织物透气性的理论研究

    织物穿着舒适性的研究与织物的透气性能是分不开的。气体通过织物有交织孔隙和纤维间缝隙两条途径，一般以交织孔隙为主要途径。纱线间的孔隙大都是贯通的，孔隙截面形状基本上有一定的规律性，从织物一侧到另一侧，孔隙呈瘦角方形，当空气透过织物时，类似于流体流经多孔介质的流动。织物的孔隙结构可以简化成平行毛细管束模型，见图 1-1，从而织物多孔结构可以模拟为许多毛细管的平行集合体。

    按流体力学理论，空气通过圆管时，层流的流量 q(m3/s)可用哈根—伯肃叶（Hagen-Poiseuille）定律计算

                           

    式中，Δp 为管两端的压力差（Pa）;L 为管的长度（m）;d 为管的直径（m）; μ为空气的动力粘度（Pa.s.）

    运用(1)式计算织物的透气量，基于对织物作出的两点假设：1）纱线内纤维紧密结合且纱线在织物中均匀分布；2）织物中纱线间的空隙截面是矩形。

    考虑到等式（1）中有 n 个气孔，等式（1）变为

                        

    现有的估算纤丝间的织物透气性的方法主要有三个：

    计算（方法1），在等式d=0.0357（T/ρH）1/2中确定纱线的直径，用线密度T和平均密度ρn,接下来在等式（1）中计算透过率Rs：

                                     

    其中，d wa 是经纱直径，d we 是纬纱直径，πwa 经纱间气孔周长，πwe 是纬纱间气孔周长。 

    精密计算（方法2）：从织物中分离出的纱线直径在光学显微镜下测出，透过率在等式（3）中计算出来。

    投影法（方法3）：基于扫描电子显微镜下织物样品的显微照片。相关气孔直径dh在著名的水力动力学等式中计算，

                                  

    其中S是气孔直径，S=ab, a==100/πwa- dwa, b==100/πwe-d we,π是气孔周长π=2(a+b) 

    在确定织物孔径大小的方法1中，RS和dh值与用其他方法获得的值有显著的不同，时常比用其他的方法获得的值要高一些。这是因为织物结构中纱线光滑和起毛的因素并没有考虑到（方法的使用是基于纱线横截面是圆形的设想），并且用常规平均密度值来计算纱线直径，和真实值并不一样。

    以方法2为基础确定RS和dh值比方法1更可靠一些，但测得的结果也有显著的不同。

    当织物透气性与织物中纱线横截面大小和纱线的起毛（不影响气孔）有关时，方法2测得RS的一个小缺陷是由于在不同截面抽出织物结构和测量纱线直径时纱线横截面形状的改变，而使数值发生了变化。

    方法3允许在织物纱线平面受压和他们的起毛情况下，测量透气性的真实值，部分覆盖气孔的纱线表面的单根纤维并不存在重要的阻力，所以以此方法获得的Rs值比在气体流动条件下织物中测得的真实值要小一些 。

    国际上认为目前对织物透气性的研究其所受的局限主要在三个方面：描述由气体结构而决定的透气性模型没有充分考虑到材料结构因素，其认可领域有一定的限制；测试透气性所用的方法并不能保证材料测试条件和他们的使用条件一致；根据人们对透气量的不同要求设计透气性织物在目前是不太可能的。