织物接触凉感的主客观测试评价及其影响因素研究

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随着现代社会的发展和科学技术的进步,人们的生活水平有了质的飞跃,进而对一些生活的必需品提出了更高的要求,首当其冲的就是人类日常接触最多的织物。从过去到现在,这些织物经历了从御寒避体,到丰富美观的变化,以及现如今有着更高的功能需求。由于温室效应作用,夏天气候变得越来越热,降低空调负荷可对建设环境友好型社会出一份力量,并且可以减少二氧化碳的排放。所以在炎热环境下,人们需要与皮肤接触的夏季用服装和织物具有凉爽感功能,其既能改善织物的触感舒适性,又能推动绿色环保事业的发展。这些都促成了接触凉感纺织品的开发以及相应测试及评价方法的研发。如何提升织物更高层次的功能,满足人体的触觉舒适性,研发出适宜人体凉感舒适的织物,形成人体微环境满意的“人类-织物-环境”的三者关系是现代科学待解决的问题。目前织物凉感的研究有待深入,并且缺乏统一严谨的测试及其评价方式。本文采用多种客观测试手段来测量表征织物接触凉感的热传递参数,并对其进行对比。采用相关性分析,探究织物的凉感影响因素和具体作用。建立多元逐步回归模型,对织物的不同热传递参数和客观凉感测试结果进行预测。最后,进行人体主观触觉评价,对比主客观评价的一致性,分析织物接触凉感的真实效果。主要研究内容和结论概括如下:(1)通过选用43种人体接触夏季用织物,采用4种实验方法,其中包括KES-F7THERMO LABOⅡ型冷暖仪、FTT织物触感测试仪、Hot disk热常数分析仪以及加拿大C-Therm公司的Tci导热仪来测量织物的5种热传递参数,来表征织物的客观接触凉感。研究结果表明:不同测试手段的热传递参数间存在着显著相关性,KES-F7测试的qmax值与其余4种热传递参数均存在较强的关联,通过带入GB/T-35263-2017凉感标准,得出其他热传递参数的凉感性能标准值。在此基础上,提出了一种“接触凉感综合值Q”的计算方法,综合5种热传递数据,统一各测试手段结果,全面地对织物客观凉感进行表征,减少了因不同测试手段导致的凉感表征差异和混淆。通过建立凉感评价因素集、综合评价集、梯型隶属度函数对“综合值Q”进行数学等级划分,计算出热传递参数的凉感区间,细化了凉感等级。(2)测得43种织物包含规格参数、表面形态、热学性能等各个方面的性能,并根据类型将其分为离散变量和连续变量,采用单因素和多因素方差分析以及Pearson相关性分析探讨织物性能与热传递参数之间的关联,总结出织物各性能与接触凉感之间的变化规律。研究结果表明:织物各性能与不同热传递参数之间的相关性是不一致的。织物纤维成分、组织结构以及二者组合对织物的热传递参数产生影响。织物混纺比对凉感的影响不是线性的,可能存在最小或最大混纺比使得凉感最差或最好。织物厚度越小,重量越大,经纬密度越大,热传递参数值越大,凉感越强。夏季用织物摩擦度对凉感影响不大,而粗糙度可对热传递参数会产生较强的影响,织物表面越光滑,浮点越少,凉感越好。体积比热对织物热传递参数影响最大,显著地影响着织物的接触凉感。研究织物性能对凉感的影响,可用于指导夏季用凉感织物的开发及设计,对织物凉感性能的优化提供理论依据。(3)根据织物的一维热传递机制,对测得的热传递参数划分瞬态和稳态阶段,在此基础上,分别求得瞬态和稳态凉感综合值。采用多元逐步回归,建立不同织物特性与热传递参数之间的回归模型。研究结果表明:通过筛选显著变量,多变量减少为集中变量,可放大主成分影响,剔除掉相互作用的重复变量,建立的回归模型可对接触凉感进行较好的预测。不同热传递参数的最终选择变量有所差异,但总体来看,回归方程的最终选择变量为织物体积比热、厚度及粗糙度3个变量中的单个或多个组合,这3个变量分别代表织物热学性能、规格参数及表面形态三方面的显著影响。同时,对单变量预测方程进行曲线拟合,可实现更好的预测结果。回归模型可为不同客观测试手段的凉感预测、企业研发凉感织物新产品、提高和改善夏季用机织物的凉爽性能提供重要的技术参考。(4)选择20名实验对象对织物触感性能进行主观评价,包括凉感度、滑爽度、柔软度、以及总体接触舒适度4方面的内容,探讨织物凉感和其它触感舒适性能的主客观一致性。研究结果表明:不同客观测试手段的热传递参数与主观凉感之间存在着显著的相关性,其中相关性最高的为“接触凉感综合值Q”,这表明综合值的提出具有实际应用意义。相对来讲,最能表征人体真实凉感效果的为Tci测试的蓄热系数e值,最差的表征手段为FTT测试的Qmax值。根据织物主客观的相关性,重新赋予凉感综合值的权重因子,优化后的“凉感综合值Q’”与主观值有更高的相关度。织物各触感之间的主客观评价具有良好一致性,人体评价值相比于客观值,更加离散。织物主观凉感与主客观柔软度和平滑度都存在着较强的相关性,将客观织物特性和触感作为自变量,建立其与主观凉感的逐步回归方程,可对实际的凉感效果进行较好的预测。
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