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被类保温性能的检测设备与检测方法研究

作　者: 沈华
导　师: 王府梅
学　校: 东华大学
专　业: 纺织材料与纺织品设计
关键词: 被类热阻保温性能测试标准 PTT/PET自卷曲纤维力学性能手感风格
分类号: TS107.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

热阻值是衡量产品隔热性能的重要指标之一,也是评价由织物包覆絮状材料制成的被类隔热性能的重要参数。现有的测试仪器与计算方法在测试被类保温性能时存在着明显缺陷,如测量精度低、测试结果不稳定、需要裁剪试样不能直接测试成品、测试时间过长、操作繁琐,不适合工程运用等。针对这些问题和合作企业浙江三弘集团的对该类仪器的需求,我们课题组先行研究了纤维集合体传热理论及其国外最先进的测试标准、被类保温仪应有的结构设计和性能表征指标的计算逻辑及精度等,而后通过多方接洽,确定莱州电子仪器有限公司为仪器生产厂,我们与仪器生产厂合作研究细化了仪器设计,研制出了一种专门针对被类的热阻和冷感测试仪。本论文除了参与上述仪器研发以外,设计系列试验论证了自主研发的仪器的可行性,并从多个方面考核了仪器的精度、稳定性等。主要研究内容和结论如下：(1)考察了现有测试方法、标准和仪器,并分析出测试被类热阻时的缺点：(A)目前大部分仪器都需要裁剪试样,主要适合测试材料性能,不适合测试由数种材料组合缝制的产品性能,因为裁减产品会造成传热通道变化等误差；(B)现有立式暖体假人或出汗假人并不适合测试被类的热阻,开发卧式假人,理论上可行,实际不但成本昂贵,而且因假人形体复杂,测试时被类覆盖操作烦琐,引入随机误差可能会很大；(C)通过对比分析英国标准BS5335-2：2006与美国标准ASTM-D1518测试方法等及其所用仪器,得出结论英标方法更适合测试被类热阻。(2)我们与莱州电子仪器有限公司、浙江三弘集团合作,研发出一台专门针对被类的热阻和冷感测试仪,在完成英标全部测试基础上增加了新功能——测试被类的接触冷暖感或冷感,以便全面考核被类的热舒适性。仪器制造方案由三方共同讨论数次定出,浙江三弘集团负责提供应用需求和国内外市场现有被类产品的热阻范围等,莱州电子仪器有限公司负责元器件选配和整机制造,我们课题组负责考核仪器的详细设计方案、制定仪器各部分的控制逻辑和被类性能指标的计算逻辑等,产学研用紧密合作从测试仪的基本结构、元器件精度、电脑控制、指标计算方法等全方位保证了仪器精度。(3)通过系列实验证明：(A)与纤维集合体材料同为高分子孔隙材料的海绵板可以用作标准材料,用于考核被类保温性能测试仪的精度、稳定性等,海绵板重复实验热阻的CV值在1%-2%之间,比羽绒被等被类的CV值小一个数量级；(B)标准材料的试验证明仪器的一致性、重现性和稳定性都符合并且超过英国标准BS5335-2：2006的要求；(C)用标准材料上方的空气层热阻替代实际被类上方空气层热阻计算被类热阻可行,这一点与英国标准5335-2：2006的方法一致,因为试样上方空气层的热阻远小于被类的热阻,前者只占后者的3-6%,这样可避免测试高低不平被类上表面温度的硬件投资和随机误差；(D)对6种不同的羽绒被试样进行热阻测试,发现重复测试的CV值在1%-13%之间,这是由于每次放置不能保证与前次的蓬松状态等结构完全相同,测试结果基本符合预期；通过给羽绒被加上被套进行测试发现重复测试的CV值大幅度降低,但是热阻比裸被增加20%左右,说明加上被套可以有效降低羽绒被下凹处的空气流动速度,增加保温性。此外,短期留日学习期间,在京都工艺纤维大学锄柄教授的悉心指导下完成了二类弹性织物的力学性能和风格比较的试验。得出如下结论：相比于结构参数基本相同的氨纶织物,含2D的Zentra棉型纤维或3D的Zentra毛型纤维的混纺纱及其织物的弯曲刚度比氨纶包芯纱更低；Zentra混纤织物表现出较高的弯曲滞后量、剪切刚度与剪切滞后量,并且Zentra纤维含量越高,弯曲和剪切滞后量及剪切刚度越大,这会使Zentra织物的造型更稳定,不易飘逸变形；棉织物中混入Zentra纤维,织物的剪切刚度变小,而毛织物中混入Zentra纤维,织物的剪切刚度提高;Zentra织物的硬挺度高,不易悬垂,毛型Zentra织物的丰满度大于毛型氨纶织物。

全文目录

摘要  5-8
ABSTRACT  8-11
第一章绪论  11-19
  1.1 保暖材料简介  11-13
  1.2 羽绒及絮状保暖材料的传热机理  13-16
  1.3 提高絮状材料保暖性的途径  16
  1.4 热湿舒适性评价  16-17
  1.5 本课题的研究内容及意义  17-19
第二章国内外测试方法标准研究  19-31
  2.1 现有纺织品传热测试方法和仪器  19-26
  2.2 现有仪器测试被类热阻值时存在的问题  26-27
  2.3 国外标准测试方法介绍  27-29
  2.4 本章小结  29-31
第三章被类热阻和冷感测试仪的设计  31-39
  3.1 被类热阻和冷感测试仪的基本结构与各部件功能  31-33
  3.2 电脑控制逻辑  33-34
  3.3 测试指标及其计算  34-37
  3.4 冷暖感的提出和意义  37
  3.5 本章小结  37-39
第四章被类热阻和冷感测试仪的精度考核  39-51
  4.1 标准材料及标准数据库的建立  39-42
  4.2 使用标准材料计算空气层热阻Ra的可行性研究  42-44
  4.3 被类热阻的基础测试  44-48
  4.4 冷暖感的测试结果  48
  4.5 本章小结  48-51
第五章二类弹性织物的力学性能和风格比较(短期留日研究)  51-61
  5.1 实验部分  51-54
  5.2 结果和讨论  54-57
  5.3 基本风格分析  57-59
  5.4 本章小结  59-61
第六章结论与展望  61-63
  6.1 结论  61-62
  6.2 展望  62-63
参考文献  63-67
附录  67-94
硕士期间发表的论文  94-95
致谢  95

被类保温性能的检测设备与检测方法研究

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