兩種插針方式對織物透濕電阻法測試的影響

李瑩+++賈高鵬

摘 要：利用設(shè)計的織物透濕電阻測試儀來研究不同插針方式對電阻法測試織物水分單向蒸發(fā)的影響，通過實驗發(fā)現(xiàn)等長度等間距排列側(cè)向插針中的探針之間干擾較小，測得的數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定，測試結(jié)果能反映出織物不同層面上水分蒸發(fā)的情況。

關(guān)鍵詞：織物透濕；電阻；含水率；插針

織物的濕舒適性是織物服用性能的重要研究內(nèi)容，很多研究者從事相關(guān)的研究工作并提出了熱舒適性的評價方法和指標。因此為了便于研究[1]重點關(guān)注織物吸濕后尤其是吸收液態(tài)水后，織物的散濕度或者織物蒸發(fā)情況來研究織物的濕舒適性。研究者大多通過織物表面相對濕度的變化或者織物回潮率的變化來研究織物對液態(tài)水的傳輸和擴散能力。由于織物中纖維之間存在空隙，因此液態(tài)水在其中的含量多少可以由材料的電阻來間接反應(yīng)，因此電阻法[2]可以用來間接研究織物的液態(tài)水散發(fā)情況。有研究者利用插針方式來研究一般織物，一般織物厚度較薄，可以忽略其影響。本文設(shè)計不同插針方式垂直插針和側(cè)向插針對較厚非織造材料傳濕過程中利用電阻法測試而產(chǎn)生的影響。希望研究結(jié)論能給有關(guān)濕熱舒適性研究提供參考。

1 實驗材料與實驗方法

1.1 實驗材料

本實驗選擇了純毛非織造布。在實驗前首先將該塊織物裁剪成6.5cm×5cm的試樣，具體測試樣品的規(guī)格參數(shù)見表1。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗原理

干態(tài)下的織物是高阻材料，當織物浸潤后，織物內(nèi)部存在液態(tài)水，水是導體，織物中水分隨著時間不斷蒸發(fā)而減少（即含水率減小），電阻值逐漸增大，從而引起電壓的變化，用一定的電壓信號采集和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，便可直觀的獲得織物中水分蒸發(fā)的變化情況。具體的做法是在潤濕織物上按一定的分布規(guī)律插入測試探針，并將探針與檢測電路連接起來，利用檢測電路測定探針之間織物的電阻值，從而根據(jù)電阻值的變化來間接反映織物中的水分蒸發(fā)情況。

1.2.2 實驗方法

垂直插針電阻測試極板示意圖如圖1，測試探針長度依次增大，其插針深度從小到大為0.5mm、1mm、3mm、4mm、6mm、8mm、10mm、12mm，不同的插針深度測試的是織物在不同厚度層面的電阻值；側(cè)向插針電阻測試極板等間距布置，針與針之間水平距離為2cm，垂直距離為2mm，測試時，將探針從織物側(cè)向插入，根據(jù)織物的厚度決定用幾組探針，插身示意圖如圖2所示。

在溫度為25℃，濕度85%時，對多孔介質(zhì)材料C6采用兩種插針方式：垂直插針和側(cè)向插針，分別采集潤濕多孔介質(zhì)材料不同層面上的電阻值，在利用標定將電阻值轉(zhuǎn)化為含水率，比較兩種方法的優(yōu)劣，實驗時，將潤濕織物用透明膠帶包裹，僅留一蒸發(fā)面，測試時間為120分鐘。

2 結(jié)果與分析

在采用垂直插針的方式進行實驗時，共有8組測試探針和一組銅片，采集了9個通道的數(shù)據(jù)。銅片采集的是織物表面電阻，即4通道采集的數(shù)值，0通道至8通道的插針深度依次增加，每個通道分別采集不同插針深度的電阻值。在采用側(cè)向插針方式的實驗中，織物共插入9組探針，第一組探針插在織物表面，第二組探針插在距離織物表面2mm處，依次插入其余7組探針，每組探針分別采集不同通道即不同織物層面的電阻值。在圖例中，數(shù)字代表第幾通道，R代表織物電阻值，MC代表織物含水率，例： 0R代表0通道采集的電阻值，0MC代表0通道所對應(yīng)的織物含水率。

從圖上可以看出，無論采用垂直插針方式還是采用側(cè)向插針方式，得到的結(jié)果都應(yīng)具有一定的規(guī)律性，即不同通道的含水率由表及里應(yīng)依次增大，具有一定的濃度梯度分布特征。由圖3可以看出，雖然采用垂直插針方式得到的曲線圖分布具有一定的層次性，部分通道的數(shù)值波動過大。各通道信號之間疊加比較嚴重，這反映出垂直插針方式中探針的不同高度的排列方式導致探針電場之間的相互影響比較大。圖4可以看出采用側(cè)向插針方式得到的曲線圖波動較小，實驗用織物中各層間的濃度梯度的變化從圖上能比較清晰的反映出來。從探針的電場強度分布情況來看，對于垂直插針，各對探針等間距，但長度依次遞增，各探針之間電場之間相互疊加，使得不同高度探針之間場強分布不均勻不對稱因此，測試時，各通道測試結(jié)果干擾比較嚴重，而側(cè)向等間距等長度這種側(cè)向排列的探針之間，由于基本是均勻?qū)ΨQ分布因此各探針之間的場強相互影響疊加之后，也是基本是對稱分布，各對探針之間的影響較小，因此織物各層面在測試過程中，各通道電場之間干擾較小，測試結(jié)果比較穩(wěn)定。

3 結(jié)束語

本研究設(shè)計了不同插針方式的電極，來研究側(cè)向插針和垂直插針方式對織物水分蒸發(fā)過程中不同層面電阻變化的影響。通過實驗發(fā)現(xiàn)，側(cè)向等間距等長度排列的探針之間，各層面間電場干擾比較小，等長度等間距側(cè)向插針測試比較穩(wěn)定，能反映織物不同層面濕蒸發(fā)的濃度梯度變化。

參考文獻

[1]渭源.服裝舒適性與功能[M].北京：中國紡織出版社，2005.

[2]Wehner J A. Dynamic of water vapor transmission through fabrics barriers[J].Text. Res. J，1988，58（10）：581-592.