CN101487783B - 一种织物透湿性测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种织物透湿性测试装置及测试方法。该测试装置特征在于包括箱体，箱体内由立板分隔为主箱体和副箱体；主箱体由水平隔板隔开为对称的上、下层箱体，水平隔板开有10个杯孔，杯孔中的9个圆形均布，1个在中心位置，每个杯孔中配有一个透湿杯，中心位置的透湿杯配套有杯盖；上层箱体内安装有上加热器、上风扇、上加湿器接口和上排风扇；下层箱体与上层箱体内结构相同，对称设计；上、下加湿器接口外分别安装有上、下加湿器挡板；上、下排风扇外分别安装有上、下排风扇挡板；副箱体内安装有控制机构，控制机构包括安装在上层箱体内的上传感器、安装在下层箱体内的下传感器和安装在杯盖上的中传感器。该测试方法使用本发明所述的测试装置，根据需要选用倒杯法或/和正杯法测试。

Description

一种织物透湿性测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及纺织测试技术，具体为一种可检测织物两面具有不同温度条件下的透湿性能的测试装置及测试方法，国际专利主分类号拟为Int.Cl.G01N 1/00(2006.01)I。

背景技术

挡风、透气、透湿和防水性等是织物的重要功能性指标，也是服装生理穿着舒适性的一个重要指标，受到人们越来越多的关注，尤其是风衣产品的制造厂商更是将重点放在纺织面料及产品的防水、防风、透湿性能的研发上，如美国的Gore-Tex公司、The NorthFace公司、法国的Décathlon公司等，无不如此。纺织面料或织物的防水透湿性是指面料或织物阻止外界雨水渗透到内部，同时转移人身体自然排出的水汽到外部环境的能力。具有这种防水透湿能力的织物能避免由于皮肤与服装之间湿冷的积累而产生的人体生理上的不舒适感。另外，防水透湿织物还可用于制作暖体假人的皮肤来模拟真人的出汗情况，研究织物的热湿舒适性。

对于织物防水性能的测试一般采用耐静水压方法。而对于织物透湿性能的测试，国际上存在着多种标准，不同国家，不同的生产商和检验机构用于检验和交流的产品透湿性指标也往往不统一，透湿性的检测结果与所采用的测试方法、测试条件有很大的关系，因而造成了对织物透湿性能理解和比较上的困惑。

评价织物透湿性的测试方法是透湿杯法。透湿杯法是采用装有干燥剂、吸湿剂或水的透湿杯，杯口封以织物试样后，将其置于一定温湿度的环境中，根据测试一定时间前后透湿杯重量差计算出织物透湿量。透湿杯法按照水汽传递的方向可分为蒸发法(杯内放置水，水汽由杯内向外传递)和吸湿法(杯内放置干燥剂，水汽由杯外向内传递)；按照透湿杯放置的方向又可分为正杯法(杯口朝上，正置)和倒杯法(杯口朝下，倒置)。

透湿杯法(以水正、倒杯法为例)的具体检测方法一般为：将织物试样蒙盖并固定在一个装有一定质量水(一般为100mL)的开口容器(内径为7cm左右)上，正置或倒置于具有相对恒定温度(23±0.5℃)、湿度(相对湿度50％)和风速(2.8±0.25m/s)的测试箱内，放置一定时间后，检测杯内水的质量变化，即可测得24小时内水汽穿过1m²织物表面的总量情况(g/24h·m²)。正杯法中杯内液面距离织物有一定距离，而倒杯法水与织物直接接触，因此倒杯法的透湿量比正杯法要多，也就是说，正杯法与倒杯法的测试结果并不一致。

上述的透湿杯法虽可以表征在某一温度(即织物两侧的温度一致)或外界为某一湿度条件下防水透湿织物的透湿性能，但存在的最大不足是用于表征在某一温差范围内(即织物两侧温度不一致，如人体穿着的服装内外)且外界湿度发生变化时织物的透湿情况具有局限性。由于人体温度高于环境温度，因此实际的织物透湿情况是在有温度差存在的条件下进行的，而常规方法用恒定的温度测试的透湿结果与实际穿着情况并不湘符。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种新的织物透湿性测试装置和测试方法。该测试装置具有在被测试织物的两面设置两个环境空间的特点，可分别监测和设置两个环境空间的温度及湿度，用于测试织物两侧存在温度差异和湿度差异情况下织物的透湿性能，弥补了现有装置只能在恒温恒湿条件下测量的缺陷。由于采用了织物两侧不同温湿度条件透湿杯法测试方法，使得测试织物的透湿性能更加符合服装实际穿着情况，也对研究暖体假人皮肤出汗规律及服装在人身上的透湿舒适性提供了很好的帮助。

本发明解决所述测试装置技术问题的技术方案是：设计一种织物透湿性测试装置，其特征在于该测试装置包括箱体，箱体内由立板分隔为主箱体和副箱体；所述主箱体由水平隔板隔开为对称的上层箱体和下层箱体，所述水平隔板开有10个透湿杯放置孔，10个透湿杯放置孔中的9个透湿杯放置孔圆形均布，1个透湿杯放置孔设计在所述圆形均布9个透湿杯放置孔的中心位置，每个透湿杯放置孔两侧均有一个固定弹片的螺丝孔，在每个透湿杯放置孔中配套有一个透湿杯，透湿杯上有均匀分布的3-6个固定螺丝，透湿杯由弹片固定，弹片安装在所述透湿杯放置孔处的水平隔板的下方或上方；所述9个透湿杯放置孔配套的透湿杯均配套有可把试样织物固定在透湿杯杯口上的压环，压环上均匀分布3-6个螺丝孔，所述中心位置的透湿杯配套有杯盖；

所述上层箱体内安装有上加热器、上风扇、上加湿器接口和上排风扇，所述上加热器安装在上层箱体内的顶面上，上风扇安装在所述立板上，上加湿器接口安装在与上风扇对面的箱体侧壁上，上排风扇安装在上加湿器接口上方的箱体侧壁上；所述下层箱体内的结构与所述上层箱体内的结构相同，且以水平隔板为轴对称设计；所述上、下加湿器接口外分别安装有上、下加湿器挡板；所述上、下排风扇外分别安装有上、下排风扇挡板；

所述副箱体内安装有控制机构，控制机构包括上传感器安装在上层箱体内的上层箱体温湿度显示控制表、下传感器安装在下层箱体内的下层箱体温湿度显示控制表和中传感器安装在所述杯盖上的透湿杯内温度显示表。

本发明解决所述测试方法技术问题的技术方案是：设计一种织物透湿性测试方法，该测试方法使用本发明的测试装置和如下步骤：

(1).试样的准备：在10个透湿杯内都注入标准规定量的蒸馏水，中心位置处的透湿杯仅盖上带有传感器的杯盖，其余9个透湿杯通过压环把试样织物固定在每个透湿杯的杯口上，

(2).试样的测试：测试根据需要选用倒杯法或/和正杯法：

采用倒杯法测试时，将外接加湿器接到下加湿器接口上并打开，打开上、下加热器，上、下风扇以及下排风扇；调节上层箱体的温度；调节下层箱体的温度和湿度，透湿杯准备完成后立刻称重，称重后立即将透湿杯倒置固定在对应的透湿杯放置孔中；8小时后取出，立即称重，并计算测试织物的透湿量；

采用正杯法测试时，将外接加湿器接到上加湿器接口上并打开，打开上、下加热器，上、下风扇以及上排风扇；调节下层箱体的温度；调节上层箱体的温度和湿度，透湿杯准备完成后立刻称重，称重后立即将透湿杯分别正置固定在对应的透湿杯放置孔；8小时后取出，立即称重，并计算测试织物的透湿量。

与现有技术相比，本发明的测试装置和测试方法由于采用了全新的技术方案，可以在织物两侧不同温度或/和湿度的条件下，测试织物的透湿量，特别适用于模拟暖体假人皮肤出汗规律的测试和研究，能准确测量出暖体假人皮肤在不同温差、不同季节、不同环境湿度条件下的出汗情况，可预测人体在静止或剧烈活动中穿着服装的热湿舒适性能，测试结果更符合实际情况。

附图说明

图1为本发明织物透湿性测试装置一种实施例的整体结构示意图；

图2为本发明织物透湿性测试装置一种实施例的水平隔板俯视结构示意图；

图3为本发明织物透湿性测试装置一种实施例的透湿杯侧视结构示意图；

图4为本发明织物透湿性测试装置一种实施例的弹片安装结构示意图；

图5为本发明织物透湿性测试装置一种实施例的压环俯视结构示意图；

图6为本发明织物透湿性测试装置一种实施例的有织物试样透湿杯侧视结构示意图；

图7为本发明织物透湿性测试装置一种实施例的透湿杯盖俯视结构示意图；

图8为本发明织物透湿性测试装置一种实施例的透湿杯盖侧视结构示意图；

图9为本发明织物透湿性测试装置一种实施例的带有传感器透湿杯侧视结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步详细叙述本发明：

本发明设计的织物透湿性测试装置(以下简称测试装置，参见图1-9)的特征在于：：该测试装置包括箱体1，箱体1内由立板14分隔为主箱体2和副箱体3；所述主箱体2由水平隔板5隔开为对称的上层箱体21和下层箱体21’，所述水平隔板5开有10个透湿杯放置孔51，10个透湿杯放置孔51中的9个透湿杯放置孔51圆形均布，1个透湿杯放置孔51设计在所述圆形均布9个透湿杯放置孔51的中心位置，标记为透湿杯放置中心孔51’，每个透湿杯放置孔51及透湿杯放置中心孔51’两侧均有一个固定弹片7的螺丝孔52。在每个透湿杯放置孔51(51’)中放置有一个透湿杯6，透湿杯6上有均匀分布的3-6个固定螺丝64。透湿杯6由弹片7固定，弹片7安装在所述透湿杯放置孔51(51’)处的水平隔板5的下方或上方(倒杯法测试时，弹片7安装在水平隔板5的下方，用于固定透湿杯的杯盖；正杯法测试时，则弹片7安装在水平隔板5的上方)；所述的9个透湿杯6均配套有压环61，压环61上均匀分布3-6个螺丝孔63，压环61可把试样织物固定在透湿杯6的杯口上；所述透湿杯放置中心孔51’位置配套的透湿杯6配套有杯盖62。

所述上层箱体21内安装有上加热器22、上风扇23、上加湿器接口24和上排风扇25，所述上加热器22安装在上层箱体21内的顶面上，上风扇23安装在所述立板4上，上加湿器接口24安装在与上风扇23对面的箱体侧壁上，上排风扇25安装在上加湿器接口24上方的箱体侧壁上。

所述下层箱体21’内的结构与所述上层箱体21内的结构相同，且以水平隔板5为轴对称设计，即下加热器22’安装在下层箱体21’内的底面上，下风扇23’安装在所述立板4上，下加湿器接口24’安装在与下风扇23’对面的箱体侧壁上，下排风扇25’安装在下加湿器接口24’下方的箱体侧壁上；所述上、下加湿器接口24和24’外分别安装有上、下加湿器挡板241和241’；所述上、下排风扇25和25’外分别安装有上、下排风扇挡板251和251’。

所述副箱体3内安装有控制机构，控制机构包括上层箱体温湿度显示控制表31、下层箱体温湿度显示控制表32和透湿杯内温度显示表33；所述上层箱体温湿度显示控制表31的上传感器311安装在上层箱体21内，下层箱体温湿度显示控制表32的下传感器321安装在下层箱体21’内，透湿杯内温度显示表33的中传感器331安装在所述中心位置透湿杯的配套杯盖62上，杯盖62上有均匀分布的3-6个螺丝孔63’；螺丝孔63’与透湿杯6上均匀分布的3-6个固定螺丝64对应。

所述上层箱体21的温、湿度可由上层箱体温湿度显示控制表31通过控制上加热器22、上风扇23、上加湿器接口24(外接加湿器)和上排风扇25来调节，必要时可手动控制上加湿器挡板241和上排风扇挡板251来协助调节，并且该温、湿度可由上层箱体温湿度显示控制表31显示出来，以方便控制。同理，所述下层箱体21’的温、湿度可由下层箱体温湿度显示控制表32通过控制下加热器22’、下风扇23’、下加湿器接口24’(外接下加湿器)和下排风扇25’来调节，必要时，可手动控制下加湿器挡板241’和下排风扇挡板251’来协助调节，并且该温、湿度可由下层箱体温湿度显示控制表32显示出来。

所述传感器、温湿度显示控制表和其他控制部分本身均为现有技术，以方便控制。

本发明同时设计了一种织物透湿性测试方法，该测试方法采用本发明所述的测试装置，并包括如下步骤：

1.试样的准备：在10个透湿杯内都注入标准规定量的蒸馏水，中心位置处的透湿杯仅盖上带有传感器331的杯盖62，不放试样织物，其余9个透湿杯通过压环61把试样织物8固定在每个透湿杯的杯口上；

2.试样的测试：测试分为倒杯法和正杯法，根据需要选用倒杯法或正杯法，或者倒杯法和正杯法：

使用本发明装置和测试方法测试透湿量的过程如下：采用倒杯法测试时，将外接加湿器接到下加湿器接口24’并打开。打开上、下加热器22、22’，上、下风扇23、23’以及下排风扇25’。上层箱体21的温度可由上温度显示控制表31通过控制上加热器22和上风扇23来调节(此时，上加湿器接口24、上排风扇25被分别被自身的所述挡板241和251挡住)，且上层箱体21的温度由上温湿度控制显示表31显示出来，以方便调节；下层箱体21’的温、湿度可由温湿度控制表32通过控制下加热器22’、下风扇23’和下加湿器(外接加湿器通过下加湿器接口24’与箱体相连接)来调节(下排风扇25’风速恒定)，且下层箱体21’的温、湿度由下温湿度控制显示表32显示。透湿杯准备完成(装水并用测试织物封口)后，立刻称重(只称量有织物封口的9个透湿杯)，称重后立即将所述的9个透湿杯倒置固定在对应的透湿杯放置中心孔51中，所述带有传感器331的杯盖62的透湿杯放置在对应的透湿杯放置中心孔51’中；8小时后取出，立即称重，并计算测试织物的透湿量。

采用正杯法测试时，将外接加湿器接到上加湿器接口24上并打开，打开上、下加热器22、22’，上、下风扇23、23’以及上排风扇25。下层箱体21’的温度可由下温度显示控制表32通过控制下加热器22’和下风扇23’来调节(此时，下加湿器接口24’、下排风扇25’被各自所述的挡板241’和251’挡住)，且下层箱体21’的温度由下温湿度控制显示表32显示出来，以方便调节；上层箱体21的温、湿度可由上温湿度控制表31通过控制加热器22、上风扇23和上加湿器(外接加湿器通过上加湿器接口24与设备相连接)来调节(上排风扇25风速恒定)。透湿杯准备完成(装水并用测试织物封口)后，立刻称重(只称量有织物封口的9个透湿杯)，称重后立即将透湿杯分别正置固定在水平隔板5上对应的透湿杯放置孔51中，所述带有传感器331的杯盖62的透湿杯放置在对应的透湿杯放置中心孔51’处；8小时后取出，立即称重，并计算测试织物的透湿量。

本发明测试方法所述的计算方法如下：

织物透湿性的检测指标是透湿量(Water Vapor Transmission，简称WVT)，它表示在一定的时间内，穿透过一定材料表面的水汽的质量。测试指标的单位为g/24h·m²。引用这种测量单位的相关国际标准有：美国的ASTME 96，中国的GB/T 12704-91，日本标准JISL 1099(表示为P)，国际标准ISO 8096-I(表示为WVP)，英国的BS 7209(表示为WVP)，法国的NFG 52-019(表示为WVP)和德国的DIN 53-333(表示为PVE)。

织物透湿量WVT可由(1)式计算：

$\mathrm{WVT}=\frac{G}{t\×A}\×3---\left(1\right)$

其中：WVT＝透湿量(g/24h·m²)；

G＝两次称量的质量变化(g)；

t＝两次称量的时间变化(8h)；

A＝材料的测量表面积(m²)。

与现有技术的最大不同之处在于，本发明装置和测试方法模拟了织物穿着状态下的实际温度和透湿情况，在被测试织物的两面设置了两个不同的环境空间，分别监测和设置两个环境空间的温度及湿度，用以测试具有温差环境下织物的透湿性能。用该装置不仅可以测试服装在实际穿着情况下的透湿性能，而且可以很好的表征用防水透湿织物模拟暖体假人皮肤的出汗情况。暖体假人是一种模拟人体与环境之间热湿的仪器设备，主要靠内部加热系统及水循环系统通过防水透湿织物的透湿性能来模拟人体出汗情况。假人内部温度与环境温度存在较大差异。假人皮肤的透湿量的准确性将直接影响到假人与服装之间微气候层内热湿传递的测量。暖体假人的皮肤为防水透湿织物，假人内部装满水，水由内侧透过织物扩散到织物外侧，水温高，与外界环境温差大，水汽透过量就大，出汗量就多，可模拟人体在剧烈运动条件下的出汗情况；而水温低，与外界环境温差小，水汽透过量就小，出汗量就少，可模拟人体在静止条件下的出汗情况。目前现有的透湿测试装置还都不具备该项功能，而本发明装置可以很好地检测服装在暖体假人身上的透湿舒适性能，研究人体穿着服装状态下的织物舒适性。

本发明所述的测试方法中的正杯法的测试条件与人体皮肤在静止或少量运动状态下出汗情况相近，这时人体排出的汗液较少，皮肤与织物间有一定的空隙。倒杯法的测试条件与人体皮肤在剧烈运动状态下的出汗情况相近，在这种状态下，人体排出的汗液急剧增多，织物与人体皮肤上的汗液直接接触。因此使用本发明装置测试静态假人出汗量(少或不出汗)时，采用正杯法；测试动态假人出汗量时，采用倒杯法。

本发明方法未述及的地方适用于现有技术。

下面给出本发明的具体实施例，但本发明权利要求不受具体实施例的限制：

实施例1-9

使用本发明所述的装置和测试方法，测试用防水透湿织物制作的暖体假人皮肤的透湿性能。试验选用了九种不同类型透湿膜的防水透湿织物(标记为1-9号，参见表1)作为暖体假人皮肤材料，分别用倒杯法及正杯法对九种防水透湿织物的透湿性能进行测试。实验设计参数为：膜外侧的箱体温度固定为33℃、相对湿度为50％；膜内侧的透湿杯内温度分别为33℃、36℃、39℃、42℃和45℃，分别测试并计算(利用(1)式)织物的透湿量。试验结果列于表2和表3。

表1不同类型防水透湿织物(膜)

表2透湿杯内温度变化对不同类型防水透湿织物透湿量的影响(倒杯法)(g/m²·24h)

表3透湿杯内温度变化对不同类型防水透湿织物透湿量的影响(正杯法)(g/m²·24h)

由表2、表3数据可以看出，无论倒杯法还是正杯法，随织物两侧温度差异增大，织物透湿量会有规律地递增。这表明：

1)织物两侧温度的差异确实对织物透水性产生很大的影响，以往用透湿杯内外温度一致的条件下测试的织物透湿数据不能替代其在真实环境中透湿性能；

2)本发明装置能很好地表征在织物两侧存在温度差异情况下织物的透湿量；

3)本发明装置和测试方法对研究服装在人体穿着情况下的热湿舒适性能、研究暖体假人皮肤出汗情况有很好的辅助作用。

Claims (2)

1.一种织物透湿性测试装置，其特征在于该测试装置包括箱体，箱体内由立板分隔为主箱体和副箱体；所述主箱体由水平隔板隔开为对称的上层箱体和下层箱体，所述水平隔板开有10个透湿杯放置孔，其中的9个透湿杯放置孔圆形均布，1个透湿杯放置孔设计在所述9个透湿杯放置孔的中心位置，每个透湿杯放置孔两侧均有一个固定弹片的螺丝孔，在每个透湿杯放置孔中配套有一个透湿杯，透湿杯上有均匀分布的3-6个固定螺丝，透湿杯由弹片固定，弹片安装在所述透湿杯放置孔处的水平隔板的下方或上方；所述9个透湿杯放置孔配套的透湿杯均配套有可把试样织物固定在透湿杯杯口上的压环，压环上均匀分布3-6个螺丝孔，所述中心位置的透湿杯配套有杯盖；

所述上层箱体内安装有上加热器、上风扇、上加湿器接口和上排风扇，所述上加热器安装在上层箱体内的顶面上，上风扇安装在所述立板上，上加湿器接口安装在与上风扇对面的箱体侧壁上，上排风扇安装在上加湿器接口上方的箱体侧壁上；所述下层箱体内的结构与所述上层箱体内的结构相同，且以水平隔板为轴对称设计；所述上、下加湿器接口外分别安装有上、下加湿器挡板；所述上、下排风扇外分别安装有上、下排风扇挡板；

所述副箱体内安装有控制机构，控制机构包括上层箱体温湿度显示控制表、下层箱体温湿度显示控制表和透湿杯内温度显示表；所述上层箱体温湿度显示控制表的上传感器安装在上层箱体内，下层箱体温湿度显示控制表的下传感器安装在下层箱体内，透湿杯内温度显示表的中传感器安装在所述中心位置透湿杯的配套杯盖上。

2.一种织物透湿性的测试方法，其特征在于该测试方法使用权利要求1所述的测试装置和如下步骤：

(1).试样的准备：在10个透湿杯内都注入标准规定量的蒸馏水，中心位置处的透湿杯仅盖上带有中传感器的杯盖，其余9个透湿杯通过压环把试样织物固定在每个透湿杯的杯口上，

(2).试样的测试：测试根据需要选用倒杯法或/和正杯法：

采用倒杯法测试时，将外接加湿器接到下加湿器接口上并打开，打开上、下加热器，上、下风扇以及下排风扇；调节上层箱体的温度；调节下层箱体的温度和湿度，透湿杯准备完成后立刻称重，称重后立即将透湿杯倒置固定在对应的透湿杯放置孔中；8小时后取出，立即称重，并计算测试织物的透湿量； 

采用正杯法测试时，将外接加湿器接到上加湿器接口上并打开，打开上、下加热器，上、下风扇以及上排风扇；调节下层箱体的温度；调节上层箱体的温度和湿度，透湿杯准备完成后立刻称重，称重后立即将透湿杯分别正置固定在对应的透湿杯放置孔；8小时后取出，立即称重，并计算测试织物的透湿量。 

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