纺织品热湿传递性能实验探究

纺织品热湿传递性能实验探究

近几年国内外涌现出各种功能性面料，其中热湿舒适性纤维面料备受瞩目。这类面料有良好的气候调节功能，保护身体，防寒保暖，发展前景非常好。要把握这种面料的性能，就必须对热湿传递效能进行测试。由于现行的测试方法种类较多，性能各异，如何选择合适的测试方法来评价这种新型纺织品的热湿舒适性能，对于统一检验依据和手段、指导实际生产是非常有必要的。为此，本文对比了现行的织物热湿传递性能的测试方法，以期找到更加合理的测试方法。

对单项指标评价法而言，织物的防水性、透湿性、保暖性等性能的测试有着不同理论依据，各国标准并不一致，各种测试方法种类繁多，结果往往难以比较，但是测试手段和相应的指标能够定性或定量地评价和描述织物性能，有利于生产部门对服装或织物的质量控制和产品设计。综合性指标评价法测得的织物动态热湿传递性能较符合服装穿着中的实际情况，但对舒适性的评价还需要结合主观评价法综合分析。

1、单项指标评价法

单项指标测试法具有简单易操作的特点，仪器成本不高，容易维护的特点，但是适用范围偏小。比如防水性的标准适用于经过防水处理的织物，如防水服、雨衣、鞋面用布、篷布、帆布等，透湿杯法适用于厚度小于10mm的织物。另外，单项指标评价法是一种单纯性热传递或湿传递研究方法，它仅考虑了织物的两侧所形成温差或水汽浓度差，而织物两侧的温湿差是同时存在的，在织物中热量和水汽是时传递着的并且相互作用。单项指标测定法可以用于评价服装材料和简单服装系统的热湿特性，但难以将结果应用于真实的服装系统中。

2、防水性

以防水性测试为例，随着织物实际用途的不同采用不同的方法，并以各种相应的指标表示。按照测试原理分为静水压、表面抗润湿性、吸水性三类。静水压方法主要应用于高防水性的涂层或层压复合织物防水性能的测试，如帆布、油布、防雨服装布等，不适用于松组织密度较低的织物。表面抗润湿性测试也称为沾水试验，是雨衣面料、帐篷布防水性能指标中不可缺少的，但这类方法只测定织物表面亲水或憎水性

能，而不能用于测定织物的渗水情况，故不能用于评价如防水布的渗透性等。模拟淋雨测试法模拟暴露于雨中织物的淋雨渗透性，通过测定试样在试验规程中吸收的水分，记录透过试样收集在样杯中的水量，评价一些经过或未经防水整理或拒水整理的纺织品淋雨渗透性。这类方法装置简单，但对于拒水性较好的织物不易鉴别，需要辅助其他的测试方法。吸水性测试法测定经防水透湿整理后织物在水中浸汗一定时间后的增重率，它主要用于经过拒水整理，用喷淋或喷射试验难以判断织物的拒水性，测量水渗入、但没有透过织物的情况，这种方法比较简单、方便，也可以测定织物表面抗湿性。

3、透湿性

3.1、透湿杯法

透湿杯法分为蒸发法和吸湿法两大类。蒸发法又有正杯法和倒杯法之分，用正杯法测定织物透湿性时，随着时间的推移，水蒸气蒸发后使杯中液面下降，织物两面的水蒸气压差会发生变化，影响了透湿量的测定结果。为了消除水蒸气压差变化引起的实验误差，可以采用倒杯法测定织物透湿量。

蒸发法模拟汗液蒸汽穿透织物的速度，适合对织物透湿量的测定，而吸湿法是模拟干燥物体被塑料膜、包装纸包装后的受潮程度，所以比较适合防潮包装材料的透湿性测试，对于透湿量高的织物，杯中的干燥剂很快吸湿达到饱和，造成湿阻的增加。另外由于表层干燥剂容易吸收水蒸气，而底层干燥剂未能及时更换到表面，也造成了吸湿能力的下降，影响实验结果，所以吸湿法不适合测试透湿率很大的织物。由于透湿杯法原理简单，国内用其测试透湿量的比较多，尤其是在仲裁时，一般都使用吸湿法。

3.2、皮肤模型法

皮肤模型法采用受保护的散发湿气的热板(通常称作为“皮肤模型”)模拟贴近人体皮肤发生的热和湿的传递过程。仪器通过测量维持皮肤模35℃不变的温度条件下，不同织物在散热或透湿过程中所消耗的功率来得到该织物的热阻和湿阻，进而评价织物的热湿性能。仪器采用高精度温湿度传感器，大大提高了仪器的测试精度和稳定性。该方法测试透湿量或湿阻值时是在皮肤与环境等温恒湿状态下，这与绝大部分实际穿着情况不同，且该测试由水泵供水，使得水面发生周期性波动，从而会影响实验结果。另外，与透湿杯法相比较，这种测试方法仪器设备复杂、昂贵，对环境的要求也很高，国内企业难以实施。

3.3、保暖性

标准GB/T11048—2008《纺织品生理舒适性稳态条件下热阻和湿阻的测定》是在原来纺织品保温性能静态平板法的基础上，增加了国际主流的测试方法通风蒸发热板法来测定热阻湿阻，从而将原本单纯的保温性即热阻的单一性能测定，又加入了防水透湿性能中的湿阻性能测定，成为一个综合的性能考量。两法分别参考了ISO11092[12]]和ASTMD1518[13]。

两法在保温性能热阻测试方面的原理是一样的，都是试样覆盖于电热试验板上，试验板及其周围和底部的热护环(保护板)都能保持相同的恒温，使电热试验板的热量只能通过试样散失，当环境达到一定条件以后测定通过试样的热流量来计算试样的热阻。不同之处在于静态平板法要求空气流速为≤0.1m/s即静止状态，通风蒸发热板法要求调湿的空气平行于试样上表面以1m/s的速度流动，当在试验条件达到稳态后，再测定热流量计算试样的热阻。另外，通风蒸发热板法除了考虑了空气流速对于热阻的影响，还加入了湿阻因素，将人类排汗会带走热量从而影响热阻值的因素也考虑进来，对于湿阻也进行测定。

4、综合指标评价法

与单项指标评价法相比较，综合指标评价法的特点是组合、快速，适用面较宽，但对单项性能的表述能力较弱。吸湿速干性的测定适用于各类纺织品和制品，也是测试吸湿排汗面料性能的主要方法。通过同时测试织物两侧的温度差或湿度差来反映热湿传递性。暖体假人法克服了单项法中只能测试织物的保暖性或热阻、不能全面反映服装保暖性的缺点，试验结果温度，误差小，是一种较好的服装热阻的测定方法。微气候仪法通过对微气候的综合测量分析，更接近于人体的生理感觉，能更有效地表达实际穿着情况。

5、吸湿速干性

目前国内评价织物吸湿速干的指标比较多，测试仪器也很多，但一种仪器不能适用于测试所有织物的湿传递性能。许多测试仪器可以用于评价不同织物的水气传递阻抗，都存在着各自的优缺点。我国在2008年发布了标准GB/T21655.1—2008《纺织品吸湿速干性的评定第1部分:单项组合试验方法》。该方法通过评价两类指标来评价吸湿速干产品。评价吸湿性需要考核的指标有：吸水率、滴水扩散时间、芯吸高度;评价速干性需要考核的指标有蒸发速率、透湿量。该标准可以看作是上述某些单项指标评价方法的综合。方法具有简单、易操作，测试迅速的特点。指标的确定为考核织物的吸湿排汗性能提供了参考，有利于进一步规范功能纺织品市场。

但由于人体出汗是一个动态的过程，单项组合试验法只反映热量或液态水传递的单个或两个环节，而且是静态时间点的测试结果[14]，不能综合反映液态水的整个传递过程，为了反映水分在织物中传递的整个

动态过程，国家质检总局在2009年发布了GB/T21655.2—2009《纺织品吸湿速干性的评定第2部分:动态水分传递法》。标准规定了纺织品吸湿速干性能的液态水动态传递性能的试验方法以及对该性能进行分级评价的方法，通过测试织物浸湿时间、变化吸水速率、最大浸湿半径、液态水扩散速度、单项传递指数、液态水动态传递综合指数等指标反映液态水在织物中动态传递过程并以此评估纺织品的吸湿速干、排汗等性能。

纺织品吸湿速干性的评定标准第一部分原理简单、测试方便。第二部分内容通过测试面料中水份的动态转移特性，分析面料的液态水份管理功能来实现评综合评价，相比较而言，该部分测试仪器更加精密，综合程度更高，特别适用于织物吸湿排汗性能的评估。

6、热湿传递性

由于服装热舒适性受到皮肤和服装间空气层厚度、空气流动变化的影响，用蒸发热板法或静态平板法可以测定织物的传热系数、克罗值或热阻，但难以全面反映服装的热舒适性。 国际上通常采用暖体假人测量方法来科学地、定量地测定和评价服装的隔热性能，我国也在军服及劳保服装配置上广泛使用。该方法模拟人体现实穿着，综合考虑了服装和人体的合体程度、皮肤与服装间空气层的厚度、空气流动的变化等因素的影响，通过测定服装内温湿度和耗电量，计算服装的热阻。目前，出现的第三代能模拟人体出汗的假人通过测量服装内温湿度和耗电量，能计算出服装的热阻和湿阻。但由于暖体假人实现条件比较高。并且难以模拟人体真实活动的状态，仿真程度还有待提高，因而在实际应用中还存在较大的局限性。微气候法不能反映出由于服装形态方面的区别所造成的热湿传递性能的不同，难以全面反映人体穿着时的实际感觉，所以，必须进行人体着装测试，并结合主客观评价方法综合分析。

7、结语

织物热湿传递性能的物理评价方法对于研究织物热湿舒适性极其重要。人们对这方面的研究很多，提出了不同的测试方法，但每种评价测试方法都有其合理性和局限性，单项指标测定法简单实用，易操作，可以用于评价服装材料和简单服装系统的热湿特性，但难以将结果应用于真实的服装系统中;综合指标评价法精密度高，综合性强，测试仪器复杂昂贵，对织物在稳态条件下测得的热阻湿阻值模拟了标准环境状态，但由于在实际中，环境温度和人体温度是不断变化的，所以也难以全面反映人体着装时的实际感觉。实验室可根据现有条件和实际情况，选择切实可行而又准确的方法。但要达到比较精确、全面地评价服装热湿舒适性就就必须对织物传热、传湿机理做更深层次的研究，探讨在服装微气候环境下服装温差和湿度对热

阻、湿阻的相互影响，完善热湿传递理论，根据热湿传递理论建立完善的数学模型，运用计算机仿真更好地研究服装舒适性，改进和研制出更好的测试仪器，尽量模仿现实中的条件，建立一系列相应的标准，并结合主观评价方法，做到主客观的统一。