紡織品熱濕舒適性能測試方法探究

劉麗娜 顓泓

（上海）測試技術服務有限公司 上海 201108

隨著社會經(jīng)濟水平的提高，居民生活質量越來越高，此時人們不再滿足于一般紡織材料性能，或是新穎款式，更為注重其在滿足生理需求的基礎上，具備更為優(yōu)質的舒適性能。由于受外界溫度或人體劇烈運動的影響，包裹在人體表層的服裝會被汗液濕潤。現(xiàn)階段，隨著功能性紡織品研發(fā)工作越發(fā)深入，促使人在這一狀態(tài)下面料熱濕舒適性能得到了行業(yè)研究人員的關注。此時確保人體產(chǎn)熱與散熱維持平衡，是保障生命延續(xù)的基本條件。其中，前者是由人體生理變化引起的，而后者會由蒸發(fā)、輻射及傳導、對流四種途徑進行，且會受周邊環(huán)境、服裝面料等因素的影響。特別是在服裝濕潤后，不管是服裝熱阻還是人體的產(chǎn)熱與散熱都會失衡。因此，下面對紡織品熱濕舒適性能測試方法進行分析。

1 研究紡織品的熱濕舒適性能的必要性

從本質上講，織物熱濕舒適性是指織物在人體與環(huán)境的熱濕傳遞間維持和調節(jié)人體體溫穩(wěn)定，微環(huán)境濕度適宜的性能?，F(xiàn)階段，決定熱濕舒適性感覺的主要因素分為三點：其一，人體、織物及環(huán)境構成的微氣候；其二，邊界條件；其三，其他因素。通常情況下，熱濕舒適感的環(huán)境條件是指人體在衣服內溫度為32±1℃，相對濕度為50%±10%，氣流速度為25±15cm/s的范圍內。近幾年，隨著服裝業(yè)加大了對紡織品熱濕舒適性能的研究力度，促使社會各界逐漸認識到熱濕舒適性的重要性?，F(xiàn)階段，國內國外都轉變了傳統(tǒng)工作理念，并提出了大量與之有關的研究課題，以期從中得到更為有效的設計及測試方法[1]。下面主要以人體與環(huán)境的熱平衡為依據(jù)，著重研究穿衣期間的熱濕傳遞作用，并從熱阻、濕阻等指標入手，分析如何運用織物微氣候儀進行相關測試，而后根據(jù)對比實驗分析，熱濕舒適性指標與主觀熱濕舒適感的關系，最終得到準確且完善的研究結果。

2 如何運用織物微氣候儀測試熱濕舒適性能

在測試紡織品熱濕舒適性能時，運用織物微氣候儀進行工作，可以真實模擬人體顯汗狀態(tài)。此時熱量和汗氣會從溫度為33℃的表皮散逸，經(jīng)過織物內部空間層、織物及外空間層，并與環(huán)境進行能量和質量交替。在這一背景下，運用溫度梯度和濕度梯度法則能分別檢測出不同紡織品的交替狀態(tài)，進而展現(xiàn)出其對能量和質量流的阻力。一般來講，織物微氣候儀可以測試出以下幾點參數(shù)：其一，織物微氣候區(qū)的內外空間層的溫度場；其二，微氣候區(qū)內外的濕度場；其三，織物熱阻；其四，織物濕阻；其五，織物當量熱阻。

圖1 儀器主機

這一設備儀器是由三部分構成的：其一，人體熱濕狀態(tài)的模擬和測量；其二，微氣候區(qū)及織物附近空間的溫濕度分布的模擬與測量；其三，環(huán)境氣候條件的模擬與控制。結合上圖分析，通過在外水槽3中放置內水杯1，內水杯中的水溫將會模擬人體皮膚溫度，通常為33℃，而外水槽溫度要同步跟蹤內水杯，確保內外水溫相同，以此控制熱量在內水杯中消散。同時，保障加熱器2的供電功率與從敞口面積中傳遞出的、經(jīng)過織物的總熱流速率一致，并在位置5安裝具有不同透濕能力的模擬皮膚，這樣不僅能真實模擬人體出汗情況，而且可以與內水杯相連。將測高出水杯浸在外水槽中，并放入浮子，與高靈敏度差動變壓器式位移傳感器相連，根據(jù)測量液面的下降數(shù)量，就可以明確內水杯的水分蒸發(fā)量。換句話說就可以知道紡織品的濕流量。同時，運用步進電機控制補水活塞，并在內水杯添加與外水槽同溫度的水，以此保障其液面穩(wěn)定。這一過程就是人體熱濕狀態(tài)與測量熱濕流量的首要內容[2]。

因為內外水溫相同，在內水杯的外面要安裝保護環(huán)，確保內水杯上面的熱濕流線保持在垂直向上，以此構成一維單向傳熱傳濕。在這一維流場中，運用不同厚度的試樣裝夾具11來安裝試樣10，測頭調節(jié)座6引出的10對溫濕度傳感器8，9可以測量微氣候區(qū)12與試樣周邊的溫度與濕度。這項工作屬于微氣候區(qū)及織物附近空間的溫濕度分布的模擬與測量。

3 結果分析

通過選擇八種不同類型的織物規(guī)格，進行熱濕舒適性能進行測試，可以發(fā)現(xiàn)空氣層的溫度場、濕度場基本為線性分布，織物外空氣層的溫度場、濕度場為對數(shù)曲線分布形態(tài)。這也證明微氣候區(qū)內的傳熱傳濕是分子熱傳導與分子擴散，而外空氣層的傳熱傳濕則具有對流。同時，為了更好明確熱舒適性與物理指標間的關系，在實踐研究中還運用所選八種織物定做了八套服裝。在實驗過程中，上下服裝都是貼身穿著，且室內溫度為32℃±1℃，相對濕度為60%到70%之間。通過讓參與者真實感受試穿時的熱感、出汗情況及涼感等，并對測試人員進行編號，促使他們在自我對比中綜合評估每種材質服裝的熱濕舒適性。而實驗最終要對所有參與者的熱濕舒適次序實施加權平均，以此得到具有綜合性的熱濕舒適分數(shù)。隨著分數(shù)的降低，相應的熱濕舒適性會越來越高，反之將會過差。以麻和滌綸為例，前者舒適分數(shù)為1．50，而后者的舒適分數(shù)為7．25，由此可知麻的熱舒適性要高于滌綸[3]。

除此之外，研究熱舒適物理指標與舒適分數(shù)的關系可知：其一，熱阻、濕阻及當量熱阻會與熱舒適分數(shù)展現(xiàn)出密切的線性關系；其二，當量熱阻與熱舒適分數(shù)的相關性非常緊密，因此前者充分展現(xiàn)了紡織品對顯熱流及潛熱流的總阻力，且與人體熱平衡有直接關聯(lián)；其三，在實驗背景下，熱阻與舒適分數(shù)要比濕阻與舒適分數(shù)的關聯(lián)性更強。原因在于皮膚表層與室內具有較高的溫度梯度，且潛熱流過低，所以人體的熱舒適性與熱阻的關聯(lián)非常強。若是在高溫，且表皮溫度與室溫差值較低的情況下，人體熱量散逸會以潛熱為重點，人主觀熱舒適感與濕阻的關聯(lián)性將會加深。

4 結語

綜上所述，為了滿足紡織服裝業(yè)革新發(fā)展需求，有關紡織品熱濕舒適性能測試工作，必須要整合以往發(fā)展經(jīng)驗，科學利用現(xiàn)代化技術理念，提出全新的測試方法。只有這樣才能獲取更為精準的數(shù)據(jù)信息，并為相關研究提供有效依據(jù)。