和表征,由此导致生产成本、研发成本及检测成本大量增加。所以对面料贴体舒适性的研究在服装热湿舒适性领域不可或缺,并且对功能型面料的研究也有指导意义。被汗液浸透的面料在湿态下与皮肤的切向湿态摩擦力非常大,故欲令湿态面料与皮肤脱离往往须使其与皮肤表面成一定角度揭离。所以表征贴体舒适性时湿态织物与皮肤表面垂直方向上的粘附力更重要。为此,本课题研发了织物湿态贴附仪用于测试和表征面料脱离皮肤过程中贴附力的动态变化,并描绘时间/距离—贴附力曲线,即粘附曲线;在粘附曲线中能够计算出最大粘附力、最大粘附距离和粘附功等指标。经过多次重复实验和对比不同织物的粘附曲线,制定该仪器的操作规范和标准,规范了使用方法。通过观察和分析常用面料的粘附力-距离曲线的形状特征,本文大致将曲线分为3个区域:快速上升区,缓慢发展区和分离区。针织物与机织物的粘附曲线的差别更加明显地体现在粘附曲线的第二区—缓慢发展区,实验发现机织物试样的屈服较针织试样不明显,机织物试样的粘附曲线整体斜率也较大。通过KES系统的拉伸和弯曲测试观察织物的形变对织物湿态粘附性能的影响,发现在低速度(速度小于50mm/min)分离下比较显著。织物试样的拉伸功和弯曲刚度与最大粘附力对比发现具有较大拉伸功和较小弯曲刚度的织物,最大粘附力相对小,最大粘附距离大,从而该粘附曲线的起始斜率小,屈服点明显,第二区变长。润湿的织物与皮肤分离时,需要克服由于液体的存在对皮肤的粘附力做的功,不同类型的织物材料在完全汗湿后与皮肤分离所需的能量不同,人体对汗湿贴体面料的不适性也随面料不同而异。所以织物的吸水能力和吸水量,以及水分在织物的存在形式对织物,汗水,皮肤这三者构成的系统有很大的影响,因此研究织物最大含水量和含水状态对于理解湿态织物对皮肤的贴附性能非常关键。本文测试了16种规律变化的机织物和10种针织物的最大含水量和含水率,分析其对织物贴附性能的影响。研究表明水分与织物的结合形式以及在织物-皮肤分离过程中的转移对润湿织物与皮肤分离时的粘附性能产生影响。实验发现面料的纤维成分及经纬密影响面料的含水量同时也影响粘附性能。对于本文中的平纹机织物,经密/纬密在153/89和115/59(/5cm)时导致最大粘附力过大,不利于皮肤和织物的分离。对于疏水面料的针织织物,最大含水量很小,水分也容易转移,使得湿润织物的粘附力比相同组织结构的亲水面料的织物小。而且在相同纤维成分的情况下,结构规整的针织物粘附力要大于集圈组织织物。本论文针对织物的出汗贴体舒适性提出了测试和表征方法,研发了可测湿态织物动态粘附力的测试仪器,并针对影响贴附性能的因素进行一系列的测试和分析,这为将来建立更系统,更全面的热湿舒适性的评价方法起到重要作用,并为织物湿态舒适性的检测标准的建立打下基础,同时有利于功能性运动面料的开发。
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