解讀防寒服裝的科技密碼

解讀防寒服裝的科技密碼

近日,多地發佈了寒潮預警,有些地區氣溫甚至已經降回至0℃以下,大家要做好防寒保暖措施應對寒冬。

 

提到防寒保暖,一般都會想到防寒服、防寒手套、防寒靴等。防寒服並不止是普通的羽絨服,不止保暖這麼簡單,防寒服還需滿足多重需要。下面我們來詳細介紹一下

防寒服的分類

防寒服可為三種:普通防寒服、高原防寒服和極冷防寒服。

普通防寒服是在一般寒區設計的,日常的防寒保溫例如棉衣羽絨服就是普通防寒服。

高原防寒服以普通防寒服為基礎,是為高原寒區設計的,高原環境風大且空氣稀薄,防寒服的設計就要考慮在有效保暖的前提下如何解決負重。

極冷防寒服以普通防寒服為基礎,是為高寒區設計的,要能忍耐-50℃的嚴寒、強調防風、防寒、透氣,要成保暖的同時又能使皮膚水份散出。為達到極寒條件下的防寒水準可以考慮增大防寒絮層的厚度。

防寒服應用領域非常廣泛,除了日常的羽絨服,還有軍警、高原邊防用防寒服;戶外登山用防寒服;水上運動防寒服;宇航航太用防寒服;職工低溫作業防寒服,例如建築施工、電力輸變電線路施工與維護、地質勘探、野外考察、冷庫、地窖等。

防寒服是如何防寒的?

人體體熱的失散,95%是在皮膚表而進行的。從體表向衣物表面散失熱的方式有熱傳導、熱對流和熱輻射,其中主要靠熱傳導來放熱。從衣物表面向外界放熱主要靠熱對流,但也伴隨著傳導和輻射。

熱傳導
輻射
對流

因此,對於外界的寒冷,為了能有效地保溫,就要儘量使從體表通過衣物層向外界放熱降低,從而保持了正常的皮膚溫度。由此可見,防寒的效果,主要是通過降低衣物層的熱傳導來實現的。衣物層的熱傳導是由衣料的原料纖維的熱傳導度和混合在其中的空氣的熱傳導度來決定的。

 

簡單來說,防寒服的原理就是憑藉自己的填充物固定住空氣,因為不流動的空氣是熱的不良導體,能夠阻止我們身體熱量的散失,起到保暖效果。

 

防寒相關標準

  • EN 342-2017  防護服-防寒套裝和服裝
  • EN 14058-2017  防護服-冷環境防護服
  • GB/T 13459-2008  勞動防護服-防寒保暖要求
  • ANSI/ISEA 201-2012  冷環境下保暖服裝分級
  • BS EN 511-2006  防寒手套
  • GB/T 24254-2009  紡織品和服裝-冷環境下需求熱阻的確定
  • GJB 58A-2006  冬服保暖標準

 

防寒服保暖性能的評價指標

儘管對保暖材料與服裝測試評價的指標很多,但主要集中在保暖性、透濕性和熱濕綜合性能幾個方面,具體如下:

保暖性能——保暖率、導熱係數、熱阻

防寒服裝的保暖性能是指低溫環境下,防寒服裝具有抵抗或阻止穿戴者體熱散失的性能。其檢測指標主要有保暖率、導熱係數、熱阻。

導熱係數可理解為單位面積、單位時間內通過的熱量。織物的導熱係數越小,則織物的隔熱性能越好。

熱阻是服裝層中由於溫度梯度而產生的阻礙熱傳遞的能力,以服裝內外兩面的溫差與垂直通過服裝單位面積的熱流量之比表示,單位為m2·℃/W,也可用便於記憶和理解的熱阻單位:克羅 (clo)。目前常用暖體假人法測試服裝的熱阻。

PT Teknik 暖體假人

評估服裝熱阻Clo值 (保暖量) ,以及多種權威國際標準使用的熱舒適模型指標 (並且是建立模型所使用的原型機)。

C-Therm 導熱係數分析儀

評估服裝/織物材料的熱傳遞性能。

環境溫度越低與服裝內部溫差越大,熱傳導越快,熱流失越多。降低外層服裝的導熱率、提高保暖層空氣靜止度、減緩熱流失是服裝保暖的最佳方案。

透濕性能——透濕率、透濕量、濕阻

透濕性是指汗氣透過織物的性能,是體現對人體散熱發汗時維持身體產熱和散熱的熱平衡能力指標之一,常用透濕率來表示。

透濕率用單位 g/m2/24h表示,測試方法分為蒸發法和吸濕法兩種。透濕性能還有兩個對應的量叫做透濕量和濕阻。

Textest FX 3180 透濕率分析儀

評估透濕排汗能力,解密“因排汗 (濕) 不暢造成失溫凍傷”

PT Teknik 出汗暖體假人

評估服裝熱阻及濕阻等熱濕舒適性能。

濕阻,反映的是鞋服透濕,和阻礙蒸發散熱的能力。

(從人體散熱學角度評估鞋服透濕性),濕阻越大, 其透濕能力越差, 越加阻礙蒸發散熱, 濕舒適性越差。相反濕阻越小, 濕舒適性越好。

冬季防寒服裝透濕時常被忽略,其實是一項十分重要的技術功能指標。人體揮發的濕氣如果無法及時排出,隨著服裝內部濕度的加大,導熱係數提高,熱流失加速。服裝穿著的舒適度降低,保暖性能下降,極寒環境戶外活動有失溫的風險。

熱濕綜合性能

熱濕綜合性能,這個指標是最後被提出來的,不過它也是判斷防寒服性能方面最為重要的一個指標。因為人體-服裝-環境之間的熱濕傳遞都可以歸結為“熱”的交換,那麼熱度和濕度的關係就直接關係到人體的舒適度。PT Teknik 除了提供用於測試整體服裝熱阻濕阻、熱濕舒適性的暖體假人,還支援單獨手部模型測試防寒手套、單獨腳部模型測試整鞋的熱阻,濕阻以及熱舒適/熱感覺指標。

其他舒適性能——防水、透氣性

現代防寒服及防寒織物不僅要具備較強的保暖效果,還應具備防風防水透氣功能。

透氣性衡量空氣通過材料的難易程度,它是衡量防寒服裝抗風能力的指標,以隔絕惡劣氣候環境造成的“風降溫”。而防水性是影響保暖效果的重要因素,因為面料沾水後,內部的填充物受潮,由於水(水汽)的導熱率大,會導致保暖性能降低。

防寒服的襯裡通常是一種特殊的織物,上面有一些小孔,衣內的濕氣可以通過這些小孔透出去,又能阻止水珠和風滲透進來。

Textest FX 3300 透氣性分析儀

評估防風性,解密“風降溫”

Textest FX 3000 靜水壓分析儀

評估防水(雨)性,解密“全天候應對策略”

 

小結

隨著各種細分化的測試需求,我們對織物防寒測試的應用,已不僅僅滿足於對面料的測試,更多的是應用於各種環境與行業產品下,對防寒成品熱舒適性的測試。

 

新世紀20年代,新一輪技術革命正處於孕育階段,其“引爆點”之一就是新材料。目前,包括我國在內的世界各國在各類防寒服研究上,都紛紛瞄準超細纖維、氣凝膠和石墨烯等新材質發力。系統研究表明,這些材質在防寒服應用上具有廣闊前景,讓我們拭目以待。

 

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