第十六章织物的服用性能.docx

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第十六章织物的服用性能

第十六章织物的服用性能

织物的服用性能：

织物在穿着使用过程中受到机械力、热、水和各种其他形式的物理化学作用后所表现出来的性能。

第一节织物的耐用性能

织物在机械力作用下的破坏有两种类型：

（1）在一次机械力作用下的破坏；

（2）在多次反复作用下的积累破坏。

一、一次机械力作用下的拉伸破坏

（一）织物的破坏形式

拉伸破坏、撕裂破坏、顶裂破坏

织物拉伸破坏的受力形式与纤维、纱线相似；撕裂破坏的受力形式是沿裂口方向撕断织物；顶裂破坏的受力形式是让织物在接受垂直于其表平面方向的外力时，被顶穿破坏。

土工工程用织物的工程性质指标中，又根据工程需要，形成四种不同的拉伸破坏指标：

抓拉强度、窄条抗拉强度、特宽条抗拉强度和ASTM宽条抗拉强度。

一些工程用布则将顶裂破坏分解成三种不同的强度指标来表征：

（1）顶破强度——指织物承受球面均匀载荷顶破的能力，可以固体顶破，也可以液体顶破，它模拟的是织物在工程中承受缝隙水、土压力的能力。

（2）刺破强度——指织物平面承受尖锐物戳穿的能力。

（3）冲破强度——指织物平面承受重物下落冲破的能力。

衣用织物一次机械力破坏的特征：

p.339表16-1

（二）织物的破坏机理

1．拉伸破坏

破坏过程是通过三个阶段实现：

（1）初步阶段：

属高模量区，负荷主要用于克服纱线和纤维间因弯曲程度改变而引起的摩擦阻力；

（2）中级阶段：

沿受力方向的纱线弯曲减小，而在垂直于受力方向的纱线弯曲加大，交织点处纱线受到压缩。

如果是针织物，这时会沿受力方向产生大变形，故属低模量区；

（3）尾部阶段：

沿受力方向纱线伸直、伸长，纤维间出现相互滑移，模量增高，直至断裂。

2．撕裂破坏

（1）撕裂时，裂口处形成了一个纱线的受力三角形，当试样中受力的纱线逐渐上下分开时，不直接受力的纱线与受力的纱线间开始发生相对移动，并逐渐靠拢形成一个近似三角形的区域（受力三角形）；

（2）纱线在滑动时，纱线的应力和应变急剧增加。

当受力三角形底边的第一根纱线断裂时，即形成第一个断裂负荷的极大值，即织物撕裂曲线上的第一个峰值；

（3）随后，靠近它的另一根纱线成为受力最大的纱线，依次类推，每断裂一根纱线，便在撕裂曲线上形成一个峰值，其中的最大值即为撕裂强力。

由于撕裂时，受力三角形内的每根纱线都同时承担这一外力，所以撕裂过程中出现的断裂峰值大于同一纱线的强力值。

（三）影响抗破坏能力的因素

能对织物抗破坏能力产生影响的主要是两个方面的问题，一是材质，一是织物的集合结构。

材质的问题主要是纤维的问题，这里主要讨论集合结构对织物抗破坏能力的影响。

1．纱线集合结构

纱线集合结构的影响主要是指纤维集束方式与集束能力的影响。

纤维集束成纱的方法很多，应用最为广泛而且长丝纱和短纤纱都适用的只有加捻集束，其影响规律主要表现在：

（1）在一定范围内，捻度增加，织物的强度提高，到达临界捻度后则捻度增加，织物强度下降。

（2）对利用具有形状记忆功能的高捻绉纱的织物，在一次机械力破坏中，纱线可以提供较长的伸直区间，故织物的断裂伸长与断裂功均增大。

（3）用表面露出的纤维端短且少，或表面比较光滑，粗糙度不高的纱线形成的织物，因纱线间易于滑动，使织物破坏时会因负荷不易转移，而对破坏结果发生影响，主要表现为强力降低。

2．织物的集合结构

（1）经纬纱排列密度，即织物密度：

一般密度高，受力纱线数多，织物承载负荷的能力大。

但机织物的纬密增加，不一定能正常增加织物的经向强力。

密度增加也会使纱线间摩擦阻力加大，撕裂破坏时，纱线移动减少，而使受力三角形减小，造成实际受撕裂力的纱线数减少，而于撕裂强力不利。

（2）织物组织：

平纹组织中纱线交叉次数最多，斜纹次之，缎纹最少，交叉次数多则织物受拉伸破坏时，负荷转移次数多，抗拉伸破坏能力强；而在撕裂破坏时，反而是平纹组织的撕裂强力最小，但同属平纹组织的方平组织，撕破强力最大，而斜纹、缎纹组织介于其间。

（3）纱线的屈曲缩率：

屈曲缩率大的，在织物接受外力时，纱线因可提供由弯曲到伸直的长度大，织物的拉伸断裂伸长值可以增加，断裂功加大。

在撕裂破坏中，可以因此而增加受撕裂力的纱线根数，使受力三角形增大，撕裂强力增大。

二、反复机械力作用下的磨损破坏

（一）织物的破坏形式

主要是指磨损破坏

三种主要形式，分别模拟织物不同的使用要求：

1．平磨破坏：

沿表平面方向机械力的反复作用

2．折边磨破坏：

折叠部位接受表面机械力反复作用

3．曲磨破坏：

织物在屈曲状态下，沿织物表平面方向接受反复机械力作用

（二）织物的破坏机理

p.342图16-1：

磨损破坏过程示意

从四个方面说明织物磨损破坏的机理：

1．纤维的磨损破坏

（1）纤维表面微小的凸起部分，因机械外力的作用而被去除，形成破坏；

（2）合纤等易于受热软化、熔融的材料，摩擦所产生的热量会使纤维表面凸起的粒子被软化或熔融，形成破坏。

2．纤维的疲劳破坏

当磨料与织物接触并相对移动时，会对织物产生一个冲击力，在冲击力作用下，纤维发生变形，若纤维弹性差，会积累下较大的变形不能恢复，经反复摩擦后，这部分变形便会引发纤维的疲劳破坏。

3．纤维被从织物中抽出

集合结构较松的织物，纤维片段会随着磨料微移而被抽出，最终与织物分离。

4．纤维的切割破坏

当织物中纤维及纱线的集合比较紧密时，纤维不易被抽出，但在微小而锐利的磨料作用下，纤维表面会被割伤，在反复拉伸与弯曲的作用下，在割伤的裂口处会产生应力集中，并最终使纤维断裂。

（三）织物抗磨损能力的表征

（1）用织物磨断、出现一定大小的破洞或磨断一定纱线根数时的摩擦次数，作为磨损的最终点。

（2）用织物承受一定次数的摩擦后，重量、厚度或强力下降的百分率来表征。

（3）用综合耐磨值来表征，即取出在进行了几种不同类型的磨损测定后，磨损值的调和平均值，来进行评价：

综合耐磨值

（四）影响抗磨损能力的因素

1．纤维的机械性能与线密度

（1）拉伸性能

拉伸强力、伸长率、初始模量以及弹性都会对磨损有很大影响：

纤维初模小，则磨料和纤维发生相对移动时，纤维所承受应力小，耐磨损性好；纤维的拉伸强力和伸长率大，则断裂功大，纤维便难以断裂；纤维的弹性好，则纤维在每次变形-回复过程中积累的塑性变形小，耐磨次数也会增加（如锦纶）。

（2）线密度

纤维的线密度与耐磨性的关系不定：

（1）线密度小的纤维在纱线中的抱合好，有利于耐磨，

（2）但过细的纤维在较小外力下就会断裂，这又不利于耐磨。

2．纱线和织物的结构

（1）纱线的捻度：

纱线的捻度对耐磨性的影响与对纱线强力的影响相似。

长丝纱织物、短纤维纱织物（临界捻度前后）

（2）织物单位面积重量：

也称面密度。

耐磨性几乎随单位面积重量呈线性增加。

（3）织物支持面：

由经纬纱共同构成的支持面，对织物耐磨性贡献最大。

（4）织物的经纬纱编织规则与密度：

经纬密度较低时，平纹组织的织物因交织点较多，有利于耐磨；而在紧密织物（挤紧在织物）中，则斜纹和缎纹织物的耐磨性可以比平纹织物好，这是因为此时纤维的附着已相当牢固，浮长反而有利于应力的转移，相反，平纹织物这时却会因为浮长太短，而造成支持点上的应力集中，使耐磨性下降。

三、反复机械力作用下的起毛起球

起毛起球：

织物在穿着和使用过程中，在外界机械力的反复作用下，纤维头端或环圈高露出织物的表面，形成散落分布的毛茸，如果这些毛茸不能及时脱落，则会相互纠缠成球形小粒，这就是起毛起球。

起毛起球是磨损破坏前发生的一种对织物外观（形貌风格）的破坏。

（一）起毛起球的形成过程（p.344图16-2）

（1）在外力作用下，纱线中某些纤维因被磨断或从纱线中脱离出来产生毛茸并耸立于织物表面，或有少量单纱被钩出而形成纱环；

（2）随后毛茸相互纠缠扭结形成毛球；

（3）最后随着摩擦过程的进行，会由于毛球与织物相连接纤维的断裂而使毛球从织物表面脱落。

（二）起毛起球程度的表征

1．官感表征

也称主观表征，通过与起毛起球等级标准图片的官感（视觉）比较来实现的。

起毛起球程度分五级：

5级，无起球现象；4级起球少；3级起球程度中等；2级起球多；1级，起球严重。

2．客观表征

通过点取织物单位面积上的毛球数目（或称取毛球重量）来进行表征的。

起毛起球曲线：

以摩擦次数为横座标，单位面积内毛球数为纵座标。

p.345图16-3

（三）影响起毛起球的因素

（1）原料

纤维、纱线种类：

短纤维纱线的织物比长丝纱织物容易产生起毛起球现象；锦纶、涤纶的起球十分严重，腈纶略好，尤其是锦纶织物起球形成速度快、起球数多且球的脱落速度慢。

原因：

1）锦纶纤维表面光滑，纤维间抱合小，故易起毛；2）锦纶纤维强力高伸长大，耐磨性和耐疲劳性好，不易断裂，且纤维静电力大，一旦形成毛茸，容易纠缠，且形成的毛球不易脱落。

纤维线密度：

粗纤维刚性大，露出在织物表面的毛茸不易纠缠成球。

纤维断面形状：

圆形断面纤维由于其刚度小于三角形、多边形等异形纤维，较柔软，在纤维端间易纠缠成球。

（2）纱线和织物的结构

纱线结构：

纱线捻度大或网络度高，纤维间的抱合力大，织物的起毛起球程度小；复捻股线（反向复捻）起毛起球程度一般较单纱小。

织物组织：

平纹组织的织物起球数少，绉组织织物的起球现象较严重。

（3）染整后加工

改善与避免起毛起球常用措施：

（1）剪毛和烧毛

剪毛：

采用刷布的方法将织物中易于脱出的纱线或纱环拉出，再将其剪掉。

烧毛：

使簇出的纤维或纱环被分解或熔融。

（2）热定型

提高纤维在纱线中的稳定性和纱线在织物中的稳定性；同时使织物表面更平整，以减弱起毛起球程度。

（3）树脂整理

在纤维表面形成一层树脂保护膜，使纤维和纱环不易露出织物表面。

第二节织物的热湿传输性能与透通性能

一、织物的热传输性能

热量传递方式：

通过纤维传导；通过织物中所含空气的对流进行传递；通过纤维与纤维之间的辐射进行；当空气中水蒸汽的分压力和温度达到一定值时（如人体出汗，织物与人体表皮之间微气候环境内的空气状态），热量还可以通过水分的蒸发、透湿和扩散而传递。

（一）热传输能力的表征

我国国家标准规定：

（1）保温率：

无试样与有试样时的散热量之差与无试样时的散热量之比的百分率。

（2）传热系数：

织物的表面温差为1℃时，通过单位面积的热流量，单位为W/㎡·℃。

（3）克罗值（隔热值）：

p.347

（二）影响热传输能力的因素

（1）纤维的导热性能

（2）织物的集合结构

1）体积重量：

体积重量是单位体积的织物所具有的重量（g/㎝3）。

2）表面粗糙度：

织物表面粗糙时，织物与皮肤间形成“点”接触，各接触点间构成大量孔隙，隔热性能较好。

3）厚度：

隔热性与织物厚度成正比。

p.348图16-4：

织物厚度与隔热值的关系曲线

3．织物的含水量

织物中水分含量增加，织物的热传输性能将提高，隔热性下降。

4．织物的脏污程度

脏污物可能堵塞织物中纱线之间的孔隙，影响织物中静止空气对导热性的影响。

固体污垢导热性比空气大，衣服一旦脏污，隔热值一般减小。

实验证明，经过多次洗涤，衣服的隔热值与新衣服比较并无明显差别，而脏污衣服的隔热值则明显降低。

二、织物的湿传输性能

湿传输性能是影响织物服用热湿舒适性的一项重要性能，具有良好湿传输性能的织物，能使人体表面的水分被及时吸收并散发到大气中，从而使皮肤与织物间的微气候环境能有合适的相对湿度。

（一）湿传输途径

人体出汗的状态包括无感出汗和有感出汗。

无感出汗：

在代谢水平低下时，汗液在汗腺孔内或汗腺孔附近蒸发成水汽，皮肤上不呈现润湿状态。

这时通过织物进行湿传导的初始状态是水汽。

有感出汗：

在代谢水平高亢时，汗液以液态水形态遍及皮肤表面，甚至流淌。

这时通过织物进行湿传导的初始状态的是液态水。

湿传输的三种类型：

（1）汗液在微气候区中蒸发成水汽，气态水经织物中纱线间和纤维间的缝隙孔洞扩散运移到外层空间；

（2）汗液在微气候区蒸发成水汽后，气态水在织物内表面纤维孔洞和纤维表面凝结成液态水，经纤维内孔洞或纤维间空隙毛细运输到织物外表面，再重新蒸发成水汽扩散运移到外空间；

（3）汗液通过直接接触以液态水形式进入织物内表面，通过织物中纱线间、纤维间的缝隙孔洞毛细运输到织物外表面，再蒸发成水汽，扩散运移到外空间。

人体在无感出汗时，以第一类兼及第二类为主要通道；人体在有感出汗时以第三类兼及第二类为主要通道。

织物湿传输包括对

（1）气态水；

（2）液态水的传输。

前者主要和纤维的吸湿能力以及织物的结构有关；

后者涉及织物与水的接触、润湿、吸收、毛细输送、保持、蒸发以及扩散等环节，与纤维的润湿性、织物表面状态以及与液体的接触状态、织物结构有关。

（二）湿传输能力的表征

1．绝对透汽量（

）

指从覆盖有织物的盛水容器中，单位时间内透过单位面积织物的水汽量。

（mg/㎝2·h）

式中：

——从覆盖有织物的容器内蒸发出的水分量（mg）；

T——时间（h）

——覆盖织物的容器可供蒸发水分的面积（㎝2）。

2．湿阻（

织物两侧存在水汽压力差时，水分通过单位厚度（cm）织物所需要的时间（秒）。

式中：

——织物的湿阻（s/cm）；

——水蒸汽浓度差（g/㎝3）；

——传递水蒸汽的材料的面积（cm2）；

——在时间

内所传递的水蒸汽量（g）；

——扩散时间（s）；

——透湿速度（g/㎝2·s）

3．透湿指数（

）

无量纲指标

式中：

——蒸发散热量（kcal/米2·时）；

——织物的克罗值（col）；

——皮肤表面的饱和水蒸汽分压（Pa）；

——环境空气水水蒸汽分压（Pa）；

——蒸发散热与对流散热的当量比（1个大气压条件下为0.0165℃/Pa）

常数5.55——热阻与隔热值的变换常数，即1℃·小时/千卡=5.55克罗。

（三）影响湿传输能力的因素

1．纤维的吸湿能力：

纤维吸湿能力好，织物湿传输能力好。

2．纤维结构：

纤维内含有的缝隙和空洞都将成为传输液态水的毛细管。

如：

中空纤维和多孔纤维以及具有原纤化结构的纤维。

3．纱线结构：

松式结构的纱线，有利于液态水分的传输和气态水的蒸发；若是多种纤维的复合纱线，将吸湿性好的纤维安排在纱线的外层，也有利于水分的吸收。

4．织物结构：

织物结构越紧密，纱线的填充率高，则湿传输性越差。

随着织物厚度的增加、密度和紧度的提高，织物的湿传输能力也会相应下降。

5．后整理工艺：

一般树脂整理会使织物透湿下降；若在整理剂中加入高吸湿材料则可改善织物的湿传输性；起皱整理可使真丝织物的透湿性提高，散湿干燥性也能提高。

三、织物的通透性能

（一）织物的透气性能

透气性：

织物透过空气的能力。

透气率：

指在织物两边维持一定压力差的条件下，单位时间内通过单位面积织物的空气量。

（ml/㎝2·s）

式中：

——通过织物的空气量（ml）；

——织物的面积（㎝2）；

——时间（s）

影响织物透气性的因素：

（1）在其他条件相同时，增加织物经纬密，则织物透气性降低。

（2）密度不变而经纬纱变细，透气性增加。

（3）多数异形纤维织物比圆形断面纤维织物具有较好的透气性。

（4）一定范围内，纱线捻度增加，织物的透气性有提高趋势。

（5）织物组织：

透气量：

平纹<斜纹<缎纹。

（6）织物经后整理后，一般透气性要改变。

（7）回潮率：

吸湿性好的织物，随回潮率增加，透气性下降（纤维径向膨胀所致）。

（二）织物的透水与防水性能

织物透水性：

液态水从织物的一面渗透到另一面的性能；反之，则为防水性。

水分子通过下列三个途径透过织物：

（1）由于纤维对水分子的吸收，使水分子通过纤维体积内部而到达织物的另一面；

（2）由于毛细管作用，织物内部的纱线润湿，使水分子渗透到另一面；

（3）由于水压强迫水分子通过织物的孔隙，使水分子渗透织物另一面。

透水防水能力的表征：

兜水能力：

使织物承受一定静压的水柱，用在织物另一面出现水滴所需的时间，或经一定时间后观察另一面出现的水珠数目来表征。

耐水压能力：

在织物的一面等速增加水压，用在织物另一面被水渗透而显出一定数量水珠时的水柱高度来表征。

沾水能力：

连续喷水或滴水到织物上，以一定时间后织物表面的水渍特征，与具有各种润湿程度样照的对比来表征。

吸水能力：

通过将织物浸没于水中一定时间后，吸附的水量来表征。

四、织物的热湿舒适性能

穿着舒适性：

服装（织物）在被穿着时，能使人产生舒适感的性质。

除服装款式外，穿着舒适性的主要影响因素是来自织物对水分、空气和热的传递性能，因此这一穿着舒适性，即可被称为织物的热湿舒适性。

从生理学角度考虑，人产生温湿舒适感的根本原因是人体的产热与散热平衡。

在炎热的夏季，能使人感觉舒适的着装至少应具备两个基本条件：

（1）遮蔽外热；

（2）促进体热的散发。

湿阻小、透湿指数大、热传导能力强、透气性好的织物，其夏季穿着的热湿舒适性好。

第三节织物的卫生防护性能（略）