適應高濕熱環境的導濕快干服裝

王 歡 李艷梅

(上海工程技術大學 服裝學院，上海 201620)

導濕快干服裝是指能夠滿足人體在高濕熱環境或運動量比較大時，對服裝在吸水、導濕、快干等方面功能性要求的服裝。隨著生活質量的提高，人們對于穿著服裝的適應性、健康性、舒適性等要求也越來越高。根據環境溫濕度與人體熱濕平衡的關系，通常把35 ℃以上的環境溫度認為是高溫環境，相對濕度大于60%的環境認為是高濕環境[1]。

人體著裝時，身體的熱量和濕度將停留在衣服和身體之間的空氣層中，并在身體的熱量和濕度傳遞到周圍空氣之前在皮膚和衣服之間形成特殊的微氣候環境[2]。保持微氣候環境的熱濕平衡對于服裝的舒適性至關重要。李伊潔[3]根據人體熱平衡理論和熱舒適理論分析設計了適應高濕熱環境的礦用壓縮空氣為冷源的冷卻服，但其成本相對較高，不能廣泛適用。借助于服裝材料開發滿足高濕熱環境的功能服裝成為目前該領域研究的熱點。肖柳慶[4]研究出可通過多層紡織材料的組合和排列，使服裝達到兼具透氣性、保溫性和防風性的要求。王麗文[5]研究得出吸濕性聚酯纖維運動服裝的降溫效果最好，滌/棉最差，認為化學纖維做導濕快干服裝的原料有助于提高運動服的熱濕舒適性。PRIYALATHA S 和RAJA D[6]設計開發了一種儀器，研究了不同變形條件下針織物的排汗行為，測量了織物在運動狀態下的芯吸速率，可用于測量織物在動態、靜態時的液體擴散特性。根據服裝工效學原理，服裝結構對于服用舒適性的影響也很重要，但目前很少從結構角度研究適應高濕熱環境的服裝。服裝的導濕快干效果受周圍環境、身體狀況和服裝結構等多種因素的影響。當外界環境相同時，人體的熱濕傳遞主要由服裝結構及服裝材料的性能決定[7]。盧業虎[8]通過對高溫液體環境下熱防護服裝熱濕傳遞性能的研究，從面料的特征、服裝尺碼以及結構設計特征等方面明確了常用的熱防護服裝衣下空氣層整體和局部的分布規律。為導濕快干服裝設計提供了思路和方法。

目前研究者們主要從面料角度著手開發具有吸濕排汗效果的服裝，其成本較高、開發應用較為困難。關于適應高濕熱環境的導濕快干服裝的研究非常少。由于工作環境、職業等差異，人們對于服裝有不同的需求，如直升機飛行員、坦克車駕駛員、烈日下站崗的交通警等長期穿著制服外套[9]，他們都希望能穿著適應高濕熱環境的導濕快干服裝。本文從影響因素著手，提出一系列導濕快干服裝設計理論、成衣測試方法和綜合評價方法，為導濕快干服裝提供開發思路和依據，具有重要實用價值和社會意義。

1 導濕快干服裝的影響因素

導濕快干服裝開發的影響因素主要有服裝結構、服裝面料、后整理等。

1.1 服裝結構

服裝結構在很大程度上影響其導濕快干性能。服裝結構可通過改變服裝與人體之間微環境空氣層的分布來影響服裝的熱濕傳遞性能[10]，因此，服裝結構設計在影響服裝熱濕舒適性方面具有重要作用。人體汗液主要通過對流蒸發，空氣對流是消散熱量和水分的有效方式，可采取易于空氣對流的設計方式使汗液和熱量快速揮發，從而保持人體干燥舒適。

現在許多知名運動服裝品牌著力開發導濕快干運動服裝。如耐克的克利夫蘭騎士隊勒布朗·詹姆斯球衣，側縫采用開口造型設計，領口部位有2個領省，袖窿和領口均設計成圓形，開口面積較大，加速了熱量和汗液的揮發，提升了球衣的熱濕舒適性，采用鋸齒形縫線縫合前后衣片包邊領口和袖窿，提升了球衣的耐穿性和美觀性。

迪卡儂的運動服裝多采用拼接設計、立體裁剪等手法，結合功能性面料，開發導濕快干運動服裝。如其緊身運動衣設計，采用不同的織物進行拼接，人體腋下、胸前、后背等溫濕度較高的部位拼接不同的吸濕速干織物[11]，并盡量避免省道的設計，減少運動時皮膚與衣服間的摩擦。運動品牌銳步的女子搏擊背心健身服的高領口、塑形下擺，對人體在激烈運動時易受損傷部位進行保護，其后背全網眼設計透氣性好、易于降溫排汗，工字交叉帶貼合體形設計覆蓋人體面積小，讓肩部自由移動，使人體在運動中保持身體涼爽。

1.2 服裝面料

高濕熱環境中，出汗量比較大,汗液難以蒸發，就會有悶熱潮濕感。因此，要求服裝面料必須具有良好的導濕快干性能，即身體表面的汗液可以迅速轉移到衣服表面并迅速流失，從而保持皮膚干燥舒適。在夏季高溫、高濕的環境中，或在人體大量運動出汗時，普通織物也能吸收汗液，但不能及時將汗液排入大氣，造成人體不適。因而選擇吸濕排汗性能好的針織、機織面料是導濕快干服裝開發的基礎。

目前具有吸濕排汗性能面料的開發已經趨于成熟，應用較好的吸濕排汗纖維主要是Coolmax，Topcool，Aerocool等[12-13]。SHADI等[14]研究了水分吸收材料對消防員防護服的物理和熱生理舒適性的影響，使用超吸收纖維(SAF)或Coolmax材料為消防防護服開發了一種新的內層織物，可以通過在內層材料中加入SAF或Coolmax來改善消防員的體感舒適度，但這些材料的織物機械性能較低。嚴玉秀等[15]使用CLEANCOOL、聚酯纖維和錦綸纖維獲得一種兼具吸濕、快干、抗菌、防臭功能的無縫運動針織面料。CLEANCOOL纖維具有吸濕快干抗菌防臭功能。

1.3 后整理

后整理是影響服裝吸濕排汗性能的重要方面。LI Q等[16]通過對天然短纖維吸濕透氣性能的研究，對合成連續長絲紗和天然短纖紗的處理方法進行了比較，發現雖然預洗處理可以通過改變纖維表面狀態來改善紗線芯吸速率，但是等離子體處理是增加長絲紗線和短纖維紗線芯吸速率更有效的方法。周莉亞等[17]研究連續紗吸濕性對針織雙層織物液體傳導性能的影響，經過后整理處理、織物紋理設計，得到具有水分管理、吸濕快干等特點的針織面料，研究過程發現與普通聚酯纖維相比，改性滌綸具有較高的吸濕性，可以提升織物的吸水效果。崔潔等[18]對吸濕排汗COOLPLUS面料進行染整加工，詳細描述了關于溫和預處理、松染和吸水整理的工藝必要性和工藝要點，使面料具有最大限度吸濕快干效果，并達到牢度最佳。高濕熱環境中，可通過織物的后整理使服裝達到吸濕速干的要求，并兼顧其他性能的穩定性。

2 導濕快干服裝設計方法

導濕快干服裝設計方法可主要從開口、寬松量、合體性、面料拼接、口袋等方面考慮。其他方面如服裝厚度、美觀性、分層設計、局部細節設計等也是不可忽略的重要設計方向。

2.1 開口設計

服裝結構設計中，可設計一些易于空氣流通的結構來加速服裝熱量散失、蒸發、對流[19]。如煙囪效應見圖1，臺燈效應見圖2。

圖1 煙囪效應

圖2 臺燈效應

服裝熱濕傳遞也受環境溫濕度、風速等因素影響，在溫度高、濕度低、風速高的環境條件下服裝的對流散熱更快，結合合理的開口設計，可以達到良好的對流散熱效應。

2.2 寬松量設計

寬松量，開口與服裝的熱濕散失效果成正相關關系[20]。寬松量設置要取得最大的效果必須考慮以下要素：一是滿足人體拉伸方向需要。二是在皮膚伸展偏移部位應配置伸展性好、還原性高的紡織材料。三是衣服的周長松量應該基于皮膚運動的位置和方向。為了避免褶皺，應該根據身體結構和面料性能來考慮松量的位置、數量和方向[21]。在滿足服裝合體性要求的情況下，通過在人體重要的部位設計省道、褶裥，增加衣下空氣流動可以提高服裝的透濕指數[22]，以達到提高服裝舒適性的目的，通常設計的主要部位有腋下、后背、前胸、大腿等人體溫濕度變化比較明顯的部位。如為了保證手臂的活動量，在臂根周圍設計松量，并在容易聚集汗液的腋下增加拉鏈、開口或者拼接吸濕速干面料等，以達到功能性要求。

2.3 合體性設計

服裝合體性通常以省道、分割線、褶皺等形式實現[23]。服裝結構、造型設計的主要方法是省道設計。普通省道包括肩省、胸省、腰省等。分割線不僅可以形成多種形狀，而且可以使衣服適應人體不同部位結構變化，兼具裝飾性和功能性特征。褶皺是省道變化的一種形式，具有豐富的立體效果，褶皺可以使服裝有一定程度的松量，以滿足人體運動的需要。省道和分割線減少了服裝與人體之間的空間，使服裝看起來更加合體美觀。

2.4 面料拼接設計

導濕快干服裝開發時通常采用局部拼接設計。在服裝機械性能要求比較高的部位可采用吸濕速干機織面料，吸濕排汗要求高的部位可采用單向導濕面料或其他優選面料。ZHANG[24]等根據人體的熱量和濕度分布設計了拼接背心，在不同的實驗中將不同性能的織物應用于人體的不同部位，以確定在運動背心中提供最佳熱舒適的組合，后采用主觀磨損實驗對運動背心進行了評價，驗證了特殊面料拼接設計可以提升背心的熱濕舒適性。張云[25]通過緊身衣著裝實驗，做出運動中人體表面出汗熱濕分布區域圖，得出可通過拼接不同的吸濕排汗面料來達到人體穿著舒適性。從而確定服裝結構優化設計。

2.5 口袋設計

在進行口袋設計時，口袋位置應該考慮人體熱濕散失、手臂插入的方便性、口袋的功能性和裝飾性等因素。目前，國內外不論是軍裝還是工作服，胸前和褲裝口袋設計都是完全服帖在胸前或褲子前面，增加了服裝材料之間的厚度，影響服裝的透氣透濕效果[26]。美國陸軍OCP迷彩作訓服款式設計中將前胸口袋向前中線方向傾斜 45°，減小了胸部的覆蓋面積，從而加快胸部服裝與外界環境間的空氣流動，有效地散熱散濕[27]。

3 導濕快干服裝測試與評價

導濕快干服裝的開發尚未形成一定體系，有關導濕快干服裝的測試還需要不斷完善。需要有相關的實驗驗證現有導濕快干服裝是否能滿足人體對于適應高濕熱環境的需求。在極端環境中，可用出汗假人代替真人著裝實驗，但在實際高溫高濕環境中真人穿著感覺與實驗預期并不完全符合，對于不同功能性防護服裝的穿著感覺受多方面因素影響[28]。因而需要進行人體日常穿著試驗，以全面地測試和評價導濕快干服裝的熱濕效果。

3.1 測試階段

導濕快干服裝經過開發完成以后，需要對其導濕快干性能進行測試。目前常用的測試儀器有出汗假人、溫濕度傳感器、紅外熱像儀。出汗假人可隨時應用于不同環境和時間導濕快干服裝效果的測試，溫濕度測試儀主要實時記錄在整個實驗過程中人體體表的溫濕度值，紅外熱像儀則主要記錄在實驗時不同時間段內人體體表溫度的變化值。

出汗假人是測試適應高濕熱環境導濕快干服裝必不可少的儀器。在實驗室設定的高溫高濕環境中，出汗假人能夠對服裝各個部位以及整體的熱濕性能進行測試，還可以在極端環境條件下測試服裝的吸濕排汗效果，避免生理因素等因素的影響，可操作性較好，且客觀性較強。出汗假人的性能狀態可通過表面溫度、產熱量、熱阻、濕阻等指標來描述。目前，出汗假人已被大量運用在人體工效學實驗中[29]。如李菲菲[30]在出汗假人的基礎上研究了服裝的熱濕舒適性。吳建松[31]用出汗假人測試分析了煤礦工作服的熱阻和濕阻。錢曉明等[32]利用出汗假人研究了風速和行走速度對服裝總熱阻和濕阻的影響。高溫高濕環境中，導濕快干服裝的成衣測試需要使用出汗假人。

溫濕度傳感器、紅外熱像儀經常被用于真人穿著評價實驗中，也是導濕快干服裝測試評價的重要手段。實際研究中，在高溫高濕人工氣候倉內，真人著裝前后，利用紅外熱像儀捕捉人體表面的瞬間溫度，同時使用溫濕度傳感器采集衣下微環境的溫度和濕度，以此來表征服裝的導濕快干效果。同時采用主觀問卷調查的方式記錄人體實驗前后的熱濕感受。王彬清[33]在人體穿著T恤實驗的基礎上，使用溫濕度傳感器、紅外熱像儀實現實時收集人體溫濕度感覺的數據。

3.2 評價階段

服裝的熱濕舒適性受結構、材料、人體生理、心理等多方面因素的影響，評價服裝的熱濕舒適性總體來說比較困難，目前最理想的評價方法是服裝的熱濕舒適性綜合評價[34]，可通過主客觀評價相結合的方式來做出服裝熱濕舒適性綜合評價。

客觀上，可通過采用模糊綜合評判、層次分析法、灰色聚類分析、方差分析等數學方法分析高濕熱環境中人工氣候倉內出汗假人測試數據相關指標。如人體的核心溫度(直腸溫度、口腔溫度、耳內溫度等)、平均皮膚溫度(通過測量全身多處皮膚溫度，求加權平均值獲得)、人體末端皮膚溫度(如手、大腳趾、耳朵、臉的溫度)、心率(用心率表記測)[35]等來表征服裝的導濕快干效果。主觀上通過分析著裝實驗對象的問卷結果，分析著裝者在生理和心理方面的舒適感覺，比如悶熱感、黏感、涼爽感、舒適感等，并給出相應的數字等級。在綜合分析客觀測試結果和主觀評價結果后得到導濕快干服裝的綜合評價。最后可以通過日常環境下真人著裝實驗驗證出汗假人、真人著裝實驗的合理性，以此判斷導濕快干服裝的開發效果。

4 結束語

本文基于導濕快干服裝開發影響因素，提出適應高濕熱環境的導濕快干服裝設計方法、測試與評價方法，可為導濕快干服裝的開發提供參考。導濕快干服裝可以從服裝材料與款式結構相結合的角度開發設計，應用功能面料結合人體工效學原理設計適合的服裝結構是研究新型多功能導濕快干服裝的思路和方法。在分析總結高濕熱環境中導濕快干服裝測試和評價研究現狀的基礎上，提出了在模擬環境倉中進行主客觀評價相結合的方法，確保合理評價服裝在不同的真實穿著環境中的導濕快干效果。

導濕快干服裝的開發可以滿足高濕熱環境下特殊工作人群對服裝功能性和舒適性需要，本文分析的服裝開發和測試評價方案，可以為服裝開發者提供理論依據和設計思路。