1 引言

近幾年國內(nèi)外涌現(xiàn)出各種功能性面料，其中熱濕舒適性纖維面料備受矚目。這類面料有良好的氣候調(diào)節(jié)功能，保護(hù)身體，防寒保暖，發(fā)展前景非常好。要把握這種面料的性能，就必須對熱濕傳遞效能進(jìn)行測試。由于現(xiàn)行的測試方法種類較多，性能各異，如何選擇合適的測試方法來評價(jià)這種新型紡織品的熱濕舒適性能，對于統(tǒng)一檢驗(yàn)依據(jù)和手段、指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)是非常有必要的。為此，本文對比了現(xiàn)行的織物熱濕傳遞性能的測試方法，以期找到更加合理的測試方法。

2 國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)外對服裝材料熱濕性能都有廣泛的研究。從20世紀(jì)70年代后期開始，世界范圍內(nèi)關(guān)于紡織品和服裝的熱濕舒適性的研究進(jìn)一步活躍。目前，這方面的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：紡織品和服裝的熱濕傳遞性能及其對舒適性的影響；織物動態(tài)濕傳遞性能的研究；運(yùn)動衣、內(nèi)衣用舒適織物的研究開發(fā)；新的試驗(yàn)方法和裝置的研究。通過許多學(xué)者的研究，建立起了各種各樣的測試方法和評價(jià)指標(biāo)。從簡單的測試方法發(fā)展到復(fù)雜的測試方法，從測試單一指標(biāo)變?yōu)闇y試綜合指標(biāo)，不但從物理方面，而且從生理與心理方面全面地研究服裝熱濕舒適性[1]。

由于服裝系統(tǒng)是纖維、空氣和水的集合體，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)模式錯(cuò)綜復(fù)雜，熱傳遞過程中傳導(dǎo)、對流、輻射的比例會隨著紡織品結(jié)構(gòu)和環(huán)境變化而變，傳濕過程會伴隨著熱的傳遞，交叉效益導(dǎo)致熱濕傳遞非常復(fù)雜，這也導(dǎo)致目前國內(nèi)外很難有完備的綜合評判熱濕舒適性的理論體系。

從測試方法來看，織物熱濕傳遞性能測試方法種類很多，大致可分兩類：一是單項(xiàng)指標(biāo)評價(jià)法。常見的有防水性、透濕性、保暖性等性能的測試。從測試內(nèi)容來看，大多采用平板式的熱、濕傳遞的測量裝置，對織物透濕及傳熱性能進(jìn)行單獨(dú)測試，以便理論估計(jì)。二是綜合指標(biāo)評價(jià)法，這類方法能模擬人體——服裝——環(huán)境系統(tǒng)，從人體生理與環(huán)境物理方面進(jìn)行研究，反映出服裝材料熱濕傳遞的瞬態(tài)與穩(wěn)態(tài)性能。這方面的儀器有紡織品微氣候儀和出汗暖體假人，以及反映織物吸濕速干性的液態(tài)水分管理測試儀等。表1是上述兩類指標(biāo)測試方法的對比。

表1 織物熱濕傳遞性能測試方法

對單項(xiàng)指標(biāo)評價(jià)法而言，織物的防水性、透濕性、保暖性等性能的測試有著不同理論依據(jù)，各國標(biāo)準(zhǔn)并不一致，各種測試方法種類繁多，結(jié)果往往難以比較，但是測試手段和相應(yīng)的指標(biāo)能夠定性或定量地評價(jià)和描述織物性能，有利于生產(chǎn)部門對服裝或織物的質(zhì)量控制和產(chǎn)品設(shè)計(jì)。綜合性指標(biāo)評價(jià)法測得的織物動態(tài)熱濕傳遞性能較符合服裝穿著中的實(shí)際情況，但對舒適性的評價(jià)還需要結(jié)合主觀評價(jià)法綜合分析。

[pagebreak]

3 分析與討論

3.1 單項(xiàng)指標(biāo)評價(jià)法

單項(xiàng)指標(biāo)測試法具有簡單易操作的特點(diǎn)，儀器成本不高，容易維護(hù)的特點(diǎn)，但是適用范圍偏小。比如防水性的標(biāo)準(zhǔn)適用于經(jīng)過防水處理的織物，如防水服、雨衣、鞋面用布、篷布、帆布等，透濕杯法適用于厚度小于10 mm的織物。另外，單項(xiàng)指標(biāo)評價(jià)法是一種單純性熱傳遞或濕傳遞研究方法，它僅考慮了織物的兩側(cè)所形成溫差或水汽濃度差，而織物兩側(cè)的溫濕差是同時(shí)存在的，在織物中熱量和水汽是時(shí)傳遞著的并且相互作用。單項(xiàng)指標(biāo)測定法可以用于評價(jià)服裝材料和簡單服裝系統(tǒng)的熱濕特性，但難以將結(jié)果應(yīng)用于真實(shí)的服裝系統(tǒng)中。

3.1.1 防水性

以防水性測試為例，隨著織物實(shí)際用途的不同采用不同的方法，并以各種相應(yīng)的指標(biāo)表示。按照測試原理分為靜水壓、表面抗?jié)櫇裥?、吸水性三類。靜水壓方法主要應(yīng)用于高防水性的涂層或?qū)訅簭?fù)合織物防水性能的測試，如帆布、油布、防雨服裝布等，不適用于松組織密度較低的織物。表面抗?jié)櫇裥詼y試也稱為沾水試驗(yàn)，是雨衣面料、帳篷布防水性能指標(biāo)中*的，但這類方法只測定織物表面親水或憎水性能，而不能用于測定織物的滲水情況，故不能用于評價(jià)如防水布的滲透性等。模擬淋雨測試法模擬暴露于雨中織物的淋雨滲透性，通過測定試樣在試驗(yàn)規(guī)程中吸收的水分，記錄透過試樣收集在樣杯中的水量，評價(jià)一些經(jīng)過或未經(jīng)防水整理或拒水整理的紡織品淋雨滲透性。這類方法裝置簡單，但對于拒水性較好的織物不易鑒別，需要輔助其他的測試方法。吸水性測試法測定經(jīng)防水透濕整理后織物在水中浸汗一定時(shí)間后的增重率，它主要用于經(jīng)過拒水整理，用噴淋或噴射試驗(yàn)難以判斷織物的拒水性，測量水滲入、但沒有透過織物的情況，這種方法比較簡單、方便，也可以測定織物表面抗?jié)裥浴?/span>

3.1.2 透濕性

3.1.2.1 透濕杯法

透濕杯法分為蒸發(fā)法和吸濕法兩大類。蒸發(fā)法又有正杯法和倒杯法之分，用正杯法測定織物透濕性時(shí)，隨著時(shí)間的推移，水蒸氣蒸發(fā)后使杯中液面下降，織物兩面的水蒸氣壓差會發(fā)生變化，影響了透濕量的測定結(jié)果。為了消除水蒸氣壓差變化引起的實(shí)驗(yàn)誤差，可以采用倒杯法測定織物透濕量。

蒸發(fā)法模擬汗液蒸汽穿透織物的速度，適合對織物透濕量的測定，而吸濕法是模擬干燥物體被塑料膜、包裝紙包裝后的受潮程度，所以比較適合防潮包裝材料的透濕性測試，對于透濕量高的織物，杯中的干燥劑很快吸濕達(dá)到飽和，造成濕阻的增加。另外由于表層干燥劑容易吸收水蒸氣，而底層干燥劑未能及時(shí)更換到表面，也造成了吸濕能力的下降，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所以吸濕法不適合測試透濕率很大的織物。由于透濕杯法原理簡單，國內(nèi)用其測試透濕量的比較多，尤其是在仲裁時(shí)，一般都使用吸濕法。

3.1.2.2 皮膚模型法

皮膚模型法采用受保護(hù)的散發(fā)濕氣的熱板（通常稱作為“皮膚模型”）模擬貼近人體皮膚發(fā)生的熱和濕的傳遞過程。儀器通過測量維持皮膚模35℃不變的溫度條件下，不同織物在散熱或透濕過程中所消耗的功率來得到該織物的熱阻和濕阻，進(jìn)而評價(jià)織物的熱濕性能。儀器采用高精度溫濕度傳感器，大大提高了儀器的測試精度和穩(wěn)定性。該方法測試透濕量或濕阻值時(shí)是在皮膚與環(huán)境等溫恒濕狀態(tài)下，這與絕大部分實(shí)際穿著情況不同，且該測試由水泵供水，使得水面發(fā)生周期性波動，從而會影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。另外，與透濕杯法相比較，這種測試方法儀器設(shè)備復(fù)雜、昂貴，對環(huán)境的要求也很高，國內(nèi)企業(yè)難以實(shí)施。

3.1.3 保暖性

標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11048—2008《紡織品生理舒適性穩(wěn)態(tài)條件下熱阻和濕阻的測定》是在原來紡織品保溫性能靜態(tài)平板法的基礎(chǔ)上，增加了主流的測試方法通風(fēng)蒸發(fā)熱板法來測定熱阻濕阻，從而將原本單純的保溫性即熱阻的單一性能測定，又加入了防水透濕性能中的濕阻性能測定，成為一個(gè)綜合的性能考量。兩法分別參考了ISO11092[12]]和ASTM D 1518[13]。  
      兩法在保溫性能熱阻測試方面的原理是一樣的，都是試樣覆蓋于電熱試驗(yàn)板上，試驗(yàn)板及其周圍和底部的熱護(hù)環(huán)（保護(hù)板）都能保持相同的恒溫，使電熱試驗(yàn)板的熱量只能通過試樣散失，當(dāng)環(huán)境達(dá)到一定條件以后測定通過試樣的熱流量來計(jì)算試樣的熱阻。不同之處在于靜態(tài)平板法要求空氣流速為≤0.1 m/s即靜止?fàn)顟B(tài)，通風(fēng)蒸發(fā)熱板法要求調(diào)濕的空氣平行于試樣上表面以1 m/s的速度流動，當(dāng)在試驗(yàn)條件達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，再測定熱流量計(jì)算試樣的熱阻。另外，通風(fēng)蒸發(fā)熱板法除了考慮了空氣流速對于熱阻的影響，還加入了濕阻因素，將人類排汗會帶走熱量從而影響熱阻值的因素也考慮進(jìn)來，對于濕阻也進(jìn)行測定。

3.2 綜合指標(biāo)評價(jià)法

與單項(xiàng)指標(biāo)評價(jià)法相比較，綜合指標(biāo)評價(jià)法的特點(diǎn)是組合、快速，適用面較寬，但對單項(xiàng)性能的表述能力較弱。吸濕速干性的測定適用于各類紡織品和制品，也是測試吸濕排汗面料性能的主要方法。通過同時(shí)測試織物兩側(cè)的溫度差或濕度差來反映熱濕傳遞性。暖體假人法克服了單項(xiàng)法中只能測試織物的保暖性或熱阻、不能全面反映服裝保暖性的缺點(diǎn)，試驗(yàn)結(jié)果溫度，誤差小，是一種較好的服裝熱阻的測定方法。微氣候儀法通過對微氣候的綜合測量分析，更接近于人體的生理感覺，能更有效地表達(dá)實(shí)際穿著情況。

[pagebreak]

3.2.1 吸濕速干性

   目前國內(nèi)評價(jià)織物吸濕速干的指標(biāo)比較多，測試儀器也很多，但一種儀器不能適用于測試所有織物的濕傳遞性能。許多測試儀器可以用于評價(jià)不同織物的水氣傳遞阻抗，都存在著各自的優(yōu)缺點(diǎn)。我國在2008年發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)GB/T 21655.1—2008《紡織品吸濕速干性的評定第1部分:單項(xiàng)組合試驗(yàn)方法》。該方法通過評價(jià)兩類指標(biāo)來評價(jià)吸濕速干產(chǎn)品。評價(jià)吸濕性需要考核的指標(biāo)有：吸水率、滴水?dāng)U散時(shí)間、芯吸高度；評價(jià)速干性需要考核的指標(biāo)有蒸發(fā)速率、透濕量。該標(biāo)準(zhǔn)可以看作是上述某些單項(xiàng)指標(biāo)評價(jià)方法的綜合。方法具有簡單、易操作，測試迅速的特點(diǎn)。指標(biāo)的確定為考核織物的吸濕排汗性能提供了參考，有利于進(jìn)一步規(guī)范功能紡織品市場。

但由于人體出汗是一個(gè)動態(tài)的過程，單項(xiàng)組合試驗(yàn)法只反映熱量或液態(tài)水傳遞的單個(gè)或兩個(gè)環(huán)節(jié)，而且是靜態(tài)時(shí)間點(diǎn)的測試結(jié)果[14]，不能綜合反映液態(tài)水的整個(gè)傳遞過程，為了反映水分在織物中傳遞的整個(gè)動態(tài)過程，國家質(zhì)檢總局在2009年發(fā)布了GB/T 21655.2—2009《紡織品吸濕速干性的評定第2部分:動態(tài)水分傳遞法》。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了紡織品吸濕速干性能的液態(tài)水動態(tài)傳遞性能的試驗(yàn)方法以及對該性能進(jìn)行分級評價(jià)的方法，通過測試織物浸濕時(shí)間、變化吸水速率、zui大浸濕半徑、液態(tài)水?dāng)U散速度、單項(xiàng)傳遞指數(shù)、液態(tài)水動態(tài)傳遞綜合指數(shù)等指標(biāo)反映液態(tài)水在織物中動態(tài)傳遞過程并以此評估紡織品的吸濕速干、排汗等性能。

紡織品吸濕速干性的評定標(biāo)準(zhǔn)*部分原理簡單、測試方便。第二部分內(nèi)容通過測試面料中水份的動態(tài)轉(zhuǎn)移特性，分析面料的液態(tài)水份管理功能來實(shí)現(xiàn)評綜合評價(jià)，相比較而言，該部分測試儀器更加精密，綜合程度更高，特別適用于織物吸濕排汗性能的評估。

3.2.2 熱濕傳遞性

由于服裝熱舒適性受到皮膚和服裝間空氣層厚度、空氣流動變化的影響，用蒸發(fā)熱板法或靜態(tài)平板法可以測定織物的傳熱系數(shù)、克羅值或熱阻，但難以全面反映服裝的熱舒適性。     上通常采用暖體假人測量方法來科學(xué)地、定量地測定和評價(jià)服裝的隔熱性能，我國也在勞保服裝配置上廣泛使用。該方法模擬人體現(xiàn)實(shí)穿著，綜合考慮了服裝和人體的合體程度、皮膚與服裝間空氣層的厚度、空氣流動的變化等因素的影響，通過測定服裝內(nèi)溫濕度和耗電量，計(jì)算服裝的熱阻。目前，出現(xiàn)的第三代能模擬人體出汗的假人通過測量服裝內(nèi)溫濕度和耗電量，能計(jì)算出服裝的熱阻和濕阻。但由于暖體假人實(shí)現(xiàn)條件比較高。并且難以模擬人體真實(shí)活動的狀態(tài)，仿真程度還有待提高，因而在實(shí)際應(yīng)用中還存在較大的局限性。微氣候法不能反映出由于服裝形態(tài)方面的區(qū)別所造成的熱濕傳遞性能的不同，難以全面反映人體穿著時(shí)的實(shí)際感覺，所以，必須進(jìn)行人體著裝測試，并結(jié)合主客觀評價(jià)方法綜合分析。

4 結(jié)語

織物熱濕傳遞性能的物理評價(jià)方法對于研究織物熱濕舒適性極其重要。人們對這方面的研究很多，提出了不同的測試方法，但每種評價(jià)測試方法都有其合理性和局限性，單項(xiàng)指標(biāo)測定法簡單實(shí)用，易操作，可以用于評價(jià)服裝材料和簡單服裝系統(tǒng)的熱濕特性，但難以將結(jié)果應(yīng)用于真實(shí)的服裝系統(tǒng)中；綜合指標(biāo)評價(jià)法精密度高，綜合性強(qiáng)，測試儀器復(fù)雜昂貴，對織物在穩(wěn)態(tài)條件下測得的熱阻濕阻值模擬了標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境狀態(tài)，但由于在實(shí)際中，環(huán)境溫度和人體溫度是不斷變化的，所以也難以全面反映人體著裝時(shí)的實(shí)際感覺。實(shí)驗(yàn)室可根據(jù)現(xiàn)有條件和實(shí)際情況，選擇切實(shí)可行而又準(zhǔn)確的方法。但要達(dá)到比較、全面地評價(jià)服裝熱濕舒適性就就必須對織物傳熱、傳濕機(jī)理做更深層次的研究，探討在服裝微氣候環(huán)境下服裝溫差和濕度對熱阻、濕阻的相互影響，完善熱濕傳遞理論，根據(jù)熱濕傳遞理論建立完善的數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真更好地研究服裝舒適性，改進(jìn)和研制出更好的測試儀器，盡量模仿現(xiàn)實(shí)中的條件，建立一系列相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合主觀評價(jià)方法，做到主客觀的統(tǒng)一。

參考文獻(xiàn)

[1] 陸建平.服裝熱濕舒適性測試方法和評價(jià)指標(biāo)[J].南通工學(xué)院學(xué)報(bào)，1996，12（3）：59-63.

[2] GB/T 4744—1997紡織織物 抗?jié)B水性測定 靜水壓試驗(yàn)[S].

[3] GB/T 4745—1997紡織織物 表面抗?jié)裥詼y定 沾水試驗(yàn)[S].

[4] GB/T 14577—1993織物拒水性測定 邦迪斯門淋雨法[S].

[5] AATCC 21—1983bWater Repellency: Static Absorption Test[S].

[6] GB/T 12704.1—2009紡織品 織物透濕性試驗(yàn)方法 第1部分：吸濕法[S].

[7] GB/T 12704.2—2009紡織品 織物透濕性試驗(yàn)方法 第2部分：蒸發(fā)法[S].

[8] GB/T 11048—2008紡織品 生理舒適性 穩(wěn)態(tài)條件下熱阻和濕阻的測定[S].

[9] GB/T 21655.1—2008 紡織品 吸濕速干性的評定 第1部分 單項(xiàng)組合試驗(yàn)法[S].

[10] GB/T 21655.2—2009 紡織品 吸濕速干性的評定 第2部分 動態(tài)水分傳遞法[S].

[11] GB/T 18398—2001服裝熱阻測試方法 暖體假人法[S].

[12] ISO 11092:1993 Textiles — Determination of physiological properties — Measurement of thermal and water-vapour resistance under steady-state conditions (sweating guarded-hotplate test) [S].

[13] ASTM D 1518-11 Standard Test Method for Thermal Resistance of Batting Systems Using a Hot Plate [S].

[14] 任惠，吳雄英，李毅. 紡織品中液態(tài)水傳遞性能的測試方法[J].上海紡織科技，2005，33（10）：28-30.