文/劉志英 于紅

1 引言

舒適性可以分為濕熱舒適性、接觸舒適性和壓力舒適性，透濕性是評價服裝濕熱舒適性的一個重要指標。目前，國內外對透濕性的測試方式有很多種[1-2]，常見的有稱重法、電解傳感器檢測法、紅外檢定法、氣相色譜檢測法、動態相對濕度測定法等[3]。國內主要采用稱重法進行透濕性能測試，又可以分為吸濕法[4]和蒸發法[5]。

GB/T 12704.1—2009《紡織品 織物透濕性試驗方法第1部分：吸濕法》和GB/T 12704.2—2009《紡織品 織物透濕性試驗方法 第2部分：蒸發法》分別規定了兩種測試方法的具體操作要求。但在采用吸濕法測試織物的透濕性能時，標準中沒有明確確定所用干燥劑的質量、儀器風速以及試驗時間，這必將對試驗結果產生一定的影響，影響試驗結果的準確度和可靠性。為了探討干燥劑質量、儀器風速以及試驗時間對試驗結果的影響，特設計了三因子三水平的正交試驗進行研究分析[6]。

2 試驗部分

2.1 試驗儀器與材料

本試驗采用的儀器有YG(B)216-Ⅱ型織物透濕量儀（溫州大榮紡織儀器有限公司），ES200D型電子天平（天津市德安特傳感技術有限公司）。本試驗采用的材料有無水氯化鈣（北京化工廠），顆粒直徑在0.63 mm～2.5mm；純滌綸白色針織布，克重為161g/m2。

2.2 試驗原理

透濕性是因為織物兩邊存在一定的水蒸氣濃度差，根據紡織品的基本性質，當織物兩邊的水汽壓力不同時，水汽會從高壓一邊透過織物流向另一邊，此時氣態的水分透過織物的性能稱為透濕性[3]。把盛有干燥劑并封以織物試樣的透濕杯放置于規定溫度和濕度的密封環境中，根據一定時間內透濕杯質量的變化計算試樣透濕率[4]。

2.3 試驗方法

將一定質量的干燥劑（在160℃烘箱中烘燥3h）裝入透濕杯中，并振蕩均勻，空白試驗的杯中不加干燥劑；將直徑為70mm的圓形試樣的測試面朝上放置在透濕杯上，裝上墊圈和壓環，旋上螺帽，再用乙烯膠粘帶從側面封住壓環、墊圈和透濕杯，組成組合體，如圖1所示；將組合體放置在溫度為38℃、相對濕度為90%的試驗箱內平衡一定的時間后取出；迅速蓋上對應杯蓋，放在20℃左右的硅膠干燥器中平衡30min，按號逐一稱重；稱重后輕微振動杯中干燥劑，使其上下混合，除去杯蓋，迅速將試驗組合體放入試驗箱內，經過與前次相同的時間后取出；再次平衡30min稱重[4]。每個試樣取3個平行試樣同時測試，試驗結果以3塊試樣的平均值表示，透濕率的計算公式如下：

式中：WVT——透濕率， g/(m2·24h)；

Δm——同一試驗組合體兩次稱量之差，單位為g；

Δm'——空白試樣的同一試驗組合體兩次稱量之差，g；

A——有效試驗面積（本試驗中為0.00283m2），m2；

t——試驗時間，h。

圖1 組合體構成

2.4 試驗方案

在GB/T 12704.1—2009中對裝入透濕杯的干燥劑的質量要求為“35g左右”，對透濕儀的風速要求為“0.3m/s～0.5m/s”，對試驗時間的要求是“試驗時間1h，若試樣透濕率過小，可延長試驗時間”。但是當試樣的透濕率較大時，干燥劑顆粒吸濕后粘連板結[7]，同樣影響試驗的準確性，故本文同時探討縮短和延長試驗時間對試驗結果的影響。本文選擇干燥劑質量、儀器風速、試驗時間三個因素做三因子三水平正交試驗，正交試驗因素水平表見表1。采用L9（34）正交表，不考慮交互作用，正交試驗方案見表2。

表1 正交試驗因素水平表

表2 正交試驗方案及試驗結果

3 試驗結果與分析

3.1 三個因素對試驗結果的影響

按照L9(34)正交表設計試驗方案，并進行透濕性試驗，所得結果如表2所示。分別計算各因素不同水平下的透濕率的平均值記錄在表3，如干燥劑質量為33g時的透濕率=(8328+8727+8718)/3=8591。

表3 各因素不同水平透濕率值及極差值

從計算結果可以發現透濕率隨著干燥劑質量的增加先增大后減小，在第2水平34g時，透濕率較高。這是因為34g干燥劑的吸濕效率既滿足測試樣的吸濕要求，又使得干燥劑的上表面距測試樣不會太近，在振動透濕杯時，干燥劑不會與測試樣接觸，不會影響濕氣的透過。干燥劑質量為35g時，雖然吸濕效率提高，但是干燥劑距離測試樣表面的距離更近了，容易與織物發生接觸，在織物表面產生凝露現象，使測試結果偏小。

測試樣的透濕率隨著儀器風速的增加也是先增大后減小，儀器風速在第2水平0.4m/s時，透濕率較高。這是因為儀器風速的增加加快濕氣循環的同時也加快了水分的蒸發，儀器風速為0.3m/s時，測試樣的吸濕和放濕都較慢，從而透濕率較小；儀器風速為0.4m/s時，測試樣的吸濕和放濕都有所增加，且吸濕略大于放濕，所以透濕率較大；儀器風速為0.5m/s時，雖然此時測試樣的吸濕和放濕都較大，但吸濕小于放濕，所以透濕率減小。

試驗結果表明隨著試驗時間的增加，透濕率逐漸減小，試驗時間在第1水平0.5h時，透濕率較高。這是因為測試樣的透濕率較大，隨著試驗時間的增加，表層的干燥劑充分吸濕粘連發生板結現象，阻礙內層干燥劑的吸濕效率，使得測試的透濕率值降低。

綜上所述，干燥劑質量34g、儀器風速0.4m/s、試驗時間0.5h時所得的透濕率最高。

3.2 極差分析

計算各因素不同水平下透濕率的最大值與最小值之差，記為極差，如表3所示。由表3可知：儀器風速的極差＞試驗時間的極差＞干燥劑質量的極差。這說明儀器風速對透濕率的影響最主要，試驗時間對透濕率的影響次之，干燥劑的質量對透濕率的影響最小。儀器風速的改變直接影響試驗箱內的溫濕度波動，所以對試驗結果的影響較大。試驗時間的長短關系到干燥劑的吸濕效率，所以對透濕率的影響也較大。干燥劑質量的多少關系到測試樣傳遞濕度的效率，對透濕率也有一定的影響。

3.3 方差分析

極差分析法簡單明了，通俗易懂，計算工作量少。但這種方法不能將試驗中由于試驗條件改變引起的數據波動同試驗誤差引起的數據波動區分開來。此外，各因素對試驗結果的影響大小無法給以精確的數量估計，不能提出一個標準來判斷所考察因素作用是否顯著。

表4 方差分析

為了彌補極差分析的缺陷，本文繼續進行方差分析，將試驗數據的總偏差分解為因素引起的偏差和試驗誤差引起的偏差，構造F統計量，做F檢驗，從而判斷各因素作用是否顯著。分別計算各因素的偏差平方和、自由度、方差和F值，見表4。從表4中發現干燥劑質量、儀器風速、試驗時間的F值分別為0.40、1.56、1.15，都小于F0.05(2,2)，所以三者對透濕率的影響都不顯著。也就是說三個因素在一定范圍內波動并不會對試驗結果產生顯著的影響，這與GB/T 12704.1—2009的原意相符。

4 結論

本文探討了干燥劑質量、儀器風速以及試驗時間對織物透濕性能的影響，試驗結果表明：三個因素對織物透濕率的測定都有一定的影響，儀器風速的影響最大，試驗時間的影響次之，干燥劑質量的影響最小；但是它們的影響都不顯著，這與GB/T 12704.1—2009的原意相符；通過極差分析得出干燥劑質量34g、儀器風速0.4m/s、試驗時間0.5h時所得的透濕率值最高。