纺织材料中的湿传递

P. Senthilkumar

PSG技术学院(印度)

纺织材料中的湿传递

P. Senthilkumar

PSG技术学院(印度)

湿传递是一种影响热舒适性的物理现象。湿气会增强热传递并降低纺织品或非纺织材料的有效热阻。水分能以扩散、吸附和排汗的方式通过织物层。湿气、空气和热传递影响纺织材料的热舒适性。

湿传递； 纱线； 织物； 结构； 吸附； 排汗； 蒸发

湿传递是一种影响热舒适性的物理现象。水是比空气好得多的热导体，水的存在使阻止热损失的结构的有效性有所下降。无论是以液体或是蒸汽的形式，还是在服用过程中通过排汗形式产生，室内的高湿度，抑或商业绝热应用中的冷凝，湿气能增强热传递并降低纺织品或非纺织材料的有效热阻。

与热量从温度较高的环境流向温度较低的环境类似，水分通常是从湿环境转移至干燥环境，直至达到平衡。通过纺织品，可增强或阻碍湿气的传输效率和速度。湿气以人体排汗的形式产生。人体有2种不同类型的排汗——非显性排汗和显性排汗。非显性排汗在皮肤层内蒸发，类似水蒸气排出，而显性排汗则是在热和/或剧烈的条件下产生液态汗水。只要排汗保持非显性(即蒸气形式)，人体就相对比较舒适，而当这种蒸气无法排出，人体附近形成蒸气压，且皮肤的相对湿度增加时，人体会感觉湿冷，蒸气可能会凝结成液态汗水，增加人体不适感。汗液蒸发引起的散热称为蒸发热损失。随着相对湿度的增加，蒸发速度减小，在此条件下，织物对人体舒适性的作用取决于它带走水蒸气的能力，或对任何液态水分的最大蒸发能力。水可以通过3种方式通过织物层，即扩散、吸附和排汗。水可以通过皮肤表面或织物表面蒸发去除，这也影响热舒适性。

1 纱线和织物结构对扩散的影响

水分可在纤维或纱线间通过空间气流扩散，其扩散取决于纱线线密度和织物结构。扩散更倾向于发生在具有较大空隙的织物中或织物结构内部的开放空间内。空隙或孔能有效帮助水分扩散，包括纱线及纱线间隙(纱线内纤维间的空间)的织物空隙。在给定的织物区域内，织物空隙的数量和大小取决于织物密度、纱线的线密度及捻度。当纱线线密度及捻度保持不变时，随着织物密度降低，织物空隙数量减少，但空隙尺寸增大。而当织物密度保持不变而纱线捻度增加时，织物的空隙尺寸也增大。有的织物被称为“开放式织制”或“开放式结构”，这意味着它们有较大的织物空隙。水最容易在这样的织物中扩散。

2 吸着

吸着过程包括吸附、吸收和解吸。吸附是占有水并将其保存在表面附近的过程。在吸收过程中，水气分子通过材料扩散。解吸是水分的释放，是从材料中吸附，或是从材料中吸收。由于水分被织物表面附近的纤维吸附，然后通过纤维传送并在织物的另一侧解吸，因此吸附和解吸都涉及通过纺织材料进行水分的运输。这一过程与参与吸收的纤维的固有回潮率密切相关。

3 排汗

排汗为液态水通过纱线的毛细孔隙加以转移的过程。排汗取决于纤维表面的润湿性，以及纱线与织物的结构。对比水蒸气扩散，随着纤维吸水率的下降，织物会因水不被纤维吸收而导致排汗效果下降。例如，根据纱线和织物结构，具有极低吸水率的聚酯织物不能有效地吸湿排汗。

织物触感是否湿润不仅取决于它是否已吸附或吸收水分，也取决于纤维的性能。湿的衣物通常会让皮肤感觉湿冷，而羊毛织物例外。羊毛总体为亲水性纤维，但其鳞片状的表面是疏水性的，因此，当羊毛纤维润湿时，水分被吸收到纤维中更亲水的中心位置，而疏水的鳞片表面则仅有少量的水分，从而使毛织物触感相对干燥。

4 蒸发

通过水分蒸发可帮助人体散热。当有足够的空气量和运动，以及环境的相对湿度较低时，液体水分蒸发。当汗液从皮肤表面蒸发，蒸发所需的热量由人体消耗，因而人体温度下降。当然，寒冷气候条件下，理想的状态是蒸发所需的热损失能最小化。

5 阻水性

户外服装和装备制造商关注的一个领域是外层织物或表面对水渗透的阻力。水分运输的限制会显著影响舒适度。防水服饰，如雨衣，主要功能是保护穿戴者免受水的渗透并提供所需的舒适度。然而，许多织物在具有防水性能的同时，也可能限制了水蒸气的传输，会由于排汗而导致皮肤附近的水分堆积。微孔织物能有效解决这一问题。微孔织物中的孔隙能小到足以防止液态水的渗透。这些液态水是由若干水分子结合在一起的，但比水蒸气分子大，因此微孔织物在具有防水性能的同时也可进行水汽传输，使穿戴者保持干爽舒适感。

6 空气转移

在流体流动的情况下，有时需同时考虑通过纺织品的水分运动和空气流。空气流类似于通过织物的水蒸气扩散。纺织品的透气性可衡量空气穿透织物材料的程度。当织物两边的空气压不等时，空气流则通过织物。当织物任一表面的空气压不等时，透气性为空气流通过织物时的速率，它与对流换热及通过扩散进行的水分传输密切相关。随着织物空隙的数量和尺寸的增加，透气性增强。

7 孔隙度和覆盖因子

织物内的孔隙或缝隙也是影响水分和空气传输的因素。织物的体积孔隙率(%)定义为空气体积的比率或织物边界内所含空隙占总体积(织物与空气或空隙)的比率。

织物的表观孔隙率是空气的孔隙率，这与透气性的含义相同。

与孔隙率密切相关的术语是覆盖因子。覆盖因子是早期文献中描述的有关纺织品检测的一个计算值。它基于织物密度及表达为棉纱支数的纱线的线密度。覆盖因子表征织物的覆盖能力，并与织物孔隙的多少和尺寸有关。理论上，相邻纱线仅为接触状态时织物的覆盖因子约为28。覆盖因子结合了织物密度和纱线尺寸，有助于了解影响热舒适性的织物的结构性质。但覆盖因子未考虑诸如纱线类型或纱线捻度等其他结构因素的影响。针织物结构一般具有更多孔隙，可保留更多空气，因而能提供更温暖的感觉。湿气、空气和热传递影响纺织材料的热舒适性。

黄 明 胡 筱 译 罗 艳 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