适应高湿热环境的导湿快干服装

王 欢 李艳梅

(上海工程技术大学 服装学院，上海 201620)

导湿快干服装是指能够满足人体在高湿热环境或运动量比较大时，对服装在吸水、导湿、快干等方面功能性要求的服装。随着生活质量的提高，人们对于穿着服装的适应性、健康性、舒适性等要求也越来越高。根据环境温湿度与人体热湿平衡的关系，通常把35 ℃以上的环境温度认为是高温环境，相对湿度大于60%的环境认为是高湿环境[1]。

人体着装时，身体的热量和湿度将停留在衣服和身体之间的空气层中，并在身体的热量和湿度传递到周围空气之前在皮肤和衣服之间形成特殊的微气候环境[2]。保持微气候环境的热湿平衡对于服装的舒适性至关重要。李伊洁[3]根据人体热平衡理论和热舒适理论分析设计了适应高湿热环境的矿用压缩空气为冷源的冷却服，但其成本相对较高，不能广泛适用。借助于服装材料开发满足高湿热环境的功能服装成为目前该领域研究的热点。肖柳庆[4]研究出可通过多层纺织材料的组合和排列，使服装达到兼具透气性、保温性和防风性的要求。王丽文[5]研究得出吸湿性聚酯纤维运动服装的降温效果最好，涤/棉最差，认为化学纤维做导湿快干服装的原料有助于提高运动服的热湿舒适性。PRIYALATHA S 和RAJA D[6]设计开发了一种仪器，研究了不同变形条件下针织物的排汗行为，测量了织物在运动状态下的芯吸速率，可用于测量织物在动态、静态时的液体扩散特性。根据服装工效学原理，服装结构对于服用舒适性的影响也很重要，但目前很少从结构角度研究适应高湿热环境的服装。服装的导湿快干效果受周围环境、身体状况和服装结构等多种因素的影响。当外界环境相同时，人体的热湿传递主要由服装结构及服装材料的性能决定[7]。卢业虎[8]通过对高温液体环境下热防护服装热湿传递性能的研究，从面料的特征、服装尺码以及结构设计特征等方面明确了常用的热防护服装衣下空气层整体和局部的分布规律。为导湿快干服装设计提供了思路和方法。

目前研究者们主要从面料角度着手开发具有吸湿排汗效果的服装，其成本较高、开发应用较为困难。关于适应高湿热环境的导湿快干服装的研究非常少。由于工作环境、职业等差异，人们对于服装有不同的需求，如直升机飞行员、坦克车驾驶员、烈日下站岗的交通警等长期穿着制服外套[9]，他们都希望能穿着适应高湿热环境的导湿快干服装。本文从影响因素着手，提出一系列导湿快干服装设计理论、成衣测试方法和综合评价方法，为导湿快干服装提供开发思路和依据，具有重要实用价值和社会意义。

1 导湿快干服装的影响因素

导湿快干服装开发的影响因素主要有服装结构、服装面料、后整理等。

1.1 服装结构

服装结构在很大程度上影响其导湿快干性能。服装结构可通过改变服装与人体之间微环境空气层的分布来影响服装的热湿传递性能[10]，因此，服装结构设计在影响服装热湿舒适性方面具有重要作用。人体汗液主要通过对流蒸发，空气对流是消散热量和水分的有效方式，可采取易于空气对流的设计方式使汗液和热量快速挥发，从而保持人体干燥舒适。

现在许多知名运动服装品牌着力开发导湿快干运动服装。如耐克的克利夫兰骑士队勒布朗·詹姆斯球衣，侧缝采用开口造型设计，领口部位有2个领省，袖窿和领口均设计成圆形，开口面积较大，加速了热量和汗液的挥发，提升了球衣的热湿舒适性，采用锯齿形缝线缝合前后衣片包边领口和袖窿，提升了球衣的耐穿性和美观性。

迪卡侬的运动服装多采用拼接设计、立体裁剪等手法，结合功能性面料，开发导湿快干运动服装。如其紧身运动衣设计，采用不同的织物进行拼接，人体腋下、胸前、后背等温湿度较高的部位拼接不同的吸湿速干织物[11]，并尽量避免省道的设计，减少运动时皮肤与衣服间的摩擦。运动品牌锐步的女子搏击背心健身服的高领口、塑形下摆，对人体在激烈运动时易受损伤部位进行保护，其后背全网眼设计透气性好、易于降温排汗，工字交叉带贴合体形设计覆盖人体面积小，让肩部自由移动，使人体在运动中保持身体凉爽。

1.2 服装面料

高湿热环境中，出汗量比较大,汗液难以蒸发，就会有闷热潮湿感。因此，要求服装面料必须具有良好的导湿快干性能，即身体表面的汗液可以迅速转移到衣服表面并迅速流失，从而保持皮肤干燥舒适。在夏季高温、高湿的环境中，或在人体大量运动出汗时，普通织物也能吸收汗液，但不能及时将汗液排入大气，造成人体不适。因而选择吸湿排汗性能好的针织、机织面料是导湿快干服装开发的基础。

目前具有吸湿排汗性能面料的开发已经趋于成熟，应用较好的吸湿排汗纤维主要是Coolmax，Topcool，Aerocool等[12-13]。SHADI等[14]研究了水分吸收材料对消防员防护服的物理和热生理舒适性的影响，使用超吸收纤维(SAF)或Coolmax材料为消防防护服开发了一种新的内层织物，可以通过在内层材料中加入SAF或Coolmax来改善消防员的体感舒适度，但这些材料的织物机械性能较低。严玉秀等[15]使用CLEANCOOL、聚酯纤维和锦纶纤维获得一种兼具吸湿、快干、抗菌、防臭功能的无缝运动针织面料。CLEANCOOL纤维具有吸湿快干抗菌防臭功能。

1.3 后整理

后整理是影响服装吸湿排汗性能的重要方面。LI Q等[16]通过对天然短纤维吸湿透气性能的研究，对合成连续长丝纱和天然短纤纱的处理方法进行了比较，发现虽然预洗处理可以通过改变纤维表面状态来改善纱线芯吸速率，但是等离子体处理是增加长丝纱线和短纤维纱线芯吸速率更有效的方法。周莉亚等[17]研究连续纱吸湿性对针织双层织物液体传导性能的影响，经过后整理处理、织物纹理设计，得到具有水分管理、吸湿快干等特点的针织面料，研究过程发现与普通聚酯纤维相比，改性涤纶具有较高的吸湿性，可以提升织物的吸水效果。崔洁等[18]对吸湿排汗COOLPLUS面料进行染整加工，详细描述了关于温和预处理、松染和吸水整理的工艺必要性和工艺要点，使面料具有最大限度吸湿快干效果，并达到牢度最佳。高湿热环境中，可通过织物的后整理使服装达到吸湿速干的要求，并兼顾其他性能的稳定性。

2 导湿快干服装设计方法

导湿快干服装设计方法可主要从开口、宽松量、合体性、面料拼接、口袋等方面考虑。其他方面如服装厚度、美观性、分层设计、局部细节设计等也是不可忽略的重要设计方向。

2.1 开口设计

服装结构设计中，可设计一些易于空气流通的结构来加速服装热量散失、蒸发、对流[19]。如烟囱效应见图1，台灯效应见图2。

图1 烟囱效应

图2 台灯效应

服装热湿传递也受环境温湿度、风速等因素影响，在温度高、湿度低、风速高的环境条件下服装的对流散热更快，结合合理的开口设计，可以达到良好的对流散热效应。

2.2 宽松量设计

宽松量，开口与服装的热湿散失效果成正相关关系[20]。宽松量设置要取得最大的效果必须考虑以下要素：一是满足人体拉伸方向需要。二是在皮肤伸展偏移部位应配置伸展性好、还原性高的纺织材料。三是衣服的周长松量应该基于皮肤运动的位置和方向。为了避免褶皱，应该根据身体结构和面料性能来考虑松量的位置、数量和方向[21]。在满足服装合体性要求的情况下，通过在人体重要的部位设计省道、褶裥，增加衣下空气流动可以提高服装的透湿指数[22]，以达到提高服装舒适性的目的，通常设计的主要部位有腋下、后背、前胸、大腿等人体温湿度变化比较明显的部位。如为了保证手臂的活动量，在臂根周围设计松量，并在容易聚集汗液的腋下增加拉链、开口或者拼接吸湿速干面料等，以达到功能性要求。

2.3 合体性设计

服装合体性通常以省道、分割线、褶皱等形式实现[23]。服装结构、造型设计的主要方法是省道设计。普通省道包括肩省、胸省、腰省等。分割线不仅可以形成多种形状，而且可以使衣服适应人体不同部位结构变化，兼具装饰性和功能性特征。褶皱是省道变化的一种形式，具有丰富的立体效果，褶皱可以使服装有一定程度的松量，以满足人体运动的需要。省道和分割线减少了服装与人体之间的空间，使服装看起来更加合体美观。

2.4 面料拼接设计

导湿快干服装开发时通常采用局部拼接设计。在服装机械性能要求比较高的部位可采用吸湿速干机织面料，吸湿排汗要求高的部位可采用单向导湿面料或其他优选面料。ZHANG[24]等根据人体的热量和湿度分布设计了拼接背心，在不同的实验中将不同性能的织物应用于人体的不同部位，以确定在运动背心中提供最佳热舒适的组合，后采用主观磨损实验对运动背心进行了评价，验证了特殊面料拼接设计可以提升背心的热湿舒适性。张云[25]通过紧身衣着装实验，做出运动中人体表面出汗热湿分布区域图，得出可通过拼接不同的吸湿排汗面料来达到人体穿着舒适性。从而确定服装结构优化设计。

2.5 口袋设计

在进行口袋设计时，口袋位置应该考虑人体热湿散失、手臂插入的方便性、口袋的功能性和装饰性等因素。目前，国内外不论是军装还是工作服，胸前和裤装口袋设计都是完全服帖在胸前或裤子前面，增加了服装材料之间的厚度，影响服装的透气透湿效果[26]。美国陆军OCP迷彩作训服款式设计中将前胸口袋向前中线方向倾斜 45°，减小了胸部的覆盖面积，从而加快胸部服装与外界环境间的空气流动，有效地散热散湿[27]。

3 导湿快干服装测试与评价

导湿快干服装的开发尚未形成一定体系，有关导湿快干服装的测试还需要不断完善。需要有相关的实验验证现有导湿快干服装是否能满足人体对于适应高湿热环境的需求。在极端环境中，可用出汗假人代替真人着装实验，但在实际高温高湿环境中真人穿着感觉与实验预期并不完全符合，对于不同功能性防护服装的穿着感觉受多方面因素影响[28]。因而需要进行人体日常穿着试验，以全面地测试和评价导湿快干服装的热湿效果。

3.1 测试阶段

导湿快干服装经过开发完成以后，需要对其导湿快干性能进行测试。目前常用的测试仪器有出汗假人、温湿度传感器、红外热像仪。出汗假人可随时应用于不同环境和时间导湿快干服装效果的测试，温湿度测试仪主要实时记录在整个实验过程中人体体表的温湿度值，红外热像仪则主要记录在实验时不同时间段内人体体表温度的变化值。

出汗假人是测试适应高湿热环境导湿快干服装必不可少的仪器。在实验室设定的高温高湿环境中，出汗假人能够对服装各个部位以及整体的热湿性能进行测试，还可以在极端环境条件下测试服装的吸湿排汗效果，避免生理因素等因素的影响，可操作性较好，且客观性较强。出汗假人的性能状态可通过表面温度、产热量、热阻、湿阻等指标来描述。目前，出汗假人已被大量运用在人体工效学实验中[29]。如李菲菲[30]在出汗假人的基础上研究了服装的热湿舒适性。吴建松[31]用出汗假人测试分析了煤矿工作服的热阻和湿阻。钱晓明等[32]利用出汗假人研究了风速和行走速度对服装总热阻和湿阻的影响。高温高湿环境中，导湿快干服装的成衣测试需要使用出汗假人。

温湿度传感器、红外热像仪经常被用于真人穿着评价实验中，也是导湿快干服装测试评价的重要手段。实际研究中，在高温高湿人工气候仓内，真人着装前后，利用红外热像仪捕捉人体表面的瞬间温度，同时使用温湿度传感器采集衣下微环境的温度和湿度，以此来表征服装的导湿快干效果。同时采用主观问卷调查的方式记录人体实验前后的热湿感受。王彬清[33]在人体穿着T恤实验的基础上，使用温湿度传感器、红外热像仪实现实时收集人体温湿度感觉的数据。

3.2 评价阶段

服装的热湿舒适性受结构、材料、人体生理、心理等多方面因素的影响，评价服装的热湿舒适性总体来说比较困难，目前最理想的评价方法是服装的热湿舒适性综合评价[34]，可通过主客观评价相结合的方式来做出服装热湿舒适性综合评价。

客观上，可通过采用模糊综合评判、层次分析法、灰色聚类分析、方差分析等数学方法分析高湿热环境中人工气候仓内出汗假人测试数据相关指标。如人体的核心温度(直肠温度、口腔温度、耳内温度等)、平均皮肤温度(通过测量全身多处皮肤温度，求加权平均值获得)、人体末端皮肤温度(如手、大脚趾、耳朵、脸的温度)、心率(用心率表记测)[35]等来表征服装的导湿快干效果。主观上通过分析着装实验对象的问卷结果，分析着装者在生理和心理方面的舒适感觉，比如闷热感、黏感、凉爽感、舒适感等，并给出相应的数字等级。在综合分析客观测试结果和主观评价结果后得到导湿快干服装的综合评价。最后可以通过日常环境下真人着装实验验证出汗假人、真人着装实验的合理性，以此判断导湿快干服装的开发效果。

4 结束语

本文基于导湿快干服装开发影响因素，提出适应高湿热环境的导湿快干服装设计方法、测试与评价方法，可为导湿快干服装的开发提供参考。导湿快干服装可以从服装材料与款式结构相结合的角度开发设计，应用功能面料结合人体工效学原理设计适合的服装结构是研究新型多功能导湿快干服装的思路和方法。在分析总结高湿热环境中导湿快干服装测试和评价研究现状的基础上，提出了在模拟环境仓中进行主客观评价相结合的方法，确保合理评价服装在不同的真实穿着环境中的导湿快干效果。

导湿快干服装的开发可以满足高湿热环境下特殊工作人群对服装功能性和舒适性需要，本文分析的服装开发和测试评价方案，可以为服装开发者提供理论依据和设计思路。