织物热湿传递性能测试方法评述

摘要：

为了选择适于评价新型纺织品热湿舒适性能的测试方法，本文对比了两类热湿传递性能的方法标准，分析了各自的特点及其差异，认为单项指标评价法简单易行，但适用范围窄；综合指标评价法快速全面，但仪器复杂，测试时间长，在稳态条件下测得的舒适性能难以全面反映人体穿着时的实际感觉。建议进一步完善热湿传递理论、建立新标准，并结合主观评价方法综合评判。

关键词：防水；透湿；保暖；吸湿速干；测试方法

1引言

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。

2国内外研究发展现状

国内外对服装材料热湿性能都有广泛的研究。从20世纪70年代后期开始，世界范围内关于纺织品和服装的热湿舒适性的研究进一步活跃。目前，这方面的研究主要集中在以下几个方面：纺织品和服装的热湿传递性能及其对舒适性的影响；织物动态湿传递性能的研究；运动衣、内衣用舒适织物的研究开发；新的试验方法和装置的研究。通过许多学者的研究，建立起了各种各样的测试方法和评价指标。从简单的测试方法发展到复杂的测试方法，从测试单一指标变为测试综合指标，不但从物理方面，而且从生理与心理方面全面地研究服装热湿舒适性[1]。

由于服装系统是纤维、空气和水的集合体，内部的结构模式错综复杂，热传递过程中传导、对流、辐射的比例会随着纺织品结构和环境变化而变，传湿过程会伴随着热的传递，交叉效益导致热湿传递非常复杂，这也导致目前国内外很难有完备的综合评判热湿舒适性的理论体系。

从测试方法来看，织物热湿传递性能测试方法种类很多，大致可分两类：一是单项指标评价法。常见的有防水性、透湿性、保暖性等性能的测试。从测试内容来看，大多采用平板式的热、湿传递的测量装置，对织物透湿及传热性能进行单独测试，以便理论估计。二是综合指标评价法，这类方法能模拟人体――服装――环境系统，从人体生理与环境物理方面进行研究，反映出服装材料热湿传递的瞬态与稳态性能。这方面的仪器有纺织品微气候仪和出汗暖体假人，以及反映织物吸湿速干性的液态水分管理测试仪等。表1是上述两类指标测试方法的对比。

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。

3分析与讨论

3.1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10 mm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。

3.1.1 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湿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。

3.1.2 透湿性

3.1.2.1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试验误差，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，影响试验结果，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。

3.1.2.2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型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，从而会影响试验结果。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。

3.1.3 保暖性

标准GB/T 11048―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ASTM D 1518[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≤0.1 m/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1 m/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，对于湿阻也进行了测定。