影响服装保暖材料保暖性的因素及研究的途径

影响服装保暖材料保暖性的因素及研究的途径

服装保暖材料是影响服装保暖性能的重要因素。许多国内外学者对服装保暖材料进行了研究和试验。在《科学服装》一书中，作者系统地揭示了服装保暖材料的理论和实践。但是，随着科学技术的发展，新型服装保暖材料的相继问世，人们着装观念不断变化，对服装保暖材料的研究和认识也有所深化和提高。本文重点对影响材料保暖的因素及服装保暖材料研究的途径进行探讨。1动态空气厚度材料纤维是热的不良导体，然而空气的热传导率比纤维更小，大约只有棉花的1/3，羊毛和睛纶的1/2。表1是空气、水分和各种纤维的导热系数。因此，材料保暖的机理在于：材料所固定的相当量的静止空气产生的隔热作用。材料及其聚集状态固定空气的能力越强，材料就越保暖。棉花、羽绒和化学纤维等的保暖性能之所以有差异，主要是由于它们的聚集状态和组织结构，在动态条件下关锁空气能力的大小造成的。试验表明，材料的保暖性跟它所固定的静止空气层的厚度密切相关，材料越厚，其内部的静止空气越多，它的保暖性就越好。总后军需装备研究所曾经利用热熔粘结法试制一种涤纶混合絮片，由2～3种不同粗细的涤纶纤维与低熔点丙纶纤维混合加工而成，不同纤维之间的比例及纤维本身的粗细搭配都比较讲究。这种混合絮料具有膨松性和压缩回弹性好的突出特点，所以保暖性优于棉花和普通的涤纶纤维絮料。2材料自身保暖性对于一定重量的保暖材料来说，体积密度适当才会有好的保暖效果。材料的体积密度过大，它所固定的空气越少，传导热量增加，会降低材料自身的保暖性；材料体积密度过小，其集合体中的空气易形成对流，也会降低材料的保暖性。据相关文献介绍，絮料的体积密度为0.03～0.06g/cm从试验结果可以看出：(1)同是羊毛纤维，因毛衣与絮片的纤维集合体状态不同，含气量和导热量的大小也不同，即使毛衣的平面重远大于絮片，但保暖量仍小于羊毛絮片；(2)同是羊毛絮片，且平面重相同，但未经绗缝的保暖量大于绗缝的。3纤维细对材料保暖性的影响保暖材料，尤其是用作絮料的纤维，保暖性与纤度（D）有密切的关系。纤维越细，纤度越小，单位重量内的纤维数目越多，纤维的表面积越大，吸附空气的能力越强，纤维的保暖性就越好。这里有三组试验数据：(1）平面重200g/m(2）平面重400g/m(3）平面重200g/m上述数据表明：在絮料厚度和纤维粗细相同的条件下，平面重加倍，纤维总表面积也加倍，则保暖值增加0.4clo；在絮料平面重和厚度相同的条件下，纤维的粗细由1.5D代替6D，纤维的总表面积同样加倍，这样在不增加重量的情况下，絮料的保暖值则增加0.6clo；差值（2.3～2.1clo）的产生是由不同粗细纤维的导热率不一样所产生的。这样，从表面上看，似乎是不管密度如何，纤维越细，其保暖性越好，但实际上并非如此。当纤维很细时，因缺乏刚性，由它构成的保暖材料，受压后不易恢复其膨松状态，使保暖性受到影响。因此，用于被服的絮料，为保持良好的膨松性和压缩回弹性，所选用纤维的纤度应在1.5～6D之间，并且由粗细不同的纤维混合组成为好。近些年来，市场上出售一种超细丙纶絮料，这是一种低旦纤维絮料，在相同平面重条件下，它的总表面积大约是1.5D涤纶絮料的5倍。在特定空间内，它能使留存空气的量增加，减少传导热的散失，因此，这种絮料具有重量轻、保暖性好和不臃肿的突出优点。但是，它的膨松性、压缩回弹性和耐热性较差，且价格较高，在用它制做防寒服装时一般多与优质涤纶絮料复合使用。4液态水分含量对保暖性的影响不同的保暖材料，如羽绒、中空涤纶和实心涤纶絮料，在干湿条件下的保暖性是不一样的。一般地说，在干燥情况下，羽绒的保暖性最好，其次是中空涤纶絮料，再次是实心涤纶絮料。但是，羽绒潮湿后，其保暖量的变化十分明显，液态水分含量大时，其保暖量会降低到干燥时的一半。而涤纶絮料由于回潮率小，液相水分难以附着，干湿条件下的保暖性变化不大。表3是水分含量对羽绒保暖件的影响。羽绒是一种传统的优质保暖材料，具有膨松、质轻、压缩回弹性和保暖性好的特点，但缺点是受原料的影响质量参差不齐，回潮率高，潮湿后保暖值下降明显，而且制成品臃肿，穿着活动不便，所以近年来在人们穿衣观念变化的情况下，羽绒制品销路一直不看好。最近，总后军需装备研究所与有关工厂协作，对羽绒进行深加工，研制出一种羽绒复合絮片，并用做防寒服和防寒鞋的保暖材料，取得很好的应用效果。5反射辐射热作用关于镀铝反射薄膜。前些年，国内曾出现宇航棉热，试图使用镀铝反射薄膜提高絮料的保暖性。从理论上看，这样做似乎有一定道理，但实际上效果很不明显。为什么暖瓶的夹层中银镀层有那么好的保温效果，而服装絮料使用镀铝层保暖效果不明显呢？这是因为暖瓶夹层抽了真空，热水几乎全部通过辐射方式向外散热，镀银层有反射辐射热的作用。宇航服正是基于这个道理而研制的。人在穿衣御寒情况下，体热通常是通过对流、辐射、传导和蒸发向周围环境散失的，由于人体与衣服一般是处在相对开放的空间内，对流散热量明显增加，辐射散热量相当有限，所以金属镀层反射辐射热的作用也就不明显了。关于涂层或层压织物。平板体暖试验表明，采用透湿而不透水的涂层或层压织物，对絮料的保暖性也基本上没有影响。表4是涂层或层压织物对絮料保暖性的影响。但是，在实际应用中，由于服装是一个相对开放的系统，所以在风雨条件下，由于涂层或层压织物提高了服装防风防雨性能，有效地减少了对流产生的热损失，因此提高了服装的保暖性。总后军需装备研究所用自行研制成功的PTFE层压织物作面布，制作防寒服装在部队试穿，其防水透湿性和防风保暖性非常突出,得到了部队官兵的肯定。6远红外絮料及其材料在材料中的保鲜量远红外纤维是通过向成纤聚合物中添加具有远红外发射能力的陶瓷粉末，研制开发出的新型功能纤维。据报载，用它制作的织物或絮料，不仅具有较好的保暖性能，而且还有一定的保健功能。为了说明远红外纤维的保暖功能，这里做了一组试验：两种平面重接近的远红外涤纶絮料（远红外纤维含量14%）和普通中空涤纶絮料，进行保暖量测试比较。表5是两种絮料保暖量测试结果。表中数据表明，尽管远红外絮料的平面重高于普通中空涤纶絮料，但它的保暖量却略低于普通中空涤纶絮料。近些年来，市场上出售的多种保暖内衣，据称都有远红外保暖功能。但从中消协发布的试验结果看，多数保暖内衣样品的远红外发射率与一般羊毛内衣和普通涤纶面料相比并不高。有关方面专家解释，任何物质都能发射远红外线，如棉织品的远红外发射率就较高，常温下可达到75%左右。远红外纤维对保暖材料保暖性影响的大小，取决于其中远红外发射物的含量与品质，如果远红外发射物的含量不高、品质不好，其对保暖材料的保暖性能影响甚微。7服装材料研究综上所述，保暖材料的保暖性能是由多种因素决定的，无论哪一种保暖材料，都不是完美无缺的。因此，在对保暖材料研究和选择应用的时候，既不能因循守旧，一味坚持非传统的保暖材料不用；也不能标新立异片面认为唯新的保暖材料就是好。而是应当运用现代科学技术，对保暖材料进行系统的研究，并针对实际需求，科学地选用保暖材料。一是开展进一步的理论研究，研究人体产热、散热的规律，研究人—服装—环境系统间的关系，研究服装保暖的机理，研究科学穿衣的理论，用科学的理论指导保暖材料的研究应用。二是采用新工艺、新技术和新设备，对传统的保暖材料进行改进研究，发挥其优点，克服不足，提升技术含量，提高综合性能。文中提到的羽绒絮片和羊毛絮片的研究，开辟了传统保暖材料研究应用的新天地。三是研究优质复合保暖材料，如涤纶絮料与超细丙纶絮料复合，各自缺点和不足可以得到弥补或消除，优点和长处得到发挥，即达到取长