专利名称：一种织物湿阻测试方法
技术领域：
本发明属服装材料热湿舒适性测试技术领域，特别是涉及一种织物湿阻测试方法。
背景技术：
目前，表征织物透湿性能的指标有两类透湿量和湿阻。透湿量是使用透湿杯在一定
的实验条件下测得的织物24小时水汽的透过量，单位g/m24h，该类方法简单易行，应用 面广，但各国标准不同，实验方法各异，同样的试样在不同的标准下的结果往往没有可比 性，例如美国标准ASTME 96-66 Method B modified和我国GB/T12704-91标准不同，如 果仅从数据去简单比较，很容易产生歧义。湿阻目前多使用德国Hohenstein实验室提出 的出汗热板仪(skin model)实验方法测量，单位Pm7W。该方法1993年被釆纳为国际标 准(IS011092)， 2008年也被我国建议采纳为国家标准(GBT11048)。然而，使用该标准制 造的测试设备十分复杂，国内尚不能生产，现多进口德国ATLAS公司的M259B和美国MTNW 公司的SGHP8.2/10.5，价格昂贵，非一般单位所承受的起。出汗热板仪法在测量湿阻时是 需要在含水多孔测试热板与测试织物之间加一层水汽可透过而水不可透过的聚乙烯/聚丙 烯类膜，以使测试织物避免直接与水接触。由于IS011092没有规定具体膜的规格，因此， 不同厂家选用不同透湿性能规格的膜会导致测量结果的差异；另一方面，出汗平板仪也不 能够直接测量透过织物的透湿量，而是间接地测量因水分蒸发而引起的加热功率的变化， 由于热板仪热防护设计上的差异，必然存在一定误差，因此需要在湿热功耗项加上一个校 正项，这个校正项虽然可以通过空板试验测得，但是否能完全消除非蒸发功率的影响作为 用户几乎无法得知。因为上面两个原因，不同厂家出产的出汗热板仪的试验结果也是有差 异的，其是否完全准确地反映织物的透湿性能也是有疑问的。
目前，由于标示织物透湿性能的透湿量和湿阻这两类指标在测试设备和测试方法上的 巨大差异，以至于它们之间并没有内在联系，甚至有时还会出现相互矛盾的结果，给客观 准确评价织物的透湿性能造成了困难。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种通过在透湿杯中设置不同的水位所测得的透湿 量，回归计算出水位与织物下面距离为零时的透湿量，再根据水温和环境条件计算出织物 的湿阻。该方法测得的织物湿阻与织物在一定条件下透湿杯法所测的的透湿量直接联系了起来，使两类指标可相互印证和比较。同时也提供了一种易于推广、门槛和成本都较低的 织物湿阻测试方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种织物湿阻测试方法，包括下列 步骤
(1) 依次在11个(11=3 5，11=4精度效率比较平衡)透湿杯中设置^、 ^、…、Z。离织
物下表面呈递增关系的不同距离的水位，并将透湿杯置于环境温度为35。C 4(TC，相对湿 度为30% 40%，风速为0. 5 1. 5m/s的条件下(恒温恒湿箱或恒温恒湿室)的旋转透湿杯 架上，经过l小时或更长时间，测量不同水位下被测织物的透湿量(称重)，每个水位测量 至少3次，并取平均值；
(2) 利用上述的平均值并运用二次回归方法得到水位与织物下表面距离为零即Z = 0 时的透湿量ft，其二次回归方程为。=W + M + c，其中，。为透湿量，Z为水位离织 物下表面的距离，a、 Zk c分别为回归常数；
(3) 根据水温条件和环境条件得出织物两边的绝对湿度差即4p =尸W仗-/^仗， 其中，尺为水温下饱和水蒸汽压；/吸为水面的相对湿度，A双=100%; /^为环境温度下饱 和水蒸汽压，7战是环境的相对湿度；
(4) 根据上述结果，通过计算得出织物的湿阻，由于」p/^议是单位面积下织物连同 上表面空气层的总湿阻，织物的湿阻需要总湿阻减去上表面空气层的湿阻兄。，所以，织物
的湿阻为
&=^—凡。 (1)
(2)
0五.a
其中，^为织物的透湿面积，^为水的蒸发热，必是透湿杯在不放置织物时，且水位处于织 物位置时，在相同环境条件下的水蒸发量。
步骤(i)所述的透湿杯中的水位与被测织物下表面距离呈递增关系，其距离最大不
超过20mm;最近距离也不能离织物过近，以免透湿杯在移动过程中与织物发生接触。
步骤(2)根据步骤(1)所得到的结果，使用回归的方法得到水位与织物下表面距离 为零时的透湿量。
步骤(4)所述的不放置织物时的水蒸发量Q。.是将透湿杯的压盖和橡胶圈拿掉，将水 位设置在离透湿杯上口距离等于压盖厚度的位置，在相同试验条件下可直接测得。所述的湿阻测试方法为将透湿杯置于装有旋转杯架的恒温恒湿控制箱里进行。 本发明采用的测量湿阻的方法是在正透湿杯法测量透湿量的基础上发展起来的，通过 设置透湿杯不同的水位高度，即被测织物下表面与水位的距离，依次在一定环境条件下(如 37°C、 36%RH，风速1.5m/s)对织物的透湿量进行测量，水位离织物表面的距离越近，织 物下表面的空气层影响就越小，因而透湿量就越大。然而，不可能把水位与织物下表面的 距离设置为零，这样的话，水会直接渗入织物而导致织物本身特性的变化。所以，我们采 用回归的方法来得到假如水位与织物下表面的距离为零时的透湿量。有了这个透湿量便可 算得透过织物的蒸发热，再比上水温下水蒸汽压与测试空间内的实际水蒸汽压的差值，就 可算出该测试条件下织物以及其上表面空气层的湿阻。要完全得到去除空气层影响的织物 的湿阻，还需要测量没有织物条件下水面以上空气层的湿阻，减去空气层的湿阻就是织物 本身的湿阻。
有益效果
本发明使用相对简单的透湿杯法测得了当水位与织物下表面距离为零的透湿量并计算 出湿阻，避免了过去使用出汗平板仪法测的织物湿阻与使用透湿杯法测的织物透湿量这两 类指标之间没有内在关联的问题，并且投资成本低，操作简便，适用面广。
图1为本发明在控制水位下测试织物透湿量示意图。
图中1.织物2.压盖3.橡胶圈4.透湿杯5.水
图2为本发明测量空气层的透湿量示意图。 图3为本发明透湿量与空气层厚度回归曲线。
具体实施例方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术 人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限 定的范围。
分别向直径为60mm、深度为22咖的透湿杯中注入了 15ml、 25ml、 35ml、 45ral水，实 际水面与织物下表面的距离为6. 08腿、9. 62rnm、 13. 16mra、 16. 69mm。根据实验，水位对透 湿量的影响是非线性的，超过20mm后，透湿量的变化就比较小了，因此，水位与布面的 距离最大不要超过20mm;最近的水位也不能离织物过近，以免透湿杯在移动过程中与织物发生接触。理论上，使用两个或三个水位都可以做出回归结果，但是如果一个水位的实验 出现较大的偏差，对结果的影响较大，因此，采用四个水位以及二次曲线回归相对比较准 确。
如图l、 2所示，确定织物上表面空气层的湿阻需要确定当水位处于安装布面位置时， 且不放置织物时的水蒸发量ft。可以将压盖和橡胶圈拿掉，将水位设置在离透湿杯上口距 离等于压盖厚度A的位置，在相同试验条件下可直接测得。
将透湿杯置于装有旋转杯架的恒温恒湿控制箱里进行是最佳的选择之一。首先，这样 透湿杯的水温与周围环境保持高度的一致性(存在相对固定的温差)，不需要另外再控制 水温；另一方面，若干个透湿杯置与旋转杯架一起做恒速旋转运动，即使恒温恒湿箱内部 不同的部位温湿度和风速等有差异，而每个水杯都得能到完全一致的环境条件。恒温恒湿 箱从一侧到另一侧流经透湿杯上表面的风速测定约1. 5ra/s，透湿杯旋转的速度为4转/分， 线速度0.05m/s，因此，可认为透湿杯上表面的风速即为1.5±0.3m/s。
在出汗热板仪中，是将热平板温度设定为35°C，恒温恒湿箱内环境设置为35°C、相 对湿度40%，也就是平板与环境的温差为零(此时消耗的功率即水分蒸发带走的热量)，以 出汗热板35。C下饱和水蒸气压和环境35°C、 40%RH时湿气压之差来决定织物透湿指标的大 小。为了和出汗热板仪的试验条件基本一致，我们设定恒温恒湿箱的温度为37'C，相对湿 度为36%，设置37'C是为了保证透湿杯中的水温为35'C，因为，透湿杯中的水需要吸热蒸 发，其表面温度会低于环境温度，经实测， 一般情况下透湿杯中的水温比环境温度低2°C 左右；设置相对湿度为36W是为了在37。C条件下与出汗平板仪环境35。C、 40%朋下的绝对 湿气压一样。
如果旋转杯架可以同时放置8个透湿杯，可以将8个透湿杯分为两组，每组依次装入 4个水位的水，每一组测试一块织物。实验可一小时一次并重复3次或一次连续3小时测
试以取得更准确的结果。
如图3所示，在恒温恒湿箱内温湿度37。C， 35.8%朋条件下，测得某棉包芯沙斜纹面
料一组杯内空气层厚度与透湿量的实验值
空气层厚度L(mm) 6.1 9.613.2 16.7
透湿量Q (g/m2h) 239.36201.63150.93 129.70
使用SPSS曲线回归后所得二次曲线方程为Q=340. 14-18. 23L+0. 0. 33L2， Qf = 340. 14 g/m2h依前面所述确定空气层湿阻方法测量不放试样时的透湿量ft，透湿杯压环和胶皮圈厚 度测量值为4mm，即空杯试验中水面到杯口的距离A为4咖，杯内直径6cm，因此空杯试验 注水量为51ml，控制透湿箱内温度37°C，湿度36%，经三次测试后平均透湿量"为1002 g/m2h。织物两边的绝对湿度差dp=/^《-/y 《，当箱内控制37'C时，由于蒸发吸热， 杯内水表面温度只有35°C，因此水温下饱和湿气压A按35°C时的饱和湿气压5629Pa计算， 乂战为l，尺为箱内温度37'C时的饱和湿气压6282Pa， /战为箱内湿度36%RH，计算得到4p =3380. 04Pa，依式(1)和式(2)，该面料湿阻值为9. 8Pm7W。
权利要求
1.一种织物湿阻测试方法，其特征在于，包括下列步骤(1)依次在至少三个透湿杯中设置离织物下表面呈递增关系的不同距离的水位L1，、L2、L3，并将透湿杯置于环境温度为35℃～40℃，相对湿度为30％～40％，风速为0.5～1.5m/s的条件下或恒温恒湿箱或恒温恒湿室的旋转透湿杯架上，经过至少1小时，测量不同水位下被测织物的透湿量即称重，每个水位测量至少3次，并取平均值；(2)依据(1)所测得的结果，运用二次回归方法得到水位与织物下表面距离为零即L＝0时的透湿量Qf，其二次回归方程为Q＝aL2+bL+c，其中，Q为透湿量，L为水位离织物下表面的距离，a、b、c分别为回归系数；(3)根据水温条件和环境条件得出织物两边的绝对湿度差即Δp＝PsRHs-PaRHa，其中，Ps为水温下饱和水蒸汽压；RHs为水面的相对湿度，RHs＝100％；Pa为环境温度下饱和水蒸汽压，RHa是环境的相对湿度；(4)根据上述结果，通过计算得出织物的湿阻，由于Δp/EQf是单位面积下织物连同上表面空气层的总湿阻，织物的湿阻需要总湿阻减去上表面空气层的湿阻Re0，所以，织物的湿阻为<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>R</mi> <mi>e</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>A</mi><mo>·</mo><mi>Δp</mi> </mrow> <mrow><mi>E</mi><mo>·</mo><msub> <mi>Q</mi> <mi>f</mi></msub> </mrow></mfrac><mo>-</mo><msub> <mi>R</mi> <mrow><mi>e</mi><mn>0</mn> </mrow></msub><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>]]></math></maths><maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>R</mi> <mrow><mi>e</mi><mn>0</mn> </mrow></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><mi>A</mi><mo>·</mo><mi>Δp</mi> </mrow> <mrow><mi>E</mi><mo>·</mo><msub> <mi>Q</mi> <mn>0</mn></msub> </mrow></mfrac><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>]]></math></maths>其中，A为织物的透湿面积，E为水的蒸发热，Q0是透湿杯在不放置织物时，且水位处于织物位置时，在相同环境条件下的水蒸发量。
2. 根据权利要求1所述的一种织物湿阻测试方法，其特征在于步骤(l)所述的透湿杯中的水位与被测织物下表面距离呈递增关系，其距离最大不超过20mm;最近距离也不 能离织物过近，以免透湿杯在移动过程中与织物发生接触。
3. 根据权利要求1所述的一种织物湿阻测试方法，其特征在于步骤(2)根据步骤(1) 所得到的结果，使用回归的方法得到水位与织物下表面距离为零时的透湿量。
4. 根据权利要求1所述的一种织物湿阻测试方法，其特征在于步骤(4)所述的不放置织物时的水蒸发量0 ,是将透湿杯的压盖和橡胶圈拿掉，将水位设置在离透湿杯上口距离等于压盖厚度的位置，在相同试验条件下直接测得。
5. 根据权利要求1所述的一种织物湿阻测试方法，其特征在于所述的湿阻测试方法为将透湿杯置于装有旋转杯架的恒温恒湿控制箱或恒温恒湿室中进行。
6.根据权利要求1所述的一种织物湿阻测试方法，其特征在于所述的透湿杯为3个至 5个，其中4个精度效率比较平衡，为优选个数。
全文摘要
本发明涉及一种织物湿阻测试方法，该方法通过依次在透湿杯中设置离被测织物下表面不同的水位，在一定的控制水温和环境条件下，依次测量织物的透湿量，并对这一组数据进行回归后，得到当水位与织物下表面的距离为零时的透湿量，再根据湿阻公式计算得到织物的湿阻。本方法使用相对简单的透湿杯法测得了当水位与织物下表面距离为零的透湿量并计算出湿阻，避免了过去使用出汗平板仪法测的织物湿阻与使用透湿杯法测的织物透湿量这两类指标之间没有内在关联的问题，并且投资成本低，操作简便，适用面广。
文档编号G01N13/00GK101526457SQ20091004734
公开日2009年9月9日 申请日期2009年3月10日 优先权日2009年3月10日
发明者军 徐, 盼 李, 琳 林, 陈益松 申请人:东华大学