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(应用化学专业论文)皮革服装舒适性的研究.pdf.pdf 免费下载
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文档简介
皮革服装舒适性的研究 摘要 随着时代的发展,人们对皮革服装的服用性能提出了更高的要 求,舒适性就是其中重要的一项。关于皮革服装的舒适性,它是一 个相当复杂而模糊的概念。通常,对每一个不同的个体而言,其对 “舒适”的要求和理解都是不同的,而且,即使是同一个体,他的 这种理解和要求也随时间或其它外界及内在因素的变化而改变。譬 如,一件服装,在这个状态穿着可能被认为是舒适的,而在另一个 状态则可能是不舒适的。 本文借鉴其它如气象、纺织等行业关于舒适性的研究成果,对 皮革服装的舒适性进行了研究。人穿着皮革服装时的舒适感觉总是 诸多因素共同作用的结果。大体包括三个方面:第一是人的生理、 心理因素。如人的存在状态包括他的生理状态和当前所处的心理状 态( 心情) ,人的身体情况,人的历史的或现在的体力活动水平,存 在于人体内的取决于个体的过去经验、个人生活习惯以及对与之相 关物体及作用、穿用效果的期望度等;第二是环境条件。包括温度、 湿度、气流、气压、光、辐射等自然环境以及以人文为特色的社会 环境;第三方面是衣料和服装的性能,包括热湿传递、力学、电学、 光学等方面的性能,其中涉及纺织品的用途、穿用季节、时间、视 觉效果和触觉效果等。 本课题主要对皮革服装面料的舒适性进行了研究,皮革服装面 料的舒适性是影响穿着舒适性的一项重要性能。它内容广泛,与皮 革的许多性能有关,是皮革众多性能的综合反映。针对皮革这一特 殊材料制作的服装,本论文在人体所处的物理、社会和文化环境相 同或相似的基础上,对皮革服装的热舒适性、湿舒适性、运动舒适 性以及触觉舒适性进行了研究,并得到如下结论: ( 1 ) 影响皮革服装热舒适性的关键参数是皮革服装的热阻r 。l 和 皮革的导热系数九。并对皮革服装的热阻和导热系数进行了测试,得 到了能够保持人体热舒适的参考值; ( 2 ) 影响皮革服装湿舒适性的关键参数是皮革的透气度k 和皮革 的透水汽性m 。并对皮革的透气度和透水汽性进行了测试,得到了 能够保持人体湿舒适的参考值; ( 3 ) 影响皮革服装运动舒适性的关键参数是皮革的规定负荷伸长 率e 和人体肩部线应力p o 。并对皮革的规定负荷伸长率和人体肩部 线应力进行了测试,得到了能够保持人体运动舒适的参考值; ( 4 ) 影响皮革服装触觉舒适性的关键因素是皮革的手感。在人体 感受器官生理学基础上,对人手感受器与皮革感官特性的对应关系 进行了分析;论述了皮革感官检验的生理学原理和应用条件;提出 了感官检验结果置信度的统计学检验方法和皮革感官特性的力学参 数( k b ,k 。,k l ,a b ,k 等) 表征和手感检验分数表征的双重参数表 征方法;针对皮革感官特性检验中的关键要素,建立了科学的感官 检验操作体系。 ( 5 ) 评价皮革服装的舒适性可以采取主观评价与客观评价相结合 的方法。本文对皮革服装舒适性主观评价的科学操作方法进行了探 讨;在测试得到影响皮革服装舒适性的各关键参数值的基础上,对 皮革服装的舒适性进行客观评价。 关键词皮革服装,舒适性,主观评价,客观评价 s t u d yo nt h ec o m f o r to fl e a t h e r g a r m e n t a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft i m e s ,p e o p l ed e m a n dm u c hb e t t e rw e a r a b i l i t i e so fl e a t h e rg a r m e n t t h ec o m f o r ti st h em o s ti m p o r t a n t c a p a b i l i t y o ft h e m t h ec o m f o r to fl e a t h e r g a r m e n ti s a r a t h e r c o m p l i c a t e da n dv a g u ec o n c e p t g e n e r a l l ys p e a k i n g ,p e o p l en e e da n d u n d e r s t a n d c o m f o r t ”i nd i f f e r e n tw a y s f u r t h e r m o r e ,e v e no n ep e r s o n s a t t i t u d e st o w a r d si tw i l lv a r yw i t hd i f f e r e n tt i m ea n dp h y s i c a la n d p s y c h o l o g i c a lf a c t o r s f o re x a m p l e ,as u i t o fg a r m e n tb e i n go ni s r e g a r d e da sc o m f o r ti no n es t a t e ,b u tn o ti nt h eo t h e r t h ec o m f o r to fl e a t h e rg a r m e n tw a ss t u d i e di nt h i sp a p e rw h i c h a b s o r b e dt h e o r yf r u i t so ft h ef i e l d so fm e t e o r o l o g ya n dt e x t i l e - t h e c o m f o r ts e n s eo nl e a t h e rg a r m e n ti sc a u s e db yt h ec o m b i n a t i o no fm a n y f a c t o r s t h e r ea r em a i n l yt h r e e a s p e c t s i ni t :t h ef i r s ti s p e o p l e s p h y s i c a l a n d p s y c h o l o g i c a lf a c t o r s i n c l u d i n g h i s p h y s i c a l a n d p s y c h o l o g i c a ls t a t e ,h i sh e a l t h ,h i sf o r m e ra n dc u r r e n tp h y s i c a la c t i v i t y l e v e l t h ei n n e rf a c t o r sd e p e n d0 1 1o n e se x p e r i e n c e ,h a b i t ,c o r r e l a t e s a n de x p e c t a t i o n t h es e c o n di se n v i r o n m e n tc o n d i t i o n s i ti n c l u d e s n a t u r a le n v i r o n m e n ts u c ha st e m p e r a t u r e ,h u m i d i t y , a i rc u r r e n t ,p r e s s u r e , b r i g h t n e s sa n dr a d i a t i o na n ds o c i a le n v i r o n m e n tt a k i n gh u m a n i t ya s c h a r a c t e r i s t i c t h et h i r di st h ec a p a b i l i t yo fc l o t ha n dg a r m e n t i t i n c l u d e st h ec a p a b i l i t i e so fh e a ta n dw a t e rd e l i v e r y , m e c h a n i c s ,e l e c t r i e s , o p t i c s ,r e l a t i n gt ot h et e x t i l eg o o d su s e ,w e a r i n gs e a s o n ,t i m ev i s i o na n d t o u c he f f c c t t h ef a b r i cc o m f o r to fl e a t h e rg a r m e n tw h i c hi sa ni m p o r t a n t c a p a b i l i t yf o ra f f e c t i n gt h ec o m f o r to fl e a t h e rg a r m e n tw a sp r i m a r i l y d i s c u s s e di nt h i sp a p e r i th a sab r o a ds e n s ei n c l u d i n gm a n yc a p a b i l i t i e s o fl e a t h e ra n di st h er e f l e c t i o no ft h e m a st ot h el e a t h e rg a r m e n tm a d e o fs p e c i a lg a r m e n t ,t h et h e r m a l ,h u m i d ,a c t i o na n dh a n d l ec o m f o r to f 1 e a t h e rw a ss t u d i e di nt h i sp a p e r t h ep r e c o n d i t i o n sa r et h a tb o d i e sm u s t i k e e pi nt h es a m eo rs i m i l a rs u r r o u n d i n g s t h e nw er e a c h e dc o n c l u s i o n s a sf o l l o w s : ( 1 ) t h eh e a tr e s i s t a n c er c ia n dt h e r m a lc o n d u c t i v i t y 九a r et h ek e y p a r a m e t e r sa f f e c t i n gt h e r m a lc o m f o r to fl e a t h e rg a r m e n t t h er e f e r e n c e v a l u eo fb o d yt h e r m a lc o m f o r tw a sg a i n e da f t e rt h ee x p e r i m e n t so n l e a t h e rg a r m e n ta b o u th e a tr e s i s t a n c ea n dt h e r m a lc o n d u c t i v i t y ( 2 ) t h el e a t h e ra i rp e r m e a b i l i t yka n dw a t e rv a p o rp e r m e a b i l i t ym a r et h ek e yp a r a m e t e r sa f f e c t i n gh u m i dc o m f o r to fl e a t h e rg a r m e n t t h e r e f e r e n c ev a l u eo fb o d yt h e r m a lt o m f o r tw a s g a i n e d a f t e r t h e e x p e r i m e n t so nl e a t h e rg a r m e n ta b o u tl e a t h e ra i rp e r m e a b i l i t ya n dw a t e r v a p o rp e r m e a b i l i t y ( 3 ) t h el e a t h e rd e s i g n e dl o a de l o n g a t i o nea n ds h o u l d e rl i n es t r e s s p la r et h ek e yp a r a m e t e r sa f f e c t i n ga c t i o nc o m f o r to fl e a t h e rg a r m e n t t h er e f e r e n c ev a l u eo fb o d yt h e r m a lc o m f o r tw a sg a i n e da f t e r t h e e x p e r i m e n t so nl e a t h e rg a r m e n ta b o u tl e a t h e rd e s i g n e dl o a de l o n g a t i o n a n ds h o u l d e rl i n es t r e s s ( 4 ) t h eh a n d l eo fl e a t h e ri st h ek e yf a c t o ra f f e c t i n gt o u c hc o m f o r t o fl e a t h e r g a r m e n t t h ec o r r e s p o n d i n gr e l a t i o n s h i p sb e t w e e nh a n d s e n s o r yr e c e p t o r sa n dl e a t h e rs e n s o r yc h a r a c t e r i s t i c sw e r ea n a l y z e d b a s e do nt h eh u m a ns e n s o r yp h y s i o l o g y t h ep h y s i o l o g i c a lp r i n c i p l e a n da p p l i c a t i o nc o n d i t i o n so fl e a t h e rs e n s o r ye v a l u a t i o nw e r ed i s c u s s e d t h ef o l l o w i n gm e t h o d sw e r ei n t r o d u c e d :t h es t a t i s t i c st e s t i n gm e t h o do f t h es i g n i f i c a n c el e v e lo fs e n s o r ye v a l u a t i o n t h ed u a lc h a r a c t e r i z a t i o n m e t h o d so f b o t hm e c h a n i c a lp r o p e r t yp a r a m e t e r i z a t i o n ( k b ,k c ,k i ,a b , k ,e t c ) a n dh e ms c o r cm e t h o do fl e a t h e rs e n s o r ye v a l u a t i o n a s c i e n t i f i el e a t h e rs e n s o r ye v a l u a t i o ns y s t e mh a db e e ns e tu pa c c o r d i n g t ot h ek e yf a c t o r sd u r i n gt h ec o u r s eo fl e a t h e rs e n s o r ye v a l u a t i o n ( 5 ) t h ec o m b i n a t i o nm e t h o do fs u b j e c t i v ee v a l u a t i o na n do b j e c t i v e e v a l u a t i o nc a nb ea p p l i e dt oe v a l u a t et h ec o m f o r to fl e a t h e rg a r m e n t t h es c i e n t i f i cm e t h o do fs h b je e t i v ee v a l u a t i o no nl e a t h e rg a r m e n tw a s d i s c u s s e di nt h ep a p e r o nt h eb a s i so fa l lk e yp a r a m e t e r so b t a i n e df r o m e x p e r i m e n t s ,t h ec o m f o r to fl e a t h e rg a r m e n tw a se v a l u a t e db yo b je c t i v e m e t h o d k e yw o r d sl e a t h e rg a r m e n t ,c o m f o r t ,s u b je c t i v ee v a l u a t i o n , o b je c t i v ee v a l u a t i o n v 符号说明 意义 服装的克罗值 导热系数 透气度 透水汽性 规定负荷伸长率 肩部线应力 传导散热量 对流散热量 传导和对流散热量 辐射散热量 蒸发散热量 服装的导热量 身体的热蓄积 传热系数 对流散热系数 有效传导面积 有效对流面积 服装面积因子 皮肤平均温度 环境气温 服装内外表面温度差 总热阻 服装的基本热阻 边界空气的热阻 v i 单位 c l o w ( m 1 m l ( c m 2 - h ) m g k g c m w m 2 w m 2 w m 2 w m 2 w m 2 j w m 2 w ( m 、 w ( m 2 1 m 2 m 2 m 2 c l o c l o m 2 ,w 坩鼬九k m e耽e饥吼吼。曲k k 鼬k 如k k址凡硒 r 原创性声明及关于学位论文使用授权的声明 原创性声明 本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下, 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本 文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名 j 瑚陟o ; 日 期:2 q q :2 生白 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解陕西科技大学有关保留、使用学位论文的规定, 同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子版,允许论文被查阅和借阅;本人授权陕西科技大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用 影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名: 廛堇厦装堑适毽鲍班究 1 综述 服装舒适性是研究人一一服装一一环境之间关系的一门边缘科学【,】。从人 体的需要出发,系统研究各种服装及其材料的服用性能,从而为科学制衣、穿 衣,维持一个有利于人类生活与工作的舒适满意的状态提供依据,因此具有重 要的研究价值。皮革服装向来具有高贵、典雅的气质和独特的穿着性能,深受 广大消费者的喜爱。但到目前为止,尚未有皮革服装舒适性的研究论文出现。 服装舒适性的研究,可追溯到第二次世界大战时期。虽然只有几十年的历 史,但其发展是比较快的。服装舒适性的研究大致从物理学、生理学和心理学 三个方面着手。 物理学方法将人视为一个热源,在其机体内部产生热量,但又必须以同样 速率散热,以便保持热湿平衡。保持人体、服装和环境之间的热平衡是物理学 研究服装热湿舒适性的基础,它不考虑不舒适的感觉和人体对冷热的反映,它 的最终目的是根据人体产热速率和皮肤温度等指标,运用传热机理建立人体的 热平衡方程。对研究各种环境因素对散热的影响和建立舒适性指标,该方法是 非常有效的。 生理学方法是从人体的热调节机制出发,研究人体对冷热的反应机理,如 血管舒缩、出汗、寒颤等。人体是一个复杂的巨系统,它具有许多相互影响的 控制系统,很难区别各种刺激的作用。生理学研究倾向于研究特殊状态下人体 的反应机理。 心理学方法着重研究人的感觉。人的感觉无法测量,只能通过观察有关的 反应来加以推断。由于研究的方法不同,心理学研究划分为许多学派:心理生 理学借助于测量心率或皮肤电阻等反应来观察情绪与感觉间的关系;心理物理 学通过要求受试者用数值评定感觉的强度,以使感觉量化;行为物理学则观察 人体刺激出现后的行为变化;而神经生理学是利用测量神经末梢对刺激的反应 来研究感觉等。 今天人们已从单一的研究方法发展到综合的研究方法,即不但从物理学方 面,而且从生理学与心理学方面全面地研究服装舒适性。它把人、服装和环境 看作是一个系统的三大要素,在深入研究三者各自性能的基础上,强调从全系 统的整体出发,通过三者间的热湿传递,形成一个相互关联的复杂系统,并运 用科学方法,使系统具有“安全、高效、经济”等综合性能。所谓“安全”, 是指保持人体舒适的热湿感觉,不出现人体的生理危害;所谓“高效”,是指 系统整体具有最好的热湿平衡状态,提高人的工作效率;所谓。经济”,是指 在满足人体热湿舒适性的前提下,保证服装投资的经济性。服装热湿舒适性是 从一个更高的层次、更广的视野去分析和综合人体、服装和环境的热湿交换规 律。 1 1 皮革服装舒适性的定义 舒适性是一个很难下定义的复杂而模糊的概念。f o u r t 和h o l l i e s 综述文献 发现舒适性包含热和非热的成分,且与穿着场合如工作、严峻环境条件有关【2 】。 真正的舒适只存在于没有任何不舒适因素的时候,然而学者们对于这个观 点有着普遍一致的看法:对现代人来讲,最重要的也是惟一的舒适性标准是满 意的热平衡;生理、心理和物理因素之间以符合要求的方式发生相互作用时, 才能达到舒适状态。 在美国暖气及通风工程师学会( a s h r a e ) 标准中,舒适性被解释为“在 此热环境中,人感到满意”0f o u r t 和h o l l i e s 认为“静止或休息时的舒适标准 是在一定温度下,身体既不感到冷也不感到热”。r e e s 指出“人与环境之间热 传递结合水分运动之间不易察觉的热传递是保持舒适的主要机理”。 s l a t e r 4 l 将舒适性定义为:人与环境间生理、心理及物理协调的一种愉悦 状态。s l a t e r 认识到了环境对舒适性的重要性且定义了三种名称。生理舒适性 与人体维持生命的能力有关;心理舒适性指人脑在外部条件帮助下,满意地保 持其自身功能的能力;物理舒适性则是外界环境对人体的作用。 服装舒适性,从广义上来说,是指着装者通过感觉( 视觉、触觉、听觉、 嗅觉、味觉) 和知觉等对所穿着服装的综合体验,包括生理上的舒服感、心理 上的愉悦感和社会文化方面的自我实现、自我满足感。服装舒适性从狭义上来 说,就是指生理舒适性。 生理舒适性主要包括温度性舒适、接触性舒适、适体性舒适等。温度性舒 适是指在外部环境条件与自身活动条件的交互作用下,服装发挥适当的辅助体 温调节功能,使人体保持热平衡。 1 2 皮革服装舒适性研究的意义 现代消费者对服装的兴趣,不止在于华丽的外观,更在于舒适的感觉。他 们希望服装与抉择的仪态、角色和形象相互应。天然纤维和人造纤维生产者一 般都认为,消费者正不断扩大视觉感以外的要求,允许触觉、味觉、直观感觉 和感情因素影响其购物决策。因此,购物和穿衣经验变得很重要,对感觉好的 面料兴趣越来越浓例。 2 一望垦里星羹赶适世的班荭一一:一 舒适性作为服装的一个关键参数,被大多数纤维生产者认为是市场上消费 者对服装产品期望的主要内容之一,因此得到了重视【l 。然而,零售店和服装 加工部门认为消费者在需求方面存在一定的不确定性。在舒适性要求中,针织 服装的刺痛感问题得到普遍重视,而且面料的轻薄飘柔常常被作为一种追求。 但是研究发现面料的华贵、柔软对消费者的吸引力有时并不像零售商和制造商 所认为的那么强烈,同时消费者对舒适性的要求随产品和穿着场合而变化。隐 藏其中的内存规律和原因仍是个谜,有待科学研究去发现。 从2 0 世纪9 0 年代以来,服装市场的竞争愈来愈激烈。如果皮革服装企业 想成功地拥有市场,那么他们生产产品的最基本的准则应该是恰如其分地满足 或超越消费者的需求及期望。化纤生产者已在运动装方面通过侧重舒适、动感 及功能获得了成功。通过使用运动装和时装间越来越多的交叉融合来满足消费 者需求,化纤生产者已占据了纤维消费市场一半的份额。显然,了解和满足消 费者需求及想要的服装产品是任何企业在市场竞争中长期生存的关键。 舒适性是消费者普遍的基本需要,因为消费者自身所做的每件事都能够被 看作是努力改善生活的舒适程度。服装和纺织品是人们日常生活中获得生理、 心理舒适性的基本材料,更是确保身体周围的物理条件适应生存的基本手段。 因此,服装舒适性研究具有保证人类生存及提高生活质量的根本意义。从纺织 企业的商业管理角度看,为了在现代消费市场中获得可持续的竞争优势,在努 力满足消费者需求及愿望方面,服装舒适性研究具有真正的经济价值。 1 3 皮革服装舒适性研究的历史进展 到目前为止,关于舒适性的研究主要集中在纺织行业和气象预报领域。人 们对服装舒适性的研究,已成为当前服装研究中的主要课题之一i ,i 。服装舒适 性的研究以服装的热湿性能为主,其它服用性能如悬垂性、保型性以及人体穿 着运动舒适性的研究较少。而对于皮革服装的舒适性方面的研究,还没有作为 独立课题研究的记录。但是,皮革服装与其它纺织服装一样,同样应该具有满 足人们穿着舒适性的要求。皮革服装舒适性的研究可以借鉴其它产品关于舒适 性的研究成果,加快研究进程,尽早建立评价皮革服装舒适性等级的国家标准。 1 3 1 气象预报领域关于舒适性的研究状况阳1 2 1 1 9 4 7 年y a g t o u 和h o u g h t e n 根据人体在不同气温、湿度和风速条件下所 产生的热感觉指标提出了实感气温。 1 9 5 1 年,l o t s 和w e z l e r 描述了气流对人体舒适感的影响。 1 9 5 5 年,b u r t n 等描述了湿度对人体舒适感的影响,他总结出当气温适 中时,大气湿度变化对人体舒适感的影响较小;当气温较高或偏低时,湿度变 化才对人体的温热感产生影响。 1 9 5 9 年,由t h e m 提出b o s e n 进一步发展的不适指数( d i ) 应用较广泛。 后来美国国家气象局用于夏季舒适度及工作时数预报的温湿指数( t h e r m a l h u m i d i t yi n d e x ) 就起源于此。 1 9 6 6 年,特吉旺( t e u u n g ) 正式提出舒适度指数( c o m f o r ti n d e x ) 和风效指 数( w i n de f f e c ti n d e x ) 的概念。后期的研究特点是从人体热量平衡角度研究人 体对冷热的具体感受程度。美国生物气象学家s t e a d m a n 提出的感热温度理论 最为完善,曾在生物气象界引起巨大反响,并得到公认。 1 3 2 纺织行业关于服装舒适性的研究状况 虽然人类穿衣遮体的历史有几十万年,但人们对服装的功能进行科学地探 讨还是近代的事情,服装的防寒保暖性能的研究仅有几十年的历史。人们是在 战争中认识到服装防寒保暖的重要性并着手进行科学研究。在两次世界大战 中,参战的各国部队都感受到了严寒气流的威胁,由于当时部队服装防寒性能 差,使部队冻伤、冻僵人数超过了一百万,这引起了生理学家和纺织服装专家 的重视,开始对服装的防寒性能进行研究【l ,j 。 ( 1 ) 国外研究现状 1 9 4 0 年气候学家和生理学家塞泊尔( e s i p l e ) 等人经过考察和研究,发表 了“选择寒冷气候服装的原则”的论文,从生理学和气候学的角度提出了服装 的防寒保暖的规则。 1 9 4 1 年盖格( g a g g e ) 和布诺顿( b u r t o n ) d 4 对服装的隔热性能进行了研 究,弄清了服装防寒保暖的原理,首次提出了服装热阻和隔热的定量单位一克 罗( c l o ) 1 9 4 9 年英国出版了第一本服装生理学方面的专著热调节生理学和服装 科学。 1 9 5 9 年伦敦又出版了服装生理学专著人在寒冷环境中,这些著作的出 版是人们对服装功能开始科学地认识的标志。 g a g g e t l s , 1 6 用一个两节点( t w o n o d e ) 的模型来表达人体对环境的热平衡 和热调节进行研究拉开了动态研究的序幕,使得服装领域的舒适研究上升到一 个更高层次的领域。在g a g g e 的模型和大量理论基础上,其他学者也推出了不 同的数学模型,越来越完善,越来越复杂,其中比较有影响力的有李毅和 h o l c o m b e 1 7 , 1 1 的人体一服装一环境间热湿传递的动态数值模型、m c c u l l o u g h ( ”l 等 人的圆筒模型、b f a r n w o r t h l 2 0 】的简单热湿耦合模型、日本学者t n i s h i m u r a 和 4 廛堇目装堑适娃的班究 ! t m a t s u o t 2 q 提出的二维均质织物的传湿模型。这些模型尽管不是很完善,但都 各有所长,为今后的研究工作奠定了基础。 ( 2 ) 国内研究现状【2 2 。0 1 国内关于服装舒适性与评价的研究主要集中在服装面料的热湿舒适性方 面,研究单位也主要集中在几所纺织服装院校及军内研究机构。总后勤部军需 装备研究所多年来大服装热、湿传递性能,舒适性和防护性方面做了大量研究 工作,先后设计研制出了中国第一代、第二代暖体假人,目前正在设计研制第 三代假人一一出汗假人。他们还利用自行设计的仪器,研究服装材料的透湿机 理及衣内的换气效应,并初步建立了一套数学模型。北京服装学院从1 9 8 7 年 更名以来,在服装舒适性与评价的基础研究方面已经做了许多工作。 2 0 世纪6 0 年代中期,我国的一些研究单位开始设计,研究分段式暖体假 人,并用于综合测试服装热阻。该项目于1 9 8 0 年完成。 1 9 7 8 年,上海纺织科学研究院研制了椭圆筒保暖仪。 2 0 世纪8 0 年代开始,中国纺织大学、西北纺织工学院等相继开展了广泛 的研究。 1 9 8 0 年,夏正兴研究了真空镀膜纺织品的防辐射性能。 1 9 8 2 年,陈秋水探讨了织物透湿性能及其测试方法,提出了“透湿指标c ” 这一反映透湿性能的评价指标。王青华等研究了微气候区空气层厚度与热阻的 关系。 1 9 8 4 年,姚穆,李毅等研制了织物微气候仪,提出了。当量热阻”等综 合反映织物传热传湿性能的评价指标,探讨了织物参数与传热传湿性能的关 系,以及热流和湿流方向不一致时织物传热传湿性能。为解放军总后勤部于 1 9 8 5 年通过解放军军服保暖标准提供了理论依据和实验数据。 1 9 8 6 年,王云祥、赵书经等研制了织物热传递性测试装置,对织物的传 热传湿进行了动态测试。 1 9 8 7 年,姚穆、施楣梧研制了织物微气候仪型。余风华把服装材料视 为多孔体,系统地论述了导热、对流、液体扩散、毛细流动、蒸发、凝结等理 论。张渭源论述了织物透湿机理。 1 9 8 8 年,姚穆、王晓东研制了织物冷暖仪。 1 9 8 9 年,俞建勇、赵书经进一步研究了热湿传递动态特性,探讨了纤维 排列方向和空隙率对热阻的影响。龚文忠研制了织物传湿和热湿动态传递性测 试仪,论述了织物与其传湿性能的关系。 1 9 9 1 年,邱冠雄等研制了织物热湿性能测试仪。 1 9 9 2 年,冯恩新等探讨了太空棉类保温絮料的保温效果。 1 9 9 5 年,陈东生等用灰色方程给出了织物透湿过程的数学描述。 1 9 9 9 年,我国第一所军需大学宣告成立,将迸一步从军需的角度研究服 装与人、环境的关系。同年,谌玉红等发表“衣内微气候测量系统的研究”一 文,为服装内气候的科学评价提供了先进的测试手段。 2 0 世纪9 0 年代,钱妙芬、叶梅根据舒适和清洁原则提出了“气候宜人度 评价”模型。 随着理论研究的加深,实验研究也不断进步,针对不同模型的实验设备都 有开发和研制。例如不同形态的微气候仪和暖体假人试验系统,这些实验装置 已经具有相当的科技含量,能够模拟不同的皮肤状态和环境进行测试,理论研 究和实验研究的相辅相成,使得这一方向的研究发展迅速,日新月异。 综上所述,目前无论国外和国内,都已将服装舒适性与评价的基础研究成 果应用于国防、航天、生化、体育等关系到国家命运及重大影响的高科技领域。 随着生活水平的提高,人们对着装的要求亦越来越高,简言之“舒适”和“功 能”。因此开展服装舒适性与评价的研究亦越来越迫切。 1 4 皮革服装穿着舒适性的研究内容 皮革服装的舒适性可分为静态的皮革服装的舒适性( 简称:静态舒适性) 和动态的皮革服装的穿着舒适性( 简称:动态舒适性) 。 静态的舒适性是指皮革服装在未穿着状态下的舒适性。包括接触舒适性、 视觉舒适性和味觉舒适性等。接触舒适性是指人对皮革的手感( 弹性、丰满性、 柔软性等) ;视觉舒适性是指人对皮鞋、皮革服装的款式和色彩的感觉;味觉 舒适性是指人对皮革中残留气味的舒适程度。动态的舒适性是指皮革服装在穿 着状态下的舒适性。包括热舒适性、湿舒适性能、运动舒适性及卫生机能的穿 着舒适性等。其中卫生机能的穿着舒适性与热舒适性、湿舒适性能密切相关。 从设计和制作皮革服装的最终目的来看,静态的舒适性是为动态的舒适性 服务的。因此,动态舒适性是决定皮革服装舒适性的主导因素。由于皮革服装 一般情况下是穿在内衣的外层,所以其接触舒适性- 的影响较小。本课题主要是 在相同或者相似款式,色彩的基础上,对皮革服装的热舒适性,湿舒适性和运 动舒适性进行研究,找出其关键影响因素,建立舒适性参数( y ) 与关键影响 变量( x i ) 之间的数学模型,即y = f ( x i ) ,其中i 为整数序数( i = 1 ,2 ,3 ,) , 并尽可能建立皮革服装舒适性等级评价的国家标准。 1 4 1 皮革服装的热传递与舒适性 6 :墼堇腿装缸适挂的研究 热舒适性能主要是衡量服装保护体温的保暖性和散发体内热量的散热性, 保持人体热量平衡。人体代谢所产生的热量有8 0 是由皮肤向外散发的,而服 装可以遮盖人体表面的8 2 ,服装在人体和周围环境之间起到一个能量传递和 温湿度调节的作用i 。在美国暖气及通风工程师学会( a s h r a e ) 标准中,人 的热舒适被解释为“在此热环境中,人感到满意”。研究者们认为,静止或休 息时的舒适标准是在一定皮肤温度下,身体既不感到冷,也不感到热,且不出 汗;人与环境之间的热传递结合水分子运动之间的不易觉察的热传递,是保持 舒适的主要机理。 1 4 1 1 人体和服装表面的散热原理 服装的功能以。人体一一服装一一环境”系统为存在前提。为分析服装的 传热特性,应考虑人体和环境之间的热交换。 在一般环境中,室内温度多低于人体体温( 3 7 c ) 。人体在无显汗的状态 下,总散热量的9 7 为传导散热、对流散热、辐射散热与蒸发散热;其余3 的散热量随呼吸、排泄等生理过程散失( 见表1 - 1 ) 。 表1 1 人体散热方式及其散热量百分比m 1 t a b 1 1t h ed i s s i p a t i o nm o d ea n dp e r c e n t a g eo fb o d yh e a t 散热的四种主要途径:传导( c o n d u c t i o n ) 、对流( c o n v e c t i o n ) 、辐射 ( r a d i a t i o n ) 、蒸发( e v a p o r a t i o n ) ,通常是针对人体本身或者服装与人体整体 而言,属于人体物理性体温调节范畴。其中,蒸发散热伴随水分蒸发的过程, 又称为潜热( 湿热) 传递;与此相对,传导、对流、辐射散热则称为显热( 干 热) 传递。 ( 1 ) 传导散热 传导散热是物质不发生移动,而热量从高温物体向低温物体传递的一种接 触散热方式,简称为导热。物体与物体之间,或者在同一物体各部分之间,只 有存在温差,才能有热传递存在。 ( 2 ) 对流散热 对流散热是随液体( 如水) 或气体( 如空气) 等流体的移动而传递热量的 7 一种接触散热方式。因流体温度不均而造成流体移动,从而传递热量的方式, 称为自然对流。人体及服装表面的边界层内的空气就存在自然对流。由外在其 他原因造成流体移动而进行热量传递,称为强迫对流。人体在静止空气中活动 时,因身体位移而产生的相对风速也属于强迫对流。 实际上,在对流散热过程中导热和对流两种形式同时存在。流体接受导热 后再移动,形成热传递,单纯的对流散热并不存在。就散热量而言,以对流方 式为主。 在环境空气自然对流的情况下( 风速小于0 1 m s ) ,人体从脚部开始形成 包绕人本的一层空气薄膜。这层黏附在皮肤表面或服装表面的空气接近于静止 不动,称为边界层。边界层内部的空气分子位移属于自然对流。 人体边界层内热气流的速度在边界层厚度的约1 3 处达到最大值,然后逐 渐下降,在边界层外缘与周围空气流速一致。温度的分布则是从体表温度下降 至周围空气温度。所以,边界层内距离人体表面愈远,温度梯度愈小。 当人体处于风中或走动时,气流的速度大于自然对流的速度,边界层遭到 破坏,就会形成强迫对流。如电扇等驱使的空气运动就属于强迫对流;着装人 体因步行等连续的动作,在服装( 如裙子) 向下的开口处产生类似风箱一样的 换气现象,即风箱效应( b e l l o w se f f e c t ) 或钟摆效应( p e n d u l u m ) ,均属于强迫 对流。 对流散热量的计算公式: 西。v = h 。,f ( t 。- t 。) a 。,o - 1 ) 式中: o 。,一一对流散热量,w m 2 ; h 。,一一对流散热系数,w ( m 2 ) ; t 。一一皮肤平均温度,; t 。一一环境气温,; a 。,一一有效对流面积,m 2 ; f - - - - 量纲为1 的系数,数值为风速v 的二次根,风速v 的单位采用m s 。 对流散热系数因人体姿势与身体的运动状态而有所变化。 q 。,所以i m 增大。 人在进行活动时,一方面服装透湿指数增大,另一方面衣服隔热值下降( 图 1 3 ) ,所以蒸发散热效能( i m i 。) 增加。相对风速与环境中的自然风速是联 合起作用的,服装生理卫生学家提出了有效风速( 含鼓风系数) 的概念。例如, 人在室内行走时,室内风速为0 3m s ,实际有效风速为0 3 + 1 5 = 1 8 m s ,在这 座兰腿装堑适性的硒红 :一一一 种情况下,服装隔热值从1 4 3c l o 下降到1 2 0c l o ;透湿指数从o 3 7 增加到0 4 8 ; 蒸发散热效能从o 2 6 增加到o 4 7 。 蕊 鳌 多 f 分_ 言二右_ 1 一 凤遗( 米,秽), j ” 图1 3 服装透湿指教及隔热值与风速的关系 f i g 1 3t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ng a r m e n ti m ,a d i a b a t i cv a l u ea n dw i n ds p e e d ( 3 ) 环境湿度对透湿指数的影响 人体周围空气中的湿度与服装透湿指数的关系,主要是考虑环境中的水蒸 气分压,因为人体皮肤上的汗液蒸发后,水蒸气通过服装纤维之间的空隙弥散 到周围空气中去,这个蒸发散热过程决定于生理饱和压差( p 。p 。) 。当环境 中水蒸气分压增大时,( p 。一p 。) 变小,蒸发散热阻力增大,h 。显著减小,所以 透湿指数减小。 这里似乎与( 1 - 1 8 ) 方程式有矛盾,因为在( 1 - 1 8 ) 方程式中表明,i m 与 ( p 。一p 。) 成反比,应当说( p 。一p 。) 变小时,i m 量增大。实际上在i 。不变的 情况下( p 。一p 。) 减小以后,蒸发阻力显著增大,h 。减小更快,所以i m 是减 小的。此外,在( p 。p 。) 比较小的条件下,势必有衣服汗湿的情况,因而衣 服的隔热值( i 。) 也会减小。而且,当衣服汗湿的时候,汗水占据了纤维之间 的空隙,阻碍了皮肤汗液蒸发,所以h 。大大的减小。由此可知,环境湿度增 加将引起一系列的变化,从实际效果看来i m 值是减小的。反之,若p ,与p 。 之差值增大,h 。增加更快,i 。值基本不变,实际效果表明i m 增加。 ( 4 ) 衣服隔热值对透湿指数的影响 从方程式( 1 - 1 8 ) 来看,似乎i m 与i 。成反比,实际上i m 值随着衣服隔热 值增大而减小,因为任何服装都有蒸发阻力。实验证明,i 。值的增大是有限的, 且i 。值稍有增大,h 。就减少很多,所以i m 值减小,同时蒸发散热效能( i m i t ) 也降低。由于衣服厚度增加,蒸发阻力增大,i m 值下降,所以在寒冷环境中, 穿着过厚的衣服运动或快速行走时,也可能发生体热蓄积或中暑。例如:穿着 4 c l o 的服装劳动,假定i m = o 4 ,则0 4 1 4 = 0 1 ,蒸发散热效能太低,势必导致 热平衡障碍。如果减少服装的厚度,虽然i 。有所变小,然而,由于蒸发阻力减 2 1 6 5 4
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