紡織材料中的濕傳遞

P. Senthilkumar

PSG技術學院(印度)

紡織材料中的濕傳遞

P. Senthilkumar

PSG技術學院(印度)

濕傳遞是一種影響熱舒適性的物理現象。濕氣會增強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； 結構； 吸附； 排汗； 蒸發

濕傳遞是一種影響熱舒適性的物理現象。水是比空氣好得多的熱導體，水的存在使阻止熱損失的結構的有效性有所下降。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生，室內的高濕度，抑或商業絕熱應用中的冷凝，濕氣能增強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境流向溫度較低的環境類似，水分通常是從濕環境轉移至干燥環境，直至達到平衡。通過紡織品，可增強或阻礙濕氣的傳輸效率和速度。濕氣以人體排汗的形式產生。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蒸發，類似水蒸氣排出，而顯性排汗則是在熱和/或劇烈的條件下產生液態汗水。只要排汗保持非顯性(即蒸氣形式)，人體就相對比較舒適，而當這種蒸氣無法排出，人體附近形成蒸氣壓，且皮膚的相對濕度增加時，人體會感覺濕冷，蒸氣可能會凝結成液態汗水，增加人體不適感。汗液蒸發引起的散熱稱為蒸發熱損失。隨著相對濕度的增加，蒸發速度減小，在此條件下，織物對人體舒適性的作用取決于它帶走水蒸氣的能力，或對任何液態水分的最大蒸發能力。水可以通過3種方式通過織物層，即擴散、吸附和排汗。水可以通過皮膚表面或織物表面蒸發去除，這也影響熱舒適性。

1 紗線和織物結構對擴散的影響

水分可在纖維或紗線間通過空間氣流擴散，其擴散取決于紗線線密度和織物結構。擴散更傾向于發生在具有較大空隙的織物中或織物結構內部的開放空間內。空隙或孔能有效幫助水分擴散，包括紗線及紗線間隙(紗線內纖維間的空間)的織物空隙。在給定的織物區域內，織物空隙的數量和大小取決于織物密度、紗線的線密度及捻度。當紗線線密度及捻度保持不變時，隨著織物密度降低，織物空隙數量減少，但空隙尺寸增大。而當織物密度保持不變而紗線捻度增加時，織物的空隙尺寸也增大。有的織物被稱為“開放式織制”或“開放式結構”，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解吸，因此吸附和解吸都涉及通過紡織材料進行水分的運輸。這一過程與參與吸收的纖維的固有回潮率密切相關。

3 排汗

排汗為液態水通過紗線的毛細孔隙加以轉移的過程。排汗取決于纖維表面的潤濕性，以及紗線與織物的結構。對比水蒸氣擴散，隨著纖維吸水率的下降，織物會因水不被纖維吸收而導致排汗效果下降。例如，根據紗線和織物結構，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，當羊毛纖維潤濕時，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干燥。

4 蒸發

通過水分蒸發可幫助人體散熱。當有足夠的空氣量和運動，以及環境的相對濕度較低時，液體水分蒸發。當汗液從皮膚表面蒸發，蒸發所需的熱量由人體消耗，因而人體溫度下降。當然，寒冷氣候條件下，理想的狀態是蒸發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注的一個領域是外層織物或表面對水滲透的阻力。水分運輸的限制會顯著影響舒適度。防水服飾，如雨衣，主要功能是保護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，也可能限制了水蒸氣的傳輸，會由于排汗而導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水的滲透。這些液態水是由若干水分子結合在一起的，但比水蒸氣分子大，因此微孔織物在具有防水性能的同時也可進行水汽傳輸，使穿戴者保持干爽舒適感。

6 空氣轉移

在流體流動的情況下，有時需同時考慮通過紡織品的水分運動和空氣流。空氣流類似于通過織物的水蒸氣擴散。紡織品的透氣性可衡量空氣穿透織物材料的程度。當織物兩邊的空氣壓不等時，空氣流則通過織物。當織物任一表面的空氣壓不等時，透氣性為空氣流通過織物時的速率，它與對流換熱及通過擴散進行的水分傳輸密切相關。隨著織物空隙的數量和尺寸的增加，透氣性增強。

7 孔隙度和覆蓋因子

織物內的孔隙或縫隙也是影響水分和空氣傳輸的因素。織物的體積孔隙率(%)定義為空氣體積的比率或織物邊界內所含空隙占總體積(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。

與孔隙率密切相關的術語是覆蓋因子。覆蓋因子是早期文獻中描述的有關紡織品檢測的一個計算值。它基于織物密度及表達為棉紗支數的紗線的線密度。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。理論上，相鄰紗線僅為接觸狀態時織物的覆蓋因子約為28。覆蓋因子結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構性質。但覆蓋因子未考慮諸如紗線類型或紗線捻度等其他結構因素的影響。針織物結構一般具有更多孔隙，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