面料热湿性能对服装热舒适性的影响

杨 敏，束琴琴，戴宏钦，刘国联

（苏州大学纺织与服装工程学院 江苏 苏州215021）

随着生活水平的提高，人们对服装的要求不再局限于保暖、款式、穿着效果。服装被称为人体“第二肌肤”，因此服装的舒适以及安全卫生等性能受到越来越多的关注［1］。服装的舒适性能是指着装者对所穿着衣服的综合体验，包括生理和心理上的。影响服装舒适性的因素包括生理机能因素、心理因素和环境因素。服装生理上的舒适性受服装面料的吸湿性、透气性、保暖性、柔软性、伸缩性、服装重量和化学性等诸多因素影响［2］。其次，人体生理调节对服装舒适性产生一定的作用。心理上的舒适性包含服装的色彩、色泽，服装款式、服装面料的抗皱、抗起毛起球性等。

服装舒适性的研究包括热湿舒适性、运动舒适性和感觉舒适性三个方面，其中热湿舒适性是服装舒适性中最重要的指标［3］。近年来，人们开始对运动服、防静电无尘服等特殊服装的热湿舒适性做研究，试图通过高科技化、高附加值的功能纤维以及先进的面料纺织与整理技术来改进服装舒适性［4］。目前，世面上已经出现了很多具有吸湿排汗功能的功能性面料，这些面料比普通的面料吸湿能力强、干燥迅速，能够使人体感觉干爽和舒适。本文选取6种运动T恤作为研究对象，其中4件T恤是由典型的吸湿排汗功能性面料制成的，另外两件为实验对照，分别由普通纯棉面料和普通涤纶面料制成。通过暖体出汗假人模拟热舒适性测试方法，研究服装在不同运动强度下的热湿舒适度，比较分析了具有吸湿排汗功能性服装的实际吸湿排汗性以及人体热舒适，本文研究结论可以为设计与开发高性能的服装提供一些数据支持。

1 实验

1.1 实验服装

本文选用四种典型的吸湿排汗面料和2种常见的服装面料进行试验，如表1所示，其中A为普通纯棉面料，B为普通涤纶面料，C、D、E、F为功能性吸湿排汗面料。

表1 实验服装

（1）Top Cool是一种具有很强吸湿排汗功能的纤维。表面有四道凹槽异形断面纤维，能快速吸收皮肤表面的汗水及湿气，并排到服装外层后蒸发，使人体保持干爽和舒适。该纤维同时具有芯吸性、可呼吸、速干、不会粘搭不适、易洗、易处理等特性。

（2）Cool Dry纤维的横截面面积填充率在60%～80%之间，纤维表面积和圆形截面相比增加40%～50%，毛细效应和透气性高，芯吸能力超过棉。Cool Dry面料轻盈，此外，它可以机洗及烘干，无需特别处理，纤维耐用、不易磨损及收缩变形。

（3）Cool Max是一种四管道纤维材料。纤维及纤维之间形成最大的空间，具有最好的透气性，能把皮肤表面的湿气快速传导至外层纤维，将人体所产生的过多热量及汗水抽离皮肤。

（4）Aibu面料可以使汗快速排出，利于汗液蒸发，干燥迅速，可调节运动者的身体温度和湿度，并且该面料易于保养维护。

1.2 实验仪器

本次实验需要测量服装面料的透气性能、透湿性能以及利用暖体出汗假人测试系统模拟热湿舒适性。所用仪器如下：

（1）透气量测试仪器：YG（B）461D型数字式织物透气量仪。

（2）透湿量测试仪器：Textest Fx3150型全自动透湿率测试仪。

（3）暖体出汗假人测试系统：包括人工气候室，以及32段暖体出汗假人测试系统。

1.3 暖体假人模拟热舒适性评价指标

本次实验利用暖体出汗假人评价服装的热湿舒适性，评价方法采用语义差异标尺，即对感觉划分等级。图1是体平均冷热感觉的语义差异标尺，图2是体平均舒适度的语义差异标尺，“4”和“-4”在两端代表极值，“0”在中间代表“两者都不是”。

图1 体平均冷热感觉的语义差异标尺

图2 体平均舒适度的 语义差异标尺

2 实验数据分析

2.1 服装面料透气透湿实验

（1）透气性是空气透过织物的性能，以在规定的试验面积、压强和时间条件下，气流垂直通过性能来衡量［5］。根据GB／T 5453-1997，在透气性实验中，试样面积为20cm2，压强为100Pa，不同部位重复测试3次。6种服装面料的透气性测试结果如图3所示。

从图3可以看出，6种面料的透气量均在700L／（m2·s）以上。其中，面料E的透气性能最好，面料F次之，面料A和B相对较差，这主要与织物的纤维有关。面料E由Cool Max织成，普通纤维截面一般是圆形或者三角形的，而Cool Max的纤维截面是十字型及其他形状的，可以使涤纶锦纶等化学纤维原先吸湿不好的缺点得以改善。面料A和B都是传统面料，这些传统面料只强调了皮肤接触的舒适性，而未注重其功能性，透气性能相对不佳。

图3 服装面料的透气量

（2）人体皮肤表面蒸发的气态水与液态水因服装内外的水蒸气压差而透过服装向外扩散的性质称为服装的透湿性［6］。根据 GB／T 12704.2-2009，在透湿性实验中，用蒸发法原理进行测试。蒸发法是在透湿杯子里放置水，并用面料试样封口，杯子的水蒸发后通过面料试样扩散到环境中，从而引起透湿杯质量的变化。重复测试3次，计算服装面料的透湿量（g）。六种服装面料的透湿性能测试结果如图4所示。

图4 服装面料的透湿量

从图4可以看出，虽然六种服装面料的透湿量都能达到2 600g／（m2·d）以上，但4种典型的吸湿排汗面料的透湿量均比普通面料的透湿量大，6种服装面料的透气量由大到小的排序依次为：D、F、E、C、A、B。在测试环境相同的情况下，影响服装面料透湿性能的因素只有面料本身的特性。面料的透气性能对面料的透湿性能有影响，理论上，透气性越好，透湿性能越强，但影响织物透湿性能的因素还包括织物的吸湿性和热阻，所以，服装面料最终的透湿能力是这三者共同作用的结果。

2.2 暖体出汗假人热湿舒适性实验

为了测试排汗面料的实际效果，共进行18次实验。为保证实验的准确度，每次实验结束后都将系统初始化后再进行下一次实验，每次实验大约45min，实验参数如表2所示。暖体出汗假人模拟热舒适性测试所得的数据包括各个部位的体表温度、热流量、舒适度、冷热感以及假人出汗量等。本文选择体平均冷热感、体平均舒适度和出汗量这3项指标，表3是不同运动强度下的三项指标的测试结果。

表2 实验参数

表3 暖体假人实验结果

2.2.1 不同运动强度下的热湿舒适性

暖体出汗假人模拟试验结果如图5至图10所示，图中分别比较了穿着同种服装在不同运动强度下的体平均舒适度、体平均冷热感舒适度以及人体出汗量。

图5 服装A

图6 服装B

图7 服装C

图8 服装D

由图5至图10可知，穿着同一件运动服装模拟不同强度的运动时，运动强度越大，人体能量代谢越多，出汗量就越多；穿着同一件运动服进行适度运动时，舒适度相对最高；模拟重度运动时，舒适度相对最低；随着运动强度的增加，人体感觉越来越热，反之，当环境温度不高时，不运动或轻度运动会使人体感到冷。

图9 服装E

图10 服装F

2.2.2 不同服装的热湿舒适性

暖体出汗假人模拟试验结果如图11至图19所示，分别比较了穿着不同种服装模拟同种运动强度时人体平均舒适度、平均冷热感舒适度以及人体出汗量。

图11 轻度运动下人体平均舒适度

图12 轻度运动下人体平均冷热感

图13 轻度运动下人体出汗量

图11至图13表明，在模拟轻度运动时，身体的出汗量极少，由于环境温度为21℃的关系，人体表面的汗液蒸发吸热，整个身体处于微冷状态，有稍许不舒适。此状态下，不同的运动织物性能对人体的影响区别不大，穿着服装E时，出汗量最大，主要是因为服装的透湿量相对较低，汗液不易排出体外；穿着服装D时，感觉最冷，主要是因为服装的透湿量最大，汗液排出体外，蒸发吸热；穿着服装C时，感觉最舒适，透气和透湿均良好。

图14 适度运动下人体平均舒适度

图15 适度运动下人体平均冷热感

图16 适度运动下人体出汗量

图17 重度运动下人体平均舒适度

图18 重度运动下人体平均冷热感

图19 重度运动下人体出汗量

图14至图16显示，在模拟适度运动时，人体均处于舒适的状态。穿着服装F时，体平均舒适度达到0.2，即人体处于舒适状态。穿着服装 A、B、E时，状态次之，而穿着服装C、D时，最不舒适。穿着服装E、F运动时，不冷不热，而穿其他衣服所感受到的热感大小是：D＞C＞A＞B。由于服装E、F透气性能、透湿性能优异，有利于水蒸气扩散，在出汗量近似相同的情况下，汗液能及时里层导出，面料具有良好的吸汗能力并能将汗液迅速排出到服装外层使其快速蒸发，来保证服装的热湿舒适性。

图17至图19表明，在模拟重度运动时，人体均处于很热、不舒适、出汗量很大的状态。这也说明，当运动达到一定强度后，人体的冷热感、出汗量和舒适度与服装面料的性能的关系越来越小，吸湿排汗功能性面料的效果不明显。

3 结论

通过实验和分析，得到如下结论。

（1）与普通服装相比，通过织物结构设计或纤维改性等方式制成的吸湿排汗服装，透湿性能和透气性能均得到一定程度的改善。

（2）只有当人体进行适度运动时，功能性服装才能真正体现其吸湿、快干的性能；当进行高强度运动或人体的代谢量很小的情况下，其功能性表现得不明显甚至人体感受到的舒适程度没有穿着普通服装的效果好。

（3）进行舒适性运动时，4种典型的吸湿排汗面料，热湿舒适性性能最好的是Cool Max面料，Aibu面料次之，Top Cool面料性能最差，透气性能和透湿性能也不突出，Cool Dry面料虽然透湿量最高，但热湿舒适性能没有Cool Max和Aibu好。

［1］ 李立新 .影响服装舒适性的因素［J］.国际纺织导报，2006（6）：74-77.

［2］ 朱松文 .服装材料学［M］.北京：中国纺织出版社，2004：158.

［3］ 陆建平 .服装热湿舒适性测试方法和评价指标［J］.南通工学院学报（自然科学版），1996（3）：59-63，54.

［4］ 王强，甘应进 .浅谈服装舒适性研究的现状与发展趋势［J］.山东纺织科技，2005（1）：34-36.

［5］ GB／T 5453-1997.纺织品 织物透气性的测定［S］.北京：中国标准出版社，1997.

［6］ 李毅，服装舒适性与产品开发［M］.北京：中国纺织出版社，2002：56-57.