1 引言

近幾年國(guó)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(lèi)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(duì)熱濕傳遞效能進(jìn)行測(cè)試。由于現(xiàn)行的測(cè)試方法種類(lèi)較多，性能各異，如何選擇合適的測(cè)試方法來(lái)評(píng)價(jià)這種新型紡織品的熱濕舒適性能，對(duì)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(duì)比了現(xiàn)行的織物熱濕傳遞性能的測(cè)試方法，以期找到更加合理的測(cè)試方法。

2 國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外對(duì)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(kāi)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(duì)舒適性的影響；織物動(dòng)態(tài)濕傳遞性能的研究；運(yùn)動(dòng)衣、內(nèi)衣用舒適織物的研究開(kāi)發(fā)；新的試驗(yàn)方法和裝置的研究。通過(guò)許多學(xué)者的研究，建立起了各種各樣的測(cè)試方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)。從簡(jiǎn)單的測(cè)試方法發(fā)展到復(fù)雜的測(cè)試方法，從測(cè)試單一指標(biāo)變?yōu)闇y(cè)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(guò)程中傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射的比例會(huì)隨著紡織品結(jié)構(gòu)和環(huán)境變化而變，傳濕過(guò)程會(huì)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(guó)內(nèi)外很難有完備的綜合評(píng)判熱濕舒適性的理論體系。

從測(cè)試方法來(lái)看，織物熱濕傳遞性能測(cè)試方法種類(lèi)很多，大致可分兩類(lèi)：一是單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)法。常見(jiàn)的有防水性、透濕性、保暖性等性能的測(cè)試。從測(cè)試內(nèi)容來(lái)看，大多采用平板式的熱、濕傳遞的測(cè)量裝置，對(duì)織物透濕及傳熱性能進(jìn)行單獨(dú)測(cè)試，以便理論估計(jì)。二是綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)法，這類(lèi)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(cè)試儀等。表1是上述兩類(lèi)指標(biāo)測(cè)試方法的對(duì)比。

表1 織物熱濕傳遞性能測(cè)試方法

對(duì)單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)法而言，織物的防水性、透濕性、保暖性等性能的測(cè)試有著不同理論依據(jù)，各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)并不一致，各種測(cè)試方法種類(lèi)繁多，結(jié)果往往難以比較，但是測(cè)試手段和相應(yīng)的指標(biāo)能夠定性或定量地評(píng)價(jià)和描述織物性能，有利于生產(chǎn)部門(mén)對(duì)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(píng)價(jià)法測(cè)得的織物動(dòng)態(tài)熱濕傳遞性能較符合服裝穿著中的實(shí)際情況，但對(duì)舒適性的評(píng)價(jià)還需要結(jié)合主觀(guān)評(píng)價(jià)法綜合分析。

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3 分析與討論

3.1 單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)法

單項(xiàng)指標(biāo)測(cè)試法具有簡(jiǎn)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(guò)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(píng)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(cè)定法可以用于評(píng)價(jià)服裝材料和簡(jiǎn)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(cè)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(cè)試原理分為靜水壓、表面抗?jié)櫇裥?、吸水性三?lèi)。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(cè)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(cè)試也稱(chēng)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(lèi)方法只測(cè)定織物表面親水或憎水性能，而不能用于測(cè)定織物的滲水情況，故不能用于評(píng)價(jià)如防水布的滲透性等。模擬淋雨測(cè)試法模擬暴露于雨中織物的淋雨滲透性，通過(guò)測(cè)定試樣在試驗(yàn)規(guī)程中吸收的水分，記錄透過(guò)試樣收集在樣杯中的水量，評(píng)價(jià)一些經(jīng)過(guò)或未經(jīng)防水整理或拒水整理的紡織品淋雨滲透性。這類(lèi)方法裝置簡(jiǎn)單，但對(duì)于拒水性較好的織物不易鑒別，需要輔助其他的測(cè)試方法。吸水性測(cè)試法測(cè)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(guò)拒水整理，用噴淋或噴射試驗(yàn)難以判斷織物的拒水性，測(cè)量水滲入、但沒(méi)有透過(guò)織物的情況，這種方法比較簡(jiǎn)單、方便，也可以測(cè)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(lèi)。蒸發(fā)法又有正杯法和倒杯法之分，用正杯法測(cè)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(huì)發(fā)生變化，影響了透濕量的測(cè)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(cè)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(duì)織物透濕量的測(cè)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(cè)試，對(duì)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(cè)試透濕率很大的織物。由于透濕杯法原理簡(jiǎn)單，國(guó)內(nèi)用其測(cè)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(chēng)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(guò)程。儀器通過(guò)測(cè)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(guò)程中所消耗的功率來(lái)得到該織物的熱阻和濕阻，進(jìn)而評(píng)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(cè)試精度和穩(wěn)定性。該方法測(cè)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(cè)試由水泵供水，使得水面發(fā)生周期性波動(dòng)，從而會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。另外，與透濕杯法相比較，這種測(cè)試方法儀器設(shè)備復(fù)雜、昂貴，對(duì)環(huán)境的要求也很高，國(guó)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(cè)定》是在原來(lái)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(cè)試方法通風(fēng)蒸發(fā)熱板法來(lái)測(cè)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(cè)定，又加入了防水透濕性能中的濕阻性能測(cè)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(cè)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?chē)偷撞康臒嶙o(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(guò)試樣散失，當(dāng)環(huán)境達(dá)到一定條件以后測(cè)定通過(guò)試樣的熱流量來(lái)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(dòng)，當(dāng)在試驗(yàn)條件達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，再測(cè)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(duì)于熱阻的影響，還加入了濕阻因素，將人類(lèi)排汗會(huì)帶走熱量從而影響熱阻值的因素也考慮進(jìn)來(lái)，對(duì)于濕阻也進(jìn)行測(cè)定。

3.2 綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)法

與單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)法相比較，綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)法的特點(diǎn)是組合、快速，適用面較寬，但對(duì)單項(xiàng)性能的表述能力較弱。吸濕速干性的測(cè)定適用于各類(lèi)紡織品和制品，也是測(cè)試吸濕排汗面料性能的主要方法。通過(guò)同時(shí)測(cè)試織物兩側(cè)的溫度差或濕度差來(lái)反映熱濕傳遞性。暖體假人法克服了單項(xiàng)法中只能測(cè)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(cè)定方法。微氣候儀法通過(guò)對(duì)微氣候的綜合測(cè)量分析，更接近于人體的生理感覺(jué)，能更有效地表達(dá)實(shí)際穿著情況。

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3.2.1 吸濕速干性

   目前國(guó)內(nèi)評(píng)價(jià)織物吸濕速干的指標(biāo)比較多，測(cè)試儀器也很多，但一種儀器不能適用于測(cè)試所有織物的濕傳遞性能。許多測(cè)試儀器可以用于評(píng)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(guó)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(píng)定第1部分:單項(xiàng)組合試驗(yàn)方法》。該方法通過(guò)評(píng)價(jià)兩類(lèi)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)吸濕速干產(chǎn)品。評(píng)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(píng)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(píng)價(jià)方法的綜合。方法具有簡(jiǎn)單、易操作，測(cè)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(chǎng)。

但由于人體出汗是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)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(cè)試結(jié)果[14]，不能綜合反映液態(tài)水的整個(gè)傳遞過(guò)程，為了反映水分在織物中傳遞的整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，國(guó)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(píng)定第2部分:動(dòng)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(dòng)態(tài)傳遞性能的試驗(yàn)方法以及對(duì)該性能進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)的方法，通過(guò)測(cè)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(dòng)態(tài)傳遞綜合指數(shù)等指標(biāo)反映液態(tài)水在織物中動(dòng)態(tài)傳遞過(guò)程并以此評(píng)估紡織品的吸濕速干、排汗等性能。

紡織品吸濕速干性的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)*部分原理簡(jiǎn)單、測(cè)試方便。第二部分內(nèi)容通過(guò)測(cè)試面料中水份的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移特性，分析面料的液態(tài)水份管理功能來(lái)實(shí)現(xiàn)評(píng)綜合評(píng)價(jià)，相比較而言，該部分測(cè)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(píng)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(dòng)變化的影響，用蒸發(fā)熱板法或靜態(tài)平板法可以測(cè)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(cè)量方法來(lái)科學(xué)地、定量地測(cè)定和評(píng)價(jià)服裝的隔熱性能，我國(guó)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(dòng)的變化等因素的影響，通過(guò)測(cè)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(guò)測(cè)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(dòng)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(jué)，所以，必須進(jìn)行人體著裝測(cè)試，并結(jié)合主客觀(guān)評(píng)價(jià)方法綜合分析。

4 結(jié)語(yǔ)

織物熱濕傳遞性能的物理評(píng)價(jià)方法對(duì)于研究織物熱濕舒適性極其重要。人們對(duì)這方面的研究很多，提出了不同的測(cè)試方法，但每種評(píng)價(jià)測(cè)試方法都有其合理性和局限性，單項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定法簡(jiǎn)單實(shí)用，易操作，可以用于評(píng)價(jià)服裝材料和簡(jiǎn)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(píng)價(jià)法精密度高，綜合性強(qiáng)，測(cè)試儀器復(fù)雜昂貴，對(duì)織物在穩(wěn)態(tài)條件下測(cè)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(jué)。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(píng)價(jià)服裝熱濕舒適性就就必須對(duì)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(duì)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(cè)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(guān)評(píng)價(jià)方法，做到主客觀(guān)的統(tǒng)一。

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