基于特殊環境的連體服設計

葉 萌，劉曉剛

（東華大學，上海 200000）

1 連體工作服的發展

1.1 連體工作服的歷史

連體工作服起源于第一次工業革命，是機器大生產的典型產物，其原型是由厚重帆布或牛仔布制成的合身的連體服裝，旨在保護工人日常穿著服裝和身體免遭油污、煙塵、污垢、火花和其它工作場所的危害。準確地說，首次穿著連體工作服的時間已無從考證，但是其作為奴隸工作時所穿著的服裝最早出現在1776年的文學作品中。到了18世紀，李維斯（Levi’s）大量生產連體工作服，他們發明第一條配有圍兜式吊帶牛仔褲即是連體工作服的原型，采用單寧面料制作而成，由于優越的耐久性，成為當時受歡迎的工作服。與李維斯公司所生產的圍兜式連體工作服不同，1911年，Lee也生產出自己的第一條圍兜式連體工作服，并在此基礎上生產了第一件可以包裹全身的連體工作服——Union-Alls，見圖1。Lee創造性地將襯衫和褲子縫制在一起，衣身上縫制有多個口袋，配以寬大的袖子、褲腿以及衣領，腰部有皮帶或松緊帶。隨后，Lee用拉鏈取代了連體工作服上的紐扣。1917年，Lee所生產的連體工作服被美國政府選用，為參加第一次世界大戰的美國士兵提供耐久性優越的連體工作服。同時，美國政府也在技術和醫療方面為Lee提供了幫助。

事實上，連體工作服的起源伴隨著不幸。最早穿著連體工作服的是19世紀末檢查和清潔機車鍋爐的鐵路工人和技工，見圖2。隨之而來的是連體工作服在體力勞動者中開始流行，并很快蔓延到世界各地的工廠。由于穿著連體工作服的群體多為無產階級，因此在20世紀20年代，連體工作服受到了包括包豪斯運動和左翼知識分子的歡迎。在西班牙內戰期間，連體工作服甚至成為了共和黨反法西斯主義者的非官方制服。

圖1 Union-Alls

圖2 19世紀鐵路工人

20世紀30年代，連體工作服成為了以農民、礦工、伐木工以及鐵路工人為主的美國貧窮階層的普遍穿戴。二戰時期，女性漸漸地出現在工廠中，并承擔體力勞動，連體工作服也逐漸應用到女性群體中。1943年，用于提高當時工人士氣的著名海報《Rosie the Riveter》足以證明，見圖3。由于當時人們的價值觀普遍不接受穿著長褲的婦女形象，直到20世紀60年代末，女性連體工作服也沒有被廣泛應用。

20世紀末，除了工廠車間，連體工作服同樣被運用到賽車運動中,它們成為了機械師和車手首選的工作服，見圖4。對于機械師來說,這種工作服可以保護他們原有的服裝不沾染維修時的污垢，他們還會將車隊的名字以及廣告縫制于胸前及背部。車手的工作服能夠保持身體環境的舒適度的同時，抵制火焰的沖擊。

隨著21世紀時尚產業的發展，連體工作服不僅應用于職業工裝領域，也逐漸成為時尚界的寵兒，西班牙快時尚品牌ZARA發布了多款連體服款式時裝，見圖5。

圖3 《Rosie the Riveter》

圖4 F1車手邁克爾·舒馬赫

圖5 ZARA

1.2 連體工作服的現狀

通過互聯網搜集現有海上作業人員工作服的圖片和網絡渠道銷售的連體工作服，發現現有連體工作服存在以下問題。

1.2.1 款式缺少變化，細節設計考慮不足

相對于普通的行政崗位來說，連體工作服大多應用于工作環境較復雜的崗位，例如高空作業、港口作業、貨輪甲板作業等。功能性連體工作服應強調防護性、舒適性及工作便捷性，保證作業人員安全的前提下，提高工作效率。而目前，市場上存在的連體工作服很少根據人體結構或者人體活動機能特點進行設計，穿著起來寬松肥大，但是進行下蹲動作時又會對身體產生束縛，給工作帶來極大的不便。

1.2.2 色彩單一，缺少安全警示作用

目前，市場上的連體工作服色彩普遍集中于藏藍色、橙色以及灰色，其中藏藍色數量最多。雖然橙色屬于警示色[1]，具有警示作用，但是用于某些能見度極差的工作環境，如煤礦，消防等，反光條的警示作用更強。

1.2.3 企業文化沒有體現，辨識度不夠

市場上的連體工作服并沒有針對行業特點的設計，大多是統一的模板，各個企業之前的區別也僅僅局限于企業標志、服裝顏色等，并沒有針對某一行業結合其特點的設計。

2 連體工作服分類

連體工作服是指工作時穿著的一種上衣和褲子連接在一起的工作服裝。是針對一些特殊的作業環境和作業形式下需要特殊防護的工作人員而特別設計的一種工作服連體工作服是一種具有獨特的結構，利用獨特的設計原理，使得連體工作服具有很強的防護保護功能。穿著連體服工作服后減少了工作人員皮膚接觸有害物質的空間。連體工作服一般都使用特種材質的面料，例如防靜電、阻燃、耐磨、防油拒水等功能性的面料。連體工作服適合石油、電力、采礦、冶金、焊接、修理等行業的工作環境下穿著。

對連體工作服的分類是相對復雜的事情，沒有單一的分類可以清楚地概括所有的連體工作服類型。鑒于行業眾多、應用廣泛，對連體工作服的定義經常有所交叉，即使對于相同種類的連體工作服也經常會提出不同的技術和防護等級要求。如果根據產品的最終用途來分類，連體工作服可以分為工業用、農業用、軍用、民用、醫用等，進一步可細分為阻燃連體工作服、化學品防護連體工作服、抗靜電連體工作服、多功能連體工作服、冷熱防護連體工作服以及軍用飛行連體工作服等。

2.1 阻燃連體工作服

消防工作中，各種形式的熱與火是最主要的危害。地標火災中的熱危害通常來自明火、爆炸、閃光、反向氣流的輻射熱或對流熱，或來自高熱表面、高熱物體的輻射熱等。對于諸如進入著火房間之類的危險環境，對防護裝備的最低要求是保證在整個作業時間內能保護消防員，把熱應力降至最低。因此，消防服應該被設計成具有多重防護功能，其中最重要的是隔熱、阻燃以及防水，如圖6。

圖6 阻燃連體工作服

此外，消防服也應該具有一定的防機械性傷害的功能（如割傷和擦傷）,并且還應該具有一些防生化傷害功能。如今的設計趨勢是賦予消防服多重防護功能，并使其能應對最惡劣的環境，這使得消防員在大多數工作場合都能得到非常好的保護。

2.2 化學品防護連體工作服

化學品防護連體工作服也稱防化服， 是防御有毒、有害化學品直接損害皮膚或經皮膚吸收傷害人體的防護服， 屬于特殊作業防護服的一種。在石油、化工等涉及危險化學品生產、使用、存儲、運輸等行業， 以及危險化學品事件處置等過程中， 很多危險化學品的氣體、蒸氣、液體、固體、粉塵等都可能對人員皮膚有傷害或通過皮膚對人員造成傷害。 化學防護服應用廣泛， 是一種重要的個體防護裝備。按設計特征分類，可分為全封閉套裝、分體式套裝、軀干部位防護和五官防護；按性能特征分類，可分為液體隔離和液體、氣體隔離；按使用壽命分類，可分為用即棄、有限使用、可重復使用；按防護程度可分為：限次、中型和重型，見圖7、圖8。

圖7 一次性化學防護服

圖8 重型化學防護服

2.3 抗靜電防護服

普通的紡織材料非常容易積累靜電，特別是在干燥的環境下，靜電一旦產生便難以散去，且通常以沖擊和火花的形式耗散。如果處于易燃的環境中，會造成火災，嚴重時可致傷亡事故的發生。此時，抗靜電連體工作服的應用就顯得尤為重要，抗靜電連體工作服通常應用與民用和非民用場合，其抗靜電原理是設法減少電阻或減少織物中靜電產生的機會，見圖9。通常，減少電阻的方法是在紗線中混入導電材料，以紗線作為導電材料或在纖維中添加導電材料（如金屬涂層）。同樣，也可以在織物中加入潤滑劑和表面處理劑、或進行抗靜電整理來減少織物的靜電積聚。

圖9 無菌抗靜電連體工作服

2.4 多功能連體工作服

多功能連體工作服對于面料性能沒有硬性要求，但是對于沖擊防護和磨損防護有一定的要求，常常用于建筑、運輸及個人防護方面，如圖10。工人受到危害種類及程度由其具體崗位類別、執行任務、所處工作環境決定。根據美國勞工部的數據顯示，每年約有100萬的工人遭遇工傷，其中25%的工傷事故與手、手臂有關。因此，多功能連體工作服針對手肘、膝蓋、臀等部位進行加強設計，以最大限度降低使用者工作時遭受機械傷害。

圖10 多功能連體工作服

2.5 冷、熱防護連體工作服

人體依靠新陳代謝來維持體溫，通常人體感到比較舒適的溫度應在28℃～30℃之間。夏季或高溫環境（石油、化工、消防等），人們希望熱氣更快地從體內散發出去，且外部熱量無法進入體內，熱防護服要求具有阻燃性、拒液性、燃燒時無熔滴產生、遇熱時能夠保持服裝的完整性和穿著舒適性等特性，見圖11。冬天，尤其是極寒環境，如液氮、液氧、液氨場合、LNG加氣站等環境下，必須阻止體內熱氣的流失，這就要求服裝能夠有效防御長時間低溫環境工作以及低溫氣體、液體的飛濺，且面料無變硬、變質情況發生，見圖12。

圖11 熱防護服

圖12 冷防護服

2.6 軍用飛行連體工作服

軍事飛行員連體服，也叫作抗荷服，必須滿足特定的防護性能要求，這種要求與飛機類型以及飛行員所處的環境有關。軍人面對的戰場環境非常復雜，有些甚至處于極端溫度環境中。而飛行連體服特殊之處就在于其內部安裝了氣囊，飛行員將氣囊和戰斗機自帶的氣泵鏈接在一起，在戰斗機要進行過載飛行的時候，戰斗機的氣泵就會往飛行服的氣囊里面充氣從而控制飛行服內部壓力，從而控制飛行員身體內的血液流動速度，以達到緩解壓力的功效。在軍事題材電影《空天獵》中，男女主角穿著的正是我國自主研發的17式飛行服，見圖13。

圖13 17式飛行服

3 連體工作服的設計

連體工作服設計是為了保護作業人員在工作過程中，盡可能地免受傷害。使用安全、經濟美觀、提高工效、身心保健是連體工作服的設計總則。

3.1 連體工作服設計的思路

3.1.1 連體工作服設計依賴于人機工程學

美國著名人體工效學專家和應用心理學家查帕尼斯對這一學科的定義是：“在綜合各門有關人的科學成果的基礎上研究人的勞動活動的科學。”

連體工作服的人體工效學系統[2]涉及許多學科領域，但不是某一學科的全部運用，而單個學科的相關部分重新構成的新系統，見圖14。在實際應用時，根據不同環境下的不同需求對某些學科的偏重點也會有所不同。

圖14 連體工作服人體工效學系統示意圖

3.1.2 連體工作服設計的系統模式

人體工效學以人、機、環境為宏觀結構，連體工作服設計是從服裝的角度為著裝作業提供工作條件。因此，研究時需要把服裝的因素單獨提出，作為新系統的要素，見圖15。

圖15 連體工作服研究對象

服裝指包括服裝的款式結構、面料質地、色彩搭配，還包括舒適性能、衛生性能、防護性能、穿著性能和視覺性能等。

環境，包括自然環境（色彩、采光、聲音等）和社會環境（集體意識、心理環境、配合方式等）。

機指機械、機器等，一般泛指與作業人員發生直接關系的工具及設備。例如，作業人員的動作范圍、強度等，這都是設計連體工作服的重要依據。

人即指作業人員。

除此以外，連體工作服的外延包括作業人員隨身攜帶的一切配件，諸如鞋帽、手套、口罩、眼鏡等。

3.2 連體工作服的設計原則

為了方便設計、使用與管理，可以把連體工作服的設計原則可以分為三個部分進行研究。

3.2.1 作業-人-舒適性

作業人員在作業時應滿足作業動作的要求，減少動作阻力，最大限度減少疲勞，從而提高工作效率。穿著連體工作服滿足特定條件下的動作規范是工效方面的基本要求，具體的研究內容應包括：一、人體的生理特征；二、人體與連體工作服之間的關系，包括頸部與衣領的關系、軀干與大身的關系、上肢運動與袖子的關系，下肢運動與褲子的關系等。

連體工作服的設計，既要最大限度地使軀干和肢體活動自如，減少牽制、降低疲勞，又要盡可能地造型美觀。

3.2.2 防護-人-防護性

美國安全管理工程師海因里希提出過一個傷亡事故發生的規律，即所謂“海因里希法則”[3]。他對50萬件跌倒事件作了統計分析之后確認，重傷事故∶輕傷事故∶無傷事故＝1∶29∶300。這一法則所解釋的道理：一是不同工程的事故概率分布不同；二是一個事故的后果所產生的損失大小或損失種類由偶然性決定；三是反復發生的同類事故常常并不一定產生相同的傷害。

海因里希法則對連體工作服設計的意義在于：防護目標及重點是以無傷事故開始的，即放緩與事故潛在的初始狀態，一切可能的潛在傷害因素都應最大限度地通過設計來防護。每一個服裝構成要素都要對防護有一個目標指向，否則可能會發生海因里希式的“連鎖反應”。例如，服裝結構不合理會使運動受阻，色彩不合理會造成識別失誤等。如果連體工作服設計不合理，也會成為導致事故或傷害的相關因素之一。

圖16 海因里希法則

3.2.3 造型-標志-美學性

連體工作服的美學性包括其款式造型和色彩的視覺效果。款式造型主要涉及3個方面：輪廓、分割、細節。輪廓主要表現服裝整體效果；分割則與色彩相結合，通過不同的分割和色彩搭配來體現不同的服裝風格；細節指的是局部設計，如領型、袖型、口袋等，具備功能性的同時，達到豐富視覺的目的。

色彩在連體工作服設計中的作用，主要表現在生理作用和心理作用兩大方面。色彩的生理作用取決于色彩的吸熱域反射等熱作用。色彩的心理作用則是色彩的警示特征，具有特殊波長的色彩或與環境色具有高度反差的色彩以達到引起人們高度注意的目的，從而實現對其生命安全的保護功能。

4 結語

連體工作服歷史悠久，在過去的幾十年里，連體工作服的發展有了很大改善。從使用具有一定防護性能的普通服裝，到使用先進的現代材料和制造技術設計復雜的多功能防護系統，還需要很長的過程。

連體工作服屬于防護服裝的一種，是在專業環境和其他環境中為人們提供安全防護的設備。達到安全防護的作用需要從兩個層面思考:首先,工作流程、設備和產品是安全的,這意味著工周圍環境中沒有對工作人員主動產生傷害的隱患。第二，人們不得不接近危險的環境，他們必須得到防護設備的保護。從這個兩個層面我們可以看到，使用防護服雖然不是安全措施的首選。然而，它仍然是一個非常重要的安全措施。

相較于日常服裝的防護性能，特殊環境下的防護服裝的具體要求有很大的差異，因此設計一種特定的防護服裝需要大量的研究以及不同的技術，如納米技術、工程技術、智能技術和具有特殊性能的紡織品等。在防護服領域工作的設計師必須善于發現新的材料，并提出相關解決方案，進行綜合的科學創新。