影響服裝保暖材料保暖性的因素及研究的途徑

服裝保暖材料是影響服裝保暖性能的重要因素。許多國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)服裝保暖材料進(jìn)行了研究和試驗(yàn)。在《科學(xué)服裝》一書中，作者系統(tǒng)地揭示了服裝保暖材料的理論和實(shí)踐。但是，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型服裝保暖材料的相繼問(wèn)世，人們著裝觀念不斷變化，對(duì)服裝保暖材料的研究和認(rèn)識(shí)也有所深化和提高。本文重點(diǎn)對(duì)影響材料保暖的因素及服裝保暖材料研究的途徑進(jìn)行探討。1動(dòng)態(tài)空氣厚度材料纖維是熱的不良導(dǎo)體，然而空氣的熱傳導(dǎo)率比纖維更小，大約只有棉花的1/3，羊毛和睛綸的1/2。表1是空氣、水分和各種纖維的導(dǎo)熱系數(shù)。因此，材料保暖的機(jī)理在于：材料所固定的相當(dāng)量的靜止空氣產(chǎn)生的隔熱作用。材料及其聚集狀態(tài)固定空氣的能力越強(qiáng)，材料就越保暖。棉花、羽絨和化學(xué)纖維等的保暖性能之所以有差異，主要是由于它們的聚集狀態(tài)和組織結(jié)構(gòu)，在動(dòng)態(tài)條件下關(guān)鎖空氣能力的大小造成的。試驗(yàn)表明，材料的保暖性跟它所固定的靜止空氣層的厚度密切相關(guān)，材料越厚，其內(nèi)部的靜止空氣越多，它的保暖性就越好?？偤筌娦柩b備研究所曾經(jīng)利用熱熔粘結(jié)法試制一種滌綸混合絮片，由2～3種不同粗細(xì)的滌綸纖維與低熔點(diǎn)丙綸纖維混合加工而成，不同纖維之間的比例及纖維本身的粗細(xì)搭配都比較講究。這種混合絮料具有膨松性和壓縮回彈性好的突出特點(diǎn)，所以保暖性優(yōu)于棉花和普通的滌綸纖維絮料。2材料自身保暖性對(duì)于一定重量的保暖材料來(lái)說(shuō)，體積密度適當(dāng)才會(huì)有好的保暖效果。材料的體積密度過(guò)大，它所固定的空氣越少，傳導(dǎo)熱量增加，會(huì)降低材料自身的保暖性；材料體積密度過(guò)小，其集合體中的空氣易形成對(duì)流，也會(huì)降低材料的保暖性。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)介紹，絮料的體積密度為0.03～0.06g/cm從試驗(yàn)結(jié)果可以看出：(1)同是羊毛纖維，因毛衣與絮片的纖維集合體狀態(tài)不同，含氣量和導(dǎo)熱量的大小也不同，即使毛衣的平面重遠(yuǎn)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，但未經(jīng)絎縫的保暖量大于絎縫的。3纖維細(xì)對(duì)材料保暖性的影響保暖材料，尤其是用作絮料的纖維，保暖性與纖度（D）有密切的關(guān)系。纖維越細(xì)，纖度越小，單位重量?jī)?nèi)的纖維數(shù)目越多，纖維的表面積越大，吸附空氣的能力越強(qiáng)，纖維的保暖性就越好。這里有三組試驗(yàn)數(shù)據(jù)：(1）平面重200g/m(2）平面重400g/m(3）平面重200g/m上述數(shù)據(jù)表明：在絮料厚度和纖維粗細(xì)相同的條件下，平面重加倍，纖維總表面積也加倍，則保暖值增加0.4clo；在絮料平面重和厚度相同的條件下，纖維的粗細(xì)由1.5D代替6D，纖維的總表面積同樣加倍，這樣在不增加重量的情況下，絮料的保暖值則增加0.6clo；差值（2.3～2.1clo）的產(chǎn)生是由不同粗細(xì)纖維的導(dǎo)熱率不一樣所產(chǎn)生的。這樣，從表面上看，似乎是不管密度如何，纖維越細(xì)，其保暖性越好，但實(shí)際上并非如此。當(dāng)纖維很細(xì)時(shí)，因缺乏剛性，由它構(gòu)成的保暖材料，受壓后不易恢復(fù)其膨松狀態(tài)，使保暖性受到影響。因此，用于被服的絮料，為保持良好的膨松性和壓縮回彈性，所選用纖維的纖度應(yīng)在1.5～6D之間，并且由粗細(xì)不同的纖維混合組成為好。近些年來(lái)，市場(chǎng)上出售一種超細(xì)丙綸絮料，這是一種低旦纖維絮料，在相同平面重條件下，它的總表面積大約是1.5D滌綸絮料的5倍。在特定空間內(nèi)，它能使留存空氣的量增加，減少傳導(dǎo)熱的散失，因此，這種絮料具有重量輕、保暖性好和不臃腫的突出優(yōu)點(diǎn)。但是，它的膨松性、壓縮回彈性和耐熱性較差，且價(jià)格較高，在用它制做防寒服裝時(shí)一般多與優(yōu)質(zhì)滌綸絮料復(fù)合使用。4液態(tài)水分含量對(duì)保暖性的影響不同的保暖材料，如羽絨、中空滌綸和實(shí)心滌綸絮料，在干濕條件下的保暖性是不一樣的。一般地說(shuō)，在干燥情況下，羽絨的保暖性最好，其次是中空滌綸絮料，再次是實(shí)心滌綸絮料。但是，羽絨潮濕后，其保暖量的變化十分明顯，液態(tài)水分含量大時(shí)，其保暖量會(huì)降低到干燥時(shí)的一半。而滌綸絮料由于回潮率小，液相水分難以附著，干濕條件下的保暖性變化不大。表3是水分含量對(duì)羽絨保暖件的影響。羽絨是一種傳統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)保暖材料，具有膨松、質(zhì)輕、壓縮回彈性和保暖性好的特點(diǎn)，但缺點(diǎn)是受原料的影響質(zhì)量參差不齊，回潮率高，潮濕后保暖值下降明顯，而且制成品臃腫，穿著活動(dòng)不便，所以近年來(lái)在人們穿衣觀念變化的情況下，羽絨制品銷路一直不看好。最近，總后軍需裝備研究所與有關(guān)工廠協(xié)作，對(duì)羽絨進(jìn)行深加工，研制出一種羽絨復(fù)合絮片，并用做防寒服和防寒鞋的保暖材料，取得很好的應(yīng)用效果。5反射輻射熱作用關(guān)于鍍鋁反射薄膜。前些年，國(guó)內(nèi)曾出現(xiàn)宇航棉熱，試圖使用鍍鋁反射薄膜提高絮料的保暖性。從理論上看，這樣做似乎有一定道理，但實(shí)際上效果很不明顯。為什么暖瓶的夾層中銀鍍層有那么好的保溫效果，而服裝絮料使用鍍鋁層保暖效果不明顯呢？這是因?yàn)榕繆A層抽了真空，熱水幾乎全部通過(guò)輻射方式向外散熱，鍍銀層有反射輻射熱的作用。宇航服正是基于這個(gè)道理而研制的。人在穿衣御寒情況下，體熱通常是通過(guò)對(duì)流、輻射、傳導(dǎo)和蒸發(fā)向周圍環(huán)境散失的，由于人體與衣服一般是處在相對(duì)開放的空間內(nèi)，對(duì)流散熱量明顯增加，輻射散熱量相當(dāng)有限，所以金屬鍍層反射輻射熱的作用也就不明顯了。關(guān)于涂層或?qū)訅嚎椢铩Ｆ桨弩w暖試驗(yàn)表明，采用透濕而不透水的涂層或?qū)訅嚎椢?，?duì)絮料的保暖性也基本上沒(méi)有影響。表4是涂層或?qū)訅嚎椢飳?duì)絮料保暖性的影響。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，由于服裝是一個(gè)相對(duì)開放的系統(tǒng)，所以在風(fēng)雨條件下，由于涂層或?qū)訅嚎椢锾岣吡朔b防風(fēng)防雨性能，有效地減少了對(duì)流產(chǎn)生的熱損失，因此提高了服裝的保暖性。總后軍需裝備研究所用自行研制成功的PTFE層壓織物作面布，制作防寒服裝在部隊(duì)試穿，其防水透濕性和防風(fēng)保暖性非常突出,得到了部隊(duì)官兵的肯定。6遠(yuǎn)紅外絮料及其材料在材料中的保鮮量遠(yuǎn)紅外纖維是通過(guò)向成纖聚合物中添加具有遠(yuǎn)紅外發(fā)射能力的陶瓷粉末，研制開發(fā)出的新型功能纖維。據(jù)報(bào)載，用它制作的織物或絮料，不僅具有較好的保暖性能，而且還有一定的保健功能。為了說(shuō)明遠(yuǎn)紅外纖維的保暖功能，這里做了一組試驗(yàn)：兩種平面重接近的遠(yuǎn)紅外滌綸絮料（遠(yuǎn)紅外纖維含量14%）和普通中空滌綸絮料，進(jìn)行保暖量測(cè)試比較。表5是兩種絮料保暖量測(cè)試結(jié)果。表中數(shù)據(jù)表明，盡管遠(yuǎn)紅外絮料的平面重高于普通中空滌綸絮料，但它的保暖量卻略低于普通中空滌綸絮料。近些年來(lái)，市場(chǎng)上出售的多種保暖內(nèi)衣，據(jù)稱都有遠(yuǎn)紅外保暖功能。但從中消協(xié)發(fā)布的試驗(yàn)結(jié)果看，多數(shù)保暖內(nèi)衣樣品的遠(yuǎn)紅外發(fā)射率與一般羊毛內(nèi)衣和普通滌綸面料相比并不高。有關(guān)方面專家解釋，任何物質(zhì)都能發(fā)射遠(yuǎn)紅外線，如棉織品的遠(yuǎn)紅外發(fā)射率就較高，常溫下可達(dá)到75%左右。遠(yuǎn)紅外纖維對(duì)保暖材料保暖性影響的大小，取決于其中遠(yuǎn)紅外發(fā)射物的含量與品質(zhì)，如果遠(yuǎn)紅外發(fā)射物的含量不高、品質(zhì)不好，其對(duì)保暖材料的保暖性能影響甚微。7服裝材料研究綜上所述，保暖材料的保暖性能是由多種因素決定的，無(wú)論哪一種保暖材料，都不是完美無(wú)缺的。因此，在對(duì)保暖材料研究和選擇應(yīng)用的時(shí)候，既不能因循守舊，一味堅(jiān)持非傳統(tǒng)的保暖材料不用；也不能標(biāo)新立異片面認(rèn)為唯新的保暖材料就是好。而是應(yīng)當(dāng)運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，對(duì)保暖材料進(jìn)行系統(tǒng)的研究，并針對(duì)實(shí)際需求，科學(xué)地選用保暖材料。一是開展進(jìn)一步的理論研究，研究人體產(chǎn)熱、散熱的規(guī)律，研究人—服裝—環(huán)境系統(tǒng)間的關(guān)系，研究服裝保暖的機(jī)理，研究科學(xué)穿衣的理論，用科學(xué)的理論指導(dǎo)保暖材料的研究應(yīng)用。二是采用新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備，對(duì)傳統(tǒng)的保暖材料進(jìn)行改進(jìn)研究，發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，克服不足，提升技術(shù)含量，提高綜合性能。文中提到的羽絨絮片和羊毛絮片的研究，開辟了傳統(tǒng)保暖材料研究應(yīng)用的新天地。三是研究?jī)?yōu)質(zhì)復(fù)合保暖材料，如滌綸絮料與超細(xì)丙綸絮料復(fù)合，各自缺點(diǎn)和不足可以得到彌補(bǔ)或消除，優(yōu)點(diǎn)和長(zhǎng)處得到發(fā)揮，即達(dá)到取長(zhǎng)