服装,作为人体的第二皮肤,从服用性能上来考量,一般主要考虑的有耐用性能、舒适性能和美观性能。普通消费者在选购服装时一般都是从颜色、款式等美观性上去评价一件服装,而像我一样的技术人员一般会从强力、耐摩性、色牢度等耐用性上去评价一件服装,但是,作为服装主要性能的舒适性却很少有客观的评价。
前面谈了很多关于保暖内衣的话题,而保暖内衣的保温性能就是评价服装热舒适性的一个重要指标,正是因为现阶段我们没有客观的服装舒适性的评价,所以才导致了市场上大量虚假宣传的保暖内衣的出现。虽然在保暖内衣的标准中给出了保暖率这个表征服装保温性的一个评价指标,但是,保暖率只是个相对性的指标,它与测试时的发热面板有很大的关系,不同的发热面板得到的保暖率就会不同,所以有没有一个只基于纺织材料的客观的评价保温性的绝对性指标?
我们知道,在服装与我们人体组成的微环境中,热量主要是通过热传导、热对流和热辐射三种方式流失到空气中,在室内环境中,因为风的影响比较小,热的散失主要以热传导为主,而热对流与热辐射散失的热量比较少(当然,如果在户外环境中,风引起的热对流也是要考虑的),所以,对于服装的保暖性来说,服装的导热性能是评价热量散失的一个主要指标。
在中学的物理课上,我们在学材料导电性能的时候有个评价指标叫电阻,同理,在评价材料的导热性能时我们也有个指标叫热阻,它是指试样俩面的温差与垂直通过试样单位面积的热量之比。在纺织材料学上,纺织材料的热阻还有一个专用单位叫克罗值,它是指在室温为21度、相对湿度50%以下、风速为10 cm/s(也就是无风)的条件下,人静坐不动,其基础代谢为58.15W/m2,感觉舒服并维持体表温度为33度时,此时所穿衣服的保温值就为1个克罗值。
在材料学的领域,一般用导热系数来表征材料的导热能力,它是指在稳定传热条件下,1米厚的材料,两侧表面的温差为1度,在1秒内通过1平方米面积传递的热量。导热系数与热阻都是材料固有的特征,成负相关的关系,热阻越大导热系数就越小,材料的保温性能就越好。常见纤维的导热系数(室温20度时)如下:
从各材料的导热系数我们可以看出,常规纺织纤维的导热系数大都在0.05-0.08之间,相差其实不是很大,而静止空气的导热系数只有0.026,差不多是纺织材料的1/2-1/3,所以我们在考虑增加服装保暖性的时候都会考虑增加服装中容纳的静止空气的能力。水的导热系数为0.697,几乎是纺织纤维的10倍,所以服装潮湿后保暖性就降低了。
导热系数与纤维的结晶度和取向度密切相关,结晶度与取向度越高,纤维的导热系数越高,保暖性越低。
在服装中,纤维不是以单一的状态存在,而是以纤维结合体的形式存在。导热系数除了与纤维的种类有关,还与纤维层的密度相关,当纤维层的密度变化时,产品的导热系数先变小,再增大,当纤维层的密度在0.03-0.06 时,产品的导热系数最小,也就是保暖性最好。这是因为当密度较小时,纤维间空气的流动性较大,所以散热比较多,导热系数较大;随着密度的增加,纤维间间隙减小,这有利于静止运动着的空气,散热就少了,所以导热系数就变小了;随着密度的进一步增加,纤维间的空隙越来越小,能够容纳静止空气的空间就越来越小,于是导热系数又变大了。纤维层密度对导热系数的影响,对我们在考虑纱线捻度与面料织造密度对保暖性的影响上有借鉴意义。
导热系数与纤维层中纤维的细度也有关系,纤维越细,纤维层的导热系数越低。这是因为纤维越细,在同样的密度条件下纤维的总根数就越多,那么纤维间的间隙就越小,表面积越大,静止空气的能力就越强。细度与导热系数的关系提醒我们,在纱线的纱支或面料的重量相同的情况下,用超细纤维纺成的纱线或高支纱线织成的面料往往保暖性会比较好。
导热系数与环境温湿度有关,环境温度越高,分子的热振动频率就越大,热量更容易传递出去,纤维的导热系数就越大;湿度越大、纤维吸湿能力越强,导热系数就越高,因为水的导热系数比常规纤维高。
导热系数与织物的结构也有关系,针织物的导热系数小于机织物,因为机织物一般结构紧密,能容纳的静态空气少,而针织物的线圈结构比较疏松,有利于容纳更多的静态空气。
当然,在日常服装的穿着过程中,散热与散湿是相互作用,同时进行的,在考虑服装的导热性能对服装舒适性影响的同时,服装的导湿性能也是影响服装舒适性能的重要指标。
在现阶段,我国关于评价服装热舒适性能的标准只有一个,那就是FZ/T 73051-2015《热湿性能针织内衣》,标准规定织物在人体与环境的湿热传递过程中,要维持人体处于一个舒适的状态,必须满足以下条件:
当然,考察一件服装的舒适性能,除了热舒适性外,服装其它的例如触觉舒适性、静电舒适性等也是重要的考量指标。