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摘要：为减小纺织品透湿率检验工作的误差，按照吸湿法的测试原理对比分析干燥剂粒径、风速和试验时间对纺织品透湿率的影响。结果表明：干燥剂粒径、风速、平衡时间和测试时间对透湿率较小的试样无明显影响；干燥剂粒径越大，平衡时间和测试时间越长，透湿率较大的试样的测试结果越小；当风速保持在0.3m/s时试样的透湿率测试结果较为稳定。采用线性回归分析方法测试透湿率更为精准，有利于减小实际检测误差。
关键词：纺织品；透湿性能；吸湿法；影响因素；对比分析
文献标志码：A
文章编号：1674-5124（2015）02-0015-04
引 言
透湿性是反映服装舒适性能的一项重要指标，特别是功能性服装（如冲锋衣、吸湿速干运动服等）。目前，国内外对纺织品的透湿性能测试还没有形成统一的方法，国内对纺织品的透湿性能规定了两种测试方法：吸湿法和蒸发法。这两种测试方法各有收稿日期：2014-01-04：收到修改稿日期：2014-03-13作者简介：吴忠波（1986-），男，助理工程师，硕士，主要从事纺织品检测工作。
利弊，试验条件、结果表示也不尽相同；但是，吸湿法在日常测试中应用较为广泛，GB/T 21294-2007《服装理化性能的检验方法》、GB/T 21655.1-2008《纺织品吸湿速干性的评定第1部分单项组合试验法》都引用了吸湿法作为评价透湿性能的测试方法。在实际的检测过程中，当样品透湿率较大时，干燥剂颗粒吸湿后易粘连板结；同时，试验时间也会影响测试结果的准确性，进而影响产品的透湿性能评价。不同类型纺织品的透湿性能差异较大，其测试结果受测试的影响程度也不尽相同。为了减小纺织品透湿性能检验工作的误差，进一步提高检测数据的准确度和可靠性，本文主要对吸湿法测试过程中，干燥剂粒径、风速以及试验时间对不同类型纺织品（机织物、针织物）透湿性能的影响进行分析探讨。
1.试验部分
1.1 试验仪器和主要材料
仪器：PL203型电子分析天平（瑞上梅特勒托利多仪器（上海）有限公司）；DH-450型透湿仪（日本株式会社大荣科学精器制造所）；TKL3340型鼓风恒温烘箱（德国Textechna公司）。
材料：3种粒径CaCl2干燥剂（西陇化工股份有限公司），粒径分别为0.63～2.5mm、2.6～4.5mm、4.6～7.0mm；5种针织物样品1#～5#；5种机织物样品6#～10#。
1.2 试验原理
将盛有干燥剂颗粒并封以织物试样的透湿杯组合套件放置于规定温度和湿度的密封环境中，根据一定时间内透湿杯组合套件的质量变化计算得到试样的透湿率。
1.3 试验条件
温度：（38±2）℃；湿度：90%+2%。
1.4 试验步骤
将一定量预先在160℃烘箱中干燥过的干燥剂颗粒装入透湿杯中，再将直径为70mm的试样测试面朝上放置在透湿杯上，并密封形成试验组合套件。然后再按照GB/T 12704.1-2009《纺织品织物透湿性试验方法第1部分：吸湿法》中8.3～8.6的步骤进行试验，其中干燥剂粒径、风速、平衡时间和测试时间按本文的测试参数执行。每个样品取3块试样同时进行测试，试验结果以3块试样的平均值表示。试样透湿率计算公式如下：式中：WVT——试样的透湿率，g/（m2·24 h）；
Am——透湿杯组合套件两次称量的质量之
差，g；
A——试样的有效试验面积（本文为0.002 827），
m2：
t——测试时间，h。
2.结果与分析
2.1 干燥剂粒径对透湿率的影响
采用3种粒径的干燥剂进行试验，其他试验参数设定为：平衡时间th、测试时间th、风速0.3m/s。试验数据如表1所示。随着干燥剂粒径的增大，1#～5#试样透湿率呈现递减的趋势。这是因为同等条件下质量比表面积与粒径成反比，粒径越小，质量比表面积越大，干燥剂的吸湿面积越大，故采用粒径0.63～2.5mm的干燥剂测试时透湿率最大。同时，3种粒径干燥剂测试时6#～10#试样的透湿率差异不大，这是因为这5种试样的透湿率相对较小，测试杯内干燥剂在一定时间内的吸湿能力较为稳定；所以，透湿率较差的试样，其透湿率在一定程度上不受干燥剂粒径的影响。透湿性能较差的纺织品测试结果受干燥剂粒径的影响较小，而干燥剂粒径会影响透湿性能较好的纺织品（如吸湿速干面料等）的测试结果。在一定粒径范围内，干燥剂粒径越大，试样透湿率测试值越小。
2.2 风速对透湿率的影响
为保证测试环境箱内各个部位温湿度的稳定以及组合试样充分均匀地透湿，同时也更好地模拟服装在穿着使用条件下的客观环境，风速是测试过程中必不可少的重要参数。本文采用粒径为0.63～2.5mm的干燥剂、th平衡时间、th测试时间、设置不同风速进行试验，试验结果如图l所示。从图l（a）可以看出，当风速升高到0.3m/s时测试值不断增大，并到达一个拐点，在这个阶段，风速的增大加快了测试箱中的湿气循环，有利于湿气透过试样而被干燥剂颗粒吸附；在风速从0.3m/s升高到0.5m/s的过程中，尽管风速加快了湿气的循环，同样也可能加快了透湿杯中的水分蒸发，吸湿与放湿在这个阶段达到动态平衡，试样透湿率的测试值相对稳定；当风速继续增大到0.7m/s时，试样测试值又表现为增大的趋势，这是因为风速的增大打破了吸湿与放湿的动态平衡，导致透湿率继续增大。图l（b）中9#试样在风速为0.1～0.3m/s阶段测试值略有上升后基本保持稳定，10#试样测试值几乎不受风速的影响。由此可知，透湿性能较差的试样受风速的影响较小，透湿率较大的试样容易受风速的影响，测试过程中风速保持在0.3m/s较为适宜。
2.3 时间对透湿率的影响 采用粒径为0.63～2.5mm的干燥剂、风速0.3m/s，设置两种不同时间参数进行试验。时间参数1）：平衡时间th、测试时间th；时间参数2）：平衡时间0.5h、测试时间0.5h。试验结果如表2～表5所示。
2.3.1 时间对针织物透湿率的影响
不同时间参数对应的针织物试样透湿率数据如表2和表3所示，采用时间参数2）测试时针织物试样的透湿率均最大。从表2可以看出，组合套件平衡时间内质量增量△ml，均略大于测试时间内质量增量mΔ12。表3中组合套件平衡时间内质量增量mΔ13与测试时间内质量增量Δm14基本稳定。由表3中4#和5”试样测试数据可以看出，这2种试样的透湿率略高于另外3种，两次按不同时间参数测试时透湿率结果差异分别为4.15%和6.71%，也高于另外3种试样，这说明试样的透湿性能越好，试验时间对透湿率测试结果影响越大。
在针织物试样测试过程中，尽管在平衡th后轻微地震动杯内的干燥剂，以防止透湿杯中内外层干燥剂颗粒吸湿不均匀的现象，但是干燥剂颗粒还是不可避免地在表层出现了不同程度的板结现象。这表明在干燥剂颗粒吸湿的过程中，由于试样的透湿率较大，表层的干燥剂颗粒与透过的湿气接触面积大，致使表层的干燥剂颗粒充分地吸湿粘连从而发生板结现象。表层干燥剂颗粒的板结会进一步阻碍内层颗粒的吸湿效率，使得透湿杯内的湿气压升高，而测试杯内外湿气压差的减小又会直接导致试样的透湿效率的降低，最终表现为透湿率测试结果的降低。
2.3.2 时间对机织物透湿率的影响
不同时间参数对应的机织物试样的透湿率数据如表4和表5所示，采用时间参数2）测试时，6#、7#、8#、10#试样的透湿量最大，采用时间参数1）测试的9#试样的透湿量略大。6#、8#、10#试样测试完成后干燥剂颗粒均未出现表面粘连板结的现象，7#和9#试样测试完成后表层干燥剂颗粒略有粘连。从测试数据来看，采用两种时间参数测试时机织物透湿率测试值偏离不大，平衡时间内与测试时间内测试组合套件的质量增量基本稳定。故对于透湿性能较差的织物，试验时间在一定范围内对试样透湿率的测试结果影响不大。
3种试样组合套件质量增量随时间的变化曲线如图2所示，同时对3条曲线的初始线性区域进行线性回归处理。1#试样组合套件的质量增量在1.5h处已开始略有偏离，然后质量增量随时间不断递减；而9*和10#试样组合套件的质量在Sh内基本保持线性增长。这说明试样的透湿性能越好，组合套件质量保持线性增长的时间越短。因为干燥剂颗粒的吸湿能力有一定的限度，在测试过程中，干燥剂的吸湿能力随试样透湿性能的不同会在一定时间内保持不变，然后随时间呈不断减弱的趋势。从图3中线性回归方程可以看出，10#试样趋势线斜率最小，该线性区域对应的时间最长；1#试样线性区域趋势线斜率最大，该区域对应的时间最短。表2～表5的测试结果显示10#试样透湿率最小，试样1#透湿率最大，这说明样品测试时质量增量线性区域趋势线的斜率越大，对应的时间轴越短，该试样的透湿性能就越好。从相关系数可以得出，3种试样在线性区域内r2均达到99.9%，测试误差均保持在1%以内。
由此可见，在适当的时间范围内，对于透湿性能较差的纺织品，试验时间对最终的测试结果影响较小；而对于透湿性能较好的纺织品，试验时间会直接影响最终的测试结果。平衡时间和测试时间越长，试样透湿率的测试结果将会越小。GB/T 21655.1-2008中评价透湿性能的指标较高（机织物≥8000g/（m2.d），针织物≥10000g/（m2·d）），不适当的试验时间很可能影响产品最终的评价结果。建}义针对纺织品透湿性能的好坏合理地调整测试过程中的时间安排，这样更有利于提高测试结果的准确性。
3.结束语
吸湿法是目前国内评价纺织品透湿性能常用的一种方法，本文分别探讨了干燥剂粒径、风速以及试验时间等因素对纺织品透湿率测试结果的影响。结果表明：
l）对于透湿性能有差异的纺织品，在实际的测试过程中，干燥剂粒径可能会影响透湿率的测定。透湿性能较差的纺织品测试结果受干燥剂粒径的影响较小；干燥剂粒径大小对透湿性能较好的纺织品（如吸湿速干面料等）的测试结果影响较大。在一定粒径范围内，干燥剂粒径越大，试样透湿率测试值越小。
2）风速对透湿性能较好的纺织品透湿率测定存在一定程度的影响，随着风速的增大，透湿率测试值呈现先增大后保持稳定，然后继续增大的趋势；风速对透湿性能较差的纺织品测试值影响不大。建议测试过程中风速保持在0.3m/s较为适宜。
3）对于透湿性能较差的纺织品，试验时间对最终的测试结果影响较小；而对于透湿性能较好的织物，平衡时间和测试时间越长，试样透湿率的测试结果将会越小。建议针对纺织品透湿性能的好坏合理调整测试过程中的称重时间间隔，也可采用多点称重描绘曲线，再通过线性回归得到线性区域斜率的方法计算透湿率，这样更有利于提高测试结果的准确度。
关键词：纺织品；透湿性能；吸湿法；影响因素；对比分析
文献标志码：A
文章编号：1674-5124（2015）02-0015-04
引 言
透湿性是反映服装舒适性能的一项重要指标，特别是功能性服装（如冲锋衣、吸湿速干运动服等）。目前，国内外对纺织品的透湿性能测试还没有形成统一的方法，国内对纺织品的透湿性能规定了两种测试方法：吸湿法和蒸发法。这两种测试方法各有收稿日期：2014-01-04：收到修改稿日期：2014-03-13作者简介：吴忠波（1986-），男，助理工程师，硕士，主要从事纺织品检测工作。
利弊，试验条件、结果表示也不尽相同；但是，吸湿法在日常测试中应用较为广泛，GB/T 21294-2007《服装理化性能的检验方法》、GB/T 21655.1-2008《纺织品吸湿速干性的评定第1部分单项组合试验法》都引用了吸湿法作为评价透湿性能的测试方法。在实际的检测过程中，当样品透湿率较大时，干燥剂颗粒吸湿后易粘连板结；同时，试验时间也会影响测试结果的准确性，进而影响产品的透湿性能评价。不同类型纺织品的透湿性能差异较大，其测试结果受测试的影响程度也不尽相同。为了减小纺织品透湿性能检验工作的误差，进一步提高检测数据的准确度和可靠性，本文主要对吸湿法测试过程中，干燥剂粒径、风速以及试验时间对不同类型纺织品（机织物、针织物）透湿性能的影响进行分析探讨。
1.试验部分
1.1 试验仪器和主要材料
仪器：PL203型电子分析天平（瑞上梅特勒托利多仪器（上海）有限公司）；DH-450型透湿仪（日本株式会社大荣科学精器制造所）；TKL3340型鼓风恒温烘箱（德国Textechna公司）。
材料：3种粒径CaCl2干燥剂（西陇化工股份有限公司），粒径分别为0.63～2.5mm、2.6～4.5mm、4.6～7.0mm；5种针织物样品1#～5#；5种机织物样品6#～10#。
1.2 试验原理
将盛有干燥剂颗粒并封以织物试样的透湿杯组合套件放置于规定温度和湿度的密封环境中，根据一定时间内透湿杯组合套件的质量变化计算得到试样的透湿率。
1.3 试验条件
温度：（38±2）℃；湿度：90%+2%。
1.4 试验步骤
将一定量预先在160℃烘箱中干燥过的干燥剂颗粒装入透湿杯中，再将直径为70mm的试样测试面朝上放置在透湿杯上，并密封形成试验组合套件。然后再按照GB/T 12704.1-2009《纺织品织物透湿性试验方法第1部分：吸湿法》中8.3～8.6的步骤进行试验，其中干燥剂粒径、风速、平衡时间和测试时间按本文的测试参数执行。每个样品取3块试样同时进行测试，试验结果以3块试样的平均值表示。试样透湿率计算公式如下：式中：WVT——试样的透湿率，g/（m2·24 h）；
Am——透湿杯组合套件两次称量的质量之
差，g；
A——试样的有效试验面积（本文为0.002 827），
m2：
t——测试时间，h。
2.结果与分析
2.1 干燥剂粒径对透湿率的影响
采用3种粒径的干燥剂进行试验，其他试验参数设定为：平衡时间th、测试时间th、风速0.3m/s。试验数据如表1所示。随着干燥剂粒径的增大，1#～5#试样透湿率呈现递减的趋势。这是因为同等条件下质量比表面积与粒径成反比，粒径越小，质量比表面积越大，干燥剂的吸湿面积越大，故采用粒径0.63～2.5mm的干燥剂测试时透湿率最大。同时，3种粒径干燥剂测试时6#～10#试样的透湿率差异不大，这是因为这5种试样的透湿率相对较小，测试杯内干燥剂在一定时间内的吸湿能力较为稳定；所以，透湿率较差的试样，其透湿率在一定程度上不受干燥剂粒径的影响。透湿性能较差的纺织品测试结果受干燥剂粒径的影响较小，而干燥剂粒径会影响透湿性能较好的纺织品（如吸湿速干面料等）的测试结果。在一定粒径范围内，干燥剂粒径越大，试样透湿率测试值越小。
2.2 风速对透湿率的影响
为保证测试环境箱内各个部位温湿度的稳定以及组合试样充分均匀地透湿，同时也更好地模拟服装在穿着使用条件下的客观环境，风速是测试过程中必不可少的重要参数。本文采用粒径为0.63～2.5mm的干燥剂、th平衡时间、th测试时间、设置不同风速进行试验，试验结果如图l所示。从图l（a）可以看出，当风速升高到0.3m/s时测试值不断增大，并到达一个拐点，在这个阶段，风速的增大加快了测试箱中的湿气循环，有利于湿气透过试样而被干燥剂颗粒吸附；在风速从0.3m/s升高到0.5m/s的过程中，尽管风速加快了湿气的循环，同样也可能加快了透湿杯中的水分蒸发，吸湿与放湿在这个阶段达到动态平衡，试样透湿率的测试值相对稳定；当风速继续增大到0.7m/s时，试样测试值又表现为增大的趋势，这是因为风速的增大打破了吸湿与放湿的动态平衡，导致透湿率继续增大。图l（b）中9#试样在风速为0.1～0.3m/s阶段测试值略有上升后基本保持稳定，10#试样测试值几乎不受风速的影响。由此可知，透湿性能较差的试样受风速的影响较小，透湿率较大的试样容易受风速的影响，测试过程中风速保持在0.3m/s较为适宜。
2.3 时间对透湿率的影响 采用粒径为0.63～2.5mm的干燥剂、风速0.3m/s，设置两种不同时间参数进行试验。时间参数1）：平衡时间th、测试时间th；时间参数2）：平衡时间0.5h、测试时间0.5h。试验结果如表2～表5所示。
2.3.1 时间对针织物透湿率的影响
不同时间参数对应的针织物试样透湿率数据如表2和表3所示，采用时间参数2）测试时针织物试样的透湿率均最大。从表2可以看出，组合套件平衡时间内质量增量△ml，均略大于测试时间内质量增量mΔ12。表3中组合套件平衡时间内质量增量mΔ13与测试时间内质量增量Δm14基本稳定。由表3中4#和5”试样测试数据可以看出，这2种试样的透湿率略高于另外3种，两次按不同时间参数测试时透湿率结果差异分别为4.15%和6.71%，也高于另外3种试样，这说明试样的透湿性能越好，试验时间对透湿率测试结果影响越大。
在针织物试样测试过程中，尽管在平衡th后轻微地震动杯内的干燥剂，以防止透湿杯中内外层干燥剂颗粒吸湿不均匀的现象，但是干燥剂颗粒还是不可避免地在表层出现了不同程度的板结现象。这表明在干燥剂颗粒吸湿的过程中，由于试样的透湿率较大，表层的干燥剂颗粒与透过的湿气接触面积大，致使表层的干燥剂颗粒充分地吸湿粘连从而发生板结现象。表层干燥剂颗粒的板结会进一步阻碍内层颗粒的吸湿效率，使得透湿杯内的湿气压升高，而测试杯内外湿气压差的减小又会直接导致试样的透湿效率的降低，最终表现为透湿率测试结果的降低。
2.3.2 时间对机织物透湿率的影响
不同时间参数对应的机织物试样的透湿率数据如表4和表5所示，采用时间参数2）测试时，6#、7#、8#、10#试样的透湿量最大，采用时间参数1）测试的9#试样的透湿量略大。6#、8#、10#试样测试完成后干燥剂颗粒均未出现表面粘连板结的现象，7#和9#试样测试完成后表层干燥剂颗粒略有粘连。从测试数据来看，采用两种时间参数测试时机织物透湿率测试值偏离不大，平衡时间内与测试时间内测试组合套件的质量增量基本稳定。故对于透湿性能较差的织物，试验时间在一定范围内对试样透湿率的测试结果影响不大。
3种试样组合套件质量增量随时间的变化曲线如图2所示，同时对3条曲线的初始线性区域进行线性回归处理。1#试样组合套件的质量增量在1.5h处已开始略有偏离，然后质量增量随时间不断递减；而9*和10#试样组合套件的质量在Sh内基本保持线性增长。这说明试样的透湿性能越好，组合套件质量保持线性增长的时间越短。因为干燥剂颗粒的吸湿能力有一定的限度，在测试过程中，干燥剂的吸湿能力随试样透湿性能的不同会在一定时间内保持不变，然后随时间呈不断减弱的趋势。从图3中线性回归方程可以看出，10#试样趋势线斜率最小，该线性区域对应的时间最长；1#试样线性区域趋势线斜率最大，该区域对应的时间最短。表2～表5的测试结果显示10#试样透湿率最小，试样1#透湿率最大，这说明样品测试时质量增量线性区域趋势线的斜率越大，对应的时间轴越短，该试样的透湿性能就越好。从相关系数可以得出，3种试样在线性区域内r2均达到99.9%，测试误差均保持在1%以内。
由此可见，在适当的时间范围内，对于透湿性能较差的纺织品，试验时间对最终的测试结果影响较小；而对于透湿性能较好的纺织品，试验时间会直接影响最终的测试结果。平衡时间和测试时间越长，试样透湿率的测试结果将会越小。GB/T 21655.1-2008中评价透湿性能的指标较高（机织物≥8000g/（m2.d），针织物≥10000g/（m2·d）），不适当的试验时间很可能影响产品最终的评价结果。建}义针对纺织品透湿性能的好坏合理地调整测试过程中的时间安排，这样更有利于提高测试结果的准确性。
3.结束语
吸湿法是目前国内评价纺织品透湿性能常用的一种方法，本文分别探讨了干燥剂粒径、风速以及试验时间等因素对纺织品透湿率测试结果的影响。结果表明：
l）对于透湿性能有差异的纺织品，在实际的测试过程中，干燥剂粒径可能会影响透湿率的测定。透湿性能较差的纺织品测试结果受干燥剂粒径的影响较小；干燥剂粒径大小对透湿性能较好的纺织品（如吸湿速干面料等）的测试结果影响较大。在一定粒径范围内，干燥剂粒径越大，试样透湿率测试值越小。
2）风速对透湿性能较好的纺织品透湿率测定存在一定程度的影响，随着风速的增大，透湿率测试值呈现先增大后保持稳定，然后继续增大的趋势；风速对透湿性能较差的纺织品测试值影响不大。建议测试过程中风速保持在0.3m/s较为适宜。
3）对于透湿性能较差的纺织品，试验时间对最终的测试结果影响较小；而对于透湿性能较好的织物，平衡时间和测试时间越长，试样透湿率的测试结果将会越小。建议针对纺织品透湿性能的好坏合理调整测试过程中的称重时间间隔，也可采用多点称重描绘曲线，再通过线性回归得到线性区域斜率的方法计算透湿率，这样更有利于提高测试结果的准确度。