（纺织工程专业论文）服用纺织品热湿传递特性的测试评价方法探讨[纺织工程专业优秀论文].pdf

浙江理工大学预i 。学位论文 摘要 服装热湿传递是研究人体、服装和环境之间热调节和功能性服装设计及着装热舒适性 的边缘科学。尽管国内外学者从不同学科领域对服装的熟湿性能进行研究。但始终没有离 开如何测试与评价服装的热湿性能这个基础性的问题。因此，本文就服用纺织品热湿传递 特性的测试和评价方法作了研究，其研究成果对功能性服装设计和指导人们i e 确着装很有 意义。 本课题的工作内容和结论如下： 1 探讨服用纺织品热传递特性的测试方法。通过对比平板保暖仪，k e s f t li i 精密物 热性仪和织物模拟出汗的暖体假人，得出在三种常用热传递测试方法中，平板保暖仪的实 验离散值最大：k e s f - t l i i 型精密热物性仪和织物模拟出汗的暖体假人的相关性较好，而 平板保暖仪的相关性较羞。 2 探讨服用纺织品湿传递特性的测试方法。通过对比透湿杯和织物模拟出汗的暖体 假人，得出织物透湿度( x ) 和服装透湿度( y ) 之间的定量统计学关系式： y = 7 3 7 9 7 4 0 7 5 2 1 x + 0 0 0 0 0 6 9 x 3 。 3 ，基于人体服装一环境来研究服装的热湿传递特件，探讨服用纺织品热舒适性的评价 方法。得出服装的热阻值随风速的增加而降低，而热舒适度评价指标p m v - p p d 值随着服装 热阻值的增大而减小，其改变量呈一定的线性_ 戈系，当服装热阻值增加约为0 1 1 ，m 2 ，w 时， 人群对热环境不满意的百分数p p d 值的下降1 个百分点：a p p d = 一5 1 3 ，1 7 7 a r 。十5 7 2 7 5 。 4 以大麻织物服装为例，评价其热湿舒适性能，得出以下结论：大麻纤维织物具有 良好的隔热性能和透湿性能；大麻服装具有良好的隔热性能，但其导湿性能与普通织物服 装相近。在常温无风状态下着装大麻织物服装时，人体舒度指标p m v 值分别为1 5 3 4 、 1 5 8 0 、1 4 8 9 ，人体感觉在微暖到暖之间；人群对热环境不满意的百分数p p d 值分别为 5 2 7 、5 5 3 、5 03 。在常温1 _ 5 m s 风速的状态下着装大麻织物服装时，人体舒度指标 p m v 值分别为0 8 2 0 、0 8 6 7 、o 7 1 4 人体感觉在舒适到微暖之间；人群对热环境不满意的 百分数p p d 值分别为1 9 2 、2 0 9 、1 5 7 。 关键词：服装；出汗暖体假人；热湿传递；热湿舒适性能：p m v 、p p d 指标 浙江理工大学硕士学位论文 r e s e a r c ho nt e s t i n ga n de v a l u a t i o nm e t h o d so fc l o t h i n gh e a t - m o i s t u r e t r a n s f e r c l o t h i n gh e a t m o i s t u r et r a n s f e ri sa f r o n t i e rs c i e n c e ，w h i c hf o c u s e so ns t u d yo f t h eh e a t r e g u l a t i o na m o n gb o d y ，c l o t h e sa n de n v i r o n m e n t a l t h o u 曲k n o w l e d g eo f d i f f e r e n tf i e l d sc a l lb e u s e df o rt h ee v a l u a t i o n ，h o wt om e a s u r ea n de v a l u a t ec l o t h i n gh e a t - m o i s t u r et r a n s f e ri sa l w a y sa c e n t r a lt a s k i nt h i sp a p e r , t h et e s tm e t h o d sa n daw a yo f t h e r m a lc o m f o r te v a l u a t i o nw e r e d i s c u s s e d t h er e s u l t sc a nb ec o n t r i b u t e dt ot h ee s t a b l i s h m e n to f t h e r m a lc o r n f o r tr e f e r e n c e a n d h a st h ea c a d e m i ca n dp r a c t i c a lm e a n i n g s t h em a i nd e t a i l sa n dc o n c l u s i o n sa r ea sf o l l o w s ： 1 t e s tm e t h o d so fc l o t h i n gh e a tt r a n s f e rw e r ed i s c u s s e d b yt h ec o m p a r i s o no fa p p a r a t u s u s e dt om e a s u r et h e r m a li n s u l a t i o np r o p e r t i e st od e t e r m i n et h e r m a lc o m f o r t ，t h er e s u l t ss h o w e d t h a t ：g u a r d e dh o tp l a t eb o a s t st h el o wa c c u r a c y ；t h e r ei st h ep e r t i n e n c eb e t w e e nk e s f t h e r m o l a bi ia n dp e r s p i r i n gf a b r i ct h e r m a lm a n i k i n 2 t e s tm e t h o d so fc l o t h i n gm o i s t u r et r a n s f e rw e r ed i s c u s s e d b yt h ec o m p a r i s o no f m e t h o d su s i n gd i s t i l l a t i o nc u pa n dp e r s p i r i n gf a b r i ct h e r m a lm a n i k i nr e s p e c t i v e l y , m o i s t u r e p r o p e r t yi t e m so fas e r i e so fs h i r t sa n dt h e f tf a b r i c sw e r et e s t e d w a t e rv a p o u rt r a n s m i s s i o n d e g r e et e s t e db yt h et w om e t h o d sa r ed i f f e r e n t ；t h e r ei st h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ng a r m e n t s w a t e r v a p o u r t r a n s m i s s i o nd e g r e e ( y ) a n d t h e i r f a b r i c s w a t e r v a p o u r t r a n s m i s s i o n d e g r e e ( x ) t e s t e d b y t h e t w oa p p a r a t u s ：y = 7 3 7 9 7 4 - o 7 5 2 1 x + o 0 0 0 0 6 9 x 3 3 at h e r m a lc o m f o r te v a l u a t i o nw a yw a sd i s c u s s e d d i s c u s s i o n sa r em a d et oe v a l u a t et h e t h e r m a la n dm o i s t u r et r a n s m i s s i o np r o p e r t i e su n d e rt h ed i f f e r e n te n v i r o n m e n tc o n d i t i o n sb y u s i n gp e r s p i r i n gf a b r i ct h e ) r n a lm a n i k i n ，t h er e s u l t ss h o w e d ：g a r m e n t st h e r m a lr e s i s t a n c ev a l u e d e c r e a s ew h e nt h ew i n dv e l o c i t yc h a n g e df r o m0 m st o1 5 m s ；p m v - p p dd e c r e a s ew h e n t h e r m a lr e s i s t a n c ev a l u ei n c r e a s e ，t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h et w oc a nb ed e s c r i b e da sf o l l o w s ： a p p d = 一5 1 3 1 7 7 a r d + 5 7 2 7 5 4 t a k i n gt h eh e m pf a b r i ca n dg a r m e n t sa sa ne x a m p l e ，h e m pf a b r i c sb o a s tg o o dh e a t i n s u l a t i o na n dp e r m e a b i l i t y ；w h e ns e w e di n t ot h eg a r m e n t s ，t h e ya l s ob o a s tg o o dh e a ti n s u l a t i o n ， i i 浙江理工大学硕 学位论文 b u tt h ep e r m e a h i l i t - i st h es a r u ew i t ho t h e rk i n d so fg a r m e n t s u n d e rt h ee n v i r o n m e n tc o n d i t i o n o f 2 0 。c ，6 5 r h 。0 m sw i n dv e l o c i t y , p m vv a l u e so f t h et h r e eh e m pg a r m e n t sa r e1 5 3 4 、1 5 8 0 、 1 4 8 9 ；p p dv a l u e sa r e5 2 7 、5 5 3 、5 0 3 m a nf e e l sw a r mw h i l ew e a r i n gh e m pa p p a r e l u n d e rs u c he n v i r o n m e n tc o n d i t i o n u n d e rt h ee n v i r o n m e n tc o n d i t i o no f 2 0 ，6 5 r h ，1 5 m s w i n dv e l o c i t y , p m vv a l u e so f t h et h r e eh e m pg a r m e n t sa l eo 8 2 0 、o 8 6 7 、0 7 1 4 ；p p dv a l u e sa l e 1 9 2 、2 0 9 、15 7 m a nf e e l sc o m f o r tw h i l ew e a r i n gh e m pa p p a r e lu n d e rs u c he n v i r o n m e n t c o n d i t i o n c o m p a r e dw i t ho t h e rk i n d so f t e x t i l e s ，t h et h e r m a lc o m f o r ti n c r e a s e do b v i o u s l yw h i l e w e a r i n gh e m pg a r m e n t sw h e nt h ew i n dv e l o c i t yc h a n g e df r o m0 m st o1 5 m s k e yw o r d s ：g a r m e n t s ；p e r s p i r i n gf a b r i ct h e r m a lm a n i k i n ；h e a t - m o i s t u r et r a n s f e r ；h e a t m o i s t u r e c o m f o r t ；p m v & p p di n d i c e s z h a n gy u n ( t e x t i l ee n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f e s s o rz h o ux i a o h o n g & c h e n j i a n y o n g 1 i i 浙江理工大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师 的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰 写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：形五 日期：阳- 7 年，月z 浙江理工大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权浙江理工 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 保密口，在 不保密o 学位论文作者签名：琴云 日期：7 庐7 年) 月。日 年解密后使用本版权书。 燧名：，t 弋西 日期w d 7 年3 月n 日 浙江理_ 大学硕 学位论文 第一章前言 服装和纺织品的舒适性研究是现代纺织服装科技领域的的沿课题之一，它具有重要的 理论意义和实用价值。其中热湿舒适性的研究是舒适性研究的重要组成部分，它把人体 服装一环境三者联系在一起，作为一个系统来探讨人体产生热量和通过服装向环境散失热量 之间能量交换的平衡问题。对它的研究主要包括三个方面：其一是测试原理、测试装置和 测试方法的研究；其二是织物热湿传递性能的研究，包括热湿传递机理、影响因素和热湿 传递指标的研究，也包括模拟服用条件进行测试分析和综合评价方法的探讨；其三是建立 热湿传递理论模型，利用计算机进行人体着装的仿真分析【1 】。到目前为止，国内外对服装 热湿舒适性的研究，已经初步形成了舒适性的基本定义、指标，获得了大量实验数据，并 同时探索和研究出了相应的测试方法和舒适性评价方法。 1 1 国内外热湿舒适性能的研究与发展 1 8 9 6 年，r u b n e r 提出了用k r i e g e r 圆筒作为人体局部简化模型来研究织物的含水量与 环境相对湿度对其保暖性能的影响。随后在第一次世界大战之前，直到1 9 1 2 年美国科学 家己经开始使用热欧姆( t q ) 作为隔热指标来评价服装的保暖性能f 2 1 。 1 9 4 0 年左右，开始有不少气候学家、生理学家和纺织工程师对服装的隔热保温性能进 行了研究，并且许多国家特别是其军队内，先后建立了服装卫生学和服装心理学的专门研 究机构，在从心理学、生理学、医学、人类工效学以及环境气候学、采暖通风和空气调节 等角度研究服装的过程中，也涉及到了纺织品和服装的热传递问题。1 9 4 0 年，气候学家和 生理学家p s i p l e 在选择寒冷气候服装的原则一文中，提出了结合生理学和气候学来 考虑服装的防寒保暖原则的观点。1 9 4 1 年，g a g g e 、b u r t o r 和b a z e t t t 3 l 提出了与人的生理参 数、心理感受和环境条件相联系的服装隔热指标克罗( c l o 值) 。1 9 4 6 年，p e r i c e 和r e s s 提出了用于衡量织物和织物隔热性能的热阻单位t o g 。1 9 4 9 年英国出版的热调节生理学 与服装科学和1 9 5 9 年出版的人在寒冷环境中服装生理专著【2 卅，提出了从服装生理 学的角度对纺织品和服装的热传递问题进行研究的观点。 6 0 年代，化纤工业的发展使得合成纤维的应用越来越广泛，合成纤维的研制和发展给 纺织服装业带来了极大的发展。然而常规合成纤维制品使用中所产生的闷热感促进了研究 者对织物传湿性能和热湿舒适性的研究。a h w o o d c o c k 提出了透湿指数i 这一综合传热传 1 浙江理工大学硕l 学位论文 湿两方面特性的指标降“。6 0 年代美国著名服装生理学家r f g o l d m e n 教授将服装的热阻 和透湿指数结合起来，进一步提出了服装的蒸发散热效能指数，并建议用热阻值、透湿指 数和蒸发散热效能指数作为服装的热湿舒适性物理指标。6 0 年代术，丹麦科技大学f a n g e r 教授以大量实验为基础，建立了考虑人体、服装、环境三方面六个因素的热舒适方程、舒 适图与七点标尺系统。1 9 6 7 年，n o r d o n 和d a v i d t7 】提出了三个关于纤维的含湿量与环境相 对湿度之间的动态关系经验公式，并于1 9 7 1 年在曼彻斯特举行的第三界国际专家讨论会 中作重点讨论。 从二十世纪七十年代后期开始，关于纺织品和服装的传热传湿特性以及热湿舒适性的 研究进一步活跃。除以生理学方法、人体穿着实验方法和仪器模拟测试方法对热湿舒适性 以及冷暖感、湿感等进行大量研究外，还以数学和物理方法对纺织品的传热和传湿性能作 了大量研究，并采用了计算机模拟，计算机计算数值解等方法。在纤维的基本传热传湿性 能研究中，川端测试了多种纤维的轴向和经向导热系数，野饲，藤本和丹羽等探讨了纤维 集合体中纤维的排列方向与其导热系数的关系，证实了热流沿纤维轴向通过时有较大的导 热系数。在织物结构与其传热湿性能的研究中，测试分析了织物克重、厚度、纤维品种及 其结合方式对传热湿性能的影响，也注意到了织物结构厚度方向有变化时热湿传递性能的 方向性差异，并开发了诸如防水透湿汽运动服、气颦织物等产品【4 1 。 1 9 8 6 年，b f a r n w o r t h 8 建立了多层织物系统热湿传递数值模型。1 9 8 7 年，w a l o t e n s t 9 】 提出了两个数学模型来描述纤维吸附湿分与通过织物内空气中的湿流的交互作用。 1 9 2 2 年，y l i 和b v h o l c o m b e 提出热湿耦合两阶段吸附模型，并借助该模型对吸湿 性织物与出汗皮肤问的接触冷感现象进行了一定程度的合理解释。 1 9 9 6 年，j c b a r n e s 和b v h o l c o m b e 1 0 阐述了大量显汗状态下由人体运动引起的吸湿 性服装靠近皮肤时，从皮肤处吸收水汽和移走时释放湿分的过程能够加强汗液从系统中排 出，且给出了类似透湿指数的湿阻计算式。1 9 9 9 年，d c o n g a l t o n 1 0 】对一种新型的防水透 气织物的防水透气和保暖性通过实验对比进行了定性分析。x j r e n 和j e r u c k m a n 】贝0 通 过理论分析和实验得出了防水透气性织物的水蒸气传递速率随其表面液滴数量的增加而 增加，除非在非等温条件下织物表面的液滴数量超过某一极限的结论。 2 0 0 0 年，j f f i n n 和s a g a r l l 2 】贝0 探讨了温度对防水透气性织物湿气传递性的影响， d a v i d l l 3 1 通过实验指出织物结构和织物表面间的水蒸气分压梯度是影响织物吸湿透气性能 的两个重要因素。 国内许多学者对服装面料的热湿传递特征也进行了研究，并取得了丰硕的成果。 2 浙江理t 人学硕士学位论文 中国人民解放军总后勤部军需装备研究所开始设计研究分段暖体假人用于综合测试 服装热阻，该项目于1 9 8 0 年完成。1 9 7 8 年，上海纺织科学研究院研制了椭圆筒保温仪。 八十年代开始，中纺大、西北纺院等单位相继开展了广泛的研究。1 9 8 2 年陈秋水等学者探 讨了织物透湿性能及其测试方法并提出了“透湿指标c ”这一反映织物透湿性能的评价指 标【1 4 】。王青华等学者研究了微气候区空气层厚度与热阻的关系和起绒织物的保暖性问题， 提出了接触热阻形成的一种观点【15 1 。1 9 8 4 年，姚穆院士、李毅等学者研制了织物微气候仪， 提出了“当量热阻”等综合反映织物传热传湿性能的评价指标，并探讨了织物结构参数与 传热传湿性能的关系，以及热流和湿流方向不一致时的织物传热传湿性能1 6 17 1 。1 9 8 6 年 王云祥等学者研制了织物热湿传递性能测试装置，对织物的传热性和传湿性能作了动态测 试【1 8 j 。1 9 8 7 年，姚穆院士、施楣梧等学者研制了织物微气候仪i i 型，提出了在湿传递同时 存在时，i c l o 对应4 摄氏度温差的观点和“适用温度”等指标【19 】。余风华学者把服装材 料视为多孔体，系统论述了导热、对流、流体扩散、毛细流动、蒸发、凝结等理论【2 0 1 。张 渭源学者论述了织物透湿机n t 2 ”。1 9 8 9 年俞建勇学者进一步研究了纺织品热湿传递的动态 特性，并探讨了纤维排列方向和孔隙率对热阻率的影响【2 ”。龚文忠学者研制了织物孔隙率 测试仪器、织物传湿和热湿动态传递性能测试仪，系统讨论了织物结构与其传热传湿性能 的关系【2 3 】。 1 9 9 0 年，姚穆院士探讨了织物湿传递的过程与其结构的关系【1 7 】。1 9 9 1 年邱冠雄等学 者研制了织物热湿性能测试仪，并研究了针织物的热湿舒适性【2 ”。1 9 9 2 年施楣梧等学者研 究了织物正反面结构不同所引起的传热传湿的方向性差异旧。1 9 9 4 年山东纺织工学院的韩 光亭等学者设计出具有吸湿透气功能的针织物结构模型【2 6 1 。1 9 9 5 年龙海如学者通过对几种 超细纤维与棉双层针织物对于液态水从内层向外层的传导，讨论了影响传导效应的因素和 机理【2 7 】。蒋培清等学者从物理学、生理学、心理学的角度综述了服装热湿舒适性的研究方 法【2 8 1 。唐世君等学者研制了织物热湿传递性能测试仪，推导了用于评价显汗条件下织物热 湿综合传递性能的新指标相对散热速率1 2 9 1 。张新安学者提出两种新的织物透湿测量方 法红外法、湿度差法【3 0 】。母景红等学者分析了吸湿性能与织物结构参数的关系，并判 别了主次因素3 ”。王其学者建立了织物差动毛细效应模型，从理论上探讨了织物里外层纤 维线密度与附加压力差的关系，织物罩外层厚度和纤维根数与液态水毛细运输流量的关 系，提出了优化织物设计的思路【3 2 】。2 0 0 2 年f a n j 教授等鲫研制出了一种新型的织物模拟 出汗的暖体假人，实验证明该仪器测量热阻和湿阻准确性高，重复性好。李俊等学者【3 4 1 研制的出汗暖体假人可模拟真人的各种姿势，实现了出汗的稳定性、连续性、出汗量和流 浙江理工人学硕上学位论文 速的微量控制。 总之，关于纺织品热湿传递性能的研究，国内外均进行得相当活跃，并都取得了成果， 但仍有很多理论和实践问题有待于继续深入研究。 1 2 常用织物热湿传递测试方法 目前，常用的织物热传递测试方法的仪器主要有平板式保温仪和k e s f t lh 型织物精 密热物性测试仪；常用的湿传递测试方法的仪器是透湿杯；服装热湿传递测试的仪器是出 汗暖体假人。 1 平板式保温仪【”1 采用的是将织物放在恒定温度的热板上，考虑维持热板恒温所需 要的热量，即恒定温差散热法，该仪器适用于测定各种织物的保温性能。国内已设立的测 试标准是g b l l 0 4 8 8 9 等。通过将试样覆盖于试验板上，试验板及底板和周围的保护板均 以电热控制相同的温度，并以通断电的方式保持恒温，使试验板的热量只能通过试样的方 向散发，测定试验板在一定时间内保持恒温所需要的加热时日j ，计算试样的保暖率、导 热系数k 和克罗值c l o 。 2 k e s f t ll i 型织物精密热物性测试仪该在热测定方面迅速而又精密，广泛用于织 物的热传递性能测试。通过加热板将热量传递给织物并扩散到环境，测得供给加热板消耗 的电能，计算织物的热传导率k 、热阻r 。和保暖率。 3 透湿杯测试方法【3 6 堤织物透湿性测试的主要方法，有着广泛的应用。国内外己设 立了许多测试标准，如：a s t me 9 60 0 、i s 0 2 5 2 8 、j i s l l 0 9 9 1 9 8 5 、g b t 1 2 7 0 4 9 1 等。透 湿杯测试织物的透湿性，是将织物在一定温度下，置于湿度梯度中，测试单位时间内透过 单位面积织物的水气量。透湿杯法又可分为吸湿法和蒸发法，吸湿法模拟绝对干燥物体受 潮的程度；蒸发法模拟汗液蒸气透过织物的速度。 4 出汗暖体假人是进行服装隔热值试验研究的理想测试设备。它的本体形态、区段 划分、关节活动、代谢产热、体表温度分布、皮肤辐射系数等均符合人体解剖生理特点， 可模拟人体表面温度分布，进行与人体有关得热学研究。利用暖体假人进行服装热湿舒适 性测试的指标为湿阻r 。、透湿量和热阻矗。 4 浙江理1 亡人学硕上学位论文 1 3 服装( 织物) 热湿传递特性的物理指标 表征服装材料热传递特性采用导热系数、热阻值、克罗值、保暖率等指标：表征服装 材料湿传递特性采用透湿率、湿阻、透湿指数等指标。这些指标的意义简述如下： ( 1 ) 导热系数k 。当纺织品厚度a x = 1 聊，表面积a = l m 2 ，温差a t = 1 时，单位时 间内由纺织品一面以热传导的方式传递到另一面的热n _ o ，导热系数k 的单位为w m 。 k ：些1 ( 1 ) a t ( 2 ) 热阻凡是评价纺织品隔热性能的指标。纺织品试样两面的温差a t 与垂直通过试样 单位面积的热流量g 之比，热阻尺，的单位为所2 w 。 ( 3 ) 克罗c l o 值是评价服装防寒隔热性能的指标。皮肤平均温度t = 3 3 9 c ，气温 = 2 l ，相对湿度5 0 ，风速l o c m s ，安静地坐着或从事轻度脑力劳动的人，代谢产 热量日。= 2 0 9 3 4 3 m 2 h ，感觉舒适时，所穿服装的隔热值i = i c l o 。 h c = 华 l - ( 2 ) 式中：口= 1 5 5 ( 4 ) 保暖率。与c l o 值一样，也是评价服装防寒隔热性能的指标，覆盖织物前传导 的热量q 0 与覆盖织物后传导的热量q 之差，与覆盖织物前传导的热量q 0 之比值。 。q o o 舻1 r 1 - ( 3 ) ( 5 ) 透湿量是评价织物湿传递性能的指标，有时也用透湿量b 表示织物的透湿性能， 其定义为通过织物试样的水量g 与未覆盖试样的同一容器在相同条件和时间内所蒸发的 水量g o 的百分比。 口：旦1 0 0 g 0 1 - ( 4 ) ( 6 ) 透温率矿阿，织物在单位时间t 内透过单位面积a 的透湿量m ，透湿率w 7 1 的单 位为g m 2 d 。 5 浙江理工大学硕十学位论文 ( 7 ) 湿阻r 。试样两面的水蒸气浓度差a c 与单位时间内垂直通过试样的湿流量肘或 湿热流量之比，湿阻r 。的单位为p a m2 w 。 ( 8 ) 透湿指数j 。考虑到热的散失不仅与温度梯度有关，还与水蒸气浓度梯度引起的 扩散热效应有关。1 9 6 2 年，w o o d c o c k 6 1 提出用服装透湿指数l 作为热气候条件下穿着舒适 性的评价指标。透湿指数l 的含义是：l = 1 ，表示水气对织物有完全的渗透性；l = o ，表 示水气对织物毫无渗透性。为了适应较大幅度的环境变化，希望l 越大越好。 1 4 服装( 织物) 热湿传递特性的评价方法 目前的评价体系中主要分为主观评价法和客观评价法两大类。其中，客观评价法中又 可分为物理学评价法和生理学评价法两大类；主观评价法也就是所谓的心理学评价法。 客观评价法中的物理学评价法是通过使用不同的仪器装置，如平板式保温仪、透湿杯、 k e s f t li i 型织物精密热物性测试仪、出汗暖体假人等，形成热湿舒适性特征的描述和表 征方法。客观评价法中的生理学评价方法是指通过人体在特定的活动水平和环境下，以穿 着不同类型的服装时生理参数的变化来评价服装舒适性的一种客观评判方法。它作为一种 与上述物理方法相辅相承的研究服装热湿舒适性的客观方法。主要测量指标有【37 】( 1 ) 皮 肤温度、体温和心率。如果受试者的平均皮肤温度在三个阶段变化较小，升降温过程都较 平稳，并且在三个阶段受试者的体核温度和心率办无明显变化，说明该服装的服用性能优 良，舒适性好。( 2 ) 出汗量、蒸发率。出汗量的多少反映服装的保暖性，如果出汗量多，那 么对应服装的保暖性好；蒸发率的大小反映了服装透湿性能力的优劣，服装的透湿气能力 越好，服装的湿舒适性就越好。 主观评判方法又称心理学评价方法，其方法是预先设计好调查问卷表格，问答可包括 粘感、冷感、热感、闷感和湿感等，由受试者在试验过程中，根据自己不同的感觉填写问 卷，对穿着的服装的舒适感觉进行评分。主观评判指标包括【2 8 1 ：( 1 ) 适穿感( 2 ) 热湿感( 3 ) p m v 和p p d 值。其中，p m v 和p p d 值是按照i s o7 7 3 0 中等热环境一p m v 和p p d 指 数的测定和热舒适条件的说明：利用人体代谢率、人体对外做功、服装热阻、着装覆盖表 面积、空气温度、平均辐射温度、空气相对速度、水气分压、对流转换系数和服装表面温 度，计算出预测试平均表决数p m v 和p p d ，再与7 点舒适标尺对照，以此评价人体的热 6 浙江理1 = 大学硕上学位论文 舒适性。 综上所述，尽管目前国内外学者对于服装( 织物) 舒适性的评价体系已经取得了大量 的研究成果，确定了多种衡量服装热湿舒适性评价方法，如物理指标评价法、微气候参数 评价法、暖体假人法、生理学评价法、心理学评价法、综合评价法等，但是各种方法都存 在一定意义上的不足之处，如单项物理指标无法表征服装的穿着状态、运动等因素均有重 要的影响：微气候参数评价法中，都只对各自所研制的微气候仪参数进行评价；心理学评 价法又无法客观公正地评价织物的热湿舒适性等。而用不同仪器测试得到的用来表征服装 ( 织物) 的热湿舒适性能的指标又没有一个标准。因此，论文就服装及其面料的热湿传递 性能的测试和评价方法进行了探讨，其研究结果对完善热湿传递理论以及正确指导人们着 装有着积极的现实意义。 浙江理t 大学硕 ：学位论文 第二章课题的研究意义和主要的工作内容 随着人们生活水平的提高，服装热湿舒适性已成为纺织服装领域的一大研究热点。通 过许多学者的研究，目前已经建立起了各种各样的测试方法和评价指标。在测试方法中， 其中一类是分项单纯测热或测湿的，测热的主要仪器有平板式保温仪、k e s f t l i i 型织物 精密热物性测试仪等，测湿的主要有透湿杯法、湿度梯度法等；另一类是测定热湿综合传 递性能的，如出汗暖体假人。单纯性热传递或湿传递研究方法仅考虑了织物两侧所形成温 差或水汽浓度差，而在织物中热流和质流是同时传递着的并且相互作用着的。为了更好地 模拟实际穿着情形，尤其是像夏季人体出汗时的情形，应当采用热湿同时测定的方法，如 出汗暖体假人。过去国内对服装保暖透湿性能主要是建立在平板式保暖仪、k e s f t li i 型 织物精密热物性测试仪和透湿杯的测试结果上，随着暖体假人在国内的应用与推广，特别 是织物模拟出汗的暖体假人的成功研制，有必要利用最新的研究成果，建立不同测试仪器 所得结果间的相互关系。 在此背景下，本课题首先对比研究分项单纯测热或测湿的仪器与测定热湿综合传递性 仪器的测试方法，其次结合环境因素探讨服装热舒适性能的评价方法，最后以大麻织物服 装为例，评价其热湿舒适性能。 本课题的工作内容包括： 1 利用平板保暖仪、k e s f t l i i 精密物热性仪和织物模拟出汗的暖体假人，在6 5 相对湿度、2 0 。c 的标准条件下测试一组衬衣及其面料的热阻抗，评价服装及其材料热传递 性能的测试方法。 2 利用透湿杯法和织物模拟出汗的暖体假人，在6 5 相对湿度、2 0 的标准条件下 测试一组衬衣湿阻及其面料的透湿率，提出用透湿度指标来表征服装及其面料的湿传递特 征，评价服装及其材料的湿传递性能的测试方法。 3 基于人体服装环境系统研究服装的热湿传递特性，以人体舒适性p m v 和p p d 为 指标，探讨服装热舒适性能的评价方法。 4 建立在上述研究之上，以大麻织物服装为例，评价大麻织物及其服装的热、湿舒 适性能。 浙江理工大学坝七学位论文 3 1 引言 第三章服装及其材料热传递性能的测试方法探讨 关于热舒适性科学的测试方法在功能面料和服装的研发、贸易中极其重要。织物热舒 适性能的测试方法有很多，但是其测试的根本原理都是建立在热传导的基础之上。目前， 测试热传递性能的仪器主要有k e s f t li i 、平板保暖仪和暖体假人。如：k a w a b a t a 等【3 8 】 利用k e s f 测试装置测试织物的导热系数、保暖率和接触冷暖感指标q m a x 值，从而评价 织物的热传递性能。根据a s t m 标准【3 9 】，平板保暖仪也能非常准确地测试服装材料的热传 递性能。目前人们已经研制出各种不同类型的暖体假人来测试服装及其材料的热传递性能 指标。文献【4 m4 1 】指出平板仪适合测试绝大多数纺织品的保暖性能，但平面试样与服装形态 存在较大的差异。文献【4 2 1 认为垂直式平板织物保暖仪在织物与热板保持一定间隙时，能够 反映服装的保暖性能。而香港理工大学最新研制的织物模拟出汗的暖体假人【3 3 】通过真实模 拟人体出汗，测试服装的热舒适性能指标。 k e s f t li i 、平板式织物保暖仪与暖体假人分别是织物和服装热舒适性测试的三种不 同的方法，本章对一组衬衣及其面料的服装热阻和织物热阻进行了测试比较，探讨 k e s f t li i 、平板式织物保暖仪和暖体假人在评价织物和服装热传递特征方面的作用。 3 2 实验 3 2 1 实验样品及基本结构参数 实验样品的基本结构参数见表3 1 ，包括常规麻棉类织物、新型大麻类织物、常规化纤 类织物和新型防水化纤类织物四大类。 织物基本结构参数的测试方法如下。 3 2 1 1 经纬密度 按照国际标准i s o7 2 1 1 2 1 9 8 4 机织物结构分析方法中单位长度纱线根数的测定，采用 移动式织物密度镜法。测试前将织物按规定在6 5 相对湿度、2 2 的标准条件下静置2 4 d 9 浙江理工大学硕j + 学位论文 时进行预调湿和调温。将织物摊平，把织物密度镜放在上面，经( 或纬) 纱被计数，密度 镜的刻度尺就平行于纬( 或经) 纱，转动螺杆，在规定的测量距离内计数纱线根数。将测 得的一定长度内的纱线根数折算至1 0 c m 长度内所含纱线的根数。1 4 3 1 表3 1 实验样品名称及基本结构参数 序 品名经纬密度根 紧度，平方米重 厚度 号 经向纬向总紧度 g m 。2 l 5 5 4 5 麻棉平纹布 2 4 0 1 6 05 5 4 63 6 9 77 1 9 32 0 3o 3 7 2 5 5 4 5 麻棉平纹布 2 4 0 1 6 06 l ，5 24 1 0 17 7 3 02 0 0o 3 6 3 5 5 4 5 麻棉平纹布 1 9 6 1 4 25 3 2 93 8 6 17 1 3 31 7 5o 3 8 4 1 0 0 棉色织布2 7 0 x 2 8 03 7 3 83 8 7 66 1 6 51 2 50 3 5 5纯棉斜纹布3 6 0 x 2 4 07 9 9 25 3 2 89 0 6 23 0 0o 5 0 6纯棉灯芯绒2 6 0 x 4 7 05 0 9 09 0 0 29 4 0 83 0 20 7 0 7 5 5 4 5 人麻棉平纹布 2 7 0 x 2 2 04 8 9 43 9 8 86 9 3 01 3 2o 3 0 8 1 0 0 大麻平布2 4 0 x 2 4 04 6 9 94 6 9 97 1 9 01 3 1o 2 6 9 5 5 4 5 人麻棉牛仔布 3 0 0 x 2 4 08 8 8 07 1 0 49 6 7 63 6 3o 7 1 1 07 0 3 0 锦棉平布4 2 0 3 2 07 2 8 95 5 5 38 7 9 41 4 1o 2 2 1 1 5 0 5 0 毛涤凡立丁 2 4 0 2 4 05 0 2 35 0 。2 37 5 2 31 7 20 2 7 1 2 1 0 0 涤平纹布4 2 0 x 4 0 05 8 1 55 5 3 88 1 3 31 2 6o 2 1 1 3 尼龙塔夫面料 3 4 0 4 6 03 9 7 85 3 ，8 27 2 ，1 96 9 5o 1 0 1 4 花格尼丝纺面料 5 2 0 3 6 06 4 9 64 4 ，9 78 0 7 28 40 1 3 1 5 尼龙塔夫p u 涂层 5 2 0 x 4 0 06 6 6 55 1 2 78 3 7 5 1 0 5 6o 1 3 3 2 1 2 织物紧度 织物紧度按照公式3 一( 1 ) 、3 - ( 2 ) 、3 - ( 3 ) 计算得到： e r = 0 0 3 7 瓜b3 ：( 1 ) 研= 0 0 3 7 扫了名3 一( 2 ) e z = e r + 驴等 3 _ ( 3 ) 其中，e ，e ，e ：分别表示织物经向、纬向、总紧度( ) ； b ，易分别表示织物经、纬纱线密度( 根1 0 e r a ) ； ，分别表示织物经、纬纱线特数。 纱线线密度按照国际标准i s o3 8 0 1 1 9 7 7 机织物单位长度质量的测定，测试前将织物按 浙江理t 大学硕上学位论文 规定在6 5 相对湿度、2 2 c 的标准条件下静置2 4 - j 时进行预调湿和调温。然后按照g b 4 6 6 6 8 4 测定长度( 精确n o 1 厘米) ；称量( 精确n o 0 0 1 克) 。 4 4 1 3 2 1 3 平方米重 将样品按规定，在6 5 相对湿度、2 2 c 的标准条件下进行预调湿和调温，再将试样静 置于恒温恒湿条件下2 4 d 时，依次在样品上截取面积为1 0 0 c m 2 的圆形实验样品各l o 块。将 实验样品平铺于电子天平上，称重，精确到0 0 0 1 9 ，并求其平均值。按规定要求进行修约 e o 1 9 。 4 4 1 3 2 1 4 织物厚度 织物的厚度用y g ( b ) 1 4 1 d 型数字式织物厚度仪测定。各种织物测1 0 次，求出平均值即 为该织物的厚度。测试前将织物按规定在6 5 相对湿度、2 2 。c 的标准条件下静置2 4 d 时进 行预调湿和调温。测试时将织物放平，施加的压力按材料的性能而定，我们选5 0 c n c m 2 为施加的压力。将测得的数据按要求进行修约至0 0 1 m m 。 4 5 1 3 2 2 实验仪器与方法 所有实验都是在温度2 0 4 - 0 5 ，相对湿度6 5 5 的环境下进行。 3 2 2 1 k e s f - t li i 型精密热物性仪 k e s f t l i i 型精密热物性仪由热源箱( b t - b o x ) ，温度探测箱( t - b o x ) ，冷源和仪表 组成。仪表部分的框图如图3 1 所示。 实验中，分别测试有无试样时保持试验板恒温所需热量，计算纺织品的热阻值和保温 率。仪器热板温度为3 04 c ，模拟人体皮肤表面温度。每种样品均取三个试样，尺寸为1 4 c m x1 4 c m ；试样均在距布的头末端1 5 c m 以上，离布边1 0 c m 以上取样；试验之前，所有试样 在上述条件下调湿2 4 小时；每一织物测试3 块试样，每快试样测试l o 次，求取平均值。 浙江理工大学硕上学位论文 试样【1 0 x l d ) 图3 1k e s f 精密热物性仪控制框面板图图3 2k e s f 精密热物性测试仪示意图 3 2 2 2 平板保暖仪 保温仪由试验台平板、机箱构成，组成了一个恒定温差环境。其中试验台平板由试验 板、保护板和底板组成，温度恒定在3 6 ，四周用隔热材料与外界隔开，试验板与保护板 也用隔热材料相隔，而实验台的三板之间的温差为零，确保试验板上的热量仅向上传递。 而机箱的温度由温度传感器测定，一般为2 0 左右( 为标准大气温度) 。试样放置在试验 板上，测试单位时间内维持试验板恒定温度所需的外界补充热量，即为通过织物散失的热 量，也