適應(yīng)高濕熱環(huán)境的導(dǎo)濕快干服裝

王 歡 李艷梅

(上海工程技術(shù)大學(xué) 服裝學(xué)院，上海 201620)

導(dǎo)濕快干服裝是指能夠滿足人體在高濕熱環(huán)境或運(yùn)動(dòng)量比較大時(shí)，對(duì)服裝在吸水、導(dǎo)濕、快干等方面功能性要求的服裝。隨著生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)于穿著服裝的適應(yīng)性、健康性、舒適性等要求也越來(lái)越高。根據(jù)環(huán)境溫濕度與人體熱濕平衡的關(guān)系，通常把35 ℃以上的環(huán)境溫度認(rèn)為是高溫環(huán)境，相對(duì)濕度大于60%的環(huán)境認(rèn)為是高濕環(huán)境[1]。

人體著裝時(shí)，身體的熱量和濕度將停留在衣服和身體之間的空氣層中，并在身體的熱量和濕度傳遞到周圍空氣之前在皮膚和衣服之間形成特殊的微氣候環(huán)境[2]。保持微氣候環(huán)境的熱濕平衡對(duì)于服裝的舒適性至關(guān)重要。李伊潔[3]根據(jù)人體熱平衡理論和熱舒適理論分析設(shè)計(jì)了適應(yīng)高濕熱環(huán)境的礦用壓縮空氣為冷源的冷卻服，但其成本相對(duì)較高，不能廣泛適用。借助于服裝材料開(kāi)發(fā)滿足高濕熱環(huán)境的功能服裝成為目前該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。肖柳慶[4]研究出可通過(guò)多層紡織材料的組合和排列，使服裝達(dá)到兼具透氣性、保溫性和防風(fēng)性的要求。王麗文[5]研究得出吸濕性聚酯纖維運(yùn)動(dòng)服裝的降溫效果最好，滌/棉最差，認(rèn)為化學(xué)纖維做導(dǎo)濕快干服裝的原料有助于提高運(yùn)動(dòng)服的熱濕舒適性。PRIYALATHA S 和RAJA D[6]設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種儀器，研究了不同變形條件下針織物的排汗行為，測(cè)量了織物在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的芯吸速率，可用于測(cè)量織物在動(dòng)態(tài)、靜態(tài)時(shí)的液體擴(kuò)散特性。根據(jù)服裝工效學(xué)原理，服裝結(jié)構(gòu)對(duì)于服用舒適性的影響也很重要，但目前很少?gòu)慕Y(jié)構(gòu)角度研究適應(yīng)高濕熱環(huán)境的服裝。服裝的導(dǎo)濕快干效果受周圍環(huán)境、身體狀況和服裝結(jié)構(gòu)等多種因素的影響。當(dāng)外界環(huán)境相同時(shí)，人體的熱濕傳遞主要由服裝結(jié)構(gòu)及服裝材料的性能決定[7]。盧業(yè)虎[8]通過(guò)對(duì)高溫液體環(huán)境下熱防護(hù)服裝熱濕傳遞性能的研究，從面料的特征、服裝尺碼以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特征等方面明確了常用的熱防護(hù)服裝衣下空氣層整體和局部的分布規(guī)律。為導(dǎo)濕快干服裝設(shè)計(jì)提供了思路和方法。

目前研究者們主要從面料角度著手開(kāi)發(fā)具有吸濕排汗效果的服裝，其成本較高、開(kāi)發(fā)應(yīng)用較為困難。關(guān)于適應(yīng)高濕熱環(huán)境的導(dǎo)濕快干服裝的研究非常少。由于工作環(huán)境、職業(yè)等差異，人們對(duì)于服裝有不同的需求，如直升機(jī)飛行員、坦克車駕駛員、烈日下站崗的交通警等長(zhǎng)期穿著制服外套[9]，他們都希望能穿著適應(yīng)高濕熱環(huán)境的導(dǎo)濕快干服裝。本文從影響因素著手，提出一系列導(dǎo)濕快干服裝設(shè)計(jì)理論、成衣測(cè)試方法和綜合評(píng)價(jià)方法，為導(dǎo)濕快干服裝提供開(kāi)發(fā)思路和依據(jù)，具有重要實(shí)用價(jià)值和社會(huì)意義。

1 導(dǎo)濕快干服裝的影響因素

導(dǎo)濕快干服裝開(kāi)發(fā)的影響因素主要有服裝結(jié)構(gòu)、服裝面料、后整理等。

1.1 服裝結(jié)構(gòu)

服裝結(jié)構(gòu)在很大程度上影響其導(dǎo)濕快干性能。服裝結(jié)構(gòu)可通過(guò)改變服裝與人體之間微環(huán)境空氣層的分布來(lái)影響服裝的熱濕傳遞性能[10]，因此，服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在影響服裝熱濕舒適性方面具有重要作用。人體汗液主要通過(guò)對(duì)流蒸發(fā)，空氣對(duì)流是消散熱量和水分的有效方式，可采取易于空氣對(duì)流的設(shè)計(jì)方式使汗液和熱量快速揮發(fā)，從而保持人體干燥舒適。

現(xiàn)在許多知名運(yùn)動(dòng)服裝品牌著力開(kāi)發(fā)導(dǎo)濕快干運(yùn)動(dòng)服裝。如耐克的克利夫蘭騎士隊(duì)勒布朗·詹姆斯球衣，側(cè)縫采用開(kāi)口造型設(shè)計(jì)，領(lǐng)口部位有2個(gè)領(lǐng)省，袖窿和領(lǐng)口均設(shè)計(jì)成圓形，開(kāi)口面積較大，加速了熱量和汗液的揮發(fā)，提升了球衣的熱濕舒適性，采用鋸齒形縫線縫合前后衣片包邊領(lǐng)口和袖窿，提升了球衣的耐穿性和美觀性。

迪卡儂的運(yùn)動(dòng)服裝多采用拼接設(shè)計(jì)、立體裁剪等手法，結(jié)合功能性面料，開(kāi)發(fā)導(dǎo)濕快干運(yùn)動(dòng)服裝。如其緊身運(yùn)動(dòng)衣設(shè)計(jì)，采用不同的織物進(jìn)行拼接，人體腋下、胸前、后背等溫濕度較高的部位拼接不同的吸濕速干織物[11]，并盡量避免省道的設(shè)計(jì)，減少運(yùn)動(dòng)時(shí)皮膚與衣服間的摩擦。運(yùn)動(dòng)品牌銳步的女子搏擊背心健身服的高領(lǐng)口、塑形下擺，對(duì)人體在激烈運(yùn)動(dòng)時(shí)易受損傷部位進(jìn)行保護(hù)，其后背全網(wǎng)眼設(shè)計(jì)透氣性好、易于降溫排汗，工字交叉帶貼合體形設(shè)計(jì)覆蓋人體面積小，讓肩部自由移動(dòng)，使人體在運(yùn)動(dòng)中保持身體涼爽。

1.2 服裝面料

高濕熱環(huán)境中，出汗量比較大,汗液難以蒸發(fā)，就會(huì)有悶熱潮濕感。因此，要求服裝面料必須具有良好的導(dǎo)濕快干性能，即身體表面的汗液可以迅速轉(zhuǎn)移到衣服表面并迅速流失，從而保持皮膚干燥舒適。在夏季高溫、高濕的環(huán)境中，或在人體大量運(yùn)動(dòng)出汗時(shí)，普通織物也能吸收汗液，但不能及時(shí)將汗液排入大氣，造成人體不適。因而選擇吸濕排汗性能好的針織、機(jī)織面料是導(dǎo)濕快干服裝開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。

目前具有吸濕排汗性能面料的開(kāi)發(fā)已經(jīng)趨于成熟，應(yīng)用較好的吸濕排汗纖維主要是Coolmax，Topcool，Aerocool等[12-13]。SHADI等[14]研究了水分吸收材料對(duì)消防員防護(hù)服的物理和熱生理舒適性的影響，使用超吸收纖維(SAF)或Coolmax材料為消防防護(hù)服開(kāi)發(fā)了一種新的內(nèi)層織物，可以通過(guò)在內(nèi)層材料中加入SAF或Coolmax來(lái)改善消防員的體感舒適度，但這些材料的織物機(jī)械性能較低。嚴(yán)玉秀等[15]使用CLEANCOOL、聚酯纖維和錦綸纖維獲得一種兼具吸濕、快干、抗菌、防臭功能的無(wú)縫運(yùn)動(dòng)針織面料。CLEANCOOL纖維具有吸濕快干抗菌防臭功能。

1.3 后整理

后整理是影響服裝吸濕排汗性能的重要方面。LI Q等[16]通過(guò)對(duì)天然短纖維吸濕透氣性能的研究，對(duì)合成連續(xù)長(zhǎng)絲紗和天然短纖紗的處理方法進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)雖然預(yù)洗處理可以通過(guò)改變纖維表面狀態(tài)來(lái)改善紗線芯吸速率，但是等離子體處理是增加長(zhǎng)絲紗線和短纖維紗線芯吸速率更有效的方法。周莉亞等[17]研究連續(xù)紗吸濕性對(duì)針織雙層織物液體傳導(dǎo)性能的影響，經(jīng)過(guò)后整理處理、織物紋理設(shè)計(jì)，得到具有水分管理、吸濕快干等特點(diǎn)的針織面料，研究過(guò)程發(fā)現(xiàn)與普通聚酯纖維相比，改性滌綸具有較高的吸濕性，可以提升織物的吸水效果。崔潔等[18]對(duì)吸濕排汗COOLPLUS面料進(jìn)行染整加工，詳細(xì)描述了關(guān)于溫和預(yù)處理、松染和吸水整理的工藝必要性和工藝要點(diǎn)，使面料具有最大限度吸濕快干效果，并達(dá)到牢度最佳。高濕熱環(huán)境中，可通過(guò)織物的后整理使服裝達(dá)到吸濕速干的要求，并兼顧其他性能的穩(wěn)定性。

2 導(dǎo)濕快干服裝設(shè)計(jì)方法

導(dǎo)濕快干服裝設(shè)計(jì)方法可主要從開(kāi)口、寬松量、合體性、面料拼接、口袋等方面考慮。其他方面如服裝厚度、美觀性、分層設(shè)計(jì)、局部細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)等也是不可忽略的重要設(shè)計(jì)方向。

2.1 開(kāi)口設(shè)計(jì)

服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可設(shè)計(jì)一些易于空氣流通的結(jié)構(gòu)來(lái)加速服裝熱量散失、蒸發(fā)、對(duì)流[19]。如煙囪效應(yīng)見(jiàn)圖1，臺(tái)燈效應(yīng)見(jiàn)圖2。

圖1 煙囪效應(yīng)

圖2 臺(tái)燈效應(yīng)

服裝熱濕傳遞也受環(huán)境溫濕度、風(fēng)速等因素影響，在溫度高、濕度低、風(fēng)速高的環(huán)境條件下服裝的對(duì)流散熱更快，結(jié)合合理的開(kāi)口設(shè)計(jì)，可以達(dá)到良好的對(duì)流散熱效應(yīng)。

2.2 寬松量設(shè)計(jì)

寬松量，開(kāi)口與服裝的熱濕散失效果成正相關(guān)關(guān)系[20]。寬松量設(shè)置要取得最大的效果必須考慮以下要素：一是滿足人體拉伸方向需要。二是在皮膚伸展偏移部位應(yīng)配置伸展性好、還原性高的紡織材料。三是衣服的周長(zhǎng)松量應(yīng)該基于皮膚運(yùn)動(dòng)的位置和方向。為了避免褶皺，應(yīng)該根據(jù)身體結(jié)構(gòu)和面料性能來(lái)考慮松量的位置、數(shù)量和方向[21]。在滿足服裝合體性要求的情況下，通過(guò)在人體重要的部位設(shè)計(jì)省道、褶裥，增加衣下空氣流動(dòng)可以提高服裝的透濕指數(shù)[22]，以達(dá)到提高服裝舒適性的目的，通常設(shè)計(jì)的主要部位有腋下、后背、前胸、大腿等人體溫濕度變化比較明顯的部位。如為了保證手臂的活動(dòng)量，在臂根周圍設(shè)計(jì)松量，并在容易聚集汗液的腋下增加拉鏈、開(kāi)口或者拼接吸濕速干面料等，以達(dá)到功能性要求。

2.3 合體性設(shè)計(jì)

服裝合體性通常以省道、分割線、褶皺等形式實(shí)現(xiàn)[23]。服裝結(jié)構(gòu)、造型設(shè)計(jì)的主要方法是省道設(shè)計(jì)。普通省道包括肩省、胸省、腰省等。分割線不僅可以形成多種形狀，而且可以使衣服適應(yīng)人體不同部位結(jié)構(gòu)變化，兼具裝飾性和功能性特征。褶皺是省道變化的一種形式，具有豐富的立體效果，褶皺可以使服裝有一定程度的松量，以滿足人體運(yùn)動(dòng)的需要。省道和分割線減少了服裝與人體之間的空間，使服裝看起來(lái)更加合體美觀。

2.4 面料拼接設(shè)計(jì)

導(dǎo)濕快干服裝開(kāi)發(fā)時(shí)通常采用局部拼接設(shè)計(jì)。在服裝機(jī)械性能要求比較高的部位可采用吸濕速干機(jī)織面料，吸濕排汗要求高的部位可采用單向?qū)衩媪匣蚱渌麅?yōu)選面料。ZHANG[24]等根據(jù)人體的熱量和濕度分布設(shè)計(jì)了拼接背心，在不同的實(shí)驗(yàn)中將不同性能的織物應(yīng)用于人體的不同部位，以確定在運(yùn)動(dòng)背心中提供最佳熱舒適的組合，后采用主觀磨損實(shí)驗(yàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)背心進(jìn)行了評(píng)價(jià)，驗(yàn)證了特殊面料拼接設(shè)計(jì)可以提升背心的熱濕舒適性。張?jiān)芠25]通過(guò)緊身衣著裝實(shí)驗(yàn)，做出運(yùn)動(dòng)中人體表面出汗熱濕分布區(qū)域圖，得出可通過(guò)拼接不同的吸濕排汗面料來(lái)達(dá)到人體穿著舒適性。從而確定服裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.5 口袋設(shè)計(jì)

在進(jìn)行口袋設(shè)計(jì)時(shí)，口袋位置應(yīng)該考慮人體熱濕散失、手臂插入的方便性、口袋的功能性和裝飾性等因素。目前，國(guó)內(nèi)外不論是軍裝還是工作服，胸前和褲裝口袋設(shè)計(jì)都是完全服帖在胸前或褲子前面，增加了服裝材料之間的厚度，影響服裝的透氣透濕效果[26]。美國(guó)陸軍OCP迷彩作訓(xùn)服款式設(shè)計(jì)中將前胸口袋向前中線方向傾斜 45°，減小了胸部的覆蓋面積，從而加快胸部服裝與外界環(huán)境間的空氣流動(dòng)，有效地散熱散濕[27]。

3 導(dǎo)濕快干服裝測(cè)試與評(píng)價(jià)

導(dǎo)濕快干服裝的開(kāi)發(fā)尚未形成一定體系，有關(guān)導(dǎo)濕快干服裝的測(cè)試還需要不斷完善。需要有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證現(xiàn)有導(dǎo)濕快干服裝是否能滿足人體對(duì)于適應(yīng)高濕熱環(huán)境的需求。在極端環(huán)境中，可用出汗假人代替真人著裝實(shí)驗(yàn)，但在實(shí)際高溫高濕環(huán)境中真人穿著感覺(jué)與實(shí)驗(yàn)預(yù)期并不完全符合，對(duì)于不同功能性防護(hù)服裝的穿著感覺(jué)受多方面因素影響[28]。因而需要進(jìn)行人體日常穿著試驗(yàn)，以全面地測(cè)試和評(píng)價(jià)導(dǎo)濕快干服裝的熱濕效果。

3.1 測(cè)試階段

導(dǎo)濕快干服裝經(jīng)過(guò)開(kāi)發(fā)完成以后，需要對(duì)其導(dǎo)濕快干性能進(jìn)行測(cè)試。目前常用的測(cè)試儀器有出汗假人、溫濕度傳感器、紅外熱像儀。出汗假人可隨時(shí)應(yīng)用于不同環(huán)境和時(shí)間導(dǎo)濕快干服裝效果的測(cè)試，溫濕度測(cè)試儀主要實(shí)時(shí)記錄在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中人體體表的溫濕度值，紅外熱像儀則主要記錄在實(shí)驗(yàn)時(shí)不同時(shí)間段內(nèi)人體體表溫度的變化值。

出汗假人是測(cè)試適應(yīng)高濕熱環(huán)境導(dǎo)濕快干服裝必不可少的儀器。在實(shí)驗(yàn)室設(shè)定的高溫高濕環(huán)境中，出汗假人能夠?qū)Ψb各個(gè)部位以及整體的熱濕性能進(jìn)行測(cè)試，還可以在極端環(huán)境條件下測(cè)試服裝的吸濕排汗效果，避免生理因素等因素的影響，可操作性較好，且客觀性較強(qiáng)。出汗假人的性能狀態(tài)可通過(guò)表面溫度、產(chǎn)熱量、熱阻、濕阻等指標(biāo)來(lái)描述。目前，出汗假人已被大量運(yùn)用在人體工效學(xué)實(shí)驗(yàn)中[29]。如李菲菲[30]在出汗假人的基礎(chǔ)上研究了服裝的熱濕舒適性。吳建松[31]用出汗假人測(cè)試分析了煤礦工作服的熱阻和濕阻。錢曉明等[32]利用出汗假人研究了風(fēng)速和行走速度對(duì)服裝總熱阻和濕阻的影響。高溫高濕環(huán)境中，導(dǎo)濕快干服裝的成衣測(cè)試需要使用出汗假人。

溫濕度傳感器、紅外熱像儀經(jīng)常被用于真人穿著評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)中，也是導(dǎo)濕快干服裝測(cè)試評(píng)價(jià)的重要手段。實(shí)際研究中，在高溫高濕人工氣候倉(cāng)內(nèi)，真人著裝前后，利用紅外熱像儀捕捉人體表面的瞬間溫度，同時(shí)使用溫濕度傳感器采集衣下微環(huán)境的溫度和濕度，以此來(lái)表征服裝的導(dǎo)濕快干效果。同時(shí)采用主觀問(wèn)卷調(diào)查的方式記錄人體實(shí)驗(yàn)前后的熱濕感受。王彬清[33]在人體穿著T恤實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，使用溫濕度傳感器、紅外熱像儀實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)收集人體溫濕度感覺(jué)的數(shù)據(jù)。

3.2 評(píng)價(jià)階段

服裝的熱濕舒適性受結(jié)構(gòu)、材料、人體生理、心理等多方面因素的影響，評(píng)價(jià)服裝的熱濕舒適性總體來(lái)說(shuō)比較困難，目前最理想的評(píng)價(jià)方法是服裝的熱濕舒適性綜合評(píng)價(jià)[34]，可通過(guò)主客觀評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式來(lái)做出服裝熱濕舒適性綜合評(píng)價(jià)。

客觀上，可通過(guò)采用模糊綜合評(píng)判、層次分析法、灰色聚類分析、方差分析等數(shù)學(xué)方法分析高濕熱環(huán)境中人工氣候倉(cāng)內(nèi)出汗假人測(cè)試數(shù)據(jù)相關(guān)指標(biāo)。如人體的核心溫度(直腸溫度、口腔溫度、耳內(nèi)溫度等)、平均皮膚溫度(通過(guò)測(cè)量全身多處皮膚溫度，求加權(quán)平均值獲得)、人體末端皮膚溫度(如手、大腳趾、耳朵、臉的溫度)、心率(用心率表記測(cè))[35]等來(lái)表征服裝的導(dǎo)濕快干效果。主觀上通過(guò)分析著裝實(shí)驗(yàn)對(duì)象的問(wèn)卷結(jié)果，分析著裝者在生理和心理方面的舒適感覺(jué)，比如悶熱感、黏感、涼爽感、舒適感等，并給出相應(yīng)的數(shù)字等級(jí)。在綜合分析客觀測(cè)試結(jié)果和主觀評(píng)價(jià)結(jié)果后得到導(dǎo)濕快干服裝的綜合評(píng)價(jià)。最后可以通過(guò)日常環(huán)境下真人著裝實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證出汗假人、真人著裝實(shí)驗(yàn)的合理性，以此判斷導(dǎo)濕快干服裝的開(kāi)發(fā)效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文基于導(dǎo)濕快干服裝開(kāi)發(fā)影響因素，提出適應(yīng)高濕熱環(huán)境的導(dǎo)濕快干服裝設(shè)計(jì)方法、測(cè)試與評(píng)價(jià)方法，可為導(dǎo)濕快干服裝的開(kāi)發(fā)提供參考。導(dǎo)濕快干服裝可以從服裝材料與款式結(jié)構(gòu)相結(jié)合的角度開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，應(yīng)用功能面料結(jié)合人體工效學(xué)原理設(shè)計(jì)適合的服裝結(jié)構(gòu)是研究新型多功能導(dǎo)濕快干服裝的思路和方法。在分析總結(jié)高濕熱環(huán)境中導(dǎo)濕快干服裝測(cè)試和評(píng)價(jià)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了在模擬環(huán)境倉(cāng)中進(jìn)行主客觀評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法，確保合理評(píng)價(jià)服裝在不同的真實(shí)穿著環(huán)境中的導(dǎo)濕快干效果。

導(dǎo)濕快干服裝的開(kāi)發(fā)可以滿足高濕熱環(huán)境下特殊工作人群對(duì)服裝功能性和舒適性需要，本文分析的服裝開(kāi)發(fā)和測(cè)試評(píng)價(jià)方案，可以為服裝開(kāi)發(fā)者提供理論依據(jù)和設(shè)計(jì)思路。