測定条件による布地の透湿性

(1)

測定条件による布地の透湿性

矢中睦美* 成瀬信子料

Moisture-Transfer Property of Fabrics by a Measuring Condition

Mut su mi Yanaka and Nobuko Naru se

要

旨

布地の透湿伎の測定として着用時に近い測定法として，新たにJIS 法の水温を体温に近づけるように変化させた装置を提案し，透湿評簡を行なった。この測定装置は着用時の重ね着に対応、させて，無風H寺の密閉された容器内て、の測定である。試験布は綿ブロード60番，綿ローン，綿ジャーシ，前回パイノレの 4種で，際布と精練処理布を用いた。測定はカップ内水温をサーモスタットの目盛り指示に従い， 25， 30， 35， 40Tの 4段階に変化させた待の密閉器内の一定時間内の水蒸気密度の変化として，

その布地の透湿評価をした。

結果として，無風時の筏関された容器中て、のカップ。法による布を透しての水蒸気蒸数は，試験布の熱移動と大きく関連して， I鼠度上昇が大きい布程透浪伎が大きく，布地の蒸発表面積より，温度による拡散の影響が大であることがわかっt-::.o 従って綿フロードのように比較的密な織物と両国パイルのように摩く保滋性の大きい織物では，温度上昇の大きい綿ブロードの方が気孔の大きいノミイノレ織物より透湿性が大きいことが示された。

1. はじめに

JIS法による布地の透湿性の測定は200C， 65

%時の標準状態で、行なわれるが，実擦には身体約 360Cの発熱体に被服は着用され，しかも多くは重ね着をするので一定に密閉された状態での布地の透湿と考えられる。そこで，カップ法の水温を変化させた時の布地の透湿性について検した。透湿性は表面の空気の拡散によって，

かなり大きく影響するが，今回は装置の構造無風時の密閉された容器内での測定である。

布地の透湿性に関する研究は幾っか行なわれており，平板ヒータ法によって湿潤布の乾燥過程としてとらえたり1)，周囲の湿度環境を変化させた時のトランスポート特性 2)または繊維謄の透気・透湿性評価 3)として行なわれている。

著者らが今回行なったカップ内の水の温度を変

*本学助手被服材料学料本学教授被服材料学

化させ，その水間上の飽和水蒸気状態から布地を透かして水分蒸発が行なわれる方法としては行なわれていなし、。

今回は測定条件をカップ内の水植を 4段階変化させて，綿布の原布と精練処理布についての透湿評価を行なったもので，あくまでも一定測定条件下における相対的透湿評簡として検討したものである。

2. 実験

2.1 測定装置

透湿性を測定する装置は図 1 に示す通りである。内径が24. 0 cm (JIS R 3503 上ロデシケタ24. 0 mm )のデシケータを用い，その中に黒い合成樹脂の円筒形容器(内佳8.2 cm約600 mめを置き，その底にサーモスタット付きヒータを取り付け容器内の水温を一定にしながら温度変化ができるようにした。この容器口に図に示すように試験片を取り付ける。デシケ…タ内の温度，湿度測定には試験布直上の中央部5.5 cm

(2)

記録

8.2cm

試験布

トω叩佐一一一一一4

己伽OOml 水口元1cm下

'近世主

脱皮裁量í'î稼

(デシケータi勾の混在震度mu定) 図1 透湿性測定装置

デシケータ

径24.0cm

の位置に，白金測温抵抗体温度センサとパイサラ社HUMICAP. HMP 23 U湿度センサを取り付けた。装置全体を20T， 65%の恒温恒湿中に置き，試料取り付け後のデシケ…タ内温濃度変化よりデシケータ内の水蒸気密度を求め試料の透湿評簡を行なう。

2.2 測定方法

円筒容器には試料からl cm 下に水面が来るように約600 m lの水を入れ，ヒータにより定水温にする。今回はサーモスタット目盛りにより， 25， 30， 35， 40Tの 4段階につき制定を行なった。水温を定常にした容器に15 cm x15 cm の試料を取り付け，直ちにデシケータの葦をし10秒ごとに温度，混度変化をスクイラルメータ・ロガーにより一定時間記録した。この装置によると，測定時はデシケータの蓋をする為，水蒸気密度の上昇が布地の透湿を示すことになる。この条件での測定は無風時で，しかも一定箇所の温度，湿度測定なので各試料に対しては相対的な比較評価となる。湿度センサの記録が相対湿度なので各々温度と対応させながら絶対湿度に換算し時間の経過による湿度変化を示して検討した。

2. 3 相対透混抵抗の算出

Fourt らは繊維塊中の拡散による水蒸気透湿抵抗を次式のように示している九

Q=

号

制Ar

Q:通過水蒸気量 (g)

D:水蒸気の拡散定数(cm2/sec) R:等価抵抗を持つ静止空気層(cm ) (.1 C ) :水蒸気濃度の差 (g/cm 3)

A:滞積 (cm2) τ:時間 (sec)

ただしD=O. 22 0+0. 00147 t

(t : 0�50oC範囲) これを装にして著者らは，相対透湿低抗R'を次のようにして求めた。

Q =

?

ほ叫叩附C'引')池A

Q' :相対通過水蒸気量 Pt…Po (mm Hg) )

(

乃一inの水蒸気圧(mm Hg) Pt r=10 m inの水蒸気圧(mm Hg) D:水蒸気の拡散定数(cm2/sec) R' :栢対透湿抵抗 (cm2/sec) (.1 C' ) :水蒸気圧の差 (mm Hg)

AXr= 面積×時間=1

Q' は測定開始時と測定10分後のデシケータ中の水蒸気圧差， L1C' は測定10分後の試料表裏の水蒸気圧差を，試料上5.5 cm の所の水蒸気配と裏簡はサーモスタット水瓶に対する飽和水蒸気圧との差として求めた。 D は一応，温度差による水蒸気の拡散定数としてそのまま用い，蒸発問積と透過時間は全ての試料に対し一定なのでlと置き，ここではあくまでも測定条件による相対値として相対透混抵抗R' を求め比較した。

2.4試験布

(1) 諸元

試験布としては表lに示す布構成の異なる綿布，綿ブロード60番，綿ローン，

綿ジャージ，両面パイルの 4種類を用いた。原布と精練処理によって糊を落した場合の 2段階の試験布を用いて測定をした。その処理方法としては，精練条件は浴比1: 3 0とし， 1 0 %

o.W.f.の無水炭酸ナトリウム(Na 2C03)を用い， 900C以上でl時間煮沸し，その後流水ですすぎ，ろ紙上で自然、乾燥した。全体に処理をすると，綿織物なので収縮の為，厚さと平面重がわずかに大きくなっている。

(3)

測定条件による布地の透湿性

布名処理布

(μm)

a.

た

線プ6番9 _ロ

7.48

ょ

こ必附W州..kU _I 2.19 ^I 3.25

ド

b.

たて品附糊悌 _I 3.57 ^I

出潟ロ

ょ

こ品琳州内札 3.60 ^I 4.95

ン

たて方ゐ _{1A �lÂ} �

c .

1' - -':Jlli^ _{�� 例j} 8.94 ^I 9.05

綿

、ン

ヤ

‘ン

両面，、-

イ

ノレ

|ふ� :r"J Jl..t �ん1I)，r I 8.90 ^I 9.10

1 �MII WV� lI18.0412o.02

JI 1111111 I11

17.92 ^I 18.40

KES-F.

函2 試験布の表面粗さ

(2)性能試験布の特性を見る為に，構成と性能を図 2 ，国3 に示した。図中に示す各条件で測定した結果で，実線は原布て、点線は精練処理布である。

3. 結

_果

3.1 ;Jl.IJ定結果

図 4 に綿ブロード60番の原布の水温400Cの場合を示した。上から相対湿度 RH.に次に温度 Tを示しているが，これらの 2 点を対応して

絶対湿度 A互に換算して図示した。絶対湿度では経過時間60分近くは10分近辺との大差がなく， 10分程度の経過時間ではほとんど容器内水蒸気圧が定常になっていると考えられる。しかし飽和になるまではかなり時間がかかるので，

測定としては 5 分から10分まで， 10秒ごとの測ータの平均値を試験布の透湿後の温度，水蒸気密度とした。

結果の図示としては，図 4 から初期の勾配と定常に達している経過時間10分までの曲線が各試料の特性を示すと見られるので，この点について各条件による検討を行なった。

水温が400Cの時の原布と処理布の透湿曲線を図 5 に示した。精練処理後，原布との水分特性の差が大きい綿ブロード60番と綿ジャージ (図 3 )は，透湿においても原布と処理布に差が見られる。特に綿ジャージの混度勾自己が処理後は大きくなっている。

函6は水温を 4段階変えた時の原布の透湿曲線を示してし、る。各水温に対する絶対湿度は綿ブロード60番の差が最も大きく，経過時間 5 分後の水温250Cと400C の絶対湿度差は10.97 mmHgにも達している。両国パイルは水温が 400Cの高い所で経過時間 5 分後では，綿ブロード60番より絶対湿度量は約2. 13 mmHg小さくなっており，気孔が大なのに透湿最が下がっている。

そこで，水温400Cと250Cの場合の試料 4 穫を同時に比較したのが図7である。ここでは水温が低い時は両面パイルが最も透湿が大きく，水温が400Cになると綿ブロード60番が最も大きい。今回は密閉した容器内の為，厚手の両面パイノレの保温率が高いので (図 3 ) ，両面パイルによる容器内の温度変化は小さく，両面パイル内の水蒸気保持も加わって水蒸気蒸散が低い傾向になったものと思われる。

図8 測定開始後 5 分から10分までの 5 分間のデシケ…タ内の平均絶対湿度と平均温度を示している。横軸には試料取り付け円筒内水温設定温度を取った。両面パイルは水祖40Tの時は試験布上の温度が低くなっている。これは両面パ

(4)

. 総ブロード60番

D合気率(%)

C見かけのi七主主

\/U )

E通気度 X 10-1 I

(cc/cm2・sec)

B厚さ x 10-1

(mm)

5.2 F保温主事

(%)

L相対毛羽数 A平面返

(g/cm2)

H主tl商積比 X

1Q-3(g/cm2)

m

p-v

対

例× 批十 qb

市中 )

14水%

吸(

m m

YEJ

さ汽

殺か-ml K 表

×

c. �品ジャジ

D

C ^E

83.3

A

K

A. "f尚道 B 尽き C 見かけの比重 D. 合気率 E. j丞気度 F. f!呆温等主

JIS L 1096 6.4.2 Jrs L 1096 6.5 Jrs L 1096 6.10.1 Jrs L 1096 6.10.2 Jrs L 1096 6.27.1. A法 JIS L 1096 6.28.1. A法

F B

b. 綿ローン

D

C _E

B

H F

A G

L

K

d両面パイル

D 91. 3 C

A G

日

j 日ま布

----国務練処浬布

G. 吸水速度 JIS L 1096 6.26.1. B法 H. 対泌.m比)

| ^接触法

[ 対体駁比i

| 紀姿20�長p.185 J. 吸水率 !

K. 表面粗さ KES-F4 L. t日対毛羽数紀聖書20!t p. 185

図3 試験布の構成と性能

(5)

MWMF計 Fhu nuu F吋υ qL q4 司1

(国民自g)制緩殺誕

mhd Fヘυ 内，“

1Bゐ

(同国民自)刷間期段潔

測定条件による布地の透湿性 RHI

T

(%') I

("C)

a. 綿ブロード60番 (原布)

一水源 40"C一 AH

(mmHg) 44

85ト38 40

80ト34 36

28 60 20

55 16

50

I

10 0 12

2 3 4 6 7 8 9 10 56 57 58 59 60 時間(min) 図4 透湿曲線(RH， AH)

30 原布

ι--; …一一

1 _'./ノ九勺べ

.

\.，...1 ^「 \.、'\... _J

" v' " -. "

4仇札礼�.I レ f 、、_-o

t高綴処理布

a. 綿ブロード60番 b. 綿ロン

10 30

f J f FJ fドlnv 内，“

c.長官ジャージ d. iï可磁パイノレ

fll.40mmHg

.(\

(20'C 65%')

10 0 5 10 15 0 5 10 15

時間(sec) 待問(sec)

図5 透湿曲線(原布と処理布・水温400C)

(6)

30

j脳 11

�，- _._

護 �rf/ � ー

緩15

〆..._-_...、- ーノ、、-- 民間-/、、v、戸四戸 35

-ー�--一ーーー一

30 10 30

bò

25

出E

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20

悩 B

おI，�τ-;:::> u

堤防

r--、_- 〆問、t

�、~戸、 )

i.... ... �.r、J' -4K4FC二二どうよ�:/"-'"""ご九ァーマτ-一、

，-. .1 ーデヱ-:-__::.:-

b. 綿ローン康布

JF

^J

J~

^f}--一一一、/-.-

3 ，..__- 4- h}，戸、/一_，_-..J，._一一

、「ーへ」戸

c. 綿ジャージ療布

10 0 5 10

時間(sec)

「也 / ル怖

」

， A1 陪川

一v一一剛

一一ノ一 ι v f 「均約

e p

一mw 'い f u 仙 ℃ 〆ん

J l

m へ一「/HY J 一一 4 円 J ん山ん'~ JF J ~

JJJノノ，

15 0 10 15

殴6

透湿曲線(水温25. 30. 35. 40"C) 時間(sec)

30 a. 綿プpード60番

(同国EE)悩醐開設誕

10 0 5

時潤(sec)

10 15

図7 透浪曲線(試験布4種)

イルの方が綿ブロード 60番より熱移動が小さいので，親水性で気孔が粗な素材に対しては温度が高い方が拡散係数が高いとし、う理論と対応している4)。精練処理をするとやや収縮して気孔が小さくなる傾向で (表 1) ，原布と処理布の温度差は両面パイルにおいて水温30"C. 35"Cの

時が最も大きい額向で，従ってそれに対応する絶対湿度量の差も大きいことが示されている。

3.2 相対透湿抵抗

2.3示した相対透湿抵抗の算出の為，各試料についてデシケータ内温度に対する相対通過水蒸気量Q' を図9 に示した。綿ブ口ード 60番原

(7)

誤u定条件による布地の透根性 31 la 綿ブロード60番

b.島市ローン C.総ジャージ

事 ^{d.両箇ノ叫ん}

匂B e品

ゆv

同9

_.

/精練寸1 原布/ :

静

@ @

軒

， J時

23 LJ..._ C

...J...._.l._-L. ←←ムム →→+ 山L-..J._L

2530 35 40 25 30 35 40 25 30 3540 25 30 3540

a.線フLロド60番

^{水温 ('C)}

C.品官ジャージ

b<

25

出E

b 綿ローン

d.雨函パイノレ E

lE!!

23

控室斗?、

イ穴

雲 ²¹

時一Q

71/

ふ

:I7

曹

骨

原布J �

/j J/

15 μ→一-ι土~斗→ιム一一→LLι4ω4ι

25 30 35 40 25 30 35 40 25 30 35 40 25 30 35 40

水源l ('C)

図8 平均絶対湿度と平均温度(5 分から10分)

表i

布は25， 30， 35， 400Cの 4段階の温度分布が大きく，両蘭パイルは向じ温度設定をしたのにもかかわらず温度分布が小さく， 250Cに対しては通過水蒸気量が大きく， 400Cは他の試験布に比較して温度が上昇しないので水蒸気量が小さくなっている。綿ジャージは，処理布の方が原布より各段階で通過水蒸気量が増している。表 1 に見られるように，処理布のj享さが増し逆に見かけの比重が顕著に下がっている為，その変化が大きかったと思われる。算出した相対透湿抵抗を表2 に示したが，綿ブロードの原布はカップの水撮が250Cから400Cと高くなると相対透湿抵抗は下がる傾向で，その他は綿ジャージの処理布を除いてはいずれも水温が高くなるのと相対透湿抵抗が高くなる傾向で，特に雨間パイルの原布は250Cの時 0.2 6 cm2/sec， 400Cの時は 0.66 cm2/secとなりその上昇は顕著である。

これらについては，織物の構成の違いによる織物両面の水蒸気密度差と，織物全体の吸湿量の違いによるものなので，更に検討を加えたいと考えている。

試験布の諮元

試験司H a. 綿ブ口一ド60番 I ^b ^綿ロ

^ン

^{c . 綿ジャ}

^、ン

^{d. 両面パイノレ}

材質(%)

^綿100 ^綿100 ^京市100 ^綿100

総

織平織平織二重ゴム編たてパイル編

(uncut) たて・よこ織糸 60/2S 66S 30 S (編糸) 地

汁ノノレ

争オミ} ^20S

処 T里原布精練原布精練原l'ñ [ ^精練 ^原布 ^精練

ウニ乙ーノレウェノレウェノレウェーノレ 30/3 cm 35/3 cm 46 x 23 47x 24 40x 34 41 x 35 43/3 cm 44/3 cm コースコース糸筏度 (本/cm) (本/cm) (本/cm) (本/cm) コースコス 16/3 cm 19/3 cm

44/3 cm 45/3 cm

パイノレ(:15'長褒さ筏皮)表

x2

厚

^さ(mm) ^0.26 ^。.30 ^0.18 ^0.20 ^0.55 ^0.69 ^{1. 49} ^1.63

王子面重(g/m2) 133 142 67 72 162 171 201 206

見かけの比重 0.52 0.47 0.37 0.36 0.30 0.25 0.14 0.13

充填率(%)

^34，7 ^{31. 3} ^24.7 ^24.0 ^20明。 ^16.7 ^9.3 ^8，7

(8)

1 6 1 4

Q'

12 相対通 10

j段

違8

_�

量

メ、

6 (mmHg)

4 a. 綿ブロード60番

原布、斥/

￠

φ

た糊布

/ J f J 6

# ノ

b . 綿ロー

ン

/ ノノ回

/ / ノノノ κ /，

^h

C. 綿ジャージ

6 / /

d 海部パイノレ

/ / ノ 9 骨

��unæ�� unæ�� unæ�� unæ��

デシケータ内温度("C)

図9 力ツフ。の7)<iJÍÎ[に対するデシケータ内の温度と透湿震の関係

表2 R'棺対透湿抵抗

_(単位:cm2/sec)

処理カップの水温 a. 綿ブロード60番

CC)

25 0.65

30 0.44

!原

布

35 0.54

40 0.53

25 0.25

30 0.42

精練処耳主布

35 0.63

40 0.66

4. まとめ

着用時の重ね着状態を想定して， JIS法のカップ内水温を変化させた密閉環境による透湿評価を行なった結果，次のことがわかった。

(1)

カップ内水温を高めると綿布の透湿は増加するが，透視勾配とその透漉量の精力日傾向は布構成によってかなり異なる。

(2)

ブロードのように比較的密度の高い織物と粗な両面パイル織物とは透湿傾向がかなり異なり，保温性が高いと織物をはさむ再面内の温度差が小さいので，相対透湿抵抗の変化傾向が大きい。

b . 綿ロ

ン

c . 綿ジャージ d. 両面パイノレ 0.34 0.50 0.26 0.66 0.64 0.33 0.66 0.45 0.45 0.65 0.75 0.66 0.61 0.68 0.61 0.62 0.62 0.60 0.66 0.67 0.67 0.70 0.61 0.75

これらの布地を透しての水蒸気蒸散は，試験布の熱移動と大きく関連して，温度上昇が大きい布程透液伎が大きく，布地の蒸発表面積より温度による布地内の拡散の影響が大であると考えられる。

参考文献

1)粟野美千子，小林信子，石川l欣造，織学誌Vol.

43 T431 (1987)

2 )内藤道子，中島利誠，織消費Vol. 20 T 2 2 2 (1979)

3)錦織禎徳，正印美那子，家政誌 Vol. 23 T223 (1972)

4)

_F

o

urt， M. Harris; Text. Res.].， 17， 256 (1947):

27， 362 (1957)

測定条件による布地の透湿性

測定条件による布地の透湿性

矢 中 睦 美* 成 瀬 信 子料

要

その布地の透湿評価をした。

*本学助手 被服材料学 料本学教授 被服材料学

2. 実 験

8.2cm

トω叩佐一一一一一4

己伽OOml 水口元1cm下

(デシケータi勾の混在震度mu定) 図1 透湿性測定装置

デシケータ

径24.0cm

号

?

(

(1) 諸元

測定条件による布地の透湿性

布名 処理布

(μm)

た

7.48

こ必附W州..kU I 2.19 I 3.25

た て品附糊悌 I 3.57 I

こ品琳州内札 3.60 I 4.95

たて方 ゐ 1A �lÂ �

1' - -':Jlli^ �� 例j 8.94 I 9.05

綿

両 面 ，、-

イ

|ふ� :r"J Jl..t �ん1I)，r I 8.90 I 9.10

1 �MII WV� lI18.0412o.02

17.92 I 18.40

函2 試験布の表面粗さ

3. 結

\/U )

(cc/cm2・sec)

(mm)

(g/cm2)

1Q-3(g/cm2)

p-v

例× 批十 qb

市中 )

YEJ

×

c. �品ジャ ジ

j 日ま布

----国務練処浬布

図3 試験布の構成と性能

MWMF計 Fhu nuu F吋υ qL q4 司1

(国民自g)制緩殺誕

mhd Fヘυ 内，“

1Bゐ

測定条件による布地の透湿性 RHI

("C)

a. 綿ブロード60番 (原布)

一水 源 40"C一 AH

(mmHg) 44

85ト38 40

80ト34 36

28

60 20

55 16

50

10

0 12

2 3 4 6 7 8 9 10 56 57 58 59 60 時間(min) 図4 透湿曲線(RH， AH)

30

原布

ι--; …一一

.

" v' " -. "

t高綴処理布

a. 綿ブロード60番 b. 綿ロ ン

10 30

f J f FJ fドlnv 内，“

fll.40mmHg

(20'C 65%')

10 0 5 10 15 0 5 10 15

時間(sec) 待問(sec)

矢中睦美* 成瀬信子料

*本学助手被服材料学料本学教授被服材料学

2. 実験

布名処理布

こ必附W州..kU _I 2.19 ^I 3.25

たて品附糊悌 _I 3.57 ^I

こ品琳州内札 3.60 ^I 4.95

たて方ゐ _{1A �lÂ} �

1' - -':Jlli^ _{�� 例j} 8.94 ^I 9.05

両面，、-

|ふ� :r"J Jl..t �ん1I)，r I 8.90 ^I 9.10

17.92 ^I 18.40

c. �品ジャジ

一水源 40"C一 AH

a. 綿ブロード60番 b. 綿ロン

�、~戸、 )

b. 綿ローン康布

一一ノ一 ι v f 「均約

m へ一「/HY J 一一 4 円 J ん山ん'~ JF J ~

a.線フLロド60番

雲 ²¹

試験司H a. 綿ブ口一ド60番 I ^b ^綿ロ

^{c . 綿ジャ}

^{d. 両面パイノレ}

^綿100 ^綿100 ^京市100 ^綿100

織平織平織二重ゴム編たてパイル編

(uncut) たて・よこ織糸 60/2S 66S 30 S (編糸) 地

争オミ} ^20S

処 T里原布精練原布精練原l'ñ [ ^精練 ^原布 ^精練

ウニ乙ーノレウェノレウェノレウェーノレ 30/3 cm 35/3 cm 46 x 23 47x 24 40x 34 41 x 35 43/3 cm 44/3 cm コースコース糸筏度 (本/cm) (本/cm) (本/cm) (本/cm) コースコス 16/3 cm 19/3 cm

パイノレ(:15'長褒さ筏皮)表