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Über die Wärme- und Feuchtigkeitseigenschaften von Stoffen - 6 Voraussetzungen, die für die Entwicklung von Kleidungsstücken bekannt sein müssen

In Bezug auf die Umwelt sind Temperatur und Luftfeuchtigkeit die größten Auswirkungen auf den menschlichen Komfort, und der menschliche Körper muss in verschiedenen Umgebungen unterschiedliche Kleidung tragen. Daher ist die Untersuchung des menschlichen Körpers, der Kleidung, der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit ihrer jeweiligen Eigenschaften und Wechselbeziehungen die grundlegende Grundlage für unser Verständnis des Wärme- und Feuchtigkeitskomforts von Stoffen, die ich in den folgenden sechs Bereichen erörtern werde.

Warum untersuchen wir gemeinsam Temperatur und Luftfeuchtigkeit?

Die Temperatur, eine physikalische Größe, die mikroskopisch den Grad der Wärme oder Kälte eines Objekts angibt, ist die Intensität der thermischen Bewegung der Moleküle eines Objekts. Die Luftfeuchtigkeit, auch als "relative Luftfeuchtigkeit" bezeichnet, ist die Menge an Wasserdampf in der Atmosphäre, ausgedrückt als Prozentsatz der maximalen Menge an Wasserdampf, die Luft enthalten kann. Dieser prozentuale Gehalt variiert mit der Temperatur, wobei warme Luft mehr Wasserdampf und kalte Luft weniger enthält. Vollständig trockene Luft enthält keinen Wasserdampf und hat eine relative Luftfeuchtigkeit von 0%, während gesättigte Luft keinen Wasserdampf mehr aufnehmen kann und eine relative Luftfeuchtigkeit von 100% hat.

Temp und RH

Obwohl Temperatur und Luftfeuchtigkeit kein einziges Konzept sind, wird die Luftfeuchtigkeit direkt von der Temperatur beeinflusst, weshalb Temperatur und Luftfeuchtigkeit immer zusammen auftreten. Dies kann auch erklären, warum bei einer Temperatur von 55 ° C in der künstlichen Klimakammer die relative Luftfeuchtigkeit nicht den höchsten Wert von 95% erreicht, sondern nur 75%; Wenn die Temperatur auf etwa 40 ° C gesenkt wird, erreicht die Luftfeuchtigkeit den höchsten Wert.

Der Einfluss von Temperatur und Luftfeuchtigkeit auf den menschlichen Körper

Untersuchungen zeigen, dass der menschliche Körper für die Temperatur von 17 ° C bis 25 ° C, die Luftfeuchtigkeit 30% bis 60% und die Windgeschwindigkeit 2 m / s bis 4 m / s geeignet ist. Dies ist das angenehmste Wetter, das Menschen fühlen können. Der menschliche Körper ist ein selbstanpassendes System, das die Änderungen der Außentemperatur und -feuchtigkeit anpassen kann. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Regulierung des Körpers eine bestimmte Grenze darstellt. Wenn also Temperatur und Luftfeuchtigkeit zu hoch oder zu niedrig sind, welche Auswirkungen hat dies auf den menschlichen Körper?

Einflussfaktoren Auswirkungen auf den menschlichen Körper
Hohe Temperatur. In einer heißen Umgebung muss der Körper das Gleichgewicht der Körpertemperatur durch Verdampfen und Schwitzen aufrechterhalten. Dabei verliert der Körper durch Schweiß Salz, das Blut wird konzentriert und die Herzgefäße werden belastet, was zu einem Blutdruckabfall führt. Die Haut des Körpers schwitzt stark, wodurch die Nieren weniger Wasser ausscheiden, was sich auch auf die Nierenfunktion auswirkt. Hohe Temperaturen beeinflussen auch den menschlichen Appetit und die motorische Koordination usw.
Niedrige Temperatur. In einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen wird der Gewebestoffwechsel verbessert, um den Wärmehaushalt des Körpers aufrechtzuerhalten, und der Sauerstoffbedarf steigt. Wenn die oben genannten Bedingungen nicht erfüllt sind, erschöpft der Körper die Reserven der Körperzellen, was zu einer irreversiblen Umgebung für menschliches Gewebe führt. Da die Außentemperatur im Winter sehr niedrig ist, neigen die Blutgefäße des menschlichen Körpers dazu, hart und spröde zu werden. Insbesondere Menschen mittleren Alters und ältere Menschen sollten besonders darauf achten, die Kleidung zu erhöhen und sich warm zu halten.
Hohe relative Luftfeuchtigkeit Wenn die Luftfeuchtigkeit zu hoch ist, ist auch die Menge an Zirbeldrüsenhormon, die von den Zirbeldrüsen im menschlichen Körper ausgeschüttet wird, höher, wodurch die Thyroxin- und Adrenalinkonzentration im Körper relativ niedrig ist. Die Zellen sind „faul“, die Menschen fühlen sich lethargisch und depressiv . Lange Arbeits- und Lebensstunden an Orten (wie Bergen, Inseln) mit hoher Luftfeuchtigkeit, aber auch anfällig für rheumatische, rheumatoide Arthritis und andere feuchte Lähmungen.
Niedrige relative Luftfeuchtigkeit Wenn die Luftfeuchtigkeit zu niedrig ist, wird die Verdunstung beschleunigt und die trockene Luft nimmt leicht die Feuchtigkeit des Körpers ab, wodurch die Haut trocken und rissig wird, die Schleimhaut des Mundes und der Nasenhöhle stimuliert wird und Symptome wie Durst, trockener Husten, Heiserkeit und Halsschmerzen treten auf, die leicht Pharyngitis, Bronchitis, Lungenentzündung und andere Krankheiten auslösen können.

Die moderne Medizin bestätigte auch, dass die Luft zu trocken oder zu feucht ist und die Vermehrung und Ausbreitung einiger Bakterien und Keime fördert. Wissenschaftler haben festgestellt, dass sich Keime vermehren und am schnellsten vermehren, wenn die Luftfeuchtigkeit höher als 65% oder niedriger als 38% ist. Wenn die relative Luftfeuchtigkeit zwischen 45% und 55% liegt, ist die Sterblichkeitsrate der Keime höher.

Verschiedene Arten, wie der menschliche Körper Wärme abführt

Unabhängig von der äußeren Umgebung leitet der menschliche Körper Wärme immer auf vier Hauptwege ab: Strahlung, Wärmeleitung, Konvektion und Verdunstung.

Wärmeableitung in vier Haupt

Strahlungswärmeableitung Der menschliche Körper überträgt Wärme in Form von Wärmestrahlung auf die kälteren Objekte im Freien. Die Menge der Wärmeableitung hängt von der Temperaturdifferenz zwischen der Hauttemperatur und der Außenlufttemperatur und der effektiven Strahlungsfläche des Körpers ab. Strahlung macht etwa 60% der Wärmeableitung aus und ist der Hauptweg der Wärmeableitung des menschlichen Körpers, wenn die Raumtemperatur 15 ~ 25 ° C beträgt.
Verdunstungswärmeableitung Die Wärmeableitung durch Verdunstung von Wasser von der Körperoberfläche ist der effektive Weg zur Wärmeableitung des Körpers, wenn die Außentemperatur gleich oder höher als die Hauttemperatur ist und etwa 25% der Wärmeableitung ausmacht. In einer Umgebung mit hohen Temperaturen ist die Verdunstung der Hauptweg der Wärmeableitung im menschlichen Körper. Pro 1 Liter Schweiß, der von der Haut verdunstet ist, werden 2436 kJ Wärme abgeführt, und die Verdunstung nimmt ab, wenn die Luftfeuchtigkeit mehr als 75% beträgt, und die Verdunstung stoppt vollständig, wenn die relative Luftfeuchtigkeit 90% bis 95% erreicht.
Wärmeleitung Die Wärme des Körpers wird direkt auf die kälteren Objekte übertragen, die mit ihm in Kontakt stehen, und die Menge der Wärmeableitung wird durch die Temperaturdifferenz zwischen der Haut und den Objekten in Kontakt und der Fläche, aber auch durch die Wärmeleitfähigkeit der Objekte bestimmt in Kontakt, der etwa 3% der Wärmeableitung ausmacht.
Konvektionswärmeableitung Es ist eine spezielle Form der Wärmeableitung durch Wärmeleitung, bei der die Wärme des Körpers in Kontakt mit der Körperoberfläche an die Luft geleitet wird, um sie zu erwärmen, und die Körperwärme aufgrund des kontinuierlichen Luftstroms an den Raum abgegeben wird. Das Ausmaß der Wärmeableitung wird stark von der Windgeschwindigkeit beeinflusst. Je größer die Windgeschwindigkeit, desto mehr Konvektionswärmeableitung.

Die von den Geweben und Organen des Körpers erzeugte Wärme wird unter Durchblutung gleichmäßig im Körper verteilt. Wenn das Blut durch die Blutgefäße der Haut fließt, werden 90% der gesamten Wärme von der Haut abgeführt, sodass die Haut der Hauptteil des Körpers ist, um die Wärme abzuleiten. Ein kleiner Teil der Wärme wird auch über die Lunge, die Nieren und den Verdauungstrakt mit Atmung, Urin und Kot abgeführt.

Wärmeableitungsmodus und sein Anteil am Körper

Wärmeableitungsmodus Wärmeableitung / J. Wärmeableitungsverhältnis /%
Kot 200X10³ 1.8
Atmung 352X10³ 3.5
Verdunstung der Lungenoberfläche 762X10³ 7.2
Hautverdunstung 1524X10³ 14.5
Hautleitung und Strahlung 7503X10³ 73.0
Gesamt 10341X10³ 100

Der Mensch ist ein Tier mit konstanter Temperatur. Das Geheimnis der konstanten Temperatur des Menschen besteht darin, kontinuierlich Wärme abzuleiten und kontinuierlich Energie und Wärme aus der Nahrung aufzunehmen, die wir essen, und dann ein Gleichgewicht der Körpertemperatur zu erreichen. Wie aus der obigen Tabelle ersichtlich ist, ist die Wärmeableitung durch die Haut der Hauptweg der Wärmeableitung des Körpers. Sie macht 87.5% der gesamten Wärmeableitung des Körpers aus, der menschliche Körper ist in Kleidung eingewickelt und wird zu einem wichtigen Weg, um die Wärme aufrechtzuerhalten der menschlichen Körpertemperatur und Wärmeableitung sowie der materiellen Grundlage der Zusammensetzung von Kleidung - die Wärmeleitfähigkeit von Kleidungsmaterialien wird ein wichtiger Faktor bei dieser Art der Regulierung.

Der Einfluss der Wärmeübertragungseigenschaften von Bekleidungsstoffen auf den Wärmehaushalt des menschlichen Körpers

Die Wärmeübertragungsleistung von Bekleidungsgeweben bezieht sich auf die Fähigkeit von Bekleidungsgeweben, den Wärmeaustausch zwischen dem menschlichen Körper und der äußeren Umgebung zu regulieren. Wenn das Außenklima kalt ist, brauchen wir Kleidungsstücke mit einer besseren Isolationsleistung gegen Kälte. Wenn das Außenklima heiß ist, benötigen wir Kleidungsstücke mit einer besseren Wärmeableitungsleistung. Diese hängen mit der Wärmeübertragungsleistung von Bekleidungsstoffen zusammen.

Die Wärmeübertragungsleistung des Bekleidungsgewebes kann durch den Wärmewiderstand Rct ausgedrückt werden. Die Einheit ist m² · K / W, was das Verhältnis der Temperaturdifferenz zwischen zwei Seiten der Probe und das Verhältnis des Wärmeflusses pro Flächeneinheit durch die Probe angibt vertikal. Je kleiner der Rct ist, desto schlechter ist die Wärme des Kleidungsstoffs, desto besser ist die Wärmeübertragungsleistung des Kleidungsmaterials.

Im Allgemeinen ist bei gewöhnlichen Bekleidungsgeweben die Wärmebeständigkeit von Wolle, Seide kleiner als Baumwolle, dh die Wärme ist schlechter als Baumwolle; Die Wärmebeständigkeit von Nylon, Acryl, Polypropylen ist höher, dh gute Wärme. Hat Oberbekleidung die Vorteile, dass die Zahnspange nicht faltig, zäh und langlebig ist? Faktoren, die neben der Wärmebeständigkeit des Materials die Wärmeübertragungsleistung von Bekleidungsgeweben beeinflussen, hängen hauptsächlich mit der Dicke des Gewebes und dem Anordnungszustand der Fasern innerhalb des Gewebes zusammen.

Wärmeübertragungsleistung von Bekleidungsgewebe

Der Einfluss der Feuchtigkeitsaufnahme von Bekleidungsstoffen auf das Feuchtigkeitsgleichgewicht des menschlichen Körpers

Der menschliche Körper gibt ständig Wasser und Sekrete nach außen ab, sodass die Feuchtigkeitsaufnahme und die Feuchtigkeitsableitung des Kleidungsgewebes ein wichtiger Faktor für den menschlichen Körper werden, um den Feuchtigkeitskomfort aufrechtzuerhalten. Besonders im heißen Sommer oder bei anstrengenden Übungen schwitzt der menschliche Körper stark. Zu diesem Zeitpunkt kann die Feuchtigkeitsaufnahme und die Feuchtigkeitsableitungsleistung von Kleidungsstoffen nicht nur die Kleidung trocken halten, sondern auch verhindern, dass der menschliche Körper ein klebriges, nasses Gefühl erzeugt .

Die Feuchtigkeitsaufnahme des Bekleidungsgewebes bezieht sich auf den Prozess der Wasserdampfdispersion von der Zone mit hoher Luftfeuchtigkeit durch das Gewebe in die Zone mit niedriger Luftfeuchtigkeit unter der Bedingung, dass zwischen den beiden Seiten des Gewebes ein bestimmter relativer Temperaturunterschied besteht. Das heißt, eine Seite des Gewebes absorbiert den verdampften Wasserdampf auf der Hautoberfläche, und dann wird der Wasserdampf von der Faser auf die andere Seite des Gewebes übertragen, um die Poren im Inneren zu dispergieren und gleichzeitig Garn und Stoff spielen auch eine gewisse Rolle bei der Diffusion von Wasserdampf.

Die Hauptfaktoren, die den Nasskomfort von Bekleidungsgeweben beeinflussen, sind: Fasereigenschaften des Gewebes (Fasertyp, Feinheit, Oberflächeneigenschaften), Garneigenschaften (Garnstruktur), Gewebeeigenschaften des Gewebes (Webstruktur, Dicke, Dichte usw.). Im Allgemeinen weist der Stoff mit dünner Dicke, kleiner Fasergarnfeinheit und großer Porosität eine gute Feuchtigkeitsabsorption und Feuchtigkeitsdispersionsleistung auf; Die Feuchtigkeitsaufnahme und -dispersion von Naturfasern ist besser als die von Kunstfasern.

Die Wärmeübertragungsleistung und die Feuchtigkeitsaufnahme des Gewebes können zusammen getestet werden, was auf die Norm ISO 11092 bezogen werden kann, und das Testinstrument ist TF129 schwitzgeschützte KochplatteDarüber hinaus kann die Feuchtigkeitsdurchlässigkeit auch separat geprüft werden, was auf die Norm ASTM E96 bezogen werden kann, und das Prüfgerät ist TF165B Wasserdampfdurchlässigkeitstester.

TF129 und tf165b

Die Atmungsaktivität von Bekleidungsstoffen im Zusammenhang mit dem menschlichen Wärmehaushalt

Die Atmungsaktivität ist ein weiterer wichtiger Faktor, der den Tragekomfort von Kleidungsstoffen beeinflusst. Eine Studie zeigt, dass sich der menschliche Körper heiß und feucht anfühlt und die Menschen gereizt fühlen, wenn die Menge an Kohlendioxid in der Luft im Kleidungsstück 0.08% und die Feuchtigkeit des Wasserdampfs 60% überschreitet. Aus hygienischer Sicht fördern Kleidungsstoffe mit einem gewissen Grad an Atmungsaktivität den Austausch von Gasen innerhalb und außerhalb des Stoffes, was sich positiv auf den Stoffwechsel der menschlichen Haut auswirkt.

Im Allgemeinen erfordert kältefeste Kleidung eine geringe Atmungsaktivität des Materials, um die Körperwärme nicht zu schnell abzuleiten und den kalten Tag zu erreichen. Das Anti-Hitze-Kleidungsstück erfordert eine gute Atmungsaktivität, um die Wärmeableitung des Körpers zu beschleunigen, damit sich die Menschen im Wärme- und Feuchtigkeitshaushalt befinden, bequem und zufriedenstellend.

Viele Faktoren beeinflussen den thermischen und nassen Komfort von Bekleidungsstoffen, wobei Faktoren wie die Struktur der Faser-, Garn- und Stoffmorphologie für verschiedene Jahreszeiten berücksichtigt werden sollten. Unterschiedliche Verwendungen von Bekleidungsstoffen sollten berücksichtigt werden. Faktoren sollten ebenfalls unterschiedlich sein. Zum Beispiel erfordert die Auswahl von Unterwäschestoffen eine bequeme, warme Auswahl aus einer Kombination von Faktoren, die aus Baumwoll-, Woll- und Seidenprodukten ausgewählt werden sollte. Die Wahl der Winteroberbekleidung erfordert schöne, praktische, warme, daher sollten reine Wolle, Wolle und Baumwolle, Wolle und chemische Fasermischungen oder verdickte Tissue-Stoffe verwendet werden. Sommer Oberbekleidung Stoffe sollten für Komfort ausgewählt werden, kühl, atmungsaktiv, gut drapiert, sollte aus Baumwolle, Leinen, Seide und anderen Rohstoffen mit hoher Garnzahl ausgewählt werden, die Produktanforderungen leicht und dünn.

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