织物耐热性和耐水蒸气性和防汗热板测试方法

每个人都穿衣服，也经常买衣服，我们在选择衣服的时候可能有很多标准，但大多数都会提到“舒适”二字。 舒适的表现也有多种形式，衣服可能柔软，可能轻便，舒适，还有一种舒适叫“热湿舒适”，什么意思？

“热湿舒适度”是通过热阻和水汽阻来衡量的。 简单地说，热阻就是阻止热传递的能力。 服装的诞生就是为了起到隔热保暖的作用，防止过多的热量散失，保证身体处于舒适的温度环境中的作用。 当体外温度低于体温时，必然带来由内向外的热量传递，中间的织物吸收热量，建立梯子，逐渐稳定两侧温差，从而形成稳态过程需要的能量是热阻。 热阻值越大，衣服的保暖性越好。 同样，耐水汽性是稳定织物两侧水汽压差所需的能量。 耐水蒸气值越大，服装的排汗性越差，穿在身上会感觉粘湿难受。

为什么 他们研究热阻和水蒸气阻力 面料?

当外界温度较高或人体进行剧烈活动时，包裹在人体表面的衣物会被大量的汗水弄湿。 近年来，随着功能性纺织品开发研究的不断深入，对该状态下织物的热湿舒适性的研究越来越受到研究人员的关注。 人体产热与散热的平衡是生命得以延续的必要条件。 热量的产生取决于机体的生理变化过程，而散热则通过对流、传导、辐射和蒸发四种方式进行。 散热与周围环境条件和服装面料的性能和状态有关，尤其是在服装受潮后，服装热阻发生变化，人体产热和散热的平衡被打破，所以对保暖性的评价湿润后的面料，可以知道出汗时面料的散热量，指导身体处于出汗状态时穿什么。

常用 耐热性和耐水蒸气性 测试方法

恒温法

将织物放在恒温热板的一侧，恒温热板的另一侧为绝热保护，确定不放置试样时保持热板恒温所需的热量并将其放在样，从而计算出织物的保温率，从而说明织物的保温性能。 先测试不放置试件保持测试板恒温所需的功率，再测试放置试件所需的功率，通过式（1）计算：

WR = (1-b/a) × 100% (1)

Wr为绝缘率，%； a 为试板未放置试样时消耗的热功率，W； b为试件放上时试板消耗的热功率，W。

目前用来测试评价平板材料绝缘性能的单板法就是采用这种测试方法。

但单板法以上没有保护罩，因此气流在试件表面会引起一定的对流散热，测试结果成为对流和传导散热的综合值。 由于恒温恒湿箱内气流不稳定，导致试件上部气流速率高时测得的绝缘率低，绝缘材料通常较厚，边缘散热切样明显等，使得现有单板仪器的测试稳定性不佳。 另外，GB 11048-89《纺织品绝缘性能试验方法》和FZ/T 01029-93《纺织品稳态条件下热阻和水蒸气阻的测定中热阻试验》，均属于恒温方法。

散热器 R吃 Method

降温法是将热体加热到一定温度后，停止供电，在热体的一侧覆盖织物或在绝热的情况下，在热体的另一侧用织物包裹，然后让自然降温，测量热体冷却到一定温度所需的时间，或测量热体在一定时间内的降温值，用降温速度来表示织物的隔热性能。 有的还在装置上设置加压装置，测定织物在一定压力下的保温性能。 这种方法比恒温法测定速度快，但只能粗略比较服装材料的绝缘性能，不能定量测定织物的热阻。

蒸发 H吃 P晚了 Method

蒸发热板法也称为 防护电炉法， 被称为“皮肤模型”，可以模拟贴近人体皮肤发生的热湿传递过程，是目前测量织物热阻和水蒸气阻值最准确的设备。 Guarded Hotplate 包括温度和水蒸气控制和测量装置以及热保护环和温度控制装置（环境室）。

静止 P晚了 Method

织物夹在两块温度不同的恒温冷热板之间，通过薄平板热流传感器测量流过织物的热流，即热板法。 通过计算织物的热阻和导热系数来判断传热性能。 但是，用这种方法测试织物的隔热性能时，在试样的边界处出现了明显的边缘效应。 为了消除边缘效应，减少测试误差，需要对已知导热系数的材料进行测量标定，得到标定系数。 这种方法不适用于测试导热系数低于0.15W/(m×k)的材料，因为会放大校准误差，降低仪器的准确度。 对应标准有ASTMD1518-2014《使用热板的击球系统热阻的标准测试方法》、GB/T11048-2008《纺织品稳态条件下热阻和水蒸气阻的生理舒适性测定》和JISL1096-2010测试织物和针织物的方法”。

“出汗 T熊=

“出汗躯干”是皮肤模拟器。 该装置由电加热的金属圆筒制成，形状与人体躯干相似，但不能模拟人体的行为动作。 本仪器可高精度模拟，测量与保暖透湿相关的参数。

水分 P可渗透的 Cup Method

透湿杯法根据耐水蒸气性的定义测量服装织物的耐水蒸气性。 测量时，首先测量环境的相对湿度，然后求出测量值与水面湿度的差值，用实际透湿量除以差值得到总水蒸气阻值（总水蒸气阻值=杯中空气层、织物表面空气层的阻湿性+织物本身的阻湿性）。 最后，总水蒸气阻值减去杯中空气层空白实验和织物表面空气层水蒸气阻值即为织物的水蒸气阻值。 在测量过程中，需要考虑面积因素的影响。

出汗和变暖 T熊 S模仿 Device

出汗保暖躯干模拟装置包括躯干实体部分和测控部分，可以更好地模拟动态热湿传递。 在平衡稳定状态下，该装置可测量体表、环境和躯干体的温湿度值和变化率，得到稳定平衡状态和恒定热湿通量下的织物水汽阻值，非- 通过一定的平衡方程稳定水分分散情况。

T是 M防汗热板方法

 热阻测试：将试样覆盖在电热试验板上，试验板及其周围和底部的热保护环能保持相同的恒温。 整个试验装置放置在恒温、恒湿、恒风速的气候试验箱中，电热试验板上的温度随气候试验箱的温度形成温度梯度。

电热试板通过试件向周围散发热量，将这一散热过程中消耗的功率带入相应的方程式，即得热阻值。

耐水蒸气试验：测定耐水蒸气性，需要在多孔电热试验板上覆盖一层透气不透水的薄膜，进入电热板的水通过薄膜后以水的形式蒸发蒸气（没有液态水接触样品）。 将试件置于薄膜上后，求出在一定的水分蒸发率下保持恒定试验温度所需的热流量，与通过试件的水蒸气压结合公式计算出试件耐水蒸气值。

防汗电炉 由人体皮肤模拟测试板、自动供水系统、风速稳定系统、测试主机等组成，还需要配备环境箱，因为整个测试都是将测试板放在环境箱内以满足试验所需的温度和湿度条件。

配备自动供水系统，确保供水稳定，无需任何调整，不漏水。 配备风速稳定系统，确保风速0-2m/s连续可调，均匀稳定，满足各种检测标准。 独立一体化设计，测试主机与环境实验箱完全分离设计，测试样品厚度自动感应，通过样品厚度，计算出最合适的PID加热参数，可快速达到测试条件。

该仪器使用如下。

开机前先检查恒温恒湿水箱水位，指示水量是否充足，请先加水。 否则，即使机器打开，Guarded Hotplate 也不会工作。 加水方法：打开前门，旋开左侧不锈钢盖，取附件漏斗，注入蒸馏水，用于小气候湿度调节。 只需在水位指示线之间注水即可。

打开电源后，显示气候室温湿度设置面板。 耐热试验气候室温度20℃，湿度65%，水蒸气试验气候室温度35℃，湿度40%。

 

Thermal——热 Resistance T是

(1)测试顺序为：冷机预热-热阻参数设置-热阻空板测试-热阻测试

(2)冷机预热：接通电源后，整机需要预热45min，在试盘上加一块中厚面料，待试盘到35摄氏度，取出面料. 然后观察加热板温度和底板温度至35.2摄氏度左右，完成冷机预热，即可将试件（或标准样品）放入试验台。

(3)热电阻参数设置：按标准要求设置。

(4)热阻空板测试：在不放置试件的情况下，测量温度梯度下的热阻。 空盘测试不需要每次都做，因为空盘测试的重复误差很小，建议3-6个月测试一次。

(5) 热阻测试：将被测样品放在测试板的上表面，调节测试室内测试台前部的升降按钮，盖住金属压接件的四个面，当金属压接件是准确的水平位置，然后放下有机玻璃盖，盖上仪器门，按下启动按钮，仪器将自动运行。 稳定后，按停止键，仪器会一直显示热阻值作为测试结果。

更换试样并重复前面的测试步骤。 最后取平均值进行评价。 结果保留在 3 位有效数字中。

 

水蒸气esistance T是

(1) 测试顺序为：冷机预热-耐水汽参数设置-加湿补水及试片放置-耐水汽空板测试--耐水汽测试

(2)冷机预热：接通电源后，整机需要预热60min左右，在试板上加一块中厚面料，待试板达到35摄氏度，取出织物。 然后观察加热板温度和底板温度至35.2摄氏度左右，完成冷机预热，即可在试验台上对试件（或标准样品）进行测试。

(3)除加湿补水和贴膜外，耐水汽和耐热的测试类似，这里不再赘述。 加湿补水：按下控制面板上的湿阻键，调节杆防水接头稍松，补水盒内的水自动流入试验箱，观察右侧水位指示器试验台和试验体多孔板表面，

当用手触摸多孔板表面有水流出时，可将水位调节杆停下，向上拉紧防水接头。

(4)取两张薄膜，用于测试的柔性面，平铺在多孔板表面，两层薄膜之间可用蒸馏水适当润湿。 用附带的棉块将薄膜弄平，并去除薄膜和多孔板之间的气泡。 其余步骤显示热阻测试，最后记录测试结果。

注意：这种类型的 Guarded Hotplate 需要定制的计算机。 配合相应的测试软件如SGHP软件，可以直接在电脑上看到测试结果。

另外，根据不同的标准预先准备好试样，通常将试样切成50cm×50cm，将加工后的试样放置在测试区表面。 如果样品厚度超过1mm，则调整风速传感器的高度，使样品与传感器之间的高度约为15mm。

又如，根据ISO139：2005《纺织品湿度调节和测试标准大气》标准，有一些要求：

-要求20安培单相电源

-三次蒸馏水（不是自来水直接供水）

-最大样品尺寸：300mm x 300mm 样品厚度<5mm

214 mm x 214 mm 样品厚度 5-70 mm

-金属板：3mm厚多孔金属板（磷青铜合金）200mm x 200mm

-金属板控温：35℃±0.1℃

-热保护温度控制：35℃±0.1℃

– 空气在湿度调节后平行流过金属板和热保护环

– 气流波导高度：桌面上方 55mm ±3mm

– 气流温度范围：18℃-40℃±0.1℃

– 相对湿度：30-70% ±3%

– 测试气流温度精度：±0.5℃ 热阻和湿阻 < 0.5m2.K/W 和 100m2.Pa/W

– 空气速度：1 ± 0.05 m/s，在 15°C 温度下在工作台上以 20 mm 处测量，等等。

高品质的一些特征 守卫电炉

(1)实用性高

独立的设计系统，易于控制； 导热板高度可根据测试样品厚度自动调整，确保风速传感器高于导热板15mm，使测试环境更真实。

(2) 远程监控

提供基于Windows的软件，测试室内主机通过Wi-Fi与软件连接，操作人员可在办公室控制和监控测试情况。

(3) 测试结果更具参考价值

复杂的特殊设计环境确保了对空气温度、空气速度和相对湿度的最严格控制和监测，从而能够更客观地测试测试样品的舒适度。

(4) 稳定可靠的数据处理器

可选电脑显示所有实时数据，远程控制和创建测试报告，自动计算热阻、水蒸气阻力（蒸发阻力）、水蒸气渗透指数、绝缘值、热损失、测量结果显示，以及动态曲线。

(4) 适用国际通用标准

内置可编程测试程序，满足相关ASTM、GB/T、ISO等标准的要求。

 

防护板规格及参数（以特定的为参考）

(RCT) 热阻范围 0.002-2 .0 m² k/w

重复性≤±2%

分辨率 0.0001 m²k/watt

(Ret) 湿阻范围 0-1000 m² Pa/W

分辨率 0.001 m²- Pa/watt

测试温度范围 0 – 35°C

控温精度±0.2℃

风速 0 ~ 1 m/s

风速精度±1%

样品厚度 0 ~ 50 mm

测试板面积 254 mm x 254 mm

保护环尺寸 512 mm x 512 mm

保护环宽度 127 毫米

标准 ISO 11092、ASTM F1868、GB/T 11048

电压 110 伏 / 220 伏 50 赫兹

重量62公斤

尺寸770 x 670 x 430 mm（长x宽x高）

这些 Guarded Hotplates 广泛用于商业测试实验室、军事、研究机构、运动、休闲和家居服装，以及其他纺织品或类似纺织品的测试。

服装（面料） H吃和 M费用 T转让（BOT） C的特点 P生理的 Indicators

用导热系数、热阻值、CLO值、保暖性等指标表征服装材料的传热特性； 用透湿性、防潮性、透湿指数等指标表征服装面料的水蒸气传递特性。 这些指标的意义简述如下。

(1) 热导率 K。

当纺织品的厚度Δx=1m时，表面积A=1m^2, 温差ΔT=1℃，单位时间内通过热传导从纺织品的一侧传递到另一侧的热量Q，导热系数K的单位为W/m℃。

 

(2) 热阻 Rd

热阻Rd是评价纺织品隔热性能的指标。 是纺织品试验两侧的温差ΔT与垂直通过试样的单位面积热流率q的比值，热阻R的单位为℃-m2/W。

(3) CLO值

CLO值是评价服装保冷性能的指标。 平均体表温度Ts=33℃，气温Ta=21℃，相对湿度≤50%，风速≤10cm/s，静坐或做轻脑力劳动者，代谢产热Hc=209.34J/ m2-h，舒适感，所穿衣服的隔热值I=1CLO。

α=1.55

(4) 隔热率β

隔热率β与CLO值相同，也是评价服装保冷性能的指标。 它是覆盖织物Q0之前传导的热量与覆盖织物Q之后传导的热量之差与覆盖织物Q0之前传导的热量之比。

(5) 透湿性

透湿量是评价织物湿转移性能的指标，有时也用透湿量B来表示织物的透湿性能，其定义为水份G通过织物试样的百分比，与此相同容器未覆盖在相同条件和时间 G0 下蒸发的样品。

(6)透湿性WVT

透湿率WVT是单位时间t内通过单位面积A的水分透过量，透湿率WVT的单位是g/m2-d。

(7) 耐水蒸气性

Re为试件两侧的水蒸气浓度差ΔC和单位时间垂直通过试件的湿流量M'​​或湿热流量比，湿阻R的单位为Pa-m² /W。

(8)透湿指数Ia

考虑到热损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，Woodcock于1962年提出透湿指数Ia作为炎热气候条件下穿着舒适度的评价指标。 透湿指数Ia是指Ia=1，表示织物上的水汽完全渗透； Ia = 0，表示织物上的水蒸气不渗透。 为了适应大的环境变化，期望Ia尽可能大。

评价 M的方法 F阿布里克 H吃和 M费用 T转让（BOT） C极特

目前的评价体系主要分为两大类，主观评价法和客观评价法。 其中，客观评价法可分为物理评价法和生理评价法两大类； 主观评价法又称心理评价法。

物理评价方法中的客观评价方法是通过使用不同的仪器设备，如平板加湿器、透湿杯、织物精密热重要性测试仪、出汗保暖人体假人等，形成对热的描述和表征方法。和潮湿的舒适特性。 客观评价法中的生理评价法是指通过人体在特定活动水平和环境下穿着不同类型服装时生理参数的变化来判断服装舒适度的一种客观方法。 它是一种客观的研究服装热湿舒适性的方法，是对上述物理方法的补充。 主要测量指标有（1）体表温度、体温、心率。 如果三个阶段受试者平均体表温度变化较小，升温和降温过程平稳，三个阶段受试者身体核心温度和心率无明显变化，则说明该服装具有卓越的性能和良好的舒适性。 (2)出汗量、蒸发率。 出汗量的多少反映了衣服的保暖性，如果出汗量多，则相应的衣服保暖性好； 蒸发率的大小反映了服装透湿性的强弱，服装透湿性越好，服装的湿润舒适性能越好。

主观评价法又称心理评价法，是一种预先设计好的问卷表，可以包括粘、冷、热、闷、湿等问题和答案。测试期间的感觉并对所穿衣服的舒适度进行评分。 主观评价指标包括（1）耐磨性，（2）热湿度，（3）PMV和PPD值。 其中，PMV和PPD值是根据ISO 7730等热环境-PMV和PPD指数和热舒适条件的描述计算的：适用的人体新陈代谢、人体对外做功、服装的热阻、衣服覆盖的表面积、空气温度、平均辐射温度、相对气流速度、水气分压、对流转换系数和衣服表面温度，计算出预试平均投PMV和PPD。 PPD，再与7点舒适度量表进行比较，评价人体的热舒适度。

综上所述，尽管国内外学者在服装（面料）舒适性评价体系方面取得了大量研究成果，并确定了多种衡量服装热湿舒适性评价的方法，如物理指标评价法等、小气候参数评价法、暖体假人法、生理评价法、心理评价法、综合评价法等，各种方法都存在一定的有意义的缺点，如单一的物理指标不能表征服装穿着状态、运动等因素重要的是：小气候参数评价方法，只对各自研制的小气候仪器参数进行评价； 心理评价方法，不能客观、公正地评价面料的热湿舒适性等。而且通过不同仪器测试得到的表征服装（面料）热湿舒适性能的指标没有一个标准。 因此，需要更多地研究服装及其面料热湿传递性能的测试和评价方法，以完善热湿传递理论，为人们的着装风格提供正确的指导。