电发热袜产品现状分析及舒适性评价

刘咏梅，范雅雯

(东华大学 服装与艺术设计学院，上海 200051)

1 前言

足部距离心脏较远，循环能力弱，在低温环境下相比身体其他部位温度下降较快，极易产生足部冰凉的问题[1]。一般足部皮肤温度为25℃时，足部便产生冷感，到21℃时冷感明显且出现不舒适感[2]。通常情况下，人们采用增加袜子厚度来进行足部保暖，这种消极阻热式保暖许多时候并不能抵御足部的“冰凉”[3]。针对一些环境和一些人员的需求，基于电发热材料的电发热袜应运而生，其原理是将辅助加热设备置入到袜品中，利用电源驱动将电能转化成热能，促进足部保暖。

市场上的电发热袜产品已呈现一定规模，但专门研究电发热袜的文献鲜见，大多类似的研究都聚焦于电发热织物或电发热衣裤。如陈莉、张猛等人[4-5]均对嵌入了导电丝的电发热织物进行了探究，通过改变导电丝的数量、排列方式等来对比电发热织物的升温速度、发热功率等客观指标，只是导电丝和嵌入工艺存在不同。Wang等人[6]利用暖体假人评价了电发热背心的发热效率，研究了电发热背心对典型的三层服装(内衣、电加热背心、夹克)整体的微气候温度分布影响，并基于不同的环境温度给出电发热背心的功率建议。对于热舒适性的研究，现今多采用热舒适投票(TCV)和热感觉投票(TSV)的主观评价方法，TCV与TSV最开始是用来表征人对环境的意识状态[7]，但近几年来，在服装的热舒适性评价中也应用起来。电发热服装最终是服务于人体的，人主观上感觉舒适与否是电发热服最根本的出发点，因此本文从电发热袜产品调研着手，进行发热部位不同的电发热袜舒适性主观评价研究，为今后电发热袜的开发提供参考。

2 产品调研

2.1 调研方法

本次调研时间为2018年9月，以线上产品为主，选择了典型的销售平台：淘宝、京东、阿里巴巴以及ebay。在销售平台上输入“电发热袜”、“电热袜”、“充电加热袜子”、“Electric heating socks”等关键词，搜索出来的产品按照销量及产品差异度等进行了挑选，最后确定了26款电发热袜样本，并对其价位、筒长、材质、发热材料、是否能调温及加热区域等做了相关统计分析。

2.2 调研结果及分析

2.2.1 价格

如表1所示，电发热袜在100元～199元及200元～299元价格区间内所占比例最大，分别为26.9%和38.5%，两者比例之和占据了65%以上；其次是100元以下的电发热袜，比例占到了11.5%，其余的价格区间300元～399元、400元～499元、500元以上各占7.7%。因此可以看到市场上电发热袜的价格集中在100元～299元的区间内。

表1 价位占比统计

2.2.2 造型及材质

如表2所示，在袜子筒长方面，调研的袜品均是中筒或长筒，长筒所占比例比中筒更大，为61%。电发热袜主要用于低温条件下，袜筒长更有利于防寒保暖，且在寒冷环境中，由于人们的穿着习惯，袜筒长穿着更加方便舒适。同时对于配有电池的电发热袜来说袜筒还要解决电池的安放问题。

袜身材质方面，从产品详述中经过整理统计发现主要材质为棉的电发热袜产品所占比例最大，为70%，其中棉所占比例从50%到90%不等，大多为涤棉混纺材料；其次是腈纶和竹纤维，各占10%，主要材质为腈纶的袜品腈纶含量均在70%以上，多为腈纶与羊毛混纺材料；主要材质为锦纶、涤纶的产品各占5%。

表2 造型与材质占比统计

2.2.3 发热机制

如表3所示，对于电发热袜的发热材料，在产品的详细信息中有明确说明的均是碳纤维发热，碳纤维有良好的电热性能，近两年碳纤维的研究也较多，且碳纤维能辐射人体可以吸收的红外波长，因此具有一定的保健作用，它的柔软可加工性奠定了其应用在电发热服装上的基础。但在选定的袜子中有38%的发热材料在商品详情里没有做具体说明。

因个人的热觉感受存在差异，使用环境也存在差异，所以温度调节有一定的必要性，且大部分的电发热袜也都具有这一功能，占比约为61%。

表3 发热机制相关占比统计

在能调温的袜子中，大部分都是三档调节，但也存在四档调节温度的。

在有明确说明供电方式的发热袜中，76%都是配置可充电锂电池，剩下的为USB接口或为一/五号干电池供电，各占9%、15%，其中USB接口可连接移动电源或适配器。电发热袜耗电较多，可充电锂电池可循环利用且续航时间较干电池更长，因此得到更多应用。

加热区域方面，从产品详述中统计得到加热部位均在足尖部位，其中比例最大的为足底前，占58%，足面前发热占32%，剩下的10%是环绕足尖一圈均升温发热，这样增大了发热面积。从生活经验看，在低温环境下，人足尖处温度下降最快，因此电发热袜一般将发热部位选择为足尖。

通过本次调研发现：电发热袜市场目前还不够规范成熟，价格参差不齐；很多电发热袜袜身成分比例、发热材料等标注不清，产品参数如加热功率没有详细说明；发热区域均是足尖，但在这里升温舒适性是否最佳却无从考究，也没有确定的衡量标准，还有待进一步讨论。

3 产品分析

在产品最常见的价位区间100元～199元与200元～299元中选择两款销量最高的电发热袜进行实物分析，分别称为样品一、样品二，两款电热袜的示意图如图1所示。

图1 电发热袜样品示意图

两样品均为长筒造型，袜身的材料主要材质为棉，为棉涤混纺材料；发热材料均为碳纤维丝，置于袜子内侧，其所在区域附着一层涤纶布，为三层结构，碳纤维丝和连接导线被涤纶布与袜身车缝固定在里层。

样品一的发热部位为足底前部，不支持调节温度，电路集成为USB接口，使用者可以选择连接适配器，但会大大限制活动范围，也可选择连接2.0/2.1 A规格的移动电源。电发热袜样品二的加热区域为足面前部，支持三档调温，配置有可充电锂电池，满电状态下可使用2.5 h～6 h，袜口处设有电池袋。

4 不同发热部位舒适性评价实验

对于电发热袜来说，发热元件所在部位即为加热区域，从产品调研的统计中可以看到，目前市面上大部分的电发热袜发热部位都在足尖部位，发热区域单一，其合理性也需进一步讨论。在实际研究应用中，很难对服装与人体之间的舒适度进行量化评价，但只要主观实验环境符合实际的着装情况，建立合适的评价指标和体系后，就能测定人在特定情况下的真实反映。因此本节结合袜子结构与足部特征进行足部分区，对发热片的放置区域进行拓展，用主观评价的方法探究其舒适性。

4.1 实验设计

4.1.1 实验袜品

对于袜子，其主要由袜口、袜筒、袜脚、袜跟和袜头组成，其中袜脚包括袜面与袜底[8]。对于足部来说，本次选择跖围(经过第一和第五跖趾关节的最突出点围绕一周)、兜围(经过前跗骨突点、第五趾骨粗隆点、足心凹处围绕一周)、跗围(经过足后跟处、舟上弯点围绕一周)，足腕围(足腕最细处围绕一周)[9]四个足型测量的关键基础线，将足部划分为七个区域，其中足面上，因跗围线和兜围线相距较近，划分的区域合并，因此足部最终分为六个区域，分别为：足面前部、足面后部、足底前部、足底中部、足底后部、足腕部。划分后的六个区域与袜子结构对应关系如图2所示。

图2 足部分区示意图注：A-足面前部；B-足面后部；C-足底前部；D-足底中部；E-足底后部；F-足腕部

选定的实验基础袜为长筒造型，纤维成分为棉91%、涤纶8%、氨纶1%，袜子耐热性能优良，厚实保暖；发热材料为碳纤维加热片，面积为6.5 cm×7.5 cm，由两层非织造布中间夹碳纤维丝构成，厚度薄、重量轻，具有一般布状的柔软性，可折叠、耐水洗，额定电压5 V，额定功率2.5 W，经实验测得在室温条件下可快速升温至43℃左右，将六片相同的发热片分别缝纫至划分的六大区域内侧，得到六款电发热袜，袜子均使用USB接口，可直接接适配器或移动电源供电。

4.1.2 实验条件

实验地点选择实验人工舱，舱内温度设定为5℃，相对湿度为55%。实验对象选择5名东华大学在校女大学生，身高157 cm～162 cm，体重49 kg～52 kg，实验时身体状况良好。

4.1.3 实验方法

每位实验者进入人工舱，静候20 min后，依次穿上六款实验袜品，每款通电穿着10 min，在此过程中实验者们可以翻阅书籍，或坐或在一定范围内走动，实验者需采用七级量表法对异物接受程度及热舒适程度进行评分，对于异物接受程度，3分为完全可以接受，依次递减至-3分为完全不能接受；对于热舒适程度，3分为非常舒适，依次递减至-3分为非常不舒适。为防止上一款实验袜品的干扰，实验者在穿着下一款实验袜品时均需间隔10 min。

4.2 实验结果与分析

对统计的分数分别进行两次单因素方差分析，因子为六大足部分区，因变量分别为异物接受程度和热舒适程度，分析结果如表4、表5。

表4 单因素方差分析结果

表5 均值比较结果

从表4中可以看到异物接受程度不存在显著性差异，而不同足部区域之间的热舒适程度存在显著性差异。说明将加热片放在足部不同区域，对实验者影响不大，分析原因，实验样品的碳纤维布非常柔软轻薄，里面虽然嵌入了碳纤维丝，但碳纤维细软可折叠，缝纫至袜子上后，对实验者们的主观触感并没有造成显著影响，这种异物感实验者基本上都能接受。

再比较表5中足部不同区域加热后的热舒适程度平均得分，热舒适程度的平均得分为足面前部、足底中部>足底前部>足底后部>足面后部>足腕部。分析其原因，人处于低温环境时，足尖温度更低，人们希望在足尖处加热以帮助回暖，足跟处温度也低，但足跟处神经、血管分布少，且此处角质层厚，对温度反应迟钝。在足底中部分布着足底内侧动脉、足底外侧动脉及大量的神经深支、浅支，在这个区域进行加热时，能使局部血管扩张，末稍神经兴奋，血液循环加快，新陈代谢增强，进而产热增多，这对缓解足部乃至身体的寒冷有一定的积极作用。

5 结语

对当下市场上的电发热袜产品进行了调研，对其价位、造型、材质及发热机制方面进行统计分析发现：电发热袜以长筒棉袜为主，发热材料多使用碳纤维，并配置有可充电锂电池，可调温，加热区域均在足尖处；本次实验所用发热片中嵌入的碳纤维丝细软可折叠，异物接受程度无显著性差异，实验者都能接受。若发热材料有一定的体积和硬度，应考虑这个评价指标，选择异物接受程度好的足部区域；实验发现足面前部和足底前部的热舒适程度高，这与市面上的电发热袜在足尖加热相符，但实验表明足底中部也是热舒适程度高的一个区域，电发热袜可考虑将此处也作为加热区域。