纺织学报 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (07): 67-74.doi: 10.13475/j.fzxb.20210704108

• 纺织工程 • 上一篇    下一篇

形变状态下热防护织物的蓄放热双重特性

郭静1, 周倩雯1, 何佳臻1,2()   

  1. 1.苏州大学 纺织与服装工程学院, 江苏 苏州 215006
    2.苏州大学 现代丝绸国家工程实验室, 江苏 苏州 215021
  • 收稿日期:2021-07-14 修回日期:2022-04-08 出版日期:2022-07-15 发布日期:2022-07-29
  • 通讯作者: 何佳臻
  • 作者简介:郭静(1996—),女,硕士生。主要研究方向为热防护服装。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51906169);教育部人文社会科学研究青年基金项目(18YJC760021);中国纺织工业联合会科技指导性项目(2019019)

Study on heat-storage and heat-release of thermal protective fabrics under deformation

GUO Jing1, ZHOU Qianwen1, HE Jiazhen1,2()   

  1. 1. College of Textile and Clothing Engineering, Soochow University, Suzhou, Jiangsu 215006, China
    2. National Engineering Laboratory for Modern Silk, Soochow University, Suzhou,Jiangsu 215021, China
  • Received:2021-07-14 Revised:2022-04-08 Published:2022-07-15 Online:2022-07-29
  • Contact: HE Jiazhen

摘要:

为了探究形变状态下热防护织物的防护机制,研发了形变状态下织物蓄放热特性测试仪,在此基础上对拉伸形变状态下6种热防护织物的蓄热防护性能和放热危害性能进行量化研究。结果表明:随着织物拉伸率的增加,织物在热暴露阶段的累计蓄热量降低,而皮肤得热显著提升,织物的热防护性能下降;当双层织物系统发生拉伸形变时,外层织物较其隔热层通常蓄积更多的热量,织物系统累计蓄热量的降低主要源于隔热层蓄热量下降;在冷却阶段,织物释放至皮肤的累计蓄热回放量随着其拉伸率的增加而逐渐降低,织物的蓄热回放效率逐渐增大。织物发生拉伸形变时,其累计蓄热回放量与累计蓄热量呈正比。

关键词: 热防护织物, 蓄热, 放热, 拉伸形变, 皮肤烧伤

Abstract:

In order to explore the protective mechanism of thermal protective fabrics under tensile deformation, a tester to measure the heat-storage and heat-release properties of thermal protective fabrics under deformation was developed. Using this device, the thermal-protective and thermal-hazardous performances, caused by heat-storage and heat-release, of six different thermal protective fabrics under tensile deformation were studied. The results show that with the increase of the tensile extension of the fabric, the accumulated stored energy within the fabric during the heat exposure stage decreases while the skin heat gain significantly increases, leading to the decrease of the thermal protective performance. In addition, when a double layer fabric system was subject to tensile deformation, the outer layer fabric usually stores more thermal energy than the thermal liner and the reduction in the accumulated stored engergy was mostly because the decrease of heat storage in the thermal liner. During the cooling stage, the accumulated heat discharge to the skin gradually decreases and the heat discharge efficiency increases as the tensile strain rate of the fabric increases. When the fabric was under tensile deformation, the amount of accumulated heat discharge is found to be proportional to the accumulated stored energy.

Key words: thermal protective fabric, heat storage, heat discharge, tensile deformation, skin burns

中图分类号: 

  • TS941.73

表1

织物基本参数"

织物编号 织物层 织物成分 组织结构 厚度/mm 面密度/(g·m-2) 比热容/(kJ·(kg·℃)-1)
OS1 外层1 98%芳纶、2%抗静电纤维 斜纹 0.45 187.81 1.33
OS2 外层2 98%芳纶、2%抗静电纤维 斜纹 0.52 200.65 1.33
TL1 隔热层1 80%Nomex、20% Kevlar与50%芳纶、50%粘胶 水刺毡与舒适层绗缝 1.18 205.50 1.08
TL2 隔热层2 80%Nomex、20% Kevlar与50%芳纶、50%粘胶 水刺毡与舒适层绗缝 1.67 258.05 1.08

表2

织物系统组合及其基本参数"

织物系统
编号
织物组
合方式
厚度/
mm
面密度/
(g·m-2)
透气率/
(cm·s-1)
S1 OS1 0.45 187.81 18.20
S2 OS2 0.52 200.65 20.73
D1 OS1+TL1 1.58 393.31 14.87
D2 OS2+TL1 1.61 406.15 16.34
D3 OS1+TL2 2.08 445.85 14.57
D4 OS2+TL2 2.20 458.69 15.74

图1

形变状态下织物蓄放热特性测试仪俯视图"

图2

织物拉伸形变模拟装置"

图3

不同拉伸形变状态下织物系统D1的蓄放热过程"

表3

热暴露结束时织物系统的累计蓄热量"

拉伸
率/%
S1 S2 D1 D2 D3 D4
平均值 标准差 平均值 标准差 平均值 标准差 平均值 标准差 平均值 标准差 平均值 标准差
0 47.36 1.35 54.71b 2.17 136.65d 2.35 145.00f 0.77 154.14g 3.55 173.04 5.81
3 38.53 a 0.64 49.89b 3.40 131.10d 5.70 142.06f 5.09 146.76g 5.44 150.43h 3.82
6 35.85a 0.98 39.75c 2.61 119.09e 5.04 125.26 5.23 145.56g 3.18 149.83h 0.26
9 36.27a 2.48 37.77c 0.56 112.89e 3.95 117.04 1.45 133.25 5.04 148.11h 4.44

图4

不同拉伸形变状态下织物系统内的累计蓄热量分布"

图5

不同拉伸形变状态下织物系统D1的皮肤得热变化"

图6

不同拉伸形变状态下的皮肤总得热量"

图7

不同拉伸形变状态下织物系统的累计蓄热回放量"

图8

累计蓄热量与累计蓄热回放量的关系"

表4

织物系统的蓄热回放效率"

拉伸
S1 S2 D1 D2 D3 D4
平均值 标准差 平均值 标准差 平均值 标准差 平均值 标准差 平均值 标准差 平均值 标准差
0 74.44a 3.07 66.49c 5.77 57.14 0.91 54.17 0.18 51.30i 2.39 46.52k 1.20
3 85.57ab 4.57 66.77cd 3.58 51.07f 3.36 49.64h 4.12 50.83ij 3.12 50.95kl 2.89
6 88.83b 5.46 75.17de 4.06 54.47fg 1.50 55.94h 0.85 50.93ij 1.62 49.82l 1.63
9 84.78b 1.99 77.89e 5.88 57.19g 1.95 57.24h 2.63 54.92j 2.45 49.56l 2.88
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