電發(fā)熱襪產(chǎn)品現(xiàn)狀分析及舒適性評價

劉詠梅，范雅雯

(東華大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，上海 200051)

1 前言

足部距離心臟較遠(yuǎn)，循環(huán)能力弱，在低溫環(huán)境下相比身體其他部位溫度下降較快，極易產(chǎn)生足部冰涼的問題[1]。一般足部皮膚溫度為25℃時，足部便產(chǎn)生冷感，到21℃時冷感明顯且出現(xiàn)不舒適感[2]。通常情況下，人們采用增加襪子厚度來進(jìn)行足部保暖，這種消極阻熱式保暖許多時候并不能抵御足部的“冰涼”[3]。針對一些環(huán)境和一些人員的需求，基于電發(fā)熱材料的電發(fā)熱襪應(yīng)運(yùn)而生，其原理是將輔助加熱設(shè)備置入到襪品中，利用電源驅(qū)動將電能轉(zhuǎn)化成熱能，促進(jìn)足部保暖。

市場上的電發(fā)熱襪產(chǎn)品已呈現(xiàn)一定規(guī)模，但專門研究電發(fā)熱襪的文獻(xiàn)鮮見，大多類似的研究都聚焦于電發(fā)熱織物或電發(fā)熱衣褲。如陳莉、張猛等人[4-5]均對嵌入了導(dǎo)電絲的電發(fā)熱織物進(jìn)行了探究，通過改變導(dǎo)電絲的數(shù)量、排列方式等來對比電發(fā)熱織物的升溫速度、發(fā)熱功率等客觀指標(biāo)，只是導(dǎo)電絲和嵌入工藝存在不同。Wang等人[6]利用暖體假人評價了電發(fā)熱背心的發(fā)熱效率，研究了電發(fā)熱背心對典型的三層服裝(內(nèi)衣、電加熱背心、夾克)整體的微氣候溫度分布影響，并基于不同的環(huán)境溫度給出電發(fā)熱背心的功率建議。對于熱舒適性的研究，現(xiàn)今多采用熱舒適投票(TCV)和熱感覺投票(TSV)的主觀評價方法，TCV與TSV最開始是用來表征人對環(huán)境的意識狀態(tài)[7]，但近幾年來，在服裝的熱舒適性評價中也應(yīng)用起來。電發(fā)熱服裝最終是服務(wù)于人體的，人主觀上感覺舒適與否是電發(fā)熱服最根本的出發(fā)點(diǎn)，因此本文從電發(fā)熱襪產(chǎn)品調(diào)研著手，進(jìn)行發(fā)熱部位不同的電發(fā)熱襪舒適性主觀評價研究，為今后電發(fā)熱襪的開發(fā)提供參考。

2 產(chǎn)品調(diào)研

2.1 調(diào)研方法

本次調(diào)研時間為2018年9月，以線上產(chǎn)品為主，選擇了典型的銷售平臺：淘寶、京東、阿里巴巴以及ebay。在銷售平臺上輸入“電發(fā)熱襪”、“電熱襪”、“充電加熱襪子”、“Electric heating socks”等關(guān)鍵詞，搜索出來的產(chǎn)品按照銷量及產(chǎn)品差異度等進(jìn)行了挑選，最后確定了26款電發(fā)熱襪樣本，并對其價位、筒長、材質(zhì)、發(fā)熱材料、是否能調(diào)溫及加熱區(qū)域等做了相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析。

2.2 調(diào)研結(jié)果及分析

2.2.1 價格

如表1所示，電發(fā)熱襪在100元～199元及200元～299元價格區(qū)間內(nèi)所占比例最大，分別為26.9%和38.5%，兩者比例之和占據(jù)了65%以上；其次是100元以下的電發(fā)熱襪，比例占到了11.5%，其余的價格區(qū)間300元～399元、400元～499元、500元以上各占7.7%。因此可以看到市場上電發(fā)熱襪的價格集中在100元～299元的區(qū)間內(nèi)。

表1 價位占比統(tǒng)計(jì)

2.2.2 造型及材質(zhì)

如表2所示，在襪子筒長方面，調(diào)研的襪品均是中筒或長筒，長筒所占比例比中筒更大，為61%。電發(fā)熱襪主要用于低溫條件下，襪筒長更有利于防寒保暖，且在寒冷環(huán)境中，由于人們的穿著習(xí)慣，襪筒長穿著更加方便舒適。同時對于配有電池的電發(fā)熱襪來說襪筒還要解決電池的安放問題。

襪身材質(zhì)方面，從產(chǎn)品詳述中經(jīng)過整理統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)主要材質(zhì)為棉的電發(fā)熱襪產(chǎn)品所占比例最大，為70%，其中棉所占比例從50%到90%不等，大多為滌棉混紡材料；其次是腈綸和竹纖維，各占10%，主要材質(zhì)為腈綸的襪品腈綸含量均在70%以上，多為腈綸與羊毛混紡材料；主要材質(zhì)為錦綸、滌綸的產(chǎn)品各占5%。

表2 造型與材質(zhì)占比統(tǒng)計(jì)

2.2.3 發(fā)熱機(jī)制

如表3所示，對于電發(fā)熱襪的發(fā)熱材料，在產(chǎn)品的詳細(xì)信息中有明確說明的均是碳纖維發(fā)熱，碳纖維有良好的電熱性能，近兩年碳纖維的研究也較多，且碳纖維能輻射人體可以吸收的紅外波長，因此具有一定的保健作用，它的柔軟可加工性奠定了其應(yīng)用在電發(fā)熱服裝上的基礎(chǔ)。但在選定的襪子中有38%的發(fā)熱材料在商品詳情里沒有做具體說明。

因個人的熱覺感受存在差異，使用環(huán)境也存在差異，所以溫度調(diào)節(jié)有一定的必要性，且大部分的電發(fā)熱襪也都具有這一功能，占比約為61%。

表3 發(fā)熱機(jī)制相關(guān)占比統(tǒng)計(jì)

在能調(diào)溫的襪子中，大部分都是三檔調(diào)節(jié)，但也存在四檔調(diào)節(jié)溫度的。

在有明確說明供電方式的發(fā)熱襪中，76%都是配置可充電鋰電池，剩下的為USB接口或?yàn)橐?五號干電池供電，各占9%、15%，其中USB接口可連接移動電源或適配器。電發(fā)熱襪耗電較多，可充電鋰電池可循環(huán)利用且續(xù)航時間較干電池更長，因此得到更多應(yīng)用。

加熱區(qū)域方面，從產(chǎn)品詳述中統(tǒng)計(jì)得到加熱部位均在足尖部位，其中比例最大的為足底前，占58%，足面前發(fā)熱占32%，剩下的10%是環(huán)繞足尖一圈均升溫發(fā)熱，這樣增大了發(fā)熱面積。從生活經(jīng)驗(yàn)看，在低溫環(huán)境下，人足尖處溫度下降最快，因此電發(fā)熱襪一般將發(fā)熱部位選擇為足尖。

通過本次調(diào)研發(fā)現(xiàn)：電發(fā)熱襪市場目前還不夠規(guī)范成熟，價格參差不齊；很多電發(fā)熱襪襪身成分比例、發(fā)熱材料等標(biāo)注不清，產(chǎn)品參數(shù)如加熱功率沒有詳細(xì)說明；發(fā)熱區(qū)域均是足尖，但在這里升溫舒適性是否最佳卻無從考究，也沒有確定的衡量標(biāo)準(zhǔn)，還有待進(jìn)一步討論。

3 產(chǎn)品分析

在產(chǎn)品最常見的價位區(qū)間100元～199元與200元～299元中選擇兩款銷量最高的電發(fā)熱襪進(jìn)行實(shí)物分析，分別稱為樣品一、樣品二，兩款電熱襪的示意圖如圖1所示。

圖1 電發(fā)熱襪樣品示意圖

兩樣品均為長筒造型，襪身的材料主要材質(zhì)為棉，為棉滌混紡材料；發(fā)熱材料均為碳纖維絲，置于襪子內(nèi)側(cè)，其所在區(qū)域附著一層滌綸布，為三層結(jié)構(gòu)，碳纖維絲和連接導(dǎo)線被滌綸布與襪身車縫固定在里層。

樣品一的發(fā)熱部位為足底前部，不支持調(diào)節(jié)溫度，電路集成為USB接口，使用者可以選擇連接適配器，但會大大限制活動范圍，也可選擇連接2.0/2.1 A規(guī)格的移動電源。電發(fā)熱襪樣品二的加熱區(qū)域?yàn)樽忝媲安?，支持三檔調(diào)溫，配置有可充電鋰電池，滿電狀態(tài)下可使用2.5 h～6 h，襪口處設(shè)有電池袋。

4 不同發(fā)熱部位舒適性評價實(shí)驗(yàn)

對于電發(fā)熱襪來說，發(fā)熱元件所在部位即為加熱區(qū)域，從產(chǎn)品調(diào)研的統(tǒng)計(jì)中可以看到，目前市面上大部分的電發(fā)熱襪發(fā)熱部位都在足尖部位，發(fā)熱區(qū)域單一，其合理性也需進(jìn)一步討論。在實(shí)際研究應(yīng)用中，很難對服裝與人體之間的舒適度進(jìn)行量化評價，但只要主觀實(shí)驗(yàn)環(huán)境符合實(shí)際的著裝情況，建立合適的評價指標(biāo)和體系后，就能測定人在特定情況下的真實(shí)反映。因此本節(jié)結(jié)合襪子結(jié)構(gòu)與足部特征進(jìn)行足部分區(qū)，對發(fā)熱片的放置區(qū)域進(jìn)行拓展，用主觀評價的方法探究其舒適性。

4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

4.1.1 實(shí)驗(yàn)襪品

對于襪子，其主要由襪口、襪筒、襪腳、襪跟和襪頭組成，其中襪腳包括襪面與襪底[8]。對于足部來說，本次選擇跖圍(經(jīng)過第一和第五跖趾關(guān)節(jié)的最突出點(diǎn)圍繞一周)、兜圍(經(jīng)過前跗骨突點(diǎn)、第五趾骨粗隆點(diǎn)、足心凹處圍繞一周)、跗圍(經(jīng)過足后跟處、舟上彎點(diǎn)圍繞一周)，足腕圍(足腕最細(xì)處圍繞一周)[9]四個足型測量的關(guān)鍵基礎(chǔ)線，將足部劃分為七個區(qū)域，其中足面上，因跗圍線和兜圍線相距較近，劃分的區(qū)域合并，因此足部最終分為六個區(qū)域，分別為：足面前部、足面后部、足底前部、足底中部、足底后部、足腕部。劃分后的六個區(qū)域與襪子結(jié)構(gòu)對應(yīng)關(guān)系如圖2所示。

圖2 足部分區(qū)示意圖注：A-足面前部；B-足面后部；C-足底前部；D-足底中部；E-足底后部；F-足腕部

選定的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)襪為長筒造型，纖維成分為棉91%、滌綸8%、氨綸1%，襪子耐熱性能優(yōu)良，厚實(shí)保暖；發(fā)熱材料為碳纖維加熱片，面積為6.5 cm×7.5 cm，由兩層非織造布中間夾碳纖維絲構(gòu)成，厚度薄、重量輕，具有一般布狀的柔軟性，可折疊、耐水洗，額定電壓5 V，額定功率2.5 W，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測得在室溫條件下可快速升溫至43℃左右，將六片相同的發(fā)熱片分別縫紉至劃分的六大區(qū)域內(nèi)側(cè)，得到六款電發(fā)熱襪，襪子均使用USB接口，可直接接適配器或移動電源供電。

4.1.2 實(shí)驗(yàn)條件

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)選擇實(shí)驗(yàn)人工艙，艙內(nèi)溫度設(shè)定為5℃，相對濕度為55%。實(shí)驗(yàn)對象選擇5名東華大學(xué)在校女大學(xué)生，身高157 cm～162 cm，體重49 kg～52 kg，實(shí)驗(yàn)時身體狀況良好。

4.1.3 實(shí)驗(yàn)方法

每位實(shí)驗(yàn)者進(jìn)入人工艙，靜候20 min后，依次穿上六款實(shí)驗(yàn)襪品，每款通電穿著10 min，在此過程中實(shí)驗(yàn)者們可以翻閱書籍，或坐或在一定范圍內(nèi)走動，實(shí)驗(yàn)者需采用七級量表法對異物接受程度及熱舒適程度進(jìn)行評分，對于異物接受程度，3分為完全可以接受，依次遞減至-3分為完全不能接受；對于熱舒適程度，3分為非常舒適，依次遞減至-3分為非常不舒適。為防止上一款實(shí)驗(yàn)襪品的干擾，實(shí)驗(yàn)者在穿著下一款實(shí)驗(yàn)襪品時均需間隔10 min。

4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

對統(tǒng)計(jì)的分?jǐn)?shù)分別進(jìn)行兩次單因素方差分析，因子為六大足部分區(qū)，因變量分別為異物接受程度和熱舒適程度，分析結(jié)果如表4、表5。

表4 單因素方差分析結(jié)果

表5 均值比較結(jié)果

從表4中可以看到異物接受程度不存在顯著性差異，而不同足部區(qū)域之間的熱舒適程度存在顯著性差異。說明將加熱片放在足部不同區(qū)域，對實(shí)驗(yàn)者影響不大，分析原因，實(shí)驗(yàn)樣品的碳纖維布非常柔軟輕薄，里面雖然嵌入了碳纖維絲，但碳纖維細(xì)軟可折疊，縫紉至襪子上后，對實(shí)驗(yàn)者們的主觀觸感并沒有造成顯著影響，這種異物感實(shí)驗(yàn)者基本上都能接受。

再比較表5中足部不同區(qū)域加熱后的熱舒適程度平均得分，熱舒適程度的平均得分為足面前部、足底中部>足底前部>足底后部>足面后部>足腕部。分析其原因，人處于低溫環(huán)境時，足尖溫度更低，人們希望在足尖處加熱以幫助回暖，足跟處溫度也低，但足跟處神經(jīng)、血管分布少，且此處角質(zhì)層厚，對溫度反應(yīng)遲鈍。在足底中部分布著足底內(nèi)側(cè)動脈、足底外側(cè)動脈及大量的神經(jīng)深支、淺支，在這個區(qū)域進(jìn)行加熱時，能使局部血管擴(kuò)張，末稍神經(jīng)興奮，血液循環(huán)加快，新陳代謝增強(qiáng)，進(jìn)而產(chǎn)熱增多，這對緩解足部乃至身體的寒冷有一定的積極作用。

5 結(jié)語

對當(dāng)下市場上的電發(fā)熱襪產(chǎn)品進(jìn)行了調(diào)研，對其價位、造型、材質(zhì)及發(fā)熱機(jī)制方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)：電發(fā)熱襪以長筒棉襪為主，發(fā)熱材料多使用碳纖維，并配置有可充電鋰電池，可調(diào)溫，加熱區(qū)域均在足尖處；本次實(shí)驗(yàn)所用發(fā)熱片中嵌入的碳纖維絲細(xì)軟可折疊，異物接受程度無顯著性差異，實(shí)驗(yàn)者都能接受。若發(fā)熱材料有一定的體積和硬度，應(yīng)考慮這個評價指標(biāo)，選擇異物接受程度好的足部區(qū)域；實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)足面前部和足底前部的熱舒適程度高，這與市面上的電發(fā)熱襪在足尖加熱相符，但實(shí)驗(yàn)表明足底中部也是熱舒適程度高的一個區(qū)域，電發(fā)熱襪可考慮將此處也作為加熱區(qū)域。