苏州维杰纺织：关于织物的热湿性能 | 服装研发必须知道的6个前提

发布时间：2021-05-11

在环境要素中，对人体舒适度影响比较大的是温度和湿度。而人体在不同的环境中又需要穿不同的衣服，因此，研究人体、服装和温度、湿度的各自特点和相互关系，是我们了解面料热湿舒适性的根本依据，下面将从6个方面进行讨论。

为什么要将温度和湿度放在一起研究？

温度，是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。湿度，也称为“相对湿度”，是指大气中的水蒸汽含量，用空气可以包含的最多水蒸气的百分比来表示。这个百分比含量随着温度而变化，暖空气可以含有更多的水蒸气，而冷空气包含的更少。完全干燥的空气不包含水蒸气，其相对湿度为0%，而饱和的空气则不能再吸收更多的水蒸汽，其相对湿度为100%。

虽然温度和湿度不是一个概念，但湿度却受温度的直接影响，因此，温度和湿度总是在一起出现。这也可以解释为什么在人工气候箱内将温度设定为55℃时，相对湿度达不到最高值95%，只有75%；将温度调低到40℃左右时，湿度就就能到最高值。

温度和湿度对人体的影响

研究表明，人体适宜的温度为17℃至25℃，湿度30%至60%，风速2m/s~4m/s，这是人感觉最舒服的天气了。人体是一个自适应系统，对外界温度和湿度的变化有一定的适应能力，但应注意人体的调节是有一定限度的，那么当温度和湿度过高或过低时，对人体都有哪些影响呢？

影响因素	对人体的影响
温度过高	在高温环境中，人体要通过蒸发出汗来维持体温的平衡。在这个过程中，身体中的盐分就会随汗液流失，血液浓缩，心脏血管负担加重，从而引起血压下降。人体的皮肤大量排汗，使肾排出的水分减少，也就影响到肾功能。高温还影响到人的食欲和运动协调等。
温度过低	在低温环境中，人体为了保持肌体的热量平衡，组织代谢加强，氧气的需要量增加。如果不能满足上述条件，则人体就会消耗体内细胞的储备，从而造成人体组织发生不可逆转的环境。另外，由于冬季室外气温很低，人体的血管容易变硬变脆，特别是中老年人要特别注意增衣保暖。
湿度过大	湿度过大时，人体中一种叫松果腺体分泌出的松果激素量也较大，使得体内甲状腺素及肾上腺素的浓度就相对降低，细胞就会“偷懒”，人就会感到无精打采，萎靡不振。长时间在湿度较大的地方(如高山、海岛)工作、生活，还容易患风湿性、类风湿性关节炎等湿痹症。
湿度过低	但湿度过小时，蒸发加快，干燥的空气易夺走人体的水分，使人皮肤干裂，口腔、鼻腔黏膜受到刺激，出现口渴、干咳、声嘶、喉痛等症状，极易诱发咽炎、气管炎、肺炎等病症。

现代医学还证实，空气过于干燥或潮湿，都有利于一些细菌和病菌的繁殖和传播。科学家测定，当空气湿度高于65%或低于38%时，病菌繁殖滋生最快；当相对湿度在45%-55%时，病菌的死亡率较高。

人体散热的几种方式

不论外界环境如何，人体一直都在散热，主要有4种方式：辐射、传导、对流和蒸发。

辐射散热	人体以热射线的形式将热量传给外界较冷的物体。散热量的多少取决于皮肤温度与外界气温的温度差以及机体的有效辐射面积，辐射约占散热量的60%，室温在15℃~25℃时，是人体主要的散热方式。
蒸发散热	通过水分从体表蒸发而散热，是外界气温等于或高于皮肤温度情况下机体的有效散热方式，约占散热量的25%左右。在高温环境下，蒸发是人体主要的散热方式，皮肤每蒸发1升汗液，散热2436KJ，湿度大于75%时蒸发减少，相对湿度达到90%~95%时，蒸发完全停止。
传导散热	机体的热量直接传给同它接触的较冷物体，散热量除决定于皮肤与接触物体的温度差及面积外，还决定于所接触物体的导热性，约占散热量的3%。
对流散热	是传导散热的一种特殊形式，机体的热量传导给与体表接触的空气，使其加温，由于空气不断流动，便将体热散发到空间。散热量受风速影响极大，风速越大，对流散热量越多。

人体各组织器官产生的热量，随着血液循环均匀地分布于全身各部。当血液流经皮肤血管时，全部热量的90%由皮肤散出，因此皮肤是人体散热的主要部位。还有一小部分热量，通过肺、肾和消化道等途径，随着呼吸、尿和粪便散出体外。

体热散发方式及其比例

散热方式	散热量 / 焦耳	散热比例 / %
粪便	200X10³	1.8
呼吸	352X10³	3.5
肺表面蒸发	762X10³	7.2
皮肤蒸发	1524X10³	14.5
皮肤传导及辐射	7503X10³	73.0
总计	10341X10³	100

人是恒温动物，人体恒温的秘诀就是不断的散热和不断的从我们吃的食物中吸收能量和热量，进而达到一个体温的平衡。由上表可知，通过皮肤散热是体热散发的主要方式，占人体总散热量的87.5%，人体用服装包裹人体，就成了人体体温保持热量和散发热量的重要方式，而构成服装的物质基础——服装材料的导热性便成了这一调节手段的重要因素。

服装织物的热传递性能对人体热量平衡的影响

服装面料的热传递性能是指服装面料对人体与外界热能交换的调节能力。当外界气候寒冷时，需要服装面料具有较好的保温性能以御寒；当外界气候炎热时，则需要服装面料具有较好的散热性能，这些均与服装面料的热舒适性有关。

服装面料的热传递性能可以用热阻Rct表示，单位是m²·K/W，它表示试样两面的温度差与垂直通过试样的单位面积的热流量之比。Rct越小，表示服装面料的保暖性越差，服装材料的热传递性能就越好。

一般来说，在常见服装面料中，羊毛、蚕丝的热阻比棉小，即保暖性比棉差；锦纶、腈纶、丙纶的热阻都较高，即保暖性好，做外衣有挺括不皱、坚韧耐穿的优点；影响服装面料的热舒适性的因素除了材料的热阻外，主要与织物的厚度和织物内纤维的排列状态有关。

服装织物的热传递性能对人体热量平衡的影响

人体在不停地向外排出水气和分泌物，因此服装面料的吸湿和散湿性能便成了人体保持湿度舒适性的一个重要因素。特别是在炎热的夏季或剧烈运动时，人体大量出汗，此时服装面料的吸湿散湿性能不仅能使服装保持干燥，而且能防止人体产生黏黏的湿感。

服装面料的吸湿性是指在织物两面有一定相对温度差的条件下，水蒸气从高湿区透过织物向低湿区发散的过程。即织物的一面吸收了皮肤表面的蒸发水汽后，由纤维将水汽传递到织物的另一面发散，同时，纱线和织物内部的孔隙也具有一定的扩散水蒸气的作用。

影响服装面料湿舒适性的因素主要有：面料纤维特性(纤维种类、细度、表面特性)、纱线特性(纱线结构)、面料组织特性(编织结构、厚度、密度等)。一般来说，厚度薄、纤维纱线细度小、孔隙度大的面料吸湿散湿性能好；天然纤维吸湿散湿性要比合成纤维好。

织物的导热性和吸湿性可以一起测试，可以参考标准ISO 11092，测试仪器是 TF129 蒸发热板法测试织物的热湿传递性能仪器（如下图①所示），另外，透湿率也可以单独测试，可以参考标准ASTM E96，测试仪器是TF165B 水蒸气渗透率测试仪器（如下图②所示）。

① TF129

② TF165B

服装织物的透气性对人体热量平衡的相关影响

透气性能是影响服装面料穿着舒适性的又一重要因素。有文献表明，当服装内空气的二氧化碳量超过0.08%、水蒸气量的湿度超过60%时，人体就会有闷热潮湿感，人会感到烦燥不安；从卫生学角度来说，具有一定透气性的服装面料有利于面料内外气体的交换，有利于人体皮肤的新陈代谢。

一般而言，防寒用织物要求材料透气性小，以免体热过快地散失，达到御寒的日的。防暑用织物则要求透气性好，以加快体热散发，使人处于热湿平衡、舒适满意的状态之中。

结语：服装面料的热湿舒适性影响因素很多，要综合考虑纤维、纱线和织物的形态结构等因素，对于不同季节、不同用途的服装面料应考虑的因素也应有所不同。比如内衣面料的选择要求舒适、保暖，从综合因素考虑，应选用纯棉、毛、丝制品。冬季外衣面料的选择要求美观、实用、保暖，故应选用纯毛、毛与棉、毛与化纤混纺或加厚组织的织物。夏季外衣面料应选择舒适、凉爽、透气、悬垂性好，应选用棉、麻、丝等高纱支原料，产品要求轻薄。

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