紡織材料中的濕傳遞

P. Senthilkumar

PSG技術(shù)學(xué)院(印度)

紡織材料中的濕傳遞

P. Senthilkumar

PSG技術(shù)學(xué)院(印度)

濕傳遞是一種影響熱舒適性的物理現(xiàn)象。濕氣會(huì)增強(qiáng)熱傳遞并降低紡織品或非紡織材料的有效熱阻。水分能以擴(kuò)散、吸附和排汗的方式通過織物層。濕氣、空氣和熱傳遞影響紡織材料的熱舒適性。

濕傳遞； 紗線； 織物； 結(jié)構(gòu)； 吸附； 排汗； 蒸發(fā)

濕傳遞是一種影響熱舒適性的物理現(xiàn)象。水是比空氣好得多的熱導(dǎo)體，水的存在使阻止熱損失的結(jié)構(gòu)的有效性有所下降。無論是以液體或是蒸汽的形式，還是在服用過程中通過排汗形式產(chǎn)生，室內(nèi)的高濕度，抑或商業(yè)絕熱應(yīng)用中的冷凝，濕氣能增強(qiáng)熱傳遞并降低紡織品或非紡織材料的有效熱阻。

與熱量從溫度較高的環(huán)境流向溫度較低的環(huán)境類似，水分通常是從濕環(huán)境轉(zhuǎn)移至干燥環(huán)境，直至達(dá)到平衡。通過紡織品，可增強(qiáng)或阻礙濕氣的傳輸效率和速度。濕氣以人體排汗的形式產(chǎn)生。人體有2種不同類型的排汗——非顯性排汗和顯性排汗。非顯性排汗在皮膚層內(nèi)蒸發(fā)，類似水蒸氣排出，而顯性排汗則是在熱和/或劇烈的條件下產(chǎn)生液態(tài)汗水。只要排汗保持非顯性(即蒸氣形式)，人體就相對(duì)比較舒適，而當(dāng)這種蒸氣無法排出，人體附近形成蒸氣壓，且皮膚的相對(duì)濕度增加時(shí)，人體會(huì)感覺濕冷，蒸氣可能會(huì)凝結(jié)成液態(tài)汗水，增加人體不適感。汗液蒸發(fā)引起的散熱稱為蒸發(fā)熱損失。隨著相對(duì)濕度的增加，蒸發(fā)速度減小，在此條件下，織物對(duì)人體舒適性的作用取決于它帶走水蒸氣的能力，或?qū)θ魏我簯B(tài)水分的最大蒸發(fā)能力。水可以通過3種方式通過織物層，即擴(kuò)散、吸附和排汗。水可以通過皮膚表面或織物表面蒸發(fā)去除，這也影響熱舒適性。

1 紗線和織物結(jié)構(gòu)對(duì)擴(kuò)散的影響

水分可在纖維或紗線間通過空間氣流擴(kuò)散，其擴(kuò)散取決于紗線線密度和織物結(jié)構(gòu)。擴(kuò)散更傾向于發(fā)生在具有較大空隙的織物中或織物結(jié)構(gòu)內(nèi)部的開放空間內(nèi)?？障痘蚩啄苡行椭?jǐn)U散，包括紗線及紗線間隙(紗線內(nèi)纖維間的空間)的織物空隙。在給定的織物區(qū)域內(nèi)，織物空隙的數(shù)量和大小取決于織物密度、紗線的線密度及捻度。當(dāng)紗線線密度及捻度保持不變時(shí)，隨著織物密度降低，織物空隙數(shù)量減少，但空隙尺寸增大。而當(dāng)織物密度保持不變而紗線捻度增加時(shí)，織物的空隙尺寸也增大。有的織物被稱為“開放式織制”或“開放式結(jié)構(gòu)”，這意味著它們有較大的織物空隙。水最容易在這樣的織物中擴(kuò)散。

2 吸著

吸著過程包括吸附、吸收和解吸。吸附是占有水并將其保存在表面附近的過程。在吸收過程中，水氣分子通過材料擴(kuò)散。解吸是水分的釋放，是從材料中吸附，或是從材料中吸收。由于水分被織物表面附近的纖維吸附，然后通過纖維傳送并在織物的另一側(cè)解吸，因此吸附和解吸都涉及通過紡織材料進(jìn)行水分的運(yùn)輸。這一過程與參與吸收的纖維的固有回潮率密切相關(guān)。

3 排汗

排汗為液態(tài)水通過紗線的毛細(xì)孔隙加以轉(zhuǎn)移的過程。排汗取決于纖維表面的潤濕性，以及紗線與織物的結(jié)構(gòu)。對(duì)比水蒸氣擴(kuò)散，隨著纖維吸水率的下降，織物會(huì)因水不被纖維吸收而導(dǎo)致排汗效果下降。例如，根據(jù)紗線和織物結(jié)構(gòu)，具有極低吸水率的聚酯織物不能有效地吸濕排汗。

織物觸感是否濕潤不僅取決于它是否已吸附或吸收水分，也取決于纖維的性能。濕的衣物通常會(huì)讓皮膚感覺濕冷，而羊毛織物例外。羊毛總體為親水性纖維，但其鱗片狀的表面是疏水性的，因此，當(dāng)羊毛纖維潤濕時(shí)，水分被吸收到纖維中更親水的中心位置，而疏水的鱗片表面則僅有少量的水分，從而使毛織物觸感相對(duì)干燥。

4 蒸發(fā)

通過水分蒸發(fā)可幫助人體散熱。當(dāng)有足夠的空氣量和運(yùn)動(dòng)，以及環(huán)境的相對(duì)濕度較低時(shí)，液體水分蒸發(fā)。當(dāng)汗液從皮膚表面蒸發(fā)，蒸發(fā)所需的熱量由人體消耗，因而人體溫度下降。當(dāng)然，寒冷氣候條件下，理想的狀態(tài)是蒸發(fā)所需的熱損失能最小化。

5 阻水性

戶外服裝和裝備制造商關(guān)注的一個(gè)領(lǐng)域是外層織物或表面對(duì)水滲透的阻力。水分運(yùn)輸?shù)南拗茣?huì)顯著影響舒適度。防水服飾，如雨衣，主要功能是保護(hù)穿戴者免受水的滲透并提供所需的舒適度。然而，許多織物在具有防水性能的同時(shí)，也可能限制了水蒸氣的傳輸，會(huì)由于排汗而導(dǎo)致皮膚附近的水分堆積。微孔織物能有效解決這一問題。微孔織物中的孔隙能小到足以防止液態(tài)水的滲透。這些液態(tài)水是由若干水分子結(jié)合在一起的，但比水蒸氣分子大，因此微孔織物在具有防水性能的同時(shí)也可進(jìn)行水汽傳輸，使穿戴者保持干爽舒適感。

6 空氣轉(zhuǎn)移

在流體流動(dòng)的情況下，有時(shí)需同時(shí)考慮通過紡織品的水分運(yùn)動(dòng)和空氣流?？諝饬黝愃朴谕ㄟ^織物的水蒸氣擴(kuò)散。紡織品的透氣性可衡量空氣穿透織物材料的程度。當(dāng)織物兩邊的空氣壓不等時(shí)，空氣流則通過織物。當(dāng)織物任一表面的空氣壓不等時(shí)，透氣性為空氣流通過織物時(shí)的速率，它與對(duì)流換熱及通過擴(kuò)散進(jìn)行的水分傳輸密切相關(guān)。隨著織物空隙的數(shù)量和尺寸的增加，透氣性增強(qiáng)。

7 孔隙度和覆蓋因子

織物內(nèi)的孔隙或縫隙也是影響水分和空氣傳輸?shù)囊蛩亍？椢锏捏w積孔隙率(%)定義為空氣體積的比率或織物邊界內(nèi)所含空隙占總體積(織物與空氣或空隙)的比率。

織物的表觀孔隙率是空氣的孔隙率，這與透氣性的含義相同。

與孔隙率密切相關(guān)的術(shù)語是覆蓋因子。覆蓋因子是早期文獻(xiàn)中描述的有關(guān)紡織品檢測的一個(gè)計(jì)算值。它基于織物密度及表達(dá)為棉紗支數(shù)的紗線的線密度。覆蓋因子表征織物的覆蓋能力，并與織物孔隙的多少和尺寸有關(guān)。理論上，相鄰紗線僅為接觸狀態(tài)時(shí)織物的覆蓋因子約為28。覆蓋因子結(jié)合了織物密度和紗線尺寸，有助于了解影響熱舒適性的織物的結(jié)構(gòu)性質(zhì)。但覆蓋因子未考慮諸如紗線類型或紗線捻度等其他結(jié)構(gòu)因素的影響。針織物結(jié)構(gòu)一般具有更多孔隙，可保留更多空氣，因而能提供更溫暖的感覺。濕氣、空氣和熱傳遞影響紡織材料的熱舒適性。

黃 明 胡 筱 譯 羅 艷 校

Moisture transfer in textile materials

PanduranganSenthilkumar

PSGCollegeofTechnology,Coimbatore/India

Moisture transfer is a physical phenomenon that affects thermal comfort. Moisture enhances heat transfer and reduces the effective thermal resistance of a textile or a non-textile material. Water can pass through a textile layer by diffusion, sorption, and wicking. Moisture， air and heat transfer influence thermal comfort of textile materials.

moisture transfer； yarn； fabric； structure； sorption； wicking； evaporation