（服装设计与工程专业论文）新型高吸湿性织物的着装舒适性研究[服装设计与工程专业优秀论文].pdf

东华大学硕士学位论文新型高吸湿性织物的着装舒适性研究 评分进行差异性比较，得出不同种类实验服之间以及新型高吸湿性织 物与传统棉、涤纶等织物间的着装舒适性差异。再次，通过相关性分 析及因子分析等方法研究各项主观感觉与整体舒适感之间的关系，并 从中提取两大因子：热湿因子和接触因子，并对感觉因子与整体舒适 感之间的关系进一步分析，建立在一定环境条件下，用单项主观感觉 来表达人体穿着总体舒适性的预测模型，为评价这类以大豆蛋白纤维 为代表的新型高吸湿性织物的着装舒适性提供了依据。最后，利用相 关分析研究着装表面温度、人体主观感觉与织物固有的物理性能参 数、服装隔热值及人体心率、血压之间的相关关系。经研究发现，着 装表面温度与主观感觉中的热感、闷感和潮湿感均存在显著相关性。 本课题的研究采用了新技术手段红外热像仪对着装表面温 度进行研究，讨论了表面温度、主观感觉与人体心率、血压间的相关 关系，在着装舒适性的理论研究方面作了一定的探索。 关键词：大豆蛋白纤维，着装舒适性，穿着实验，主观评价，表面温 度 i l 东华大学硕士学位论文新型高吸湿性织物的着装舒适性研究 s t u d yo nt h ec l o t h i n gc o m f o r to fn e wt y p e f a b r i cw i t hh i g hh y g r o s c o p i c i t y r e c e n t l ys o m en e wf i b e r s w i t hh i g hh y g r o s c o p i c i t yh a v eb e e n d e v e l o p e d ，s u c h a s s o y b e a n ，m o d a l ，r i c h e le t c s o y b e a ni se a r l y d e v e l o p e da n dt a k e n i n t oi n d u s t r i a l p r o d u c t i o ni n0 0 1 c o u n t y s u c h r e g e n e r a t i v ep r o t e i no rc e l l u l o s ef i b e r sw i l lb ew i d e l yu s e di nt e x t i l e sw i t h t h e i rr i c hr e s o u r c e s ，s u s t a i n a b i l i t ya n dn oh a r mf o re n v i r o n m e n t s m a n ys t u d i e so ns u c hn e wf i b e r sm a i n l yf o c u so nt h em e c h a n i c a l ， d y e i n gp r o p e r t i e sa n d n e wp r o d u c t sd e v e l o p i n go ft h e s ef i b e ra n df a b r i c s ， s e l d o mr e f e r st oi t sa c t u a lc l o t h i n gc o m f o r t s o ，t h ec l o t h i n gc o m f o r to f s u c hn e wf a b r i c sw i t hh i g ha b s o r b e n tq u a l i t yr e p r e s e n t e db ys o y b c a n p r o t e i nf a b r i cw a se m p h a t i c a l l ys t u d i e du n d e rs i m u l a t i n ga c t u a lw e a r i n g c o n d i t i o n s s 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 em e a s u r e m e n ta r eb o t ha d o p t e ds o a st oc a r r yac o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o no fc o m f o r tp e r f o r m a n c e d u r i n g w e a rt r i a l st h ee x t e r i o rt e m p e r a t u r eo fc l o t h e s ，h e a r tb e a t i n g ，b l o o d p r e s s u r e ，a n ds u b j e c t i v ee v a l u a t i o nv a l u e sw e r er e s p e c t i v e l yr e c o r d e db y 1 1 1 东华大学硕上学位论文 新型高吸湿性织物的着装舒适性研究 s t a n d a r di n s t r u m e n t s a n dt h eb a s i cp r o p e r t i e so ft h ef a b r i ca n dt h e r m a l i n s u l a t i o no fc l o t h e sw e r em e a s u r e db yb a s i ce x p e r i m e n t a le q u i p m e n t s f i r s t l y , t h ev a l i d i t yo fs u b j e c t i v ee v a l u a t i o nw a sp r o v e db yu s i n g s t a t i s t i cm e t h o do fk e n d a l l - - w , a n dh i e r a r c h i c a lc l u s t e r i n gw a su s e dt o c l a s s i f yt h et e s tg a r m e n t s ：w i t hh i 曲a b s o r b e n tq u a l i t yo rw i t h o u t s e c o n d l y ，l e a s ts i g n i f i c a n td i f f e r e n c em e t h o do f a n o v a w a sa d o p t e dt o a n a l y z e t h ed i f f e r e n c e so f e x t e r i o rt e m p e r a t u r ea n ds u b j e c t i v ee v a l u a t i o n v a l u e so f t e s t i n gc l o t h e sg i v e nb ya l lp a r t i c i p a n t s t h ec o m f o r tp r o p e r t i e s o f n e wa b s o r b e n tf a b r i cw e r ec o m p a r e dw i t hc o t 【o n ，p o l y e s t e rf a b r i ca n d a m o n gt h e m s e l v e s t h i r d l y , t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e no b j e c t i v e m e a s u r e dv a l u e sa n di n d i v i d u a ls e n s i t i v ep e r c e p t i o n sw e r ei n v e s t i g a t e d w i t hc o e l a t i o na n df a c t o ra n a l y s i s ，a n dt w oc o m p o n e n t s ：t h e r m a la n d d a m pc o m p o n e n ta n dt a c t i l ec o m p o n e n t w e r es e l e c t e dt od e v e l o pa m a t h e m a t i c a lm o d e l w h i c hc a np r e d i c tw e a r e r sc o m f o r tf r o mi n d i v i d u a l s e n s i t i v ep e r c e p t i o n s f i n a l l y , t h er e l a t i o n s h i p sa m o n ge x t e r i o r t e m p e r a t u r e ，h u m a ns e n s i t i v ep e r c e p t i o n sa n dp h y s i c a lp r o p e r t i e so f f a b r i c ，t h e r m a li n s u l a t i o no fc l o t h e sa n dh e a r tb e a t i n g ，b l o o dp r e s s u r e w e r es t u d i e d ab e t t e rr e l a t i v i t yb e t w e e ne x t e r i o rt e m p e r a t u r ea n d s e n s i t i v ep e r c e p t i o n ss u c ha st h e r m a l ，s t u f f i n e s sa n dd a m p n e s sw e r e f o u n di nt h i ss t u d y an e wi n s t r u m e n t - t h e r m a li m a g i n gc a m e r aw a sa p p l i e dt or e s e a r c h t h ee x t e r i o r t e m p e r a t u r e a n d t h e r e l a t i o n s h i p sa m o n g e x t e r i o r i v 东华大学硕士学位论文 新型高吸攫性织物的者装舒适性研究 t e m p e r a t u r e ，h u m a np e r c e p t i o na n dh e a r tb e a t i n g ，b l o o dp r e s s u r ew e r e d i s c u s s e di nt h i sp a p e r , w h i c hi sap r a c t i c a la t t e m p to ft h e o r yr e s e a r c ho n c l o t h i n gc o m f o r t g u a n w e n - j i n g ( f a s h i o nd e s i g na n de n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db yl i1 u n k e yw o r d s ：s o y b e a np r o t e i nf i b e r , d o m i n gc o m f o r t ，w e a rt r i a l s , s u b j e c te v a l u a t i o n ，e x t e r i o rt e m p e r a t u r e v 附件一： 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风所呈交的学位论文，是本人在导师的 指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包 含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担 学位论文作者签名：声留叠杵 日期：p 口俘月，口白 附件二： 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以 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、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编本学位论文 保密口，在年解密后适用本版权书 本学位论文属于 不保密z 学位论文作者签名 日期：脚月，口日娥帅 饵 狮 砸 特 明 东华大学硕士学位论文引言 引言 服装是人与环境接触的中介体，可以说是人类的第二皮肤。人类在不断与自 然界作斗争的过程中，对服装的要求不再是单纯的遮羞蔽体，对服装的功能性要 求不断提高。随着人们生活水平的日益提高，消费者对服装的要求越来越高，不 仅要求美观、流行，更强调服装的舒适性和功能性，同时消费者也开始谋求其生 产制造方式更符合人类生存环境，更保护生存环境的服装面料。 在新型生产技术和思想的指导下，各类新型纤维及面料涌现，包括新型纤维 素纤维、新型再生蛋白纤维、新型化纤、各类功能性纤维，较具有代表性的有大 豆纤维、竹纤维、玉米纤维、甲壳素纤维、丽赛纤维( r i c h c e l ) 、莫代尔纤维( m o d a l ) 等等。而“绿色”成为纤维和面料发展的主题。在这一背景下，新型再生蛋白纤 维和纤维素纤维以其资源丰富、可持续性及其环保性得到高度重视。同时，这些 纤维织物具有高吸湿性和良好的舒适性，其纺织服装制品也必将受到消费者的青 睐。 其中大豆蛋白纤维可称为新世纪的“绿色纤维”，它属于再生植物蛋白纤维， 其原料来源于大豆农作物，为榨过油的大豆废粕，在我国有丰富的生产原料。其 生产过程中所用助剂、辅料、溶剂均无毒，且大部分可回收，具有较强的再生性， 而提纯蛋白后留下的残渣还可以作为饲料，因此其生产过程完全符合环保要求。 大豆蛋白纤维这些特点对保护资源，实现可持续发展是非常宝贵的。重要的是， 这是由我国科技人员自主研发并在国际上率先实现工业化生产纺织材料，具有重 要的经济意义和市场价值。因而本文选择了较多以大豆蛋白纤维织物及其混纺织 物为原料的服装来探讨新型高吸湿性织物的着装舒适性研究。 目前国内对大豆蛋白纤维及其混纺织物的产品研发较多地局限于大豆蛋白 纤维基本理论性能、纺纱、织造工艺、以及织物风格特性等方面，对于大豆蛋白 纤维织物服装服用的研究比较少。本研究主要从大豆蛋白纤维及其混纺织物的服 用性能出发，探讨大豆蛋白纤维在性能上和价值上的突出优点和不足，并得出一 系列由实验研究数据分析所推出的相关结果，建立与之相关的研究模型。本文选 取以大豆蛋白纤维织物为代表的7 种新型高吸湿性织物( 包括纯大豆织物、大豆 与丽赛( r i c h e l ) 、大豆与荚代尔( m o d a l ) 、大豆与棉的混纺织物、莫代尔织物) 进 东华人学碗j 学位论交引言 行研究，同时选取3 种常规织物( 棉、涤棉、涤纶) 进行对比实验，从各种织物 的物理性能及研究参试人员对其主观感觉的研究出发，将实验所得数据比对分 析、归纳和总结，试图得出相关的研究结论。 2 东华大学硕上学位论文 第一章概述 本章先阐述了国内外再生蛋白纤维的研究情况，从而引出本课题，并论述了 课题的研究意义，而后提出课题的研究方法和技术路线。 1 1 再生蛋白纤维的研究情况【l f2 “，习 国外大约于十九世纪末和二十世纪初开始再生蛋白纤维的研究，先后研究出 了酪素纤维、再生丝素蛋白纤维、玉米蛋白纤维、花生蛋白纤维和大豆蛋白纤维 等。1 9 3 5 年，意大利科学家f e r r e t t i 从牛乳中提炼出酪素蛋白质进行实验室纺丝， 制得人造蛋白质纤维；1 9 3 8 年，英国i c i 公司制造了花生蛋白质纤维，商品名为 a r d i t ，纤维较粗。强力低；2 0 世纪4 0 年代初，美国、英国研制了酪素纤维，商 品名为a r a l i c ( 美国) 、f i b r a l a n e ( 英国) ，耐水性差，无实用性；1 9 4 8 年，美国的 v - c 化学公司研发了一种称之为“维卡拉”的玉米蛋白质纤维，于1 9 5 7 年开始 批量生产。之后，美国知名的谷物公司c a r g i l l 从玉米中生产出商品名为“n a t u r e w o r k s t m ”的非蛋白质聚合物，1 9 9 7 年，d o w p o l y m e r s 参与组建了c a r g i l l - d o w 公司。c a r g i i l - d o w 公司分别与日本钟纺公司及台湾远东纺织公司合作，分别开 发了商品名为“l a c t r o n ”和“i n g e o ”的玉米纤维；1 9 4 5 年左右，美国、日本研 制了大豆蛋白质纤维，但无工业化生产的纤维产品；1 9 4 8 年，美国通用汽车公 司首先从豆粕中提取了大豆纤维，因达不到纺织要求的指标而中断研究；近年来， 日本东洋纺织公司研制出一种商品名为c h i n o n 的牛奶蛋白纤维。据资料介绍： 它具有天然丝一样的光泽，手感柔软，有较好的吸水性，穿着舒适等。但纤维本 身呈淡黄色，耐热性差，而且纤维制造成本高，无法大量推广应用。 然而，由于受早期科技水平的限制，所生产的纤维强度低、沸水收缩率高、 纤维制造所用原料蛋白质含量低、纤维制造成本高等，有些纤维早已停产，有些 纤维因价格昂贵难以大规模推向市场，后来又由于化学纤维的广泛应用而一度少 人研究到目前为止，国外尚无用于纺织品的大豆蛋白质纤维产品。 我国在2 0 世纪5 0 年代、7 0 年代曾分别对蛋白质纤维进行过初步的探索，但 未成功。在2 0 世纪9 0 年代，四川省研制了蚕蛹蛋白质纤维，但是研制出的蚕蛹 东华大学硕士学位论文 蛋白粘胶丝强度太低，在织造和印染加工中存在很多问题，严重影响了该类产品 的开发和技术推广；东华大学、金山石化曾对酪素丙烯晴接枝共聚物的纺丝进 行过研究，但亦停留于理论探讨，未见其产品；上海复旦大学和东华大学曾对再 生丝素溶液的纺丝进行过研究，亦未能实现工业化生产。最近我国上海正家服装 有限公司，开发出了牛奶纤维，纤维性能优良，但成本极高，难以大量推广 2 0 世纪9 0 年代初，河南濮阳华康生物化学工程联合集团总公司开始对大 豆蛋白质纤维进行深入系统的研究开发，于2 0 0 0 年3 月试纺成功，在国际上首 次进行了工业化实验，所生产的纤维与国内外开发的再生蛋白质纤维相比，具有 较高的强力和其它优良性能，而且所用蛋白原料来源于农作物副产品豆粕， 对环境无污染。国产大豆蛋白质纤维开发成功填补了国际空白，是国际创新纤维 材料。大豆蛋白纤维作为一种新型的再生植物性蛋白纤维，是由我国科技人员 自主研发并在国际上率先实现工业化生产的纺织材料，具有重要的市场价值和经 济意义。 1 2 国内大豆蛋白纤维、莫代尔等织物的性能研究概况 自我国科技人员独立研制并商业化生产之后，对大豆蛋白质纤维的研究集中 在对其纤维及面料本身的机械性能、染色性能等以及面料的热湿性能上。 王其、冯勋伟通过对大豆、丙纶、涤纶、晴纶和蚕丝针织物进行毛细效应、 润湿面积以及透汽性试验，通过芯吸速率、润湿面积、润湿体积、和润湿重量、 湿阻等多项指标综合比较，发现大豆纤维针织物有较好的导湿性和很好的透汽性 嘲【7 l o 赖朝霞，冯勋伟通过对大豆纤维、棉、导湿涤纶针织物的导湿性能进行了对 比研究，发现大豆纤维的导湿性能低于导湿涤纶但远远高于棉。同时对这三种纤 维的吸湿性进行了对比研究，发现大豆纤维具有棉一般优越的吸湿性【羽。 王厉冰、胡心怡对大豆蛋白纤维织物及类似风格的棉、毛、丝织物的透气性、 输水性、润湿性进行测试分析，并对轻薄型大豆蛋白纤维织物及类似风格的棉、 毛，丝织物的导热性、保暖性、冷感性、透湿性、输水性、润湿性及透气性进行 了测试分析，表明在高湿环境下，大豆蛋白纤维织物的热湿舒适性次子蚕丝织物， 优于棉、毛织物；在低温环境下，大豆蛋白纤维织物与棉织物的热湿舒适性相当， 均低于羊毛织物，蚕丝织物最差【9 l 【1 m 。 东华大学硕上学位论文 喻红芹、何建新、蔡玉兰通过观察大豆蛋白纤维的结构，测试其性能并与棉、 丝等对比，发现大豆蛋白纤维具有强力高、手感柔软、滑爽、耐碱性好等优点， 但也存在一些缺点，如耐酸性差、强力不匀等f l l 】。 韩光亭等介绍了大豆蛋白纤维织物湿热舒适性能指标的测试方法、试验仪器 及使用标准，对大豆蛋白纤维织物的湿热舒适性能进行了试验研究，详细对比分 析了织物的保暖性、冷暖感、透气性及湿热传递性指标，表明大豆蛋白纤维织物 具有良好的湿热舒适性【翻。 因此，由这些研究人员的研究结果可见，大豆纤维面料具有较好的导湿性和 很好的透气性、手感柔软滑爽、悬垂性好、静电小，具有良好的服用性能，属于 环保型纤维，其应用前景非常广阔。 莫代尔纤维是一种高湿模量的再生纤维素纤维，是从高质量的木桨纤维中提 炼后纺制而成的一种特殊的粘胶纤维。莫代尔纤维融合了天然纤维与人造纤维的 长处，还具有其独有的特性，如湿模量高、纯度高、含水性低、碱稳定性好、对 染料的亲和力好。国内相关研究人员也对莫代尔纤维做了大量研究，主要集中在 其物理性能及面料开发方面。 梁佳均的研究表明除与粘胶纤维和棉纤维的某些特点相同外，莫代尔纤维存 在表面容易产生羽毛，容易起球的缺点。用莫代尔纤维生产的织物，具有丝一般 的光泽，手感细腻柔软，悬垂性好i ”】。于湖生等通过对莫代尔针织物与棉针织 物的对比研究中发现，莫代尔的透气性、透湿性、悬垂性和表面光滑程度都优于 棉针织物，其导热性比棉针织物好，也就是棉针织物的保暖性比莫代尔针织物好 1 4 1 。朱碧红，刘春明的研究发现莫代尔纤维面料手感柔软、悬垂性好，吸湿性 能、透气性能优于纯棉织物，是一种天然的丝光面料，并且服用性能稳定，可经 多次洗涤，具有天然的抗皱性和免烫性，使穿着更加方便、自然 1 5 】。王淑侠， 李永强等的研究表明莫代尔纤维在混纺面料的应用上具有较大的价值，能较好地 提高面料的服用性能n “。 通过对大量文献的查阅，还没有发现关于这类纤维材料在实际穿着条件下的 舒适性方面的研究，因而在着装条件下对这类高吸湿性材料的具体热湿性能表现 以及相关的触觉、压力等舒适性研究还是很有必要的。 东华大学颂士学位论文 1 3 课题的提出 自我国科技人员独立研制并商业化生产之后，国内大量对大豆蛋白质纤维的 研究均集中在对纤维及面料本身的机械性能、染色性能等以及面料的热湿性能 上。这些研究结果表明大豆纤维面料具有较好的吸湿、导湿性和很好的透气性、 手感柔软滑爽、悬垂性好、静电小，具有良好的服用性能，属于环保型纤维，其 应用前景广阔。但是通过对大量文献的查阅，还没有发现关于这类新型高吸湿性 纤维材料在实际穿着条件下的舒适性方面的研究影响，因而在着装条件下对这类 高吸湿性材料的具体热湿性能表现以及相关的触觉、压力等舒适性研究还是很有 必要的。 1 4 研究目的及意义 本课题研究的目的，首先是对大豆纤维、莫代尔等新型高吸湿性纤维材料的 着装热湿及接触舒适性做一定的研究及评价；并利用红外热像仪及其软件对着装 时的服装表面温度进行分析，以期得到薄型针织服装面料在舒适环境下的温度变 化规律，及其与主观感觉之间的关联性。 由于目前国内对大豆纤维及莫代尔等材料的研究还没有涉及到着装状态下 的舒适性，因而这项研究从人体穿着角度出发，对大豆纤维等新型吸湿性材料的 着装舒适性及其表面温度变化进行研究，具有一定的理论意义。本文主要应用主 观评价和客观评价相结合的方法综合评价大豆蛋白纤维等织物实际穿着时的热 湿舒适性和接触舒适性，为该类纤维的产品开发和市场应用提供依据，具有实践 意义。 1 5 论文研究的方法及技术路线 本课题主要研究及解决的问题： ( 1 ) 比照不同织物之间的客观性能差异，讨论服装隔热值与织物客观指标的 相关性； ( 2 ) 采用红外热像仪及其软件处理系统，通过多重比较检验及曲线图等方法 分析服装表面温度的变化规律及服装间表面温度的差异性； ( 3 ) 通过多重比较检验及柱形图等方法分析服装间各项感觉的差异性； ( 4 ) 通过相关性研究讨论服装表面温度的变化与面料的客观物理性能的相关 6 东华大学硕士学位论文 性； ( 5 ) 采用相关性分析，将客观实验与主观实验结果比对分析，得出服装表面 温度变化与主观感觉的关系； ( 6 ) 采用因子分析及相关性分析的方法，建立基于主观感觉的整体舒适感预 铡模型。 图1 1 课题研究的技术路线 7 东华大学碗士学位论文 参考文献 1 1 5 0 0 0 吨大豆纤维生产线项目可行性论证报告，国家纺织信息中心 2 魏小娅，玉米纤维的研究进展，重庆大学学报，2 0 0 3 年1 2 月，第2 6 卷第1 2 期，p 1 4 5 1 4 8 3 植物蛋白丝纺纱试验研究鉴定材料汇编，山东东明县棉纺厂 4 梅士英等，大豆蛋白纤维织物性能及织物炼染工艺初探，大豆蛋白质纤维与 产品开发技术研讨会论文 5 王其，大豆纤维性能与导湿快干功能针织物研究，博士学位论文，东华大学， 2 0 0 2 6 王其，冯勋伟，大豆纤维性能研究( 上) ，北京纺织2 0 0 2 年2 月，第2 3 卷第1 期，p 5 0 5 3 1 大豆纤维性能研究( 下) ，北京纺织2 0 0 2 年4 月，第2 3 卷第2 期，p 4 8 5 1 7 王其，冯勋伟大豆纤维针织物导湿透汽性研究，纺织学报，2 0 0 1 年6 月， 第2 2 卷第3 期，p 1 6 - 1 8 8 赖朝霞，冯勋伟，大豆纤维针织物导湿吸湿性能研究，北京纺织，第2 4 卷第 1 期，2 0 0 3 年1 月，p 2 6 - 2 8 9 王厉冰，胡心怡，大豆蛋白纤维织物湿传递性能研究纺织学报，第2 4 卷第 4 期，p 6 5 6 6 1 0 王厉冰，胡心怡，大豆蛋白纤维织物热湿舒适性能的灰色聚类评价，天津 工业大学学报，2 0 0 3 年8 月，第2 2 卷第4 期，p 2 6 - 2 9 1 1 喻红芹，何建新，蔡玉兰，大豆蛋白纤维结构与性能研究中原工学院学报 2 0 0 2 年9 月，第1 3 卷，第3 期， 1 2 韩光亭，谢莉青，孙永军等，大豆蛋白纤维织物湿热舒适性能分析，棉纺 织技术，第2 9 卷，第9 期，2 0 0 1 年9 月，p t 6 1 7 1 3 梁佳均，莫代尔织物的染整加工，针织工业，2 0 0 3 年8 月，第4 期 1 4 于湖生，迟德玲，李广伟，奠代尔和棉针织物服用性能的研究，山东纺织 科技。2 0 0 3 年，第5 期 1 5 朱碧红，刘春明，m o d a l 纤维面料的开发，棉纺织技术，2 0 0 2 年1 月。第 3 0 卷第l 期 东华大学硕士学位论文概述 1 6 王淑侠，李永强，m o d a l 纤维在精纺面料上的应用，毛纺科技，2 0 0 5 年，第3 期，p 4 0 4 1 9 东华大学硕上学位论文 着姨舒适性的研究范畴及方法 第二章着装舒适性的研究范畴及方法 服装是人们生活的一个重要组成部分，它有许多功能：装饰性、展示性和保 护性。穿着服装的目的包括生理卫生和生活活动两个方面【l 】。生理卫生方面要 求服装具有辅助人体适应外界气候变化的功能，防止和消除外界对于人体的危害 【2 】。生活活动方面要求对应于日常生活中的各种工作和活动，服装或装束具有 辅助运动功能、增进健康的作用。服装的这些传统功能清楚地表明在人体与其周 围环境相互作用中，服装对穿着者的舒适感起着重要的作用。人体一服装一环境 是一个统一的系统，所以服装舒适性从人体与服装及环境的相互关系和相互作用 中来研究。在这个系统中，有许多过程交互发生，决定了穿着者的舒适性。 2 1 着装舒适性【3 】 4 1 服装舒适性是一个很难下定义的复杂而模糊的概念，学术界至今还无法取得 一个统一的结论。真正的舒适只存在于没有任何不舒适因素的时候，然而在大量 有关舒适的文献中，对两个现象有普遍一致的看法：第一，对现代人来说是最重 要的唯一的舒适标准是满意的热平衡；第二，只有当生理、心理和物理因素之间 以符合要求的方式发生更复杂的相互作用时，才可能达到舒适状态【3 】。 从广义上讲，服装舒适性是指着装者通过感觉和知觉等对着用的服装得到的 综合体验，包括生理上的舒服感、心理上个愉悦感和社会文化上的自我实现、自 我满足感。狭义上指着装的生理舒适性。生理舒适性主要包括温度性舒适、接触 性舒适与适体性舒适等。温度性舒适是指服装在外部环境条件与身体活动条件的 交互作用下，发挥适当的辅助体温调节功能，使人体保持热平衡。在美国采暖、 制冷和空调工程师学会( a s i - m a e ) 标准中，人的热舒适被解释为“在此热环境中， 人能表示满意”研究者们认为：静止或休息时的舒适标准是一定皮肤温度下身 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份运动之 间的不易觉察的热传递，是保持舒适的主要机理。温度性舒适主要通过皮肤表面 下分布的温度感觉神经末梢感受。通常讲的服装舒适性狭义上都指温度性舒适。 服装的接触性舒适指着用服装时的触感的舒适，包括触觉神经末梢等感知的皮肤 1 0 东华大学硕士学位论文着装舒适性的研究范畴及方法 感觉与温度感觉神经末梢等感知的瞬间接触冷暖感；服装的适体性舒适包括服装 的尺寸合体性与运动的自由度等力学角度的舒适程度，由压力感觉神经末梢感 知。服装舒适性的研究涉及纤维材料学、生理学、商品心理学、人体工程学、服 装学等多门学科，非常复杂【4 】。 2 2 着装舒适性的影响因素及服装的作用 2 2 1 影响因素 人具有使身体保持热平衡( 产热和散热平衡) ，维持一定体温的生理机能。 在外界环境一服装一人体的系统中，穿着服装在保持产热和散热的平衡上起着 重要作用 5 j 。人体的舒适感不仅受外界环境的影响，还受人体因素与服装因素的 影响，如服装材料的性能、织物结构、服装层数及服装开口状态等【6 】。 图2 1 环境一服装一人体系统中影响人体热平衡的要素泰噘装的作用 2 2 2 服装热湿传递原理 2 2 2 1 服装的热传递 7 j 在人体一服装一环境系统中，有4 种热传递方式：传导、对流、辐射及汗液蒸 发。传导主要发生在固体材料及界于其间的空气中；对流发生在皮肤表面及服装 外层表面：当人体表面与环境存在温差时，将会发生辐射换热；皮肤表面的水汽 东华大学硕士学位论文着装舒适性的研究范畴及方法 可以蒸发，并同时带走大量的热量。 从皮肤到服装外表之间的传热过程很复杂，包括服装材料本身的导热，服装 表面的热辐射，衣下和服装表面空气层的对流，这些过程统称为传热过程。在这 一过程中，三种传热方式同时在起作用。单层服装在人体与环境之间的导热量与 服装内外表面的温度差、时间及传热面积成正比，与服装的厚度成反比。即： q：埘华(2-1) 山 式中：q 一服装的导热量( 千卡) ； a 一服装导热系数( 千卡，米小时) ； s 一服装的面积( 米2 ) ； t 一时间( 小时) ； a t 一服装内外表面温度差( ) ： l 一服装的厚度( 米) 。 2 2 2 2 服装的湿传递 服装对人体与环境间的热交换起着适度的调节作用。由传导和辐射途径产生 的热传递几乎总伴随着一种或多种湿传递过程。湿热传递是一个由于水蒸汽的传 递而带走汽化热的物理化学过程。它与纺织材料中纤维的组成成分、内部结构及 纤维集合体的形态结构有着密切关系。在人体一服装一环境系统中，由于人体活动 状态和环境条件的不同在人体与环境之间存在着水汽浓度差或称水汽压力差， 从而借助于服装材料的吸放湿作用和织物中的空隙产生了质量( 水蒸汽) 传递。在 稳态情况下，通过服装材料的水蒸气传递过程可由f i c k 定律来描述嘲； m i - - 斑鬣( 2 - 2 ) 式中： m 一单位时间内水蒸汽交换量( k m o l s ) ； d 一织物扩散系数( m 2 s ) ； f 一织物扩散面积( m 2 ) ； c 一水蒸汽摩尔浓度( k m o f m 3 ) ： a y 一在扩散方向上的距离( m ) 。 透湿指数( i 。) ，是评价服装蒸发散热性能的一项生理卫生学指标气流、 环境温度、服装的隔热性、透气性、吸湿性及人体运动都会影响服装的透湿指数。 1 2 东华大学硕上学位论文着装舒适性的研究范畴及方法 透湿指数( i m ) 与热阻( c l o ) 之比为蒸发效能指数，揭示了透湿指数与隔热值之 间的内在联系。 2 3 着装舒适- 性的研究方法 早在半个世纪之前，人们已经注意到人体着装舒适性的重要作用。着装舒 适性研究把人体一服装一环境作为一个系统，从人体需要出发，全面研究服装及服 装材料的实用性能，评价服装的舒适性，从而为选择和穿着服装提供科学依据， 也为特殊用途的功能性服装提供理论和实践依据。 在着装舒适性研究实际操作方面， 析，目前国际上对各种服装性能的评价， 用五级分析系统 9 1 如图2 - 2 示。 试 验 基于“人体一服装一环境”系统进行分 或者新产品的研制开发，比较普遍的使 图2 - 2 服装五级分析系统1 5 9 1 第一级为织物“皮肤”模型上的生物物理学试验，是利用平板或圆筒测试材 料的隔热与透湿性能。 第二级为利用暖体假人、出汗假人的生物物理学分析，结合预测模型，预测 服装的适用范围，对服装进行功能性评价。 东华大学硕t 学位论文着装舒适性的研究范畴及方法 第三级是在受控的人工气候舱内进行穿着服装盼人体试验，以便根据试验获 得的生理数据与主观感觉，验证第二级假人试验和模型预测的结果，对服装的舒 适性、生理可接受性和耐受限度等做出评价，进一步提出服装的设计改进意见。 第四级结合实际使用情况，控制一定的实验条件，进行有限的现场穿着试验， 对服装进行综合性评价。 第五级为大规模人体穿着实验，全面综合评价服装性能。 大规模的现场穿着实验最能真实反映服装在实际穿着时的性能，但需要大量 人力、物力的投入，并且现场影响因素复杂不易控制，试验难度大，可操作性差。 因此，一般采用在人工气候室内进行人体试验，对服装进行测评。 目前，对着装舒适性的实验评价方法有很多种，归纳起来有以下三种方法。 2 3 1 服装材料学评价 主要是测定织物的吸湿量、吸水量、透湿量、干燥速度、散湿等物理性质， 并以此为基础进行评价。这些物理特性值，能对材料选择起到一定作用，但它们 是与人体实际着装时复杂的环境条件相离的数值，因此不能评价服装的整体性 能。 2 3 2 假人模拟实验 假人是模拟调节人体温度分布，并具有人体外形，用作服装热湿传递性能 客观评价的测试仪器。假人采用的温度控制方法分为恒温法、恒热法和变温法。 暖体出汗假人系统是在了解人体产热、散热、皮肤特性及皮肤温湿度的变化规 律基础上，用电子计算机实现暖体出汗假人的模拟控制。利用暖体出汗假人这 一人体模型可测定服装的隔热指数c l o 值和透湿指数i i 值。它的优势在于能够 评价服装服饰的整体性能，并且在高、低温等环境中进行不间断的连续重复试 验，且结果稳定，成为服装功能研究的重要手段0 0 。 2 0 世纪4 0 年代w i n s l o w 等首先制作了单段整体加热假人。随后按各身体部位 单独加热的多段加热假人成为主流。如c l i f f o r d 的1 8 分段式( 铜制、可坐立) ， n a s a 的g a b r o n 的1 7 分段式( 铝制、内部温度及姿势可控) ，m e c h e e l s 等的步行可 能式，三平等的运动可能、2 2 分段式等【l l 】。 东华大学硕上学位论文着装舒适性的研究范畴及方法 2 0 0 2 年香港理工大学博士研究生陈益松【1 2 】等成功研制一出汗暖体假人，假 人外形近似典型的中国人，高1 6 5 m ，体表面积1 6 6 舒。具有可呼吸性( 防水透 湿) 布质面料皮肤，皮肤可以更换，体内充水具有近似人体的柔软性且可模拟出 汗，有模拟人体血液循环的水流系统，以加热器控温，核心温度控制在3 7 1 2 。 2 3 3 真人模拟生理学评价 着装舒适生理学评价方法是指通过人体在特定的活动水平和环境条件下，穿 着不同种类服装时生理参数的变化来评价服装舒适性的一种客观方法。生理学评 价方法作为服装工效学研究的重要手段之一，多年来一直受到国外服装科学界的 重视和关注。到目前无论其测试项目、测试方法还是测试仪器都己达到了标准化 程度而普遍被采用于服装工效学的研究领域中。人体能够调节体内温度，以适应 外部和内部条件的改变，温度调节工作是通过生物机制，如中枢和外周神经系统 连续的检查人体内的温度波动，并试图通过各种生物活动调节来保持温度平衡 ”3 1 。服装生理学评价方法就是利用这一原理，通过人体在特定的活动水平和环 境下，以穿着不同种类服装时生理参数的变化来评价服装舒适性的一种客观方 法。 一 生理学评价方法作为服装工效学研究的主要手段之一，多年来一直受到国内 外服装科学界的高度重视。服装生理学评价指标主要有：体核温度( 一般用直肠 温度代表) 、平均皮肤温度、平均体温、体能消耗量( 通过吸氧量来估算) 、出汗 量、心率和血压等。如g a g g e 【1 】等人研究在各种环境气候温度条件下，运动中 的人体舒适性、热感觉和生理指标间的关系。结果表明在一定时间恒定强度运动 后，人体温度感觉从冷变为热主要与皮肤温度和气候温度有关。不舒适的热感觉 主要与皮肤的出汗率和热传导率有关。尽管生理指标因人而异，但其变化有一定 的规律性。从统计的观点来看，人体的皮肤表面温度和出汗潮湿面积比例变化是 在一条生理曲线带内i ”】，在着装状态下，人体可以通过生理调节使得人体的皮 肤表面温度和出汗潮湿面积比例都能满足产热和散热平衡的要求，但使人体感到 舒适的皮肤表面温度和出汗潮湿面积比例只有一个很小的范围。中国航天医学工 程研究所以实验数据为基础，提出了人体舒适状态下有关生理指标的大致范围， 其中代谢产热量为8 1 1 0 4 w ，不显汗蒸发水分量为4 5 6 5 9 h ，直肠温度为3 7 c ， 东华人学硕上学位论文着装舒适性的研究范畴及方法 平均皮肤温度为3 3 c e 16 1 。 2 3 4 着装的主观评价 服装的舒适感觉可以包含所有5 种感觉通道：视、听、嗅、味及触觉，但 主要与皮肤感觉系统有关。s t e v e n s 报道大多数触觉感觉来自身体的其他部分而 非双手l m 。这指出服装舒适感觉必须在穿着状态下加以研究。因此，穿着试验 是服装舒适性研究的一个重要方法。 2 3 4 1 着装实验中的人数确定 s l a t e r ( 1 9 8 6 ) 指出：测量值完全依赖于人的主观公正性；人的主观观点存 在较大差异，要获得令人满意的精确度需大量的测量值。再者，在对主观数据实 施统计分析方面困难很大，因为主观结果并非真实数值，且每个反应所用心理学 标准也未必相同。最后，主观数据存在不一致性，因为个人反应受大量的心理、 生理、社会及环境因素影响n 8 3 。 由于主观试验中涉及到众多的受试者，因为不同受试者的反映可能呈现出较 大的差异，这就有可能产生了潜在的不稳定性现在经常被采用的改进办法是进 行大量的试验，期望借此获得较好的满意度。但是，关于这一问题也有完全不同 的结论，g e o r g eh a v e n i t h 和r o n a l dh e u s 认为，主观试验中典型的受试者设计 方案的最少人数为八人即可获得具有足够敏感度的试验结果1 9 1 。g o l d m a n 则认 为：最少六名受试者即可获得在5 自由度的基础上可靠的试验结果，但是如果 其中有一名受试者给出与其它人相反的结论，那么确保p 0 0 5 的受试者人数最 少为八人【2 0 】。 2 3 4 2 主观评价术语的发展 由服装产生的感觉很大程度上依赖于日常生活中各种人体活动及所经历 的环境条件的综合。研究者们已确认服装与舒适性的有关属性包括热、湿、触 觉、手感及美感。 h o l l i e s 等经过多次反复试验，要求受试者描述对服装的感觉，获得了一 张感觉描述记录表。这张记录表中包括如下术语：紧、松、重、轻、硬、挺、 静电( 贴体性) 。不吸湿、冷、滑腻( 湿粘) 、潮湿、粘身性、刺扎、粗糙、 病痒等【2 “。h o w r t h 和o l i v e r 要求2 5 名受试者对2 7 块面料排序并描述其理由。得 东华人学硕士学位论文着装舒适性的研究范畴及方法 到了2 1 种描述术语及其使用频率，通过因子分析，他们得到了7 个织物手感描 述术语：光滑度( 滑爽度) 、柔软度、粗糙度、厚度、重量、温暖感及硬挺度 t 砭嘞。d a v i d 等通过与每一位评判者进行讨论而得到了“两极描述”表。对所 有评判者所选用的术语都进行收集和列表，并与“纺织品术语标准定义”相对 照，不过每一位评判者都可以使用自己的记录表，一个评判者产生一张1 4 个两 极描述术语的列表。通过分析主观评价数据，去除没有贡献作用的几对词组后， 最终得到7 对描述术语：粗糙一细致，硬挺柔韧、粗糙一光滑、毛糙一柔软、 冷一暖、硬一软和寒率声一无声1 。 f r i t z 报告了在集中讨论研究小组的研究方法时，用描述形容词语义差异 网定义产品属性【2 5 】。例如，用于毛巾面料的成对反义描述术语包括：柔软一毛 糙、光滑粗糙、冷一热、轻一重、细一粗、松脆柔软、粘湿一吸湿、天然 一人造、轻薄一厚重。缠身一飘扬、压皱一弹性、花一素、垂感硬挺、赢痒 一柔滑和硬挺一柔软。 总之，这些感觉术语的提出及其研究方法对以后的织物及服装穿着评价具 有极大的参考价值。 2 3 4 3 评价标尺的建立 心理学作为研究人行为的科学，已经发展有1 0 0 多年的历史协1 。在心理 学标尺领域中也已开展了大量的工作，发展有心理学定律、实验技术及数学方 法来处理主观反应数据眨 。许多研究者已将心