纺织品热湿阻仪的现状与相关指标的认识
2019-10-08 点击:
纺织品热、湿阻仪是用于检测服装面料热湿舒适性的设备(也可用于检测建筑等领域的材料的热湿传递性能),经检测可获得热阻、湿阻等重要指标。热阻:材料处于稳定的温度梯度的条件下,通过规定面积的干热流量。热阻是表征材料热量的传递性能,是检测纺织品的基本指标之一,由于服装的三大基本作用(保暖、遮体护身、自我表现)中,基础的还是保暖,当今人类如果没有服装的保护是无法生存的。其次,不同地区、季节对保暖要求不相同,检测热阻就可为人们选择面料提供依据,尤其羽绒服、各种被子、保暖内衣等热阻是重要的指标,同时也为保暖内衣制定标准提供条件,特别在大量使用的产业用纺织品中,需要对材料的热传递性能进行考核。
湿阻:材料处于稳定的水蒸气压力梯度的条件下,通过一定面积的蒸发热流量。
湿阻是体现材料传递水汽能力的指标,随着人们生活水平的提高,对穿着舒适性提出了更高的要求,由于一个成年人每天即使没出汗(称显汗)还是会通过皮肤上毛细管向外排出水汽(隐汗),大约30—70克厌·人。这些水汽主要是通过服装来向外传递,只有当服装的材料传递水汽能力超过这个值,人才感觉舒适,为此检测服装的湿阻显得更为重要。
服装舒适性包括:热湿舒适性、接触舒适性和视觉舒适性。以往人们只重视后二者,不太注意热湿舒适性,热湿舒适性是指在不同的气候环境中,人体的舒适感觉取决于人体本身产生的热量和向环境散发热量之间能量交换的平衡,服装在能量交换中通过热、湿传递过程起着调节作用,其实纺织品湿阻高低对穿着舒适性的权重很大,大家应重视。
1关于国内外热、湿阻仪器的情况
目前国内外纺织品热、湿阻仪生产厂家主要有美国西北公司、SDL公司、宁波纺织仪器厂等。
现有相关标准有:ISO 1 1092、ASTM F1868、ASTM D 1518、GB/T 11048根据以上标准可知仪器的重复陛误差为7%。
国际上类似的热传递性标准重复性误差大都在7%到8%,这样的误差对实际应用中带来很多的问题,同一块面料,多次检测,结果差异很大。
类似的液体、粉末等热传递性仪器重复性误差也有5%左右,如:法国塞塔拉姆仪器公司的导热系数测定仪是5%、美国ANTER保护热流计法导热仪是3%到8%,某些国外纺织品热、湿仪没有相关重复误差指标,只用一个加热功率的稳定性替代,是不确切的,只说明了加热功率的稳定性,并非能表明仪器主要指标“热、湿阻”重复性误差,其影响因素是多种的,如温湿度、风速等。根据相关标准与仪器,这类仪器重复性误差是较大的。
宁波纺仪研制的热湿阻仪对加热核心部分有所创新,并获得了发明专利授权,(纺织品保温性能检测方法ZL2006 10154833.9)经过近六年研发,现达到重复性误差2.O%以内,远超于相关标准。
2、国内外热、湿阻仪存在的主要问题
2.1三板温度相等是错误的(含标准)任何形状的试验板具有一定的厚度,一般3到5毫米不等,仪器的基本思想是试验板与其他板不能有热量的传递,热量只能向上散发。只有试验板的下表面与底板的上表面温度相同时才能满足其条件(如35℃)。试验板上表面在20℃水平风的作用下其温度必然小于35"C。换句话说,如果要试验板上表面维持35℃,那么试验板的下表面一定高于35℃(实测有样时约高0.3℃以上,无样时约高1.5℃),这样与底板就有热量交流了,违背了仪器的基本原理。
2.2仓内温湿度控制点位置有些厂家是用进风口的温度来替代,因为随着被测试样的厚度(或热阻)变化,试样中心上方15毫米处的温度会变化,但仪器计算热阻时用的是进风口的温度,存在着明显的差异,造成测试结果偏离。
2.3检测湿阻时用的不是多孔板试验板只用16个直径约2m小孔作水汽出口,并且孔的间距还较大,在试样自重下,薄膜被压,薄膜下面无孔处的水汽压力难以保证与有孔处相同,随着试样自重和离小孔距离增加,水汽压力变化明显,但统计计算时还是以35℃饱和水汽压(5620Pa)。显然存在错误。
2.4气候箱的温湿度(另购的)与进风口不一致控制气候箱的温湿度传感器与迸风口传感器所放位置不同,造成气候箱的温湿度符合设定值,但进风口的温湿度就不等于设定值了。
2.5仪器检测机理存在问题以三板温度趋于稳定在一个很小范围内作为出数据的依据是有问题的,因为好多纺织品有一定的回潮率,即使在恒温室平衡过的试样,在检测热阻的条件是一面35℃另一面是20℃,与试样平衡时二面都是20"(2不同,从后一种状态平衡到前一种状态,纺织品是需要较长时间的,因此,以三板温度平衡作为出数据的依据明显有缺陷。不妨做这样的试验,用同一块纺织品试样,如30min后三板温度满足条件了,但是出来的热阻值与60min、90min、120min的是不同的,因为纺织品还在不断的去湿中,纺织品的回潮率对热阻值的影响是很大的。
2.6标准试样只能标定仪器量程的3.9%(含标准)有些公司的标准样的合计值为0.078 in2.k/w(0.0195 m2.k/w四片),仪器量程为2.0 m2.k/w。显然只能保证全量程3.9%以下的数值准确,难以保证约96%范围的准确性。
2.7有些仪器在较薄纺织品测热阻有时会出现“负值有人解释为:炎热的夏天穿一件较薄衣服比光膀子凉快。其实是试验板用铜做的,没有表面处理,表面辐射系数低于标准(O.35),空白试验时吸收了一些外界辐射能量,使空白试验时所用的功率偏小,从而造成了这一现象,所以标准中强调试验板辐射系数必须大于一定的值是有道理的。
2.8保护板宽度太小(仅15mm,要求50ram以上)检测较厚的材料热阻偏差很大,部分热能从侧向流失,标准中明确规定其宽度比试样厚度大,至少1比1。有人解释是可以减少进出口的温差,首先标准规定的水平送风一定存在温差(除非用垂直送风),但不影响检测的准确性,统计的是试样中心点上方15姗处的温湿度,基本等同于试样的平均温度。
3热阻与保温率指标哪个更合理
在国际上目前只有日本还在用“保温率”这个指标,其他国家都不用了。
我们长期使用“保温率”可能有感情了,至今许多人不理解为什么标准改成“热阻”,似乎原来的“保温率”指标更直观、老百姓容易接受。
问题是“保温率”这个指标在设计时就存在缺陷:
1、均匀同质材料厚度增加与保温率不成线性关系,特别是较厚时再增加厚度,保温率趋于迟钝,不能反映确切的保暖效果。
特别在用途广、用量大的产业用纺织品上,用保温率来反映热传递性更不确切。
结论
1.大热阻时,保温率指标迟钝,难以表明实际保温性能的提高;
2.保温率与仪器空白热阻有关。
对于一台制造好的仪器,其空白热阻是一个常数,上述推出的公式(4)中发现保温率与空白热阻有关,这样显然是不合理的,因为一个物体在一定的条件下其热阻是定值,不该在不同空白热阻时,测出不一样的结果。
因此用“热阻”表征保暖性能较为合理、科学,并与国际标准相一致。
4结束语
织物的热、湿阻性能,是反映人们穿着舒适性的重要指标,应给予重视、积极推广使用“热阻”单位、研发较精确实用的热、湿阻检测仪是一项迫切的任务,服务于各种织物在服装、家用纺织品、产业用纺织品热湿传递性能检测的需求。