织物透湿性是评价服装热湿舒适性的一个重要指标。在人体、服装、环境这一复杂系统中,人体的热湿舒适性取决于自身产生的热量和向环境散失的热量之间的平衡。人体除了通过传导、对流、辐射等方式向周围环境散热外,还通过人体皮肤表面汗液的蒸发散失热量。如果水蒸气能通过服装系统及时扩散到周围环境,人体才能感到舒适,如果服装阻碍水蒸气的通过,使人体皮肤与服装之间微气候中的湿度增大,水蒸气将积累到一定程度而冷凝成水,使人感到黏湿、发闷等。当人体进行剧烈活动或处于炎热环境中,汗液的蒸发成为人体散失热量的重要途径,此时更要求衣服具有足够的水蒸气传递能。
织物的透湿性通常采用透湿杯测量,传统的透湿杯测试方法(GB/T12704—1991,ASTM--E1996)采用装有吸湿剂或水的透湿杯,并封以织物试样,将试样放在规定的温湿度密封环境中,根据一定时间内透湿杯组合体重量的变化计算出透湿量,该方法虽简便易行,并能在静态条件下定量比较织物透湿性,但测试时间长(2h),精度低,重复性差。
用透湿杯法测试织物透湿性时,影响测试结果的因素较多。首先,水蒸气必须通过杯内的静止空气层和试样外表面的空气层,试样两侧存在压力差,杯内外也存在着压力梯度,水蒸气的逸散不仅受到织物阻抗的影响,同时还受到杯内静止空气阻抗和试样外侧空气阻抗的影响,因此,计算透湿量时,虽然没有用到织物正反面的温度和相对湿度,但透湿量的值隐含着这些因素的影响,由于试样两侧的水蒸气压力差是未知的,只有当织物阻抗远大于杯内静止空气层阻抗和试样外侧空气阻抗时,试样正反面的水蒸气才接近于杯内液体的水蒸气压力和空气中的水蒸气压力,这样才有可能使透湿量比较准确地反映织物的透湿性。而实际上,织物是多孔性材料,阻抗较低,获得的结果总是存在着较大的误差。其次,在蒸发法测试过程中,杯内液面下降,杯内静止空气层的厚度增加,其阻抗也增加,必然造成实验误差。
根据ISO11092—1993和FZ/T01029—1993,织物的透湿性也可用出汗防护热板仪测量,多孔金属热板的周围和底部备有隔热防护层,以阻止热板四周及底部的热流,各部分都有加热单元,热量只能沿试样厚度方向流动,蒸馏水从热板底部喂入,热板上面覆盖一层防水透湿薄膜,热板表面的温度稳定在35cI=,以模拟人体发汗的状态,热板上方装有一玻璃罩,用来生成一定的气流。整个出汗防护热板仪置于小型人工气候室内,室内的温度设定为35cI=,湿度控制在40%。当系统处于稳态时,由加热功率、热板和气候室内的水蒸气压力差以及实验面积来计算织物的蒸发阻抗,再根据水的汽化潜热将蒸发阻抗转换成织物的透湿率,以此来评定织物的透湿性。虽然该方法测试精度高,重复性和再现性好,但是出汗热板、人工气候室、数据采集系统成本高,使用和维护费用昂贵,且测试时间长(1.5h),不易推广。
本文提出一种新的织物透湿性测试方法,该方法能在5min内精确评价织物的透湿性能,且重复性好、成本低。