阻燃服织物多层组合综合性能研究

通过多因素分析法对影响多层织物组合系统热防护性能的因素进行了实验测试分析,并进行了相关性分析。实验表明:多层织物组合系统整体的热防护性能与多层织物组合的厚度、面密度及透气率等存在着明显的相关性,而与其质量损失率之间相关性不明显。利用极差分析针对各层组分织物对多层织物组合系统整体的热防护性能、隔热性能、透湿及透气性能影响的主次顺序进行了分析。结果表明:隔热层织物对多层织物组合系统的整体热防护性能、隔热性能及透气性能都起着较大的影响,而外层与防水透气层织物的影响相对较小;防水透气层织物对多层织物组合系统的整体透湿性能起着关键的作用,而隔热层与外层织物的影响较小。     

消防服用蓄热调温热防护材料的研究

为增加消防服用多层织物的蓄热调温功能,在保障其热防护性能前提下,引入微胶囊相变材料(MPCM)。选取3种相变温度(37、43和49℃)、2种放置位置和4种相变材料用量(分别为多层织物质量的30%、45%、60%和100%),通过缝制法制备蓄热调温热防护材料,并将其与多层织物结合制备消防服用多层织物系统。采用改进的热防护性能测试仪及皮肤模拟传感器,动态化研究不同因素对消防服用多层织物系统热防护性能的影响。结果表明：相变温度为43℃、蓄热调温热防护材料放置在隔热层与舒适层之间,多层织物系统的热防护性能最好;随着MPCM用量增加,多层织物系统的热防护性能提升,但考虑到成本及服装的热湿舒适性等因素,MPCM用量为多层织物质量的45%时最佳,此时多层织物系统的二级烧伤时间可达257.13 s,相比未添加蓄热调温热防护材料的多层织物系统热防护性能提高了148.22%。研究为开发兼具热防护性能与蓄热调温功能的高性能热防护材料提供了理论依据。     

消防服用织物湿态热防护性能的测试与分析

研究消防服用织物湿态下的热防护性能.选用消防服常用的5种外层织物、1种防水透气层、1种隔热层和4种舒适层织物组合成不同试样.利用热防护性能仪测试外层、舒适层和多层织物试样不同湿态条件下的热能值(kTPP值),并根据水分的不同渗透方向,分析和比较多层织物的热防护性能.结果 表明:含水率的增加能提高各试样的kTPP值,有益于防护服热防护性能的提高;含水率对单层织物的热防护性能的影响大于多层织物;从外层方向加湿的试样,其热防护性能优于从舒适层方向加湿的试样.     

附加相变材料的消防服多层织物性能研究

选择自然调温元素相变材料,将其与消防服隔热层复合制备调温织物,并对附加相变材料的消防服多层织物系统的热防护性能及热湿舒适性能进行了研究。结果表明:附加相变材料多层织物系统的热防护性能得到较大提高,总散热量均符合NFPA 1971标准的要求。     

消防服多层织物的热湿舒适性

为研究消防员防护服面料的舒适性并考察织物组合舒适性的影响因素,选取我国消防服常用的11种织物,模拟消防服层次构成,即包括外层、防水透气层和隔热舒适层,进行多层织物热阻、湿阻和总热损失的测试与分析。结果表明:选取的几种织物组合,其基本性能均符合GA 10—2014《消防员灭火防护服》标准,但热湿舒适性与美国标准仍存在一定差距;织物的热阻、湿阻和总热损失均与其面密度有一定相关性,其中织物热阻、湿阻与面密度之间存在正相关关系,总热损失与面密度之间存在负相关关系;织物组合间空气层的厚度对织物组合的热阻值影响较大;织物组合总热损失与克罗值、透湿率之间的回归模型可直接用于评价消防服多层织物的热湿舒适性。     

消防服用国产新型织物的热防护性能研究

本文以国产新型阻燃纤维NewStar 和芳砜纶Tanlon 为主要研究对象,综合比较了它们在热防护性能方面的性能表现,同时基于防护服面料的基本要求性能和对织物组合整体热防护性能TPP的测试,研究了外层润湿状态、多层织物系统隔热值等因素对消防服多层织物系统热防护性能的影响,为消防服用国产新型织物的研发和应用提供了基础数据和依据.     

消防服用织物的阻燃性能及其TPP值

研究了消防服用多层织物系统的阻燃性能及其TPP值。将耐高温阻燃的Nomex、Kermel和芳砜纶织物与PTFE、TPU和三维阻燃间隔织物组合,模拟消防服的层次构成,通过垂直燃烧试验测试分析外层织物的阻燃性能,通过TPP试验测试分析多层织物系统的综合热防护性能。研究得出:热防护性最好的织物组合是芳砜纶、三维阻燃间隔织物和阻燃棉布,其综合热防护性能TPP值为51.9;最适宜用于消防服的织物组合是NomexⅢA、三维阻燃间隔织物和阻燃棉布,其综合热防护性能TPP值达到50.7;将三维阻燃间隔织物用于消防服结构组成,可取得较好的整体热防护效果且可减轻消防员热负荷。     

多孔织物热湿耦合模拟研究与发展趋势

深入探究了热湿耦合对服装热湿舒适性的重要意义,回顾了近年来多孔织物的热湿耦合研究进展,包括织物性能对热湿耦合的影响,不同物理现象下的热湿耦合研究两方面内容。总结了常见的热湿耦合数值模拟的四种途径:以Luikov传热传质耦合方程为基础的数值分析方法、有限容积分析法、有限元分析方法和基于多物理场的仿真软件应用。结合以上分析,提出了热湿耦合模拟应该从热湿参数量化、极端环境条件及多层织物热湿耦合机理进行深入研究,注重结合多孔介质传热传质理论和织物特征,以完善热湿耦合机理分析和数值模拟过程。     

多层织物热防护性能分析

选用消防员灭火防护服常用外层、舒适层、隔热层以及防水透气层组成3层和4层结构织物,测试其整体热防护能力(TPP)值,分析隔热层和防水透气层对多层结构织物整体热防护性能的贡献。在喷湿量5%、10%、15%、20%的条件下,探讨喷湿方向、喷湿量和润湿时间对织物TPP值的影响。结果表明:防水透气层对多层结构织物整体热防护性能的贡献比隔热层大;外层方向加湿,织物的TPP值增加,热防护性能增强,舒适层方向加湿,降低了织物的TPP值;随着润湿时间的增加,湿度对织物整体热防护性能的影响减弱;喷湿量对织物热防护性能的影响没有呈现出明显的变化规律。指出:选择合适的外层、防水透气层、舒适层组成3层结构织物,能够达到防护服整体热防护性能(TPP)值28的要求。     

热防护织物热湿传递数值模拟研究进展

总结国内外热防护织物传热仿真的研究进展与发展趋势。介绍了热防护织物模型的发展,并从热暴露阶段的瞬态传热、热湿耦合传递以及织物冷却过程传热等方面阐述了热防护织物热湿传递模型的研究现状,总结了热湿传递的数值模拟方法。指出:热防护织物微观建模、耦合多因素及更加注重应用需求的发展趋势,为热防护织物与服装的性能及结构优化,以及新材料的设计开发提供一个新的发展方向。     

A study of the thermal protective performance of the outer fabric material for fire proximity suits

The thermal performances such as thermal conductivity, radiant heat reflection, X-ray diffraction spectra, thermogravimetric data, and thermal protection performance (TPP) of three types of outer fabric materials for fire protection suits were compared. Three types of fire proximity suits’ outermost fabrics are high silica glass fiber fabrics (A1), high silica glass fiber fabrics (B1), and continuous basalt fiber fabrics (XW). The explanation and analysis of the reasons for the difference in thermal protective performance among the three types of materials were carried out, one by one, from the perspective of the microscopic molecular architecture of the yarn and macroscopic fabric structure. The sizes of the influence for related indicators of all types of thermal performances on the TPP value of the fabric were calculated. According to the analysis and calculation results, it can be concluded that the thermal conductivity of the fabric is the decisive factor influencing the size of the TPP value for the fabric. Therefore, reducing the thermal conductivity of the fabrics and improving the thermal insulation efficiency of the fabric is the best way to improve their thermal protective performance.     

织物接触冷暖感的模拟分析

为了探究织物接触冷暖感,针对织物与皮肤接触瞬间热量传导情况及其影响因素,采用有限元方法构建三维织物传热仿真模型分析织物接触冷暖感的影响因素。通过Texgen建模软件建立织物三维几何模型,结合等效热导率的串并联模型,用Ansys workbench软件进行仿真模拟。提取最大热通量值与KES-F7型织物冷暖感测试仪的测试结果进行对比验证,结果显示模拟值与测试值误差均在6%以内,且吻合度较好。研究结果表明:织物毛羽层厚度增大时,织物与人体皮肤接触面热通量会随之变小;当织物内部加入高热导率纱线时,织物与人体皮肤接触面热通量值随之增加,且热导率增大时,织物与人体皮肤接触面热通量增幅趋缓;当高热导率纱线数量增多时,织物与人体皮肤接触面热通量值也会明显增大。     

灰色聚类分析在织物热学性能评价中的应用

为探讨酚醛纤维织物的热学性能,将酚醛纤维应用于消防领域,选取5种消防常用的织物聚酰亚胺织物、芳纶1313织物、芳纶1414织物、阻燃棉织物、碳纤维织物为研究对象,在相同条件下进行热学试验并将热导率、热扩散系数、比热、经向极限氧指数、纬向极限氧指数等作为研究指标,研究相同面密度的不同种类织物的热学性能。单一的指标对比不能综合评价出6种织物热学性能的优劣,利用灰色聚类分析理论对这5个指标进行聚类分析,对其热学性能进行综合评价。结果表明:酚醛纤维织物与聚酰亚胺织物具有较好的热学性能,芳纶1313织物的热学性能次之,芳纶1414织物、阻燃棉织物、碳纤维织物的热学性能最差。     

Thermo-physiological and comfort properties of Ugandan barkcloth from Ficus natalensis

The United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization in 2005 proclaimed that Ugandan barkcloth largely produced from mutuba tree (Ficus natalensis) as a “Masterpiece of the Oral and Intangible Heritage of Humanity”. An exploratory investigation of thermo-physiological and comfort properties of barkcloth, a nonwoven material produced through a series of pummeling processes from mutuba tree in Uganda, is fronted. Barkcloth was extracted from the F. natalensis tree in Nsangwa village, Buyijja parish in Mpigi district, Central Uganda. Thermal conductivity, thermal diffusivity, thermal absorptivity, thermal resistance, fabric thickness, and peak heat flow density were measured using an Alambeta device, whereas a Permetest device was used for the measurement of the moisture vapour permeability and evaporation resistance. The study was carried out under relative humidity of 40% and at a laboratory room temperature of 24°C and the results show that the thermal conductivity is in the range of cotton fabrics rendering barkcloth from F. natalensis, a comfortable fabric. The lower value of thermal absorptivity of barkcloth compared to the value of cotton renders the fabric a warm feeling when in contact with the skin. Barkcloth had a higher moisture vapor permeability compared to cotton and other fabrics, meaning its clothing comfort properties are reasonable.     

槐米色素对羊毛织物的染色工艺设计

研究了槐米色素对羊毛织物的染色性能。以表面色深度（K/S）更深、染色牢度更好、颜色更黄（b＊）为要求,探讨染液pH值、媒染剂、染色温度及染料用量对槐米染羊毛织物染色性能的影响。研究结果表明,在浴比1∶30条件下,槐米染料对羊毛织物的染色适宜的染液pH值为4～6,宜采用铝后媒染色,且媒染剂的用量为5%（o.w.f）左右,...     

基于最大衰减因子模型的服装热防护性能预测

为解决全尺度燃烧假人实验测试成本高、实验效率低,以及尚未与织物小样测试统一联合表征等难题,利用新型的热防护性能评估模型:二级烧伤最大衰减因子模型,对热防护服装的织物试样测试与燃烧假人实验进行同步研究,并建立基于织物试样测试的服装整体热防护性能预测模型。结果表明:防护织物的热防护性能与其服装整体的热防护性能具有显著相关性;将织物热防护性能值、服装平均衣下空气层厚度以及服装热暴露时间作为预测模型输入参数,可以实现服装热防护性能值以及人体皮肤烧伤百分比的预测;经模型验证发现,服装实测热防护性能值与其预测值间的相对误差仅为5.1%。     

环保型载体LM在涤纶染色中的应用研究

研究了环保型载体LM在涤纶分散染料染色中的应用,探讨了载体用量、染色pH值、染色温度及染色时间对染色效果的影响。通过正交实验方法,确定了分散红E-3B最佳染色工艺。结果表明当染料用量为3%(owf),载体LM用量5%(owf),pH值6.5,100℃保温染色40min时染色效果最好。与高温高压染色法相比,染色织物颜色特征值和染色牢度差别不大。     

染色对灭火服外层织物热防护性能的影响

为提升消防灭火服外层织物的热防护性能,采用四种不同结构的染料(阳离子嫩黄7GL、Palanil黄3G、分散红3B以及分散蓝2BLN)对芳纶/芳砜纶织物进行染色,测试染色织物的K/S值、L*值、反射率、二级烧伤时间和热失重,并与未染色织物进行对比。结果表明,染色可以提高织物的热防护性能,不同结构的染料作用程度不同,蒽醌结构不利于热射线的反射,菁系共轭结构和喹酞酮类结构利于热射线的反射。织物热防护性能由高至低的顺序为:阳离子嫩黄7GL染色织物>Palanil黄3G染色织物>分散红3B染色织物>分散蓝2BLN染色织物>未染色织物。     

羊毛与37.5涤纶混纺针织物的热湿舒适性研究

选择8种不同的羊毛与普通涤纶、37.5涤纶混纺针织物试样,测试试样的密度、面密度、未充满系数和厚度等基本参数,以及回潮率、透气率、芯吸高度、瞬间接触凉感(Q-max)及恒定加热条件下的干、湿态升温性能等织物的热湿舒适性能,分析和评价了针织物的基本参数对其热湿舒适性能的影响。试验结果显示,与普通涤纶相比,采用37.5涤纶有助于提高织物的回潮率、芯吸高度和Q-max;透气率随针织物未充满系数的增大而增大;当织物的纤维组成成分基本一致,组织结构相同时,针织物的面密度越大,透气性越差;含37.5涤纶的纬平针织物的瞬间接触凉感性能较好。     

Study on heat transmission through multilayer clothing assemblies under different convective modes

The present work reports a detailed study on dry thermal resistance of multilayered clothing assemblies under different modes of heat transmission (i.e. non-convective mode, natural convection and forced convection). A series of multilayered fabric assemblies have been created with different combinations of fabric layers (like plain woven, nonwoven wadding, warp-knitted spacer fabric, weft-knitted breathable coated and weft-knitted aluminium coated) and air gaps of different thicknesses between fabric layers. Significant impacts of thickness of air gaps and mode of heat transmission on thermal resistance of multilayered clothing assemblies have been observed. The thermal resistance of the fabric assemblies increases with the increase in the thickness of air gap in between fabric layers. The thermal resistance of all the fabric assemblies at any given air layer thickness is highest under non-convective mode of heat transmission, followed by natural convection mode and the forced convection mode shows least thermal resistance. Incorporation of coated fabric in the outer layer reduces the effect of forced convection. ANOVA has been prepared and F value has been calculated to find the effect of modes of convection, type of fabric and thickness of air layer on thermal transmission properties. The results obtained from this detailed study will help in designing multilayered clothing assemblies suitable for different climatic conditions.