纺织物中纤维和织物保暖性能、导热性能检测方案(导热仪)

C-Therm Technologies. LtdThe global leader in non-destructive thermal conductivity testing solutions ASTM公布纺织品导热系数测试新方法 ASTM 新公布的测量方法ASTM D7984，是C-Therm公司针对织物、纤维等所开发出来的蓄热系数和导热系数测量方法。制造商可用改良的瞬态平面热源法 (MTPS， Modified Transient Plane Source)，利用“导热系数分析仪”，来量测纺织品的热传导特性，进而分析机能性纺织品隔热或导热的性能、并将其量化。 ASTM 所公布的 D7984 蓄热系数(thermal effusivity) 和导热系数(Thermal Conductivity)测量新方法·能帮助成衣厂商、布料厂商·来测试布料的保暖性能，或者布料的散热功能，让消费者能够更舒适的穿着更先进的布料。过去·测试热传导性能·多半使用稳态法、雷射闪光法丶时域热反射法，但这些方法，不容易模拟出皮肤温度变化与轻薄的机能性织物的相互作用。改良的瞬态平面热源法，它采用单面·界面热传感器向样品表面施加一瞬时的恒定热源·通常测试时间为1-3s，可以直接测量材料的导热系数和蓄热系数·从而对样品材料的热物性提供详细的描述。这种方法除了测量快速、不破坏布料结构外，还可以为样品提供支撑，只要将布料平放在探头上方，便可进行量测。这种方式，还可以量测液体、粉末、糊剂形式的样品。 导热系数值·单位是W·mK。它能够描述布料材质的蓄热系数 (Thermal effusivity) 具有较低蓄热系数的织物·在一开始触碰的时候，就会觉得比较温暖·并缓慢地将热量带离身体，会让人体感觉更温暖。反之·对于蓄热系数较高的织物·就会让人体感觉凉爽。 ASTM D7984 纺织品热传导量测法，可拿来测试机能性纺织品的效能，并可比较不同织品的功能程度，以便更有效率地控制热量。对于衣料的制造商·也可以拿来设计更佳的的纤维织法·改善热效率。设计师也能以这个测试方法来评估材料的效率，并设计出更舒适的产品，如，寝具、家具、汽车内装。 工作原理 (1)施加已知电流到探头发热线圈上，向被测样品提供一小股热量；；(2)受专利保护的“guard ring”技术，能够防止热量散失，保证热量沿着径向单向传递到被测样品。热量使得被测物体及探头接触面的温度上升，在探头上产生电压降； (3)通过探头表面的电压变化测定样品的热物性。 k & Effusivity = √kpc， K=导热系数(W/mK) p=密度(kg/m) Cp=比热容 (J/kg·K) ●技术指标 导热系数测试范围：0~500W/mK 广泛温度范围：：-50~200℃ 无需样品制备，无损测试 测试时间快速：0.8~2.5秒 适用范围：可测试固体，液体，粉体，胶体 最小测试样品尺寸：0.67"(17mm)直径 C-Therm TCi导热系数分析仪采用新一代改良的瞬态平面热源法·能快速，准确地对材料进行无损的导热系数及蓄热系数测量。它采用单面·界面热传感器向样品表面施加一瞬时的恒定热源，通常测试时间为1-3s。可以直接测量材料的导热系数和蓄热系数。TCi导热系数分析仪操作简便，体积小巧·广泛应用于各类实验室·质量检测中心，及企事业单位科研中心。 配件 压力套件(CTA) 适用于测试可压缩泡沫，纤维，织物，粉体，胶体等，应用在纤维上，可控制纤维，织物材料的密度和压缩度。 测试展示-织物 导热系数仪在织物、纤维上的应用 随着人们生活水平的提高，服装、织物的热湿舒适性，，已经成为现代纺织服装领域的重要课题。其中对于织物的热性能方面的研究中，织物的导热系数是表征织物热传导能力的一个重要参数，是影响服装热湿舒适性的重要因素。 在人、服装、环境之间存在着复杂的热交换过程。热量的传递，从基本原理上分为三类：热传导、热对流和热辐射。织物在静止状态下，织物与环境之间的热量传递的基本方式，视为以热传导为主，但在人体穿着服装的特定条件下，则不仅仅只有一种热量传递方式，并且当人的身体产生出汗的条件下，服装面料吸收了汗水，必然会改变其热传导性能。 对于织物导热性能的研究，首先需要了解静止状态下织物的导热性能。服装材料导热性能的好坏，对于服装的御寒和防暑具有重要的意义，从舒适度来看，夏季应该选择导热系数大的服装面料，而冬季刚好相反。 除日常穿着外，在航空航天领域，织物的导热性能也起着重要的作用；如航天员舱外作业时人体所需的温度环境主要是由舱外航天服来保障的，因此，需要准确测定舱外航天服织物在不同环境下的热特性。 织物“暖和”的感觉是影响消费者穿衣整体舒适度的一个关键因素。而很重要的是身体对材料温度的感觉与材料的绝对温度并不是同等的概念。决定温度触感的物理过程是导热的速度。这意味着即使两种材料处于相同的绝对温度，金属由于能保持皮肤上的热量快速传导，触摸感觉较凉，而木材由于不易导热，摸起来暖一些。导热系数K的物理性质由此被认为与材料被感受到的温暖程度相关。实际上，热传导的特性更复杂，进一步取决于物质的比热容和密度。这些物理量组合起来叫做蓄热系数，定义为材料比热容、热导率以及密度三者乘积的平方根。使用C-Therm的TCi导热系数分析仪，研究人员可以同时直接测量样品的导热系数和蓄热系数。 1、导热系数仪在T恤上等衣物上的应用 颜色 Content 白色 100%棉 绿色 60%棉 40%涤纶 灰色 66%微尼龙 21%微涤纶 13%氨纶纤维 向T恤上喷水 图1.1不同颜色T恤不同含水量的导热系数 2、、零下环境温度下织物的热动力学研究 Mohanapriya Venkataraman教授等人研究了添加气凝胶的聚酯/聚乙烯无纺布，在零下环境温度下的热动力学性能。， Venkataraman教授使用C-Therm公司的导热系数分析仪，测试了零温环境温度下的热物性能，即导热系数，热阻和蓄热系数。研究表明，纤维的密度和气凝胶的存在对无纺布材料的热物性有重要的影响。 图2.1不同温度下的不同密度无纺布材料的导热系数 图2.2不同温度下的不同密度无纺布材料的蓄热系数 3、传统的针织结构使用性能表征 Hafsa Jamshaid教授等人研究了传统的针织结构的机械和功能特性。选用的原始材料是玄武岩汗布，聚丙烯汗布，涤纶汗布，黄麻汗布。研究了纤维和织物材料的导热和热阻性能。结果表明罗纹织物整体性能优于单衫针织面料。 表3.1织物的性能参数 Sample code Structure Fiber Courses (cm) Wales (cm) Stitch length(mm) Stitch density (cm) S1 Plain B 3.54 4.33 13.34 15.33 S2 Plain PP 3.93 4.33 11.23 17.02 S3 Plain PET 4.72 4.33 10.89 20.44 S4 Plain J 3.93 4.33 10.96 17.02 S5 Rib B 5.512 4.33 13.96 23.86 S6 Rib PP 5.91 4.33 12.96 25.59 S7 Rib PET 6.29 4.33 12.96 27.24 S8 Rib J 5.91 4.33 12.96 25.59 图3.1导热系数图 结论：罗纹织物的导热系数低于单衫针织面料，PP纤维的导热系数最高 4、真空干燥法合成硅基玻璃纤维毯 Sanosh Kunjalukkal Padmanabhan等3教授通过简单原始的干燥技术合成高比表面积和高孔隙率的硅基玻璃纤维复合材料。溶剂和硅的比率影响了纤维的孔道结构和隔热性能。硅溶胶的PH值影响材料的导热系数。 表4.1样品的孔道体积，孔道直径，比表面积，导热系数 Sample Porevolumne Pore BET specific surface Thermal name (cc/g) diameter area (m2/g) conductivity (nm) (W/mK) GF-4 0.11 733 0.02 GF-5 0.1 3 697 0.021 GF-6 0.1 3 678 GF-7 0.09 3 665 GF-8 0.09 3 658 Coos0.035 GF-9 0.09 3 623 GF-10 0.09 3 600 GF4-FD) 0.01 1.5 495 0.027 GF4-XE 0.01 1.6 380 0.04 I? 表4.2硅溶胶PH值对导热系数的影响 结论表明：比表面积越大，样品的导热系数越低。PH值在7左右，材料的导热系数最低。 织物的导热系数是表征织物热传导能力的一个重要参数，在航空航天领域，织物的导热性能也起着重要的作用。C-Therm的TCi采用瞬态平面热源法，可以非常方便，快速的测试材料的导热系数，为科研研究过程提供重要的帮助。 ( 参考文献 ) ( [1] M ohanapriya Venkataraman， Rajesh Mishra， Darina Jasikova， T M K o tresh and Jiri Milit k y. Therm o dy- namics of aerogel-treated nonwoven fabrics at subzero temperatures.[J] Journal of Industrial Textiles，2014. ) [2]HKafsa Jamshaid， Rajesh Mishra， and Jan Novak. End Use Performance Characterization of Unconven-tional Knitted Fabrics. [] Fibers and Polymers 2015， Vol.16， No.11 [3]Sanosh Kunjalukkal Padmanabhan， Ehsan Ul Haq， Antonio Licciulli. Synthesis of silica cryogel-glassfibre blanket by vacuum drying. [J] Ceramic International， 2016. 我们的客户： 中国航天 3M 联系我们 C-THERM 邮箱：jzhang@ctherm.com电话：13162718817中文网站： www.ctherm.com.cn上海办事处：虹口区花园路128号7街区D座201室北京办事处：北京市朝阳区马泉营香江北路8号华人写字楼D06室 ASTM 所公布的纺织和纤维材料蓄热系数（thermal effusivity）和导热系数(Thermal Conductivity) 测量新方法，能帮助成衣厂商、布料厂商，来测试布料的保暖性能，或者布料的散热功能，让消费者能够更舒适的穿着更先进的布料。过去，测试热传导性能，多半使用稳态法、雷射闪光法、时域热反射法，但这些方法，不容易模拟出皮肤温度变化与轻薄的机能性织物的相互作用。改良的瞬态平面热源法，它采用单面，界面热传感器向样品表面施加一瞬时的恒定热源，通常测试时间为1-3s，可以直接测量材料的导热系数和蓄热系数，从而对样品 材料的热物性提供详细的描述。 这种方法除了测量快速、不破坏布料结构外，还可以为样品提供支撑，只要将布料平放在探头上方，便可进行量测。这种方式，还可以量测液体、粉末、糊剂形式的样品。导热系数值，单位是W·m−1·K−1。它能够描述布料材质的蓄热系数 (Thermal effusivity）具有较低蓄热系数的织物，在一开始触碰的时候，就会觉得比较温暖，并缓慢地将热量带离身体，会让人体感觉更温暖。反之，对于蓄热系数较高的织物，就会让人体感觉凉爽。ASTM 纺织品热传导量测法，可拿来测试机能性纺织品的效能，并可比较不同织品的功能程度，以便更有效率地控制热量。对于衣料的制造商，也可以拿来设计更佳的的纤维织法，改善热效率。设计师也能以这个测试方法来评估材料的效率，并设计出更舒适的产品，如，寝具、家具、汽车内装。