局部形变对羽绒服隔热性能的影响研究

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防寒服可保护人体免受低温侵害,对防寒服隔热性能全面准确的评估关系到着装者的健康与安全。作为常见的防寒服品种,羽绒优越的隔热性能主要得益于其较高的蓬松度,内部握持的大量静止空气对服装整体隔热性能的贡献较大。然而,羽绒服较易受压变形,静止空气量的减少会改变服装局部乃至整体的隔热性能。现行的羽绒服相关测评技术和标准,均未将其受压形变的因素考虑在内,具有局限性。因此,本文着重研究羽绒服受压形变时隔热性能的变化,挖掘二者之间的内在关联。
  本文基于对羽绒服日常使用状况的分析,确定四种羽绒服系带收紧量,借助三维扫描技术和逆向工程软件,实现对服装局部体积变化的量化表征和测量。通过实施暖体假人实验,对形变后的羽绒服进行热阻测量,获取服装整体热阻和局部热阻,分析服装形变对其隔热性能的作用规律,并且通过动态热阻测试,进一步探究形变对静态热阻和动态热阻的影响差异。此外,设计四个水平平米充绒量的实验样衣,进一步研究当服装充绒量不同时,服装形变对隔热性能作用机制的影响。选取具有代表性的羽绒服样衣,开展人体着装实验。受试者对所穿着的形变程度不同的羽绒服,进行主观热感觉评价,同时监测受试者身体不同部位的皮肤温度变化,对比暖体假人热阻测试结果,更为全面地评价形变对羽绒服隔热性能的影响。研究内容及相关研究结论具体包括以下三个方面:
  (1)羽绒服受压时体积变化规律
  一方面,羽绒服平均厚度和体积受到压力作用后呈现减小的趋势,变化比较明显且具有一定的规律性,而表面积的变化则更为随机。另一方面,尽管平均厚度和体积在随压力的变化情形中具有一定的相似性,但仍有一些局部的表现差异明显。羽绒服受压产生形变时,局部平均厚度的变化主要受到人体腰部凹陷特点的影响,也受到该区域的形变均匀度影响;而对于羽绒服局部体积的变化,该区域的形变均匀时则与人体腰部凹陷特征关系不强,形变不均匀时腰部特点则起到较大影响。
  (2)形变对羽绒服热阻的影响
  羽绒服未受压时,135g/m2为相对最优充绒量,其服装热阻值在4个受压水平下均保持最高。羽绒服受压时,羽绒服静态整体热阻随受压水平的增强呈现出先增后减趋势,且基本在a/3的系带收紧比例下达到最高,与服装平均厚度和体积均存在显著的正相关关系。此外,静态整体热阻因受压不同而表现出显著差异,模拟服装受压形变的系带收紧过程导致了羽绒服隔热性能的显著改变。
  局部静态热阻的变化受到人体腰部凹陷特征的影响较大,并且也与压力施加后产生的形变的均匀性有关,肩部负重对相邻身体部位的局部热阻的影响较小。
  受压形变对羽绒服整体动态热阻无显著影响,然而,在下胸部、下背部、腰腹部、右臀部和右腹部这些区域,压力作用会影响羽绒服在该区域的动态热阻变化。
  (3)形变对着装热感觉的影响
  在寒冷环境中,人体处于静止状态时,如所穿服装保暖能力不足,适当的服装加压能够从一定程度上改善着装者的心理热感觉,而且这种积极的影响在相对较厚的服装上表现得更为明显。
  当人体运动时,运动导致人体产热量增加以及对流换热量增加,使得此时寒冷环境中的人体对服装本身保暖能力的需求降低,加压给心理带来的积极影响减小。
  压力不仅导致服装形变并引起服装隔热值发生变化,而且还影响到人的心理反应机制。在受压形变的影响下,110g/m2充绒量的实验服装的受试者主观热感觉与客观热阻值具有较好的一致性;而135g/m2充绒量的实验服装的主客观测评结果之间一致性相对较弱。
  本文基于受压形变对羽绒服隔热性能的研究,将有助于全面评测羽绒服的防寒性能,可为实际的产品开发提供基础数据和理论依据,也可为用户提供准确的产品使用建议。
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