家用纺织品保暖性能要求与测试方法

1   范围

本文件规定了家用纺织品保暖性能的要求 ,描述了家用纺织品保暖性能的测试方法 ,提供了标签标注内容的信息 。

本文件适用于覆盖类平面状家用纺织品保暖性能的品质控制与评价 。

注 : 覆盖类平面状家用纺织品通常指被 、被芯 、毯或其他类似产品 。

2   规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。

GB/T 6529 纺织品    调湿和试验用标准大气

GB/T 8170 数值修约规则与极限数值的表示和判定

ISO 15831 服 装     生 理 舒 适 性     基 于 暖 体 假 人 的 热 阻 测 定 方 法 (Clothing—Physiological effects—Measurementof thermalinsulation by meansofa thermal manikin)

effects—Measurementof thermalinsulation by meansofa thermal manikin)

3   术语和定义

下列术语和定义适用于本文件 。

3. 1热阻  thermalresistance Rct

试样两面的温差与垂直通过试样的单位面积热流量之比 。注 1: 该热流量可能包括传导 、对流 、辐射中的一种或多种形式 。

注 2: 热阻以平方米开尔文每瓦(m2  · K/W)为单位 。

 3.2固有热阻  intrinsic thermalresistance

由试样材料本身的传热性能决定的热阻 。 

3.3综合热阻  comprehensive thermalresistance

人体使用覆盖类平面状家用纺织品时 ,包含覆盖的试样 、枕 、床垫在内的所有材料综合隔热性能的热阻 。

3.4暖体假人  thermalmanikin

用于测量在稳态条件下通过覆盖类平面状家用纺织品试样的热传递 ,模拟人体体型和产热的人体模型 。

3.5

最低舒适使用温度  minimum comfortableuse temperature

使用者在放松状态时 ,使用覆盖类平面状家用纺织品全身能保持热平衡的温度下限值 。

注 : 放松状态通常指平躺静卧时的状态 。

4   保暖性能要求

保暖性能根据其固有热阻(防护热板法)或综合热阻(暖体假人法)分为五级 ,一级为最低 ,五级为最高 。各等级热阻值应符合表 1要求 。 固有热阻和综合热阻结果等效 ,满足其中之一即可 。

表 1   保暖性能要求

单位为平方米开尔文每瓦

5   测试方法

5. 1   方法一(防护热板法)

5. 1. 1   测试原理

将待测试样覆盖在一个恒定温度的测试板上 ,试样上方的空气层保持恒定的相对湿度和温度 ,通过测量测试热板表面温度 、空气层温度和垂直通过试样的单位面积热流量 ,计算试样的热阻 。

5. 1.2   试样准备

5. 1.2. 1   以下列方式准备试样 :

a)    试验采用整件试样进行 ,为确保试验数据可靠 ,试样的面积应不小于 1 200 mm×1 600 mm;

b)   从包装中取出试样 ,两人从试样两端抓起两角 ,轻轻抖动 ;

c)    如果试样填充有散纤维(非絮片状) ,试样铺平后应仔细检查每一填充格填充物分布情况 ,使其均匀分布 ,充分达到自然蓬松状态 ;

d)   将试样悬挂或平放 ,使试样的表面至少有 25 cm 的自由空气通道 ,如悬挂影响试样中填充物的平衡 ,则宜呈水平状态放置 。

5. 1.2.2   将试样在 GB/T 6529规定的标准大气中调湿 ,并达到平衡状态 。

5. 1.3   设备

防护热板法热阻测定装置应符合附录 A 的规定 。

5. 1.4   测试环境条件

装置应放置在相对湿度为(65±4) %、温度为(20±2) ℃的恒温恒湿气候室内 ,测试区上方气流速度不大于 0. 3 m/s。设备应远离自身以外可能会引起试验台上方空气层温度波动的热源 。

5. 1.5   测试步骤

5. 1.5. 1   空气层热阻 Ra  的测定

按附录 B规定的方法进行测定 。

5. 1.5.2   试样在测试板上的放置

5. 1.5.2. 1   两人双手握持试样的四角把试样轻轻转移到测试板上 ,并再次抬起试样轻轻摇晃使填充物均匀 、蓬松后再轻轻放下 ,确保测试区域试样平整 。

5. 1.5.2.2   轻轻定位试样 ,使试样覆盖整个中心测试区域 ,并且中心测量区域四周的所有点距离试样边缘的最近点不小于 30 cm。

5. 1.5.3   试样和空气层总热阻 Rt  的测定

5. 1.5.3. 1   调整设备的空气层温度传感器 , 固定在距试样上表面垂直距离(85±10) mm 处 。

5. 1.5.3.2   设备开机检查正常后设置测试板表面温度 Tm  为 33. 0 ℃ 。

5. 1.5.3.3   设备稳定后以不小于 30 min的等间隔时间连续测量 Tm 、Ta、H ,取其中最后不小于 5 min内各测量值的平均值 ,按公式(1)计算试样和空气层的总热阻 Rt 。 3 个最近的热阻测定值中最低值和最高值之差不超过这 3 个热阻测定值平均值的 2%时 ,试样和空气层被认为达到传热平衡 。如未达到平衡 ,应增加测 试 次 数 直 到 平 衡 。 记 录 3 个 平 衡 状 态 下 测 得 的 总 热 阻 值 并 计 算 其 平 均 值 , 数 值 按GB/T 8170修约至小数点后 2位 。

Rt=（Tm-Ta）×A/H 

Rt   — 试样和空气层的总热阻 ,单位为平方米开尔文每瓦(m2  · K/W) ;

Tm  — 测试板表面所有温度传感器测试时段平均温度 ,单位为摄氏度( ℃) ;

Ta   — 试样上方所有空气层温度传感器测试时段平均温度 ,单位为摄氏度( ℃) ;

A  — 测试板面积 ,单位为平方米(m2 ) ;

H  — 测试时段测试板平均加热功率 ,单位为瓦(W) 。

注 : 设备稳定是指 30 min内测得的 Tm  稳定在(33. 0±0. 5) ℃ ,Ta  波动小于 ±0. 5 ℃ 。

5. 1.5.3.4   移动试样 ,按 5. 1. 5. 3. 3规定测量试样的 3个不同区域的总热阻 Rt。

5. 1.5.3.5   取 3个不同测试区域总热阻 Rt  的平均值 Rt , 数值按 GB/T 8170修约至小数点后 2位 。

5. 1.6   测试结果        

试样的热阻 Rct为 Rt 减 去 空 气 层 热 阻 Ra, 如 公 式(2) 所 示 , 数 值 按 GB/T 8170修 约 至 小 数 点 后2位 。

Rct =Rt -Ra  

式中 :

Rct— 试样的热阻 ,单位为平方米开尔文每瓦(m2  · K/W) ;

Rt — 3个不同测试区域总热阻 Rt  的平均值 ,单位为平方米开尔文每瓦(m2  · K/W) ;

Ra — 空气层热阻 ,单位为平方米开尔文每瓦(m2  · K/W) 。

5. 1.7   设备的校验

通过测定已标定热阻的参照样可对装置进行校验 ,校验方法见附录 B。

5.2   方法二(暖体假人法)(仲裁方法)

5.2. 1   测试原理

将暖体假人放入到待测试样中并置于可控的人工气候室内 ,利用暖体假人测量表面皮肤温度 、空气温度和局部热流量 ,计算试样的综合热阻 。

5.2.2   试样准备

将试样在 GB/T 6529规定的标准大气中调湿不少于 24h直至平衡 。

5.2.3   设备

5.2.3. 1   暖体假人

5.2.3. 1. 1   暖体假人应满足以下要求 :

a)    具有男性或女性的体型和尺码 ,身高在 1. 5 m~ 1. 9 m 之间 ,体表面积在 1. 5 m2 ~ 2. 1 m2  之间 ;

b)   模拟人体的轮廓 ,应至少包含头 、胸部 、背部 、腹部 、臀部 、手臂 、手 、腿部和脚 9个分区 ;

c)    每个分区具有可控和量化热流量的内部加热系统 ;

d)   假人每个分区可测量表面皮肤温度 ;

e)    可实现恒定热流或恒定表面温度调节 。

5.2.3. 1.2   测试过程中 ,假人应穿着以下服装 :

a)    合体两件式棉套装(针织长袖上装和长裤) ,厚度为(0. 40±0. 03) mm;

b)   短棉袜 ,厚度为(0. 887±0. 088) mm ,组织结构为纬平针 。

5.2.3.2   床及床上用品

进行热阻测试时 ,应让暖体假人平躺在床上 ,床上铺有弹簧床垫和床单 ,并放置枕 ,试样根据使用状态选择放入被套中 。床单 、枕套和被套的厚度为(0. 227±0. 022 ) mm ,面料为纯棉平纹或斜纹机织物 。

注 : 被套对综合热阻的影响为(0. 03~ 0. 04) m2  · K/W ,对于保暖等级在三级以下 的 试 样 ,根 据 实 际 使 用 情 况 选 择是否使用被套 。

5.2.3.3   人工气候室

5.2.3.3. 1   气候室内的环境温度波动不超过 0. 5 ℃ 。

5.2.3.3.2   空气温度和墙壁的辐射温度差应当小于 2 ℃ 。

5.2.3.3.3   气候室内的相对湿度能设定在 40% ~ 80%之间 ,相对湿度变化不超过 5% 。

5.2.3.3.4   气候室内的气流速度应当小于 0. 5 m/s,波动不超过设定值的 20% 。

5.2.4   测试步骤

5.2.4. 1   测试在人工气候室内进行 。将暖体假人仰面平躺在床上 , 枕置于假人头下 , 双手置于身体两侧 ,盖上测试试样并完全覆盖假人头部以下的部分 ,假人处于试样中间 ,并将试样两侧和脚部向内折叠一层 ,折叠部分不应接触暖体假人 。

5.2.4.2   选择测试的环境条件并设定暖体假人表面的温度为 35 ℃ ,按照恒定温度模式测量暖体假人的

热流量 。环境温度的设定应保证假人表面和空气的温度差不小于 15 ℃ ,空气湿度设定为 50% ,在测试过程中使假人的热流量保持在 20W/m2 ~ 120W/m2  之间 。

5.2.4.3   达到稳态的热传递后 ,测量假人的热流量 、表面温度和环境温度 。 为了确定稳态条件 ,宜选取上述测量指标至少 20 min内的平均值 ,保证测量值的可重复性 。

5.2.4.4   按照公式(3)计算试样的测量热阻 Rct, m 。

Rct,m=A×（Ts-Ta）/（∑ai ×Hci  ）

式中 :

Rct, m — 试样的测量热阻 ,单位为平方米开尔文每瓦(m2  · K/W) ;

A    — 暖体假人总表面积 ,单位为平方米(m2 ) ;

Ts      — 暖体假人平均皮肤温度 ,单位为摄氏度( ℃) ;

Ta     — 室内空气温度 ,单位为摄氏度( ℃) ;

αi       — 暖体假人局部表面积 ,单位为平方米(m2 ) ;

Hc,i — 加热局部热流量 ,单位为瓦每平方米(W/m2 ) 。

5.2.4.5   采用附录 C 中 C. 6得到的校准系数 a、b,按公式(4)计算获得校准后试样的综合热阻 Rct。

Rct =a ·Rct, m  +b   

式中 :

Rct     — 试样的综合热阻 ,单位为平方米开尔文每瓦(m2  · K/W) ;

a      — 拟合得到的斜率(见 C. 6) ;

Rct, m  — 试样的测量热阻 ,单位为平方米开尔文每瓦(m2  · K/W) ;

b     — 拟合得到的截距(见 C. 6) 。

5.2.4.6   掀开试样给假人散热 5 min~ 10 min, 重 复 5. 2. 4. 1~ 5. 2. 4. 5 3 次 。 计 算 3 个 结 果 的 相 对 偏差 ,如果超过 5%则增加试验次数 ,直至最近 3 次独立试验的偏差小于或等于 5% 。

5.2.5   测试结果

取同一试样 3 次独立试验结果的算术平均值 ,按 GB/T 8170修约至 2位小数 。

5.2.6   暖体假人的校验

5.2.6. 1   为了校验特定的假人和相关的操作条件 ,应进行标准参考被子的测量 ,这些标准参考被子的热阻 Rct, c在 0. 485 m2  · K/W~0. 859 m2  · K/W 之间 。标准参考被子的参考值按附录 C规定的方法通过暖体假人测量得到 。 附录 D给出了一组标准参考被子的工艺信息和参考热阻值 。

5.2.6.2   对于每一种假人 ,手臂和腿与躯干的位置关系 、床 、床垫 、床单 、枕 、测试用服装应作为校准程序的一部分 ,并在本文件的所有测试中保持一致 。

5.2.6.3   参考被子热阻 Rct, c 的测量值和参考值之间应得出线性关系(见 C. 6) 。

5.2.6.4   运用从标准参考被子的参考热阻中拟合的线性关系得到的校正后的 Rct, c 的误差应满足5. 3. 2. 2的规定 。                                                                     

5.3   精密度

5.3. 1   重复性

5.3. 1. 1   按 5. 1测定固有热阻时 ,其重复性误差(CV值)小于或等于 5% 。

5.3. 1.2   按 5. 2测定综合热阻时 ,其重复性误差(CV值)小于或等于 5% 。

5.3.2   再现性

5.3.2. 1   防护热板法采用 B. 2规定的参照样进行试验 ,薄 、中 、厚各测 3 次 ,按公式(5) 计算热阻示值偏差均不超过 5% 。

σ=（— Rf-Rf0）/Rf0×100

式中 :

σ   — 热阻的示值偏差 , % ;

Rf  — 测得的参照样热阻平均值 ,单位为平方米开尔文每瓦(m2  · K/W) ;

Rf0 — 参照样热阻的标定值 ,单位为平方米开尔文每瓦(m2  · K/W) 。

5.3.2.2   按附录 C测量 ,所有标准参考被子的平均偏差不超过 5% 。

5.4   试验报告

试验报告至少应包含下列内容 。

a)    说明试验是按本文件的方法一或方法二进行的 。

b)   试样的详细描述 。

c)    试样数量 。

d)   试验所使用的仪器型号 。

e)    试验条件和参数 :

— 暖体假人 、所穿的服装和床及床上用品的描述 ;

— 试验室或气候室内的环境条件(温度 、湿度和风速) 。

f)    测试结果(试样的热阻值 Rct) 。

g)   试样的保暖等级 。

h)   任何偏离本文件的细节及不正常的现象 。

i)    试验日期 。

6   标签

6. 1   保暖等级的标注

制造商宜在产品或包装上标注下列信息 ,最小字符高度为 2. 5 mm。

a)    按表 1 确定的保暖等级 ;

b)   测试方法 :本文件编号 , 防护热板法(或暖体假人法) 。

示例 : 2 800g蚕丝被

6.2   最低舒适使用温度的标注

制造商可参照附录 E在产品的包装上标注最低舒适使用温度 。

附  录  A

(规范性)

防护热板法热阻测定装置

A. 1   概述

测定装置的设计应符合以下要求 。

a)    装置主体是水平放置的发热平板 ,上表面应是平滑 、等温的金属面 ,且经过黑色亚光处理 。

b)   位于装置中央的矩形测试板面积应不小于 600 mm×1000 mm。测试板加热功率的计量误差应不大于 ±2% 。

c)    测试板四周是宽度不小于 0. 15 m 的防护热板 。 防护热板 、背防护加热器等设计应保证测试板只向试样的垂直上方供热 。

d)   测试板应设置两套测温装置 ,一套测量测试板上表面温度 ,一套测量测试板下表面温度(用于控制背防护加热器) ,每套测温装置至少有均匀分布的 5 个温度传感器 , 防护热板上温度传感器的分布密度与测试板一致 。

e)    测试板和防 护 热 板 及 其 供 热 系 统 应 选 用 热 阻 尽 可 能 小 的 金 属 材 料 。 测 试 板 的 设 定 温 度 在

32 ℃ ~ 36 ℃ 范围可调 , 防护热板的控制 温 度 与 测 试 板 一 致 。 测 试 过 程 中 , 测 试 板 上 表 面 温度 、测试板上表面与防护热板上表面温差 、测试板下表面与背防护加热器上表面温差均应控制在 ±0. 2 ℃以内 。

f)    测试板上方安装一套测温装置 ,测量被测试样上方空气层温度 。这套测温装置由至少 5 个加防护罩的温度传感器组成 ,温度传感器应均匀分布在中心测量区域上方的同一平面上 ,并可固定在距被测试样上表面 75 mm~ 100 mm 的任一位置 。环境控制应保证被测试样上方空气层温度波动不大于 0. 5 ℃ 。

g)   整套装置外围安装一个黑色透气外罩 ,避免环境光源等热辐射对测试产生影响 。

h)   装置应能对测试板上表面温度 、防护热板上表面温度 、背防护加热器上表面温度 、加热时间等参数进行设置 。

A.2   防护热板测定装置

A.2. 1   防护热板测定装置的示意图见图 A. 1。

标引序号说明 :

1— 测试板加热器 ;

2— 测试板 ;

3— 防护加热器 ;

4— 防护热板 ;

5— 测试板上表面温度传感器组 ;

6— 测试板上表面与防护热板上表面温差传感器 ;

7 — 测试板下表面温度传感器组 ;

8 — 测试板下表面与背防护加热器上表面温差传感器 ;

9 — 背防护加热器 ;

10— 背防护绝热层 ;

11— 被测试样上方空气温度传感器组 ;

12— 被测试样 。

图 A. 1   防护热板测定装置示意图

A.2.2   被测试样热阻与空气层热阻之和 Rt 通过测量中心测试板加热器消耗的能量 、中心测试板的面积 、测试板上表面与空气层之间的温差确定 。 中心测量区域下表面与背防护加热器上表面温差应恒定为 0 ℃ 。

附  录  B

(规范性)

防护热板热阻测定装置的校验

B. 1   概述

B. 1. 1   装置应在设计工作范围内(0. 3 m2  · K/W~ 1. 5 m2  · K/W)使用符合 B. 2规定的参照样校验3个测定值 。 当按 B. 3规定测量时 ,每一种参照样的热阻测量值与相应的标称值示值偏差应不超过 5% 。

B. 1.2   装置投入使用时 , 以及其后每隔不超过 12个月应进行一次校准 。此外 , 当装置维修 、修改或维护后 ,可能影响准确性的情况下 ,或者当有理由认为装置的测试结果不再符合本文件的误差要求(即不超过 5%)时 ,装置应进行校验调整 ,达到上述要求后方可继续使用 。

B. 1.3   如果装置无法调整到符合上述要求 ,如实际偏差呈线性 ,可对测试结果进行修正 ,但应在报告中说明 ; 当实际偏差呈非线性(无规律) ,则装置不能继续使用 。

B.2   参照样

参照样是用于校验装置的特殊试样 ,其结构性能均匀并且热阻值不随时间等外界条件变化 。 3 种参照样的热阻值分别为 0. 25 m2  · K/W、0. 50 m2  · K/W、0. 75 m2  · K/W 。

B.3   校验程序B.3. 1   原则

针对每种参照样测定计算其本身热阻与空气层热阻 。

B.3.2   过程

B.3.2. 1   将参照样在 GB/T 6529规定的标准大气中调湿至平衡状态 。

B.3.2.2   将参照样平放在测试板上 ,将外置测温装置(测量范围为 0 ℃ ~ 50 ℃ ,精度为 0. 1 ℃) 的温度传感器放置在空气温度传感器垂直下方的参照样上表面 ,并与其良好接触 。

B.3.2.3   按照 5. 1. 5. 3 给出的热阻测定程序 ,测定并计算 3个平衡状态下参照样及当时空气层的总热阻平均值 Rt、参照样上表面温度平均值 Tb。

B.3.2.4   按公式(B. 1)和公式(B. 2)计算空气层的热阻 Ra  和参照样的热阻 Rf,数值按 GB/T 8170修约至小数点后 2位 。

Ra        

Rf =Rt -Ra                                         

式中 :

Rt — 参照样与空气层的总热阻 ,单位为平方米开尔文每瓦(m2  · K/W) ;

Tb — 测试时段参照样上表面平均温度 ,单位为摄氏度( ℃) ;

Ta — 测试时段参照样上方所有空气层温度传感器平均温度 ,单位为摄氏度( ℃) ;

Tm — 测试时段测试板表面所有温度传感器平均温度 ,单位为摄氏度( ℃) 。

注 : (Tb -Ta)的值很小 ,在测量中需要特别小心 。

B.4   校验记录

B.4. 1   对于每种参照样的每次测试 ,记录热阻的平均测定值与参照样标称热阻值之间的差值和标称热阻值的百分比(参照样热阻 Rf  的平均偏差) 。

B.4.2   记录每种参照样的空气层热阻 , 取各参照样空气层热阻的平均值 作 为 测 试 试 样 时 的 空 气 层 热阻值 。

附  录  C

(规范性)

暖体假人校验时热阻的参考值

C. 1   概述

标准参考被子热阻 的 参 考 值 Rct, c是 利 用 校 准 用 暖 体 假 人 在 本 附 录 中 描 述 的 特 定 环 境 下 测 量 得到的 。

C.2   校准用暖体假人

C.2. 1   暖体假人模拟人体的形状 ,具有躯干、头部、可移动的手臂和腿部、手和脚 。假人的尺寸为 170 cm, 体表面积为 1. 697 m2 。 当假人躺在被测试样中 ,它的左右手放在躯干旁边 。

C.2.2   暖体假人至少为 32个区段 ,各区段都有独立的表面温度传感器和电加热丝 。调节加热功率 ,使对应的表面温度维持在(35±0. 1) ℃ 。 暖体假人的表面由高传导率的非金属材料制成 ,确保表面温度的均匀性 。测量加热的功率 ,精度为 ±2% 。

C.3   服装和床及床品

5. 2. 3. 1. 2 和 5. 2. 3. 2规定的用于暖体假人测试的服装 、床及床品 。

C.4   标准参考被子

采用经精确测定过参考热阻值 Rct, c 的标准参考被子 。

C.5   操作条件

C.5. 1   气候室内的环境温度为(10±0. 5) ℃ ,风速为(0. 3±0. 1) m/s,气流为水平方向 。

C.5.2   在稳态条件下 ,测量暖体假人的至少 32个区段的散热量 ,按 ISO 15831规定的并联法计算被测试样的热阻 Rct, m 。

C.6   校正系数的计算

通过拟合参考被子的试验测量值 Rct, m 和参考值 Rct, c 的数据 ,按照公式(C. 1) 计算得出二者的线性关系 ,获得校准系数斜率 a 和截距b。

Rct, c =a ·Rct, m  +b                …………………………( C. 1 )

式中 :

Rct, c   — 参考被子热阻的参考值 ,单位为平方米开尔文每瓦(m2  · K/W) ;

a      — 拟合得到的斜率 ;

Rct, m  — 参考被子热阻的测量值 ,单位为平方米开尔文每瓦(m2  · K/W) ;

b     — 拟合得到的截距 。

附  录  D

(资料性)

一组暖体假人校验用标准参考被子信息

D. 1   标准参考被子工艺信息

表 D. 1 给出了一组暖体假人校验用标准参考被子的工艺信息 。

表 D. 1   标准参考被子的工艺信息

D.2   标准参考被子的参考热阻值

表 D. 2 给出了表 D. 1所示标准参考被子的参考热阻值 。

表 D.2   标准参考被子的参考热阻值

单位为平方米开尔文每瓦

附  录  E

(资料性)

最低舒适使用温度

表 E. 1 给出了不同保暖等级对应的最低舒适使用温度 。 由于最低舒适使用温度因人而异(受年龄 、适应性 、物理和生理状态 、食物等因素影响) ,产品的热阻也会因使用条件(风速 、大气湿度 、使用者的着装和睡眠姿势 、褥子和床单的热阻 、试样的湿度等)而发生较大的变化 , 因此仅可以认为这些温度值是选用的参考 。

表 E. 1   不同保暖等级对应的最低舒适使用温度

单位为摄氏度