CNS 15102-2007 Textiles - Physiological effects - Measurement of thermal and water-vapour resistance under steady-state conditions (sweating guarded-hotplate test)《纺织品舒适性－稳态下热阻度及水蒸.pdf

1、 1 印月 96 8 月 本標準非經本局同意得翻印 中華民國國家標準 CNS 總號 號 ICS 59.080.01 L325615102經濟部標準檢驗局印 公布日期 修訂公布日期 96 8 月 9 日 月日 (共 10 頁 )紡織品舒適性穩態下熱阻度及水蒸氣阻度(流汗熱板)試驗法 Textiles Physiological effects Measurement of thermal and water-vapour resistance under steady-state conditions(sweating guarded-hotplate test) 1. 適用範圍：本標準規定試驗

2、服飾、被褥、睡袋、傢飾所使用之織物、薄膜、塗層物、泡棉、皮革及多層組合之紡織品，在穩態下之熱阻及抗水蒸氣之方法。 2. 用語釋義 2.1 熱阻度 (thermal resistance, Rct) 材質側絕對溫之溫差除以此溫差造成通過單位面積材質 之熱所得之值，此乾熱可能藉由傳導、對及射之一種或種以上因素所造成。熱阻值 Rct可判定在一穩定的溫差下，所通過一已知面積材質之乾熱通，其表示單位為 m2K/W。 (照表 1) 2.2 水蒸氣阻度 (water-vapour resistance, Ret) 材質兩側的水蒸氣壓之壓差 (Pa)除以此壓差造成通過單位面積材質之水蒸氣熱流量所得之值，此蒸氣

3、熱流可能由擴散、對流所造成。水蒸氣阻度值 Ret可判定在一穩定的水蒸氣壓力差下，所通 過一已知面積材質之潛熱流通量，其表示單位為 m2Pa/W。 (照表 1) 2.3 透濕指數 (water-vapour permeability index, imt) 透濕指數是以熱阻度及水蒸氣阻度的比值來表示，其關係式如下： etctmtRRSi = (1) S=60 Pa/K imt無單位，其值介於 0 與 1 之間。 0 表示材質是不透水蒸氣的，亦即其水蒸氣阻度無限大。而 1 表示材質具有相同厚度空氣層的熱阻度和水蒸氣阻度值。 (照表 1) 2.4 透濕度 (water-vapour permeabi

4、lity， Wd) 透濕度決定於材質的水蒸氣阻抗及溫度，其關係式如下： mTetdRW=1(2) 式中，mT ：在 Tm下之水蒸氣潛熱，當 Tm= 35 ，其值為 0.672 Wh/g Wd： g/m2hPa (照表 1) 2 CNS 15102, L 3256 2.5 記號及單位 表 1 記號及單位 記號 名稱 單位 Rct熱阻度 m2K/W Ret水蒸氣阻度2Pa/W imt透濕指數 Rct0裸板熱阻度值 m2K/W Ret0裸板水蒸氣阻度值2Pa/W Wd透濕度 g/m2hPa A 量測熱板面積 m2Ta試驗環境空氣溫度 Tm熱板表面之溫度 Ts保溫裝置溫度 PaTa下的水蒸氣分壓 Pa

5、Pm試片在表面溫度 Tm下之飽和水蒸氣分壓 Pa Va試片表面上之空氣流速 m/sSv氣流速度 Va之標準差 m/sRH 相對濕度 % H 試驗樣板之加熱功率 W Hc熱阻度之加熱功率校正值He水蒸氣阻度之加熱功率校正值 W Hc校正線之斜率 He校正線之斜率 mT 在 Tm下之水蒸氣潛熱 Wh/g 3. 試驗原理 3.1 熱阻度 (thermal resistance, Rct)：將試片置於一電熱板上，此電熱板在其上方有平行於電熱板的一定氣流橫流過。在 達到穩定的條件後，才測通過試片的熱流量以決定熱阻度值。在本標準試片的 熱阻度值，可由試片加空氣層的熱阻度值減去試片表面上層的空氣層熱阻抗度求

6、得。 3.2 水蒸氣阻度 (water-vapour resistance, Ret)：以一電熱多孔板上覆蓋一層可透過水蒸氣但不可透水的膜，水喂入加熱板 蒸發並透過膜成為蒸氣，以便無液態水和試片接觸。將試片置於膜上，熱板維 持一定溫度時，可得一特定水蒸發速率，進而測得水蒸氣阻度值。在本標準試 片的水蒸氣阻度值，可由試片加空氣層的水蒸氣阻度值減去試片表面上層的空氣層水蒸氣阻度值求得。 3 CNS 15102, L 3256 4. 裝置 4.1 試驗裝置 需具有溫度和水量的控制裝置，一個金屬盒狀物，其上覆以一塊約 3 mm 厚，面積最小為 0.04 m2(例如 0.2 m0.2 m 之正方形 )的

7、金屬板 (圖 1 之 1)，其內裝有熱板 (圖 1 之 6)。為測試水蒸氣阻度值，金屬板必須具有多孔，其四周並裝置一保溫裝置 (圖 2 之 8)，以上裝置並裝於試驗桌之開孔中。金屬板表面的輻射放射率係數在 20 下，於波長 8 m 到 14 m 間的值應大於 0.35，且主要熱流向須垂直板面以及半球形反射面。供水 管路須連到加熱板表面，使水可從水量控制器 (圖 1 之 5)進入多孔板。試驗裝置相對於試驗桌的位置應是可調整的，以便放置試片後其上表面和試驗桌面能同一平面。 圖 1 溫度和水量的控制裝置 1. 屬板 2. 溫感應器 3. 溫控制器 4. 加熱功測裝置 5. 供水設備 6. 加熱板 L

8、金屬板寬度 (L)試片溫度設定值 (Tm) 4 CNS 15102, L 3256 圖 2 溫度控制的保溫裝置 7. 試驗裝置（如圖 1） 8. 保溫裝置 9. 溫控制器 10. 溫感應器 11. 試驗桌 4.2 溫度控制的保溫裝置 溫度控制的保溫裝置 (圖 2 之 8)是由具有高熱傳導率之金屬及電熱器所組成，其目的是為了防止熱從試驗裝置的邊緣 和底部散逸。保溫裝置的厚度 (如圖 2 之b)至少應為 15 mm，其上緣與測試裝置金屬板表面間落差不可超過 1.5 mm。保溫裝置亦可配置多孔金屬板及供水裝置作為保濕裝置，保溫裝置之溫度 Ts可由溫度感應器 (圖 2 之 10)及控制器 (圖 2 之

9、 9)控制於 0.1 K。 4.3 試驗附屬設備 須具有溫度及濕度的空調控制箱，具有一 導管使氣流平行橫流過試驗裝置表面，此導管的高度距離試驗桌面應不可少於 50 mm。氣流的溫度 Ta應維持於0.1 K 的範圍內，但在試驗熱阻度值及 100 m2Pa/W 以下的水蒸氣阻度值時，其溫度精確度可為 0.5 K。相對濕度的偏差應不可超出 3% RH。氣流速度應在距離未覆蓋試片之試驗裝置中心點的試驗桌以上 15 mm 處進行測試，溫度 20 時進行測試，平均流速 Va應為 1 m/s，誤差不超過 0.05 m/s，氣流速度標準差與氣流速度之比值 (Sv/Va)，應介於 0.05 和 0.1 之間，係

10、以每 6 秒之間隔測試一次，至少測 10 min 以上之平均所得。 保溫裝置寬度 (b) 熱板溫度設定值 (Ts) 5 CNS 15102, L 3256 5. 試片 5.1 試片厚度 5 mm 試片須能完全覆蓋試驗裝置及保溫裝置，同一材質應至少取 3 片試片進行測試，試驗前，應先置放於如第 6.3 節或第 6.4 節所規定之溫濕度 12 小時以上。 5.2 試片厚度 5 mm 5.2.1 此類之試片須一特殊的測試程序 以避免熱或水蒸氣從邊緣散失，如果試片的厚度大於保溫裝置之 2 倍厚度 (2b)，則熱阻度值測試需修正。熱阻度和試片厚度間線性關係的偏差可由 1+( Rct/Rct measur

11、ed)之係數來修正，此係數可由好幾塊不同厚度如泡棉之均一材質所測得的熱阻度值 Rct來求得，泡棉之最大厚度應與試片厚度相等，如圖 3 所示。 5.2.2 如果保溫裝置和多孔板及供水系 統不能吻合，則於試片的垂直邊應放置和樣本相同高度之不透氣框架以測 試水蒸氣阻度，框架的內部尺寸應和測試裝置的多孔板大小相同。 5.2.3 試驗前，應先置放於如第 6.3 節或第 6.4 節所規定之溫濕度 24 小時以上。 5.2.4 若為填充棉或不均一之厚度，如被單或睡袋之類，則須進行附錄 1 之處理程序。 圖 3 量測熱阻度之修正圖示 修正後之熱阻度值Rctcorrected 量測之熱阻度值Rctmeasure

12、d熱阻度差值試片厚度 熱阻度 6 CNS 15102, L 3256 6. 試驗步驟 6.1 儀器常數之判定 此標準規定設備所測得之熱阻度及 水蒸氣阻度值，包括一些儀器的固有常數，這些常數包括試驗裝置本身的阻度 值，以及樣本周圍的空氣層阻度值。空氣層阻度值和氣流速度有關。儀器之常數 Rct0和 Ret0是由裸板值所決定，因此試驗裝置的表面必須和測試桌在同一平面。 6.1.1 Rct0之判定 設定熱板表面之溫度 Tm為 35 ，試驗環境空氣溫度 Ta為 20 ，相對濕度65% RH，風速 Va為 1 m/s，其偏差如第 4.3 節所述，待穩定後再記錄 Tm、Ta、 RH 及 H 之值。裸板之熱阻

13、度值可由式 (3)求得 cam0ctHHA)TT(R= .(3) Hc是由附錄 2 所述而測得之修正值。 6.1.2 Ret0之判定 在試驗 Ret0時，多孔 板表面需藉由供水設備供給定量水分以控制其表面濕度，置一片平且厚 10 至 50 m 之透水蒸氣但不透水之賽璐玢 (Cellophone)於多孔板上。賽璐玢膜應以蒸餾 水濕潤，並固定於測試板上使之無皺摺，供應水應為蒸餾水，最好為重複 蒸餾，且使用前須再煮沸以防止在膜下產生氣泡。設定熱板表面之溫度 Tm及試驗環境空氣溫度 Ta為 35 ，風速 Va為 1 m/s，相對濕度必須保持為 40% RH，相當於部分水蒸氣分壓為 2250 Pa，在試

14、驗裝置表面的水蒸氣分壓 Pm可假設為此表面溫度下的飽和水蒸氣壓，亦即約 5620 Pa，其 Tm， Ta， H 及 RH 之容許差如第 4.3 節所述，待穩定再記錄 Tm、 Ta、 RH 及 H 之值。裸板濕阻度值 Ret0可由式 (4)求得 eam0etHHA)PP(R= (4) He：由附錄 2 所述而測得之修正值。 6.1.3 參考物質 藉由參考物質熱阻度值的試驗修正，可驗證儀器之準確性。 6.1.4 校正 須定期檢查儀器的常數 Rct0和 Ret0值，當其偏差大於第 7 節所述之值時，即需進行儀器再校正。大部分的偏差是由試片表面風速 Va所造成，故風速必須定期依第 4.3 節所述加以查

15、驗。 6.2 試片安裝 6.2.1 需定義試片與氣流風速接觸面並 在報告上說明；試片與人體皮膚接觸面面向試驗裝置平鋪。若為多層測試 ，則試片必須如人體穿著方式堆疊排列於試驗裝置上。將不透水蒸氣膠帶 或輕型金屬架置於邊緣使測試試片平坦，應避免試片與裝置間氣泡和皺摺 或多層測試之試片間空氣層產生，使試片平坦以減少誤差。 6.2.2 一般而言，試片必須在無張力或 荷重下進行測試，如果為多層測試，層間 7 CNS 15102, L 3256 必須沒有空氣層，如果有張力、壓力或空氣層，則報告必須加以說明。 6.2.3 如果試片厚度大於 3 mm 以上，則試驗裝置應調低使試片上和試驗桌在同一平面上。 6.

16、3 熱阻度值 Rct之測試 6.3.1 設定的熱板表面之溫度 Tm為 35 、試驗環境空氣溫度 Ta為 20 ，相對濕度 65% RH，風速 Va為 1 m/s，其容許差如第 4.3 節所述。如使用其 他溫度、相對濕度及風速，則於試驗報告 中必須說明其條件。在放置試片於試驗裝置上後，其 Tm、 Ta、 H、 RH 需待測試量穩定後再記錄其值。 6.3.2 熱阻度值 Rct可由式 (5)求得 0ctcamctRHHA)TT(R = (5) 其符號、單位和第 2.5 節所述相同，材質之熱阻度值 Rct為個別量測值之平均值。 6.4 水蒸氣阻度值 Ret之測試 6.4.1 為了測試水蒸氣阻度值，需置

17、一 可透水蒸氣但不透水的賽璐玢膜於試驗裝置上面，如第 6.1.2 節所述。 6.4.2 熱板表面之溫度 Tm及試驗環境空氣溫度 Ta設為 35 ，相對濕度設為 40% RH，風速 Va為 1 m/s，其偏差範圍如第 4.3 節所述。這些等溫條件可防止水蒸氣凝結於試片。如使用其他 的相對濕度及風速，則於試驗報告中必須說明其條 件。如果改變氣流溫度 Ta，則不適用本標準之等溫條件。在放置試片於試驗裝置上後，其 Tm、 Ta、 H、 RH 需待穩定後再記錄其值。 6.4.3 水蒸氣阻度值 Ret可由式 (6)求得 0eteametRHHA)PP(R = (6) 其符號、單位和第 2.5 節所述相同，

18、材質之水蒸氣阻度值 Ret為個別量測值之平均值。 7. 報告：測試報告 中應記載下事項 (a) 試驗標準 (b) 試片規格 (c) 試片安裝 (d) 樣本數及試驗次數 (e) 試驗環境條件 (f) 熱阻度之平均值 (g) 水蒸氣阻度之平均值 (h) 與標準相異項目之說明 (i) 試驗日期 8. 結果之精確度 8.1 重複性 對單一層織物同一樣本重複試驗之熱阻度值 Rct若小於 50103 m2K/W，其重複 8 CNS 15102, L 3256 性之精確度為 3.0103 m2K/W。若為泡棉織物， Rct值大於 50103 m2K/W，精確度可達 7%。對單一層織物同一樣本重複測試之水蒸氣

19、阻度值 Ret若小於 10 m2 Pa/W，其重複性之精確度為 0.3 m2 Pa/W。若為泡棉織物， Ret值大於 10 m2 Pa/W，精確度可達 7%。 8.2 再現性 在四個實驗室進行厚度分別為 3 mm、 6 mm 和 12 mm 的三塊樣本測試，其 Rct之平均標準偏差為 6.5103 m2K/W，而 Ret之平均標準偏差為 6.7101 m2Pa/W。 相對應之國際標準： ISO 11092:1993 Textiles Physiological effects Measurement of thermal and water-vapour resistance under st

20、eady-state conditions (sweating guarded-hotplate test) 9 CNS 15102, L 3256 附錄 1 填充棉或不均一厚度之樣本安裝步驟 1. 對於填充棉或不均一厚度之樣本，如被單和睡袋，最少應試驗 3 塊布，如無法試驗3 塊布，則於試驗報告中需註明試驗塊數。若因填充物造成厚度不均一，應至少準備各 2 片試片做熱阻度及水蒸氣阻度試驗。 2. 試片需置於約和試片同一高度的框架內。為了測試熱阻度 Rct，框架的內部尺寸應為(L+2b)(如圖 1 和圖 2 所示 )。為了試驗水蒸氣阻度 Ret，框架的內部尺寸應和測試裝置的多孔板邊緣相同。 3.

21、 2 個試片中應選擇內含填充物最多及最少的區域。 10 CNS 15102, L 3256 附錄 2 加熱功率修正式之決定 1. 在試驗熱阻度值和水蒸氣阻度值時，試驗裝置和保溫裝置之溫度必須設定相同。但實際上如第 4.1 節和第 4.2 節所述，試驗裝置和保溫裝置間之溫度會有些微差異，在此情形下，試驗裝置的加熱功率並不等於通過試片的熱流量，在試驗熱阻度值和水蒸氣阻度值的熱功率時，就必須考慮到修正式 Hc和 He之應用。 2. 加熱功率 Hc修正式和試驗裝置及保溫裝置之溫度差有線性關係，如式 (2.1)所示 Hc= (Tm-Ts)(2.1) 其斜率 如下所述求得。在試驗裝置及保溫裝置上覆蓋一高熱

22、阻度之材質 (例如厚度最小為 4 cm 之泡棉 )，環境溫度設為 20 、試驗裝置溫度設為 35 ，保溫裝置的溫度在 34 及 36 間變化，在達到穩定狀態後，才記錄試驗裝置所供應之加熱功率，此加熱功率對試驗裝置及保溫裝置之溫度差的線性回歸所得之直線斜率即為 。 3. 加熱功率 He修正式如式 (2.2)所示 He= (Tm-Ts)(2.2) 其斜率 如下所述求得。以一水蒸氣透過膜覆蓋於試驗裝置上，如第 6.1.2 節所述，並由供水設備供應水。在試驗裝置及保溫裝置上覆蓋一水蒸氣不透過材質 (例如 PET膜 )及一高熱阻度之材質 (例如厚度最小為 4 cm 之泡棉 )，環境溫度設為 35 ，相對濕度設為 40% RH，保溫裝置的溫度設為 35 ，試驗裝置之溫度需達到相當於防熱裝置之溫度，在達到穩定狀態後，才記錄試驗裝置所供應之加熱功率，此加熱功率對試驗裝置及保溫裝置之溫度差的線性回歸所得之直線斜率即為 。 4. 儀器經維修後，加熱功率 及 之修正斜率亦應加以檢查。