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美邦儀器技術(shù)期刊——第二期

2017-03-10 03:02:01

《織物透氣性能的研究》——第二期
主題：關(guān)于織物透氣性能的討論
發(fā)布時(shí)間：2017-03-10
一、織物透氣性測(cè)試的意義
　　人體穿著服裝，除了可以給人以裝飾美外，其主要目的是保持人體與周圍環(huán)境之間的溫度交換平衡。當(dāng)周圍環(huán)境變化時(shí)，利用增減服裝來調(diào)節(jié)平衡，可保持人體皮膚的環(huán)境溫度相對(duì)穩(wěn)定。 
　　為了研究織物在人體-服裝-環(huán)境系統(tǒng)中直到的重要調(diào)節(jié)作用，就需要測(cè)量織物的通透性。所謂通透性，是指熱、濕(液相氣相)、空氣(氣流)等通過織物的難易程度，這種性能隨著使用的目的不同而異。人體不斷進(jìn)行著代謝，來維持皮膚表面溫度恒定。此時(shí)，人體皮膚表面不斷向環(huán)境散發(fā)熱量和濕氣。濕氣包括兩方面內(nèi)容，其一是在人體靜止條件下，通過無感排汗向環(huán)境蒸發(fā)的濕氣(氣相)；另一方面是在人體運(yùn)動(dòng)的條件下，通過不感排汗向環(huán)境散發(fā)濕氣(液相)。為此，就需要測(cè)定織物的保暖性、透水性、吸濕性、透氣性等，依次來間接反映服裝在穿著時(shí)的舒服性能。
　　隨著人們生活水平的提高，對(duì)織物的性能要求日益提高，因此，作為織物性能重要組成部分的透氣性也顯得越來越重要，其性能的檢測(cè)與評(píng)價(jià)方法也相應(yīng)的更加重要。
二、織物透氣性的影響因素
　　影響織物透氣性的因素很多，有纖維的截面形狀、紗線的細(xì)度與體積重量、織物的組織材料、結(jié)構(gòu)、表面特征、加工方式與以及染整加工工藝條件等等，具體見表1。  
表1織物透氣性影響因素
三、織物透氣性能的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
　　織物的透氣性是指在一定的壓差下，單位時(shí)間內(nèi)渡過織物單位面積的空氣體積(其單位為m2·s)。一般的服裝面料都有一定的透氣性，因?yàn)槿梭w時(shí)刻都在呼吸，而服裝面料的透氣性恰好為人體皮膚與外界氣體交換提供了通道。同時(shí)，服裝面料的透氣性也有利于人體熱量的發(fā)散，從而使人體保持舒服。 
　　影響織物舒服性的另一個(gè)重要因素是織物的透氣性。運(yùn)動(dòng)服、防風(fēng)防寒服均對(duì)織物透氣性有較高要求。有些工業(yè)紡織品如飛機(jī)降落傘、濾布等對(duì)織物透氣性有特殊要求。織物透氣性決定于織物中經(jīng)緯紗線間以及纖維間隙的數(shù)量與大小，亦與經(jīng)緯密度、經(jīng)緯紗線特?cái)?shù)、紗線等因素有關(guān)。此外還與纖維性質(zhì)、紗線結(jié)構(gòu)、織物厚度和體積重量等因素有關(guān)。衣著用織物在穿著中的透氣性還受到外界大氣因素的影響，一般氣溫升高，透氣性下降，風(fēng)速增加，則透氣性增大。 
　　織物透氣性的研究開始于衛(wèi)生面料應(yīng)用的十九世紀(jì)。通過多孔介質(zhì)研究透氣性的結(jié)果，Darcy建立了依據(jù)壓降所得出的與透氣之間的線形關(guān)系，研究織物透氣性的Rubner正是以Darcy的規(guī)律為依據(jù)。接下來的研究是由Rekk，F(xiàn)lorinskii，F(xiàn)ochheimer，Khanzhonkov和Zelenko探索了氣流通過多孔材料的通過率，這項(xiàng)研究顯示了由壓差決定的透過性不再隨著過濾速率的提高而呈現(xiàn)線形變化。應(yīng)用到紡織材料上，這種現(xiàn)象在Rakhmatullin的研究和他提出的等式中有所反映。Arkhangel對(duì)紡織材料透氣性做了大量系統(tǒng)的研究，引進(jìn)了一個(gè)現(xiàn)在常用的特征值-透氣系數(shù)，并提出根據(jù)他們的透氣性不同對(duì)紡織品進(jìn)行分類。織物不同特征結(jié)構(gòu)對(duì)他們透氣性的影響已經(jīng)由Clayton、Keswell、Hearle等人研究出來。 
四、國(guó)內(nèi)外常用織物透氣性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和方法
1. 透氣性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)介紹 
　　紡織品的透氣性是影響織物性能的重要因素之一。服用、裝飾用織物等的舒服性能與織物的透氣性有很大關(guān)系。一些工業(yè)紡織品，如飛機(jī)降落傘、濾布以及氣囊織物也須遵守一定的透氣性要求，才能更好的發(fā)揮作用。 
　　目前，國(guó)外的透氣性檢測(cè)方法主要有：ISO 9237-1995(主要應(yīng)用于紡織織物、產(chǎn)業(yè)用布、非織造布上)；ISO 7229-1997(主要應(yīng)用于橡膠或塑料涂層織物)；ASTM D737-2004(2012)(主要應(yīng)用于紡織織物)；BS 5636-1978(主要應(yīng)用于紡織織物)；JIS L1096-1999(主要應(yīng)用于紡織品)。
　　我們國(guó)內(nèi)對(duì)織物透氣性的測(cè)定方法，應(yīng)用較為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)是GB/T 5453-1997(等效采用ISO 9237-1995)，該標(biāo)準(zhǔn)適用于多種紡織織物，包括產(chǎn)業(yè)用織物、非織物布和其它可透氣的紡織產(chǎn)品。在測(cè)試時(shí)通過不同的壓降對(duì)服用織物與產(chǎn)業(yè)用織物進(jìn)行了細(xì)微區(qū)分，服用織物壓降選擇100Pa，產(chǎn)業(yè)用織物壓降為200Pa。GB/T 5453-1985《織物透氣生試驗(yàn)方法》中以透氣量(是指織物兩面在規(guī)定的壓力差下，單位時(shí)間內(nèi)流過織物單位面積的空氣體積)衡量織物透氣性的指標(biāo)，修訂標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5453-1997采用透氣率(是指在規(guī)定的試樣面積、壓降和時(shí)間條件下，氣流垂直通過試樣的速率)表示織物的透氣性能。 
　　而ASTM D737與上述兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)在適用范圍、溫濕度、測(cè)試面積、壓力差等方面有所差異。考慮到進(jìn)出口紡織品貿(mào)易的實(shí)際情況，擬選用不同的樣品對(duì)ISO 9237和ASTM D737的具體溫濕度、測(cè)試面積、壓力差，等條件進(jìn)行對(duì)比探討，選擇出適用性和代表性的條件，建立適合進(jìn)出口貿(mào)易的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 
2. 透氣性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)比較 
　　目前，常用的透氣性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)主要有ASTM D737-2012《紡織品透氣性測(cè)試方法》，ISO 9237-1995《紡織品織物透氣性的測(cè)定》，GB/T 5453-1997《紡織品織物透氣性的測(cè)定》和JIS L1096-1999《紡織品透氣性測(cè)試方法》。其中，GB/T 5453-1997等效于ISO 9237-1995。JIS L1096-1999分為A法和B法，A法采用弗雷澤型(Frazir)透氣度測(cè)試儀，壓差為125Pa，測(cè)量5次求平均值；B值采用格利型(Gurley)透氣度測(cè)試儀，測(cè)量在特定壓差下，300ml空氣透過織物所用的時(shí)間，透氣率用時(shí)間來表達(dá)，單位為秒，此法適用于毛織物。由于JIS L1096要求采用特定的儀器，因而在日常檢測(cè)中并不常用在下文的條件探討中，不考慮該標(biāo)準(zhǔn)。 
　　對(duì)于進(jìn)出口貿(mào)易來說，抽樣的代表性至關(guān)重要，因此系統(tǒng)內(nèi)部也對(duì)紡織品和服裝的抽樣均制定了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為了更好的適應(yīng)進(jìn)出口紡織品的具體情況，抽樣的原則引用SN/T 3702《進(jìn)出口紡織品質(zhì)量符合性評(píng)價(jià)抽樣方法》，該標(biāo)準(zhǔn)包括7個(gè)部分分別為： 
——1部分：通則
——2部分：紡織原料
——3部分：紡織紗線
——4部分：紡織織物
——5部分：紡織制品
——6部分：服裝
——7部分：特種紡織品
　　可以滿足各種需求，比ASTM D737-2012和ISO 9237-1995的規(guī)定更為具體。 
　　在取樣方面，ISO 9237-1995的規(guī)定較為籠統(tǒng)，僅表示測(cè)試部位隨機(jī)選取。ASTM D737-2012的規(guī)定具體但是特別規(guī)定了樣品的裁剪。從透氣性測(cè)試本身的需要和客戶成本需求，進(jìn)行無損檢測(cè)更為合適，沒有必要對(duì)樣品進(jìn)行裁剪。 
五、透氣性測(cè)試儀器設(shè)備
　　織物透氣性測(cè)試儀器國(guó)際上主要有FF-12(匈牙利)，VPTM-2(Russia)，Shirley透氣儀(英國(guó))，其中VPTM-2適用于研究氣體透過織物的流動(dòng)特征。VPTM-2和Shirley透氣儀測(cè)得結(jié)果的一致性已經(jīng)確定。在這些儀器中，透氣性結(jié)果測(cè)量的比率范圍0.83≤BVPTM/BShirley≤1.07，BVPTM/BShirley的平均值約等于0.96。從FF-12和Shirley透氣儀測(cè)得的結(jié)果比率范圍0.93≤BFF/BShirley≤1.61，BFF/BShirley的平均值約等于1.32。數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)值是：RFF and Shirley=0.98，RVPTM and Shirley=0.99。 
　　國(guó)內(nèi)透氣儀主要有Y561、YG461A、KESF-AP1、YG(B)401D-Ⅱ、FX 3300型。YG461系列主要用于測(cè)試一般的機(jī)織物，針織物，特種工業(yè)用織物及非織造織物的透氣性，可也用于測(cè)試造紙行業(yè)中空氣濾芯紙，工業(yè)濾紙，復(fù)膜材料等非紡織物，及其它片狀材料的透氣性。其測(cè)試原理是：使用織物透氣儀測(cè)定織物在一定壓力差條件下，單位時(shí)間內(nèi)通過織物的空氣量，從而求得織物的透氣性能。一般透氣儀測(cè)定織物在一定壓力差條件下，單位時(shí)間內(nèi)通過織物的空氣量，從而求得織物的透氣性能。一般透氣量越大，織物的透氣性越好;在透氣量相等的情況下，織物兩端的壓力差越大，織物的透氣性越差。 
　　根據(jù)紡織品檢測(cè)的情況來看，采用以上儀器設(shè)備均能滿足目前透氣性測(cè)試的需求，不同設(shè)備的測(cè)試結(jié)果之間沒有顯著差異，因此在標(biāo)準(zhǔn)中不需要對(duì)儀器進(jìn)行特定的規(guī)定，只要能滿足標(biāo)準(zhǔn)的條件，即可進(jìn)行透氣性測(cè)試。 
我公司開發(fā)的YG461E透氣性測(cè)試儀

【適用范圍】：
用于多種紡織織物，包括產(chǎn)業(yè)用織物、非織造布等紡織制品和可透氣材料的透氣性能測(cè)定。
【符合標(biāo)準(zhǔn)】：
GB/T 5453、GB/T 13764、ISO 9237、ISO 7231、ISO 5636、BS 5636、ASTM D737 DIN 53887、JIS L1096
【儀器特性】：
1、本儀器采用高精度壓差傳感器替代傳統(tǒng)的水柱壓差法測(cè)試。
2、微機(jī)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，免除人工換算查表。
3、可根據(jù)每個(gè)噴嘴測(cè)量范圍提示進(jìn)行更換噴嘴，自動(dòng)固定試樣，使操作簡(jiǎn)便易行，精度與效率更高。
4、可以與電腦上位機(jī)聯(lián)機(jī)操作，自動(dòng)繪制實(shí)時(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線，便于觀察。
5、高清晰度彩色觸摸屏顯示，方便快捷。
6、試驗(yàn)參數(shù)直接數(shù)字設(shè)定，參數(shù)單位可根據(jù)需要設(shè)置。
7、配備微型熱敏打印機(jī)。
8、本儀器的支架由冷軋鋼板直接沖壓成型制作，表面噴塑處理，簡(jiǎn)潔美觀、輕便、穩(wěn)固。
9、流量筒體采用無縫鋼管，經(jīng)久耐用，穩(wěn)固密封，并設(shè)門蓋與門鎖裝置，在保證更換噴嘴的便捷時(shí)，也保證了良好的氣密性。
10、試樣固緊裝置由氣缸控制，實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)下壓夾住試樣，并有足夠的壓緊力，保證試樣夾具的緊密貼合性。
【技術(shù)參數(shù)】：
1、試樣壓差范圍：1～4000Pa
2、可測(cè)透氣率：1～9999mm/s
3、測(cè)量誤差：≤±2％
4、可測(cè)織物厚度：≤12mm
5、吸風(fēng)量調(diào)節(jié)：數(shù)據(jù)反饋動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)
6、測(cè)試面積：5cm2；20cm2；50cm2；100cm2，Ф50mm（≈19.6cm2），Ф70mm（≈38.5cm2）
7、噴嘴參數(shù)：

8、數(shù)據(jù)處理量：≤20-30次試驗(yàn)
9、打印機(jī)：熱敏微型打印機(jī)
10、數(shù)據(jù)端口：RS232(上位機(jī)電腦通信)
11、電源：AC 220V±10V 50Hz
12、功耗：1200W
13、重量：80Kg
14、外形：1080×670×1080mm（L×W×H）