Messmethoden und Einflussfaktoren des Wärme- und Feuchtigkeitswiderstands von Bekleidung

Der Tragekomfort der Kleidung gleicht Körperwärme und -feuchtigkeit in verschiedenen Umgebungen und bei verschiedenen Aktivitäten aus. Sie schafft ein Gleichgewicht. Kleidung muss in allen Lebensbereichen bequem sein. Sie hat viele Verwendungsmöglichkeiten. Sommerkleidung muss frisch und atmungsaktiv sein. Winterkleidung muss warm sein. Dazu gehören Feuerwehr- und Bergbaukleidung für heiße Orte und Kleidung gegen Kälte. Und kalte Kleidung sowie Flug- und Raumanzüge für kalte Orte.

Widerstandsfähigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit sind entscheidend. Sie messen den Wärme- und Feuchtigkeitskomfort von Kleidungsstücken. Viele Dinge beeinflussen sie, wie Kleidung, Umgebung und Bewegung. Dies ist sehr wichtig. Es wird helfen, den Wärme- und Feuchtigkeitskomfort von Kleidung zu bewerten. Und es wird auch helfen, Funktionskleidung zu entwerfen. Es wird helfen, thermophysiologische Modelle zu erstellen. Es wird auch schweißwärmende Dummies verbessern.

1. Wärmebeständigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit der Kleidung

Bei der Wärmeableitung des menschlichen Körpers gibt es hauptsächlich fühlbare und latente Wärme. Fühlbare Wärme ist die Wärme, die vom Körper an die Außenwelt abgegeben wird. Dies geschieht, wenn der Körper eine andere Temperatur als die Umgebung hat. Dies geschieht hauptsächlich durch Wärmeleitung, Wärmestrahlung und Wärmekonvektion. Latente Wärme ist die Wärme, die durch Schweißverdunstung abgeführt wird.

Die Wärmewiderstand (Rct) eines Kleidungsstücks gibt an, wie sehr es dem Wärmefluss widersteht. Dies ist auf den Temperaturunterschied zwischen den Schichten des Kleidungsstücks zurückzuführen. Der Wärmewiderstand misst, wie gut ein Kleidungsstück isoliert. Dies geschieht durch Vergleichen des Temperaturunterschieds mit dem Wärmefluss. Der Wert steigt bei besserer Isolierung und schlechterer Wärmeleitfähigkeit. Dieser Wärmefluss kann durch eine oder mehrere der folgenden Methoden übertragen werden: Leitung, Konvektion oder Strahlung. Der Wärmewiderstand Rct wird in ℃-m2/W oder m2 – K/W gemessen. Der internationale Index für Clo ist definiert für: Temperatur 21 ℃, Luftfeuchtigkeit 50 % ± 0.2 %, Windgeschwindigkeit weniger als 0.1 m/s in Innenräumen. Dies gilt für erwachsene Männer, die sitzen oder leichte geistige Arbeit verrichten. Sie produzieren ungefähr 58.15 W/m2 Wärme. Sie können eine durchschnittliche Hauttemperatur von 33 ℃ aufrechterhalten. Dies gilt, wenn die Kleidung, die sie tragen, eine Wärmeisolierung von 1 Clo aufweist. (1 Clo = 0.155 °C-m2/W).

Der Feuchtigkeitsdurchdringungswiderstand (Ret) eines Kleidungsstücks zeigt, wie feuchtigkeitsbeständig es ist. Dies geschieht aufgrund eines Wasserdampfdruckunterschieds zwischen der Innen- und Außenseite des Kleidungsstücks. Der Feuchtigkeitswiderstand ist ein Verhältnis. Es ist das Verhältnis des Unterschieds im Wasserdampfdruck innerhalb und außerhalb des Kleidungsstücks zum Wärmestrom. Der Wärmestrom verläuft vertikal durch die Flächeneinheit. Diffusion und Konvektion können den Wärmestrom übertragen. Sie können ihn in einer oder mehreren Formen übertragen. Die übliche Einheit des Feuchtigkeitswiderstands Ret ist: m2.Pa/W

Die Prüfungen beziehen sich auf die Normen.

ASTM F1868-2017 prüft, wie gut Kleidung thermischer Feuchtigkeit widersteht. Dabei wird eine Schwitzplatte verwendet. ISO 11092-2014 misst Wärme- und Feuchtigkeitsbeständigkeit im stationären Zustand. Dabei wird eine schwitzende Heizplatte verwendet. ASTM F1291-2016 testet den Wärmewiderstand von Kleidung mit einer beheizten Puppe. ASTM F2370-2016 testet den Feuchtigkeitswiderstand von Kleidung mit einer schwitzenden Puppe. ISO 9920-2007 bewertet den Wärme- und Feuchtigkeitswiderstand von Kleidung. ISO 15831-2004 beurteilt den Wärmewiderstand von Kleidung. GB∕T 39605-2020 testet den Feuchtigkeitswiderstand von Kleidung mit einer schwitzenden warmen Körperpuppe. GB/T 18398-2001 testet den Wärmewiderstand von Kleidung mit einer warmen Puppe.

2. Messmethoden für Wärmewiderstand und Feuchtigkeitsbeständigkeit

Forscher beginnen zu untersuchen, wie gut Kleidung aus Stoff Hitze und Feuchtigkeit widersteht. Wissenschaftler im In- und Ausland haben viele Tests vorgeschlagen. Diese Tests messen die Widerstandsfähigkeit von Stoffen gegen Hitze und Feuchtigkeit. Die Grundprinzipien sind jedoch dieselben und allgemeingültig. Wir messen die Wärme- und Feuchtigkeitsbeständigkeit von Kleidungsstücken anhand realitätsnaher Tests. Wir verwenden schweißwärmende Puppen. Der Test an realen Personen ist fehlerbehaftet und weist eine geringe Wiederholbarkeit auf. Daher wird die schweißwärmende Puppe zum wichtigsten Messinstrument.

2.1Feuchtigkeitsdurchlässigkeitsbechermethode

Mit der Bechermethode wird gemessen, wie widerstandsfähig Bekleidungsstoffe gegen Feuchtigkeit sind. Die Feuchtigkeitsdurchlässigkeit wird üblicherweise in g/m2.24h gemessen. Wir messen sie unter bestimmten Standardlaborbedingungen. Diese Bedingungen erzeugen einen bestimmten Feuchtigkeitsunterschied über die Probe hinweg. Wasserdampf bewegt sich durch die Probe zur trockenen Seite. Das Labor misst die Feuchtigkeitsdurchlässigkeit, indem es die Gewichtsveränderung eines Bechers über die Zeit verfolgt. Dieser Prozess ermittelt die Wasserdampfdurchlässigkeit und andere Parameter der Probe. Es gibt zwei Methoden zur Messung der Feuchtigkeitsdurchlässigkeit. Sie sind die positive Bechermethode und die umgekehrte Bechermethode. Zu den Bechermethodenstandards gehören: ASTM E-96 A, C und E sowie JIS L-1099 A1. Der Standard für die umgekehrte Bechermethode ist ASTM-E9.

2.2Messung der Feuchtigkeits- und Hitzebeständigkeit anhand warmer Dummy-Kleidung

Wenn der menschliche Körper sich anzieht, ist die Widerstandsfähigkeit des Gewebes gegen Feuchtigkeit und Wärme unterschiedlich. Dies wird durch Schnitt, Struktur und Trageweise des Kleidungsstücks beeinflusst. Die Werte variieren je nach Körperteil und unterscheiden sich von den Werten, wenn der Körper bekleidet ist. Der Gesamtwert für Wärme- und Feuchtigkeitsbeständigkeit des Kleidungsstücks ist jedoch der Durchschnitt der Werte für Körperteile unter der Kleidung. Es handelt sich nicht um den Wert des Gewebes. Auf dieser Grundlage entstand die Schwitz- und Wärmepuppe. Die Warmkörperpuppe kann den Massentransfer und die Wärme zwischen dem menschlichen Körper und der Umgebung nachahmen. Die von ihr gelieferten Messungen sind objektiv, genau und wiederholbar.

Prüfgerät: Schweißwärmer-Dummy

Das Warmkörper-Dummy-Testsystem kann die Körperwärme und den Schweiß nachahmen. Es kann auch die Atmung und andere Funktionen nachahmen. Es kann den Körper in verschiedenen Umgebungen realistisch nachahmen. Dies zeigt den Prozess des Wärme- und Feuchtigkeitsaustauschs. Er findet zwischen Körper, Kleidung und Umgebung statt. Anschließend kann die Wärme- und Feuchtigkeitsleistung der Kleidung bewertet werden.

2.3 Schwitzschutz-Testmethode mit Heizplatte

Der Wärmewiderstand von Textilien ist ein Komfortindikator. Er zeigt, wie warm sie sind und wie hoch ihre Wärmebeständigkeit ist. Je höher der Wärmewiderstand, desto besser die Wärme. Der Wasserdampfwiderstand von Textilien ist ebenfalls ein Kleidungskomfortindex. Er zeigt, wie Textilien Feuchtigkeit widerstehen. Je höher der Widerstand, desto schlechter der Komfort.

Es handelt sich um eine Art von Wärme- und Wasserdampfbeständigkeitstester. Die Sweating Guarded Hotplate verfügt über eine Testplatte für menschliche Haut. Sie verfügt außerdem über Wasser- und Windkontrollen und einen Testhost. Diese Sweating Guarded Hotplate benötigt außerdem eine Umweltkammer. Die Kammer ist für den Wärme- und Wasserdampfbeständigkeitstest vorgesehen.

Prüfgerät:Schwitzgeschützte Kochplatte

2.4 Weitere Messungen

2.4.1Hydrostatischer Druck:

Die Outdoor-Stoffindustrie nennt es hydrostatische Druckbeständigkeit. Es ist die Stärke, dem Wasserdruck über einer bestimmten Fläche standzuhalten. Im Labor widersteht der Stoff nach oben gesprühtem destilliertem Wasser. Wir zeichnen den maximalen Druck auf. Ein hydrostatischer Druck von 5000 mmH2O bedeutet beispielsweise, dass er 5 m Wasserdruck standhalten kann. Häufig verwendete Einheiten für hydrostatische Druckwerte: Kpa, cmH2O, mmH2O, mbar.

2.4.2Luftdurchlässigkeit:

Die Luftdurchlässigkeit ist eine Art der Gewebedurchlässigkeit. Sie zeigt, wie gut das Gewebe Gaspartikel durchlässt. Die Luftdurchlässigkeit misst, wie viel Luft unter bestimmten Druckbedingungen durch das Gewebe strömt. Dies wird oft als Luftdurchlässigkeit (mm/s) ausgedrückt.

Prüfgerät: Hydrostatischer Permeabilitätsanalysator, Luftdurchlässigkeitsanalysator

3. Einflussfaktoren der Kleidung auf Hitze- und Feuchtigkeitsbeständigkeit

Kleidung ist die Schicht zwischen dem menschlichen Körper und der Umgebung. Sie isoliert hauptsächlich Wärme und lässt Feuchtigkeit und Luft durch, um Wärme und Feuchtigkeit zu übertragen. Viele Forscher und Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Menschen Wärmepuppen verwenden. Sie verwenden sie, um die Widerstandsfähigkeit gegen Hitze und Feuchtigkeit zu messen. Sie fanden heraus, dass die Kleidung selbst einen Einfluss hat. Dieser Einfluss ergibt sich aus ihrer Struktur, ihrem Stil, ihrer Dicke und ihrem Stoff. Menschliche Aktivitäten wie Körperhaltung, Aktivitätsniveau und Hauttemperatur spielen ebenfalls eine Rolle. Das Gleiche gilt für die äußeren Bedingungen. Dazu gehören Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Wärmestrahlung und Windgeschwindigkeit.

3.1Bekleidungsfaktoren

3.1.1 Gewebe, Aufbau:

Der Stoff beeinflusst den Wärme- und Feuchtigkeitskomfort des Kleidungsstücks. Aber er hat Grenzen. Daher muss das Design funktioneller Kleidungsstücke die Bedingungen, unter denen das Kleidungsstück eingesetzt wird, vollständig berücksichtigen. Auch die Atmungsaktivität ist sehr wichtig. Hoch atmungsaktive Stoffe sind weniger feuchtigkeitsresistent im Wind oder beim Gehen. Dies gilt insbesondere bei großer Hitze.

3.1.2 Luftspalt:

Wenn der Luftspalt größer wird, steigt die Widerstandsfähigkeit des Kleidungsstücks gegen Hitze und Feuchtigkeit etwas an. Nach einem Höhepunkt verringert der Anstieg des Luftspaltvolumens jedoch die Widerstandsfähigkeit des Kleidungsstücks. Es verringert seine Beständigkeit gegen Hitze und Feuchtigkeit.

3.1.3 Anzahl der Bekleidungslagen:

Forscher untersuchten den Zusammenhang zwischen der Hitzebeständigkeit von ein- und mehrlagigen Kleidungsstücken. Sie fanden heraus, dass die Hitzebeständigkeit eines Kleidungsstücksets mit der Anzahl der Teile zunimmt. Außerdem ist die Gesamthitzebeständigkeit eines Kleidungsstücks höher als die eines Kleidungsstücksets.

3.1.4Feuchtigkeitsgehalt:

Der Nasswärmewiderstand ist der Widerstand eines Kleidungsstücks, wenn es teilweise oder vollständig durchnässt ist. Feuchtigkeit dringt in die Poren des Kleidungsstücks ein. Dadurch verringert sich der natürliche Wärmewiderstand des Materials. Der Gesamtwiderstand nimmt also ab.

3.1.5 Mikroklima der Kleidung:

Das Mikroklima eines Kleidungsstücks ist das Klima zwischen der Innenseite des Kleidungsstücks und der Haut. Es wird durch die Kleidung einer Person verursacht. Es umfasst die Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftgeschwindigkeit in diesem Raum.

3.2Menschliche Körperfaktoren

3.2.1 Verschiedene Teile:

Die Struktur des Kleidungsstücks, die Platzierung am Körper, die Art des Tragens und die Masse beeinflussen den lokalen Wärmewiderstand. Der Wärmewiderstandswert ist bei jedem Teil unterschiedlich.

3.2.2Verschiedene Körperhaltungen:

Feuchtigkeitsbeständigkeit auf Oberflächen ist unter nicht-isothermen Bedingungen geringer als unter isothermen. Dies ist beim Stehen und Sitzen der Fall. Beim nackten Liegen ist sie jedoch höher als beim Stehen und Sitzen.

3.3Externe Faktoren

3.3.1 Windgeschwindigkeit und Schrittgeschwindigkeit:

Forscher haben herausgefunden, dass sowohl die Gesamtwärme- als auch die Feuchtigkeitsbeständigkeit von Kleidungsstücken mit zunehmendem Wind sinkt. Auch bei schnellerem Gehen sinkt die Beständigkeit.

3.3.2Isotherme und nicht-isotherme Umgebungen:

Der Wasserwiderstand war bei einem nicht-isothermen Test geringer als bei einem isothermen. Dies war der Fall, wenn man die Körperhaltung konstant hielt. Außerdem ist der Widerstand bei unterschiedlichen Temperaturen in einer nicht-isothermen Umgebung unterschiedlich. Er unterscheidet sich von dem in einer isothermen Umgebung.

4.Zusammenfassung

Jede Region, Jahreszeit und Art der Arbeit hat unterschiedliche Wärme- und Feuchtigkeitsbedürfnisse an die Kleidung. Wärme- und Feuchtigkeitsbeständigkeit kann bei der Stoffauswahl helfen. Es kann aber auch als Referenz dienen. Sie können es verwenden, um spezielle und funktionelle Schutzkleidung zu bewerten. Außerdem kann es die Beurteilung der Wärme- und Feuchtigkeitsübertragung in Industrietextilien verbessern. Der Tragekomfort der Kleidung ist das Ergebnis der drei Faktoren menschlicher Körper, Kleidung und Umgebung. Bequeme Kleidung erleichtert die Bewegung und fördert das psychische Wohlbefinden. Sie reguliert die Körpertemperatur und schützt vor rauem Klima.

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