面料吸濕發熱性能研究

張亞波 王永榮，2 何家欣 王革輝，2

（1. 東華大學服裝與藝術設計學院，上海 200051；2. 東華大學現代服裝設計與技術教育部重點實驗室，上海 200051）

近年來，隨著人們對服裝舒適性和服裝外觀美感要求的提高，發熱內衣面料的開發和應用受到關注，尤其是吸濕發熱面料，國內有較多研究者進行了這方面的研究和開發工作[1-9]，但大多數的研究偏重于面料的設計和加工工藝以及對面料其他方面性能的測試評價，僅韓夢臣等[10]、吳加會等[11]和葛露露[12]的研究對面料的吸濕發熱性能進行了測試和分析，并通過延長測試時長觀察面料的發熱效果。市場上的吸濕發熱內衣產品在吸濕發熱性能方面的表現參差不齊，諸佩菊等[13]依據標準FZ/T 73036—2010《吸濕發熱針織內衣》對市場上銷售的15 批次標識或宣稱具有吸濕發熱功能的內衣產品進行了吸濕發熱性能測試，結果僅有5 批次的內衣產品吸濕發熱性能達到該標準的要求。此外，GB/T 29866—2013《紡織品吸濕發熱性能試驗方法》[14]中規定，在測試前，面料需烘干至恒重，測試時環境溫度為20℃、相對濕度為90%。吳萍等[15]統計的1961～2013 年中國中東部冬季霾日的相對濕度在59%～77%之間。徐相明等[16]統計的上海奉賢地區1960～2019 年冬季平均氣溫最低為1.8℃，最高為7.4℃，常年氣候值為5.4℃。在日常生活中，除雨天外環境相對濕度較難達到90%、面料的狀態也無法接近完全干燥。面料的測試環境與實際生活環境存在差距，學者們并未探究面料在實際生活環境中的發熱效果。

本文通過在標準條件（面料的初始狀態為完全干燥）和非標準條件（面料的初始狀態更接近日常實際）兩種情形下測試面料的吸濕發熱性能，來評價吸濕發熱面料的吸濕發熱效果和影響規律以及吸濕發熱面料與常用纖維面料的發熱性能差異，為后續吸濕發熱面料的研究提供參考。

1 試驗部分

1.1 試驗面料

采集了16 種針織面料作為試驗面料，基本信息見表1，其中1#～8#面料為商家宣稱具有吸濕發熱功能的內衣面料，其余8 種為普通針織面料。

表1 實驗面料基本信息

1.2 面料吸濕發熱性能測試

通過兩種測試條件對面料的吸濕發熱性能進行測試。標準測試條件下的吸濕發熱性能測試，嚴格參照GB/T 29866—2013《紡織品吸濕發熱性能試驗方法》進行測試。非標準條件下的吸濕發熱性能測試，與GB/T 29866—2013《紡織品吸濕發熱性能試驗方法》要求不同的地方僅僅在于測試前對組合試樣的處理不同，為模擬日常穿著條件下服裝面料的實際含有水分的情況，將組合試樣在標準大氣條件下20℃±1℃、相對濕度65%±3%的環境下調溫調濕24 小時。其他方面都與標準條件下的吸濕發熱性能測試相同。

2 結果與討論

2.1 標準測試條件下的測試結果與分析

16 種面料的吸濕發熱性能測試結果見表2，溫度變化曲線如圖1 所示。

圖1 標準測試條件下部分面料的溫度變化曲線

表2 面料吸濕發熱性能測試結果

由表2 可知，16#面料的最高升溫值為8.4℃，30min 內平均升溫值為6.1℃，均高于其他15 種面料，吸濕發熱性能最好，吸濕發熱性能優于8 種商家宣稱具有吸濕發熱功能的面料；8 種商家宣稱具有吸濕發熱功能的內衣面料中，有5 種面料（1#、4#、5#、7#、8#）的吸濕發熱性能達到了國標的要求，具有吸濕發熱功能，占比62.5%。8 種普通面料中，吸濕發熱性能達到了FZ/T 73036—2010《吸濕發熱針織內衣》要求的有6 種面料，沒有達到要求的只有2 種面料（9#、10#），普通面料中具有吸濕發熱功能的占比75%。

由表2 可知，16 種面料在吸濕達到30min 時，組合試樣內的升溫值都低于它們30min 內的平均升溫值，具備吸濕發熱功能的內衣面料的升溫值比不具備吸濕發熱功能的內衣面料大約高1℃。一方面，表明面料的吸濕發熱過程并不能長時間提供較多熱量，另一方面，表明具備吸濕發熱功能的內衣面料確實在一定時間內比不具備吸濕發熱功能的內衣面料溫度略高，對舒適性有一定的幫助。

由表2 和圖1 可知，具備吸濕發熱功能的內衣面料在5 分鐘左右的時間內升溫值達到最大，說明這些面料對于冬季從溫度較高且干燥的環境進入溫度降低且濕度大的環境時，吸濕發熱面料可以提供一定的緩沖作用，降低冷濕應激反應，一定程度上增加了舒適度。

由圖1 可以看出16 種面料在吸濕發熱階段升溫值隨時間變化的曲線規律一致，即開始幾分鐘內因吸濕發熱而使溫度快速升高而達到最高值，隨后升溫值逐漸降低；16 種面料在吸濕發熱階段升溫值隨時間變化的曲線不同之處在于，吸濕發熱性能最好的16#面料達到最大升溫值的時間最長，在吸濕30min 時升溫值最大，吸濕發熱性能最差的10#面料達到最大升溫值的時間最短，在吸濕30min 時的升溫值最小。

2.2 非標準測試條件下測試結果與分析

16 種面料在非標準測試條件下的吸濕發熱性能測試結果見表3，溫度變化曲線如圖2 所示。

圖2 初始狀態接近實際條件時的溫度變化曲線

表3 非標準測試條件下的面料吸濕發熱性能測試結果

表3 可知，16 種面料的最高升溫值的平均值為2.4℃，30 min 內平均升溫值的平均值為1.1℃，吸濕發熱達到最大升溫值的時間平均為1.8min。結合表2 和表3 的數據可以發現，經過在標準大氣條件下調溫調濕24h 的面料與完全干燥的面料相比，最高升溫值和30 min 內平均升溫值都大大降低，吸濕發熱能力明顯減弱。

為驗證差異統計意義，對兩種測試條件下的測試結果進行配對樣本t 檢驗，檢驗結果見表4。

表4 兩種測試條件下面料的吸濕發熱性能的配對樣本t 檢驗結果

表4 可知，兩種測試條件下所測得的30min 最高升溫值、30min 平均升溫值、第30min 時的升溫值、達到最高升溫值的時間的配對樣本t 檢驗的顯著性水平均小于0.01，表明兩種測試條件下面料的吸濕發熱效果有統計意義上的差異。兩種測試條件下所測得的30min 最高升溫值之差為4.1℃，30min 平均升溫值之差為2.2℃，表明經過在標準大氣條件下調溫調濕后，所有面料的吸濕發熱效果都大幅度下降。

此外，GB/T 29866—2013《紡織品吸濕發熱性能試驗方法》所規定的測試條件是環境溫度為20℃，明顯高于一般秋冬季的環境溫度，使得30min 內的平均升溫值和達到30min 時的升溫值都要高于實際穿著時的情況。另外，除非雨天，一般情況下環境的相對濕度達不到90%。所以，實際穿著條件下，面料的吸濕發熱效果應該比本文非標準條件下的測試結果還要差。因此可以推知，在實際應用中，本文所涉及的這些面料的吸濕發熱所產生的升溫效果將非常有限。

2.3 面料的纖維成分和結構參數對吸濕發熱性能的影響

2.3.1 纖維成分

由表2 中的測試結果（S1≥4℃且S2≥3℃）可將16 種測試面料分為兩類，一類為具有吸濕發熱功能的面料（1#、4#、5#、7#、8#、11#～16#），另一類為不具有吸濕發熱功能的面料（2#、3#、6#、9#、10#）。結合表1 可知，在具有吸濕發熱功能的面料中，面料（1#、4#、5#、7#、8#、11#）的纖維原料中均含有黏膠纖維，其中1#和11#面料纖維成分中黏膠纖維占比≥85%；面料（12#～16#）的纖維原料中均含有羊毛纖維，且纖維成分中羊毛占比≥53%。在不具有吸濕發熱功能的面料中，10#面料30min 內最大升溫值（S1）為3.46℃，小于4℃，纖維成分為98 滌綸/8 氨綸，纖維成分中不含親水性纖維。并且依據16 種面料30min 內最大升溫值（S1）可知，除10#面料之外其他15 種面料30min 內最大升溫值（S1）均大于4℃，該16 種面料纖維成分中均含有親水性纖維。由此說明面料的吸濕發熱性能中30min 內最大升溫值（S1）受面料中親水性纖維多少的影響，親水性纖維越少，升溫值相對越低。

2.3.2 織物結構

依據表2 的數據，利用SPSS 25 軟件，對實測具有吸濕發熱功能的面料（1#、4#、5#、7#、8#、11#～16#）30min 內最高升溫值（S1）和30min 內平均升溫值（S2）與表1 面料基本信息中面料的厚度、面密度、橫向密度、縱向密度進行了相關分析，結果見表5。

表5 面料結構與吸濕發熱性能指標相關性分析的結果

由表5 可知面料30min 內最高升溫值（S1）和面料30min 內平均升溫值（S2）與面料的厚度、面密度的相關系數檢驗的概率p 值均小于0.05，與橫向密度、縱向密度的相關系數檢驗的概率p 值均大于0.05。說明吸濕發熱面料吸濕發熱性能與面料的厚度和面密度之間存在較強的正相關關系，面料越厚、面密度越大，面料吸濕發熱性能越好。

3 結論

（1）面料吸濕后都能發熱，常見面料中存在部分面料也具有吸濕發熱功能。吸濕發熱面料市場中部分面料吸濕發熱功能不達標。

（2）吸濕發熱性能優異的面料具有吸濕后升溫較慢放熱也較慢的特點。

（3）冬季人們從溫暖干燥的環境進入濕冷的環境時，具備吸濕發熱功能的面料在一定程度上可以降低冷濕應激反應，增加體感舒適度。但升溫狀態持續時間較短，而且因為吸濕后面料的隔熱性會降低，吸濕發熱功能面料不適合用于長時間處于濕冷環境下穿著的服裝。

（4）面料的吸濕發熱性能受面料中親水性纖維的吸濕性和含量的影響較大，還與面料的面密度和厚度有關。親水性纖維的吸濕性越好、含量越高，面料的吸濕發熱性能越好；面料的面密度越大、厚度越厚，面料的吸濕發熱性能越好。