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Acerca de las propiedades de calor y humedad de las telas: 6 requisitos previos que deben conocerse para el desarrollo de prendas

En los elementos ambientales, el mayor impacto en el confort humano es la temperatura y la humedad, y el cuerpo humano necesita usar ropa diferente en diferentes ambientes. Por lo tanto, el estudio del cuerpo humano, la ropa, la temperatura y la humedad de sus respectivas características e interrelaciones, es la base fundamental para nuestra comprensión del confort de calor y humedad de los tejidos, que discutiré en las siguientes seis áreas.

¿Por qué estudiamos juntos la temperatura y la humedad?

La temperatura, una cantidad física que indica el grado de calor o frío de un objeto, en términos microscópicos, es la intensidad del movimiento térmico de las moléculas de un objeto. La humedad, también conocida como "humedad relativa", es la cantidad de vapor de agua en la atmósfera, expresada como un porcentaje de la cantidad máxima de vapor de agua que puede contener el aire. Este porcentaje de contenido varía con la temperatura, el aire caliente contiene más vapor de agua y el aire frío contiene menos. El aire completamente seco no contiene vapor de agua y tiene una humedad relativa del 0%, mientras que el aire saturado no puede absorber más vapor de agua y tiene una humedad relativa del 100%.

temp y RH

Aunque la temperatura y la humedad no son un concepto único, la humedad está directamente influenciada por la temperatura, por lo tanto, la temperatura y la humedad siempre aparecen juntas. Esto también puede explicar por qué cuando la temperatura se establece en 55 ℃ en la cámara climática artificial, la humedad relativa no alcanza el valor más alto del 95%, sino solo el 75%; cuando la temperatura se reduce a unos 40 ℃, la humedad alcanza el valor más alto.

La influencia de la temperatura y la humedad en el cuerpo humano.

La investigación muestra que el cuerpo humano es adecuado para la temperatura de 17 ℃ a 25 ℃, la humedad del 30% al 60%, la velocidad del viento de 2 m / sa 4 m / s, que es el clima más cómodo para las personas. El cuerpo humano es un sistema autoadaptativo que tiene la capacidad de adaptarse a los cambios de temperatura y humedad externas. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que la regulación del cuerpo tiene un cierto límite, por lo que cuando la temperatura y la humedad son demasiado altas o demasiado bajas, ¿cuáles son los efectos en el cuerpo humano?

Factores de influencia Efectos sobre el cuerpo humano
Alta temperatura. En un ambiente caluroso, el cuerpo debe mantener el equilibrio de la temperatura corporal mediante la evaporación y la transpiración. En este proceso, el cuerpo pierde sal con el sudor, la sangre se concentra y los vasos cardíacos se sobrecargan, lo que provoca una caída de la presión arterial. La piel del cuerpo suda mucho, lo que hace que los riñones excreten menos agua, lo que también afecta la función renal. Las altas temperaturas también afectan el apetito humano y la coordinación motora, etc.
Baja temperatura. En un entorno de baja temperatura, para mantener el equilibrio térmico del cuerpo, se mejora el metabolismo de los tejidos y aumenta la demanda de oxígeno. Si no se cumplen las condiciones anteriores, el cuerpo agota las reservas de las células del cuerpo, lo que resulta en un entorno irreversible para los tejidos humanos. Además, debido a que la temperatura exterior es muy baja en invierno, los vasos sanguíneos del cuerpo humano tienden a volverse duros y quebradizos, especialmente las personas de mediana edad y ancianas deben prestar especial atención para aumentar la ropa y mantenerse calientes.
RH alta Cuando la humedad es demasiado alta, la cantidad de hormona pineal secretada por las glándulas pineal en el cuerpo humano también es mayor, lo que hace que la concentración de tiroxina y adrenalina en el cuerpo sea relativamente baja, las células serán "perezosas", la gente se sentirá letárgica, deprimida . Horas largas de trabajo y vida en lugares (como montañas, islas) con mucha humedad, pero también propensos a la artritis reumática, reumatoide y otras parálisis húmedas.
RH baja Cuando la humedad es demasiado baja, la evaporación se acelera y el aire seco quita fácilmente la humedad del cuerpo, haciendo que la piel se seque y agriete, se estimula la membrana mucosa de la boca y la cavidad nasal, y síntomas como sed, tos seca, se produce ronquera y dolor de garganta, que pueden inducir fácilmente faringitis, bronquitis, neumonía y otras enfermedades.

La medicina moderna también confirmó que el aire, demasiado seco o húmedo, favorece la reproducción y propagación de algunas bacterias y gérmenes. Los científicos han determinado que cuando la humedad del aire es superior al 65% o inferior al 38%, los gérmenes se multiplican y se reproducen más rápido; cuando la humedad relativa es del 45% -55%, la tasa de mortalidad de los gérmenes es mayor.

Varias formas en que el cuerpo humano disipa el calor.

Independientemente del entorno externo, el cuerpo humano siempre disipa el calor de cuatro formas principales: radiación, conducción, convección y evaporación.

disipando el calor en cuatro principales

Disipación de calor por radiación El cuerpo humano transmite calor en forma de radiación térmica a los objetos más fríos del exterior. La cantidad de disipación de calor depende de la diferencia de temperatura entre la temperatura de la piel y la temperatura del aire exterior y el área de radiación efectiva del cuerpo. La radiación representa aproximadamente el 60% de la disipación de calor y es la principal forma de disipación de calor del cuerpo humano cuando la temperatura ambiente es de 15 ℃ ~ 25 ℃.
Disipación de calor por evaporación La disipación de calor a través de la evaporación del agua de la superficie corporal es la forma eficaz de disipar el calor del cuerpo cuando la temperatura externa es igual o superior a la temperatura de la piel, lo que representa aproximadamente el 25% de la disipación de calor. En un entorno de alta temperatura, la evaporación es la principal forma de disipación del calor en el cuerpo humano. Por cada litro de sudor evaporado de la piel, se disipan 1 KJ de calor y la evaporación disminuye cuando la humedad es superior al 2436%, y la evaporación se detiene por completo cuando la humedad relativa alcanza el 75% ~ 90%.
Disipación de calor por conducción El calor del cuerpo se transfiere directamente a los objetos más fríos en contacto con él, y la cantidad de disipación de calor está determinada por la diferencia de temperatura entre la piel y los objetos en contacto y el área, pero también por la conductividad térmica de los objetos. en contacto, lo que representa aproximadamente el 3% de la disipación de calor.
Disipación de calor por convección Es una forma especial de disipación de calor por conducción, en la que el calor del cuerpo se conduce al aire en contacto con la superficie del cuerpo para calentarlo, y el calor del cuerpo se disipa al espacio debido al flujo continuo de aire. La cantidad de disipación de calor se ve muy afectada por la velocidad del viento, cuanto mayor es la velocidad del viento, más disipación de calor por convección.

El calor generado por los tejidos y órganos del cuerpo se distribuye uniformemente por todo el cuerpo con la circulación sanguínea. Cuando la sangre fluye a través de los vasos sanguíneos de la piel, la piel disipa el 90% del calor total, por lo que la piel es la parte principal del cuerpo para disipar el calor. Una pequeña porción de calor también se disipa a través de los pulmones, los riñones y el tracto digestivo con la respiración, la orina y las heces.

Modo de disipación de calor y su proporción de cuerpo.

Modo de disipación de calor Disipación de calor / J Relación de disipación de calor /%
Las heces 200X10³ 1.8
Respiración 352X10³ 3.5
Evaporación de la superficie del pulmón 762X10³ 7.2
Evaporación de la piel 1524X10³ 14.5
Conducción y radiación cutáneas 7503X10³ 73.0
Total 10341X10³ 100

El ser humano es un animal de temperatura constante, el secreto de la temperatura constante humana es disipar continuamente el calor y absorber continuamente la energía y el calor de los alimentos que comemos, y luego lograr un equilibrio de temperatura corporal. Como se puede ver en la tabla anterior, la disipación de calor a través de la piel es la forma principal de disipación del calor corporal, representando el 87.5% de la disipación de calor corporal total, el cuerpo humano envuelto en ropa, se convierte en una forma importante de mantener el calor. de la temperatura del cuerpo humano y la disipación de calor, y la base material de la composición de la ropa: la conductividad térmica de los materiales de la ropa se convertirá en un factor importante en este medio de regulación.

La influencia de las propiedades de transferencia de calor de las telas de la ropa en el equilibrio térmico del cuerpo humano.

El rendimiento de transferencia de calor de la tela de la ropa se refiere a la capacidad de la tela de la ropa para regular el intercambio de calor entre el cuerpo humano y el entorno exterior. Cuando el clima exterior es frío, necesitamos tejidos para prendas con mejor rendimiento aislante al frío; cuando el clima externo es caluroso, necesitamos tejidos de prendas con mejor rendimiento de disipación de calor, estos están relacionados con el rendimiento de transferencia de calor de los tejidos de ropa.

El rendimiento de transferencia de calor de la tela de la ropa se puede expresar mediante la resistencia térmica Rct, la unidad es m² · K / W, que indica la relación de la diferencia de temperatura entre dos lados de la muestra y la relación de flujo de calor por unidad de área a través de la muestra verticalmente. Cuanto menor sea el Rct, peor será el calor de la tela de la ropa, mejor será el rendimiento de transferencia de calor del material de la ropa.

En general, en las telas de prendas de vestir comunes, la resistencia térmica de la lana, la seda es más pequeña que el algodón, es decir, el calor es peor que el algodón; La resistencia térmica del nailon, acrílico, polipropileno es mayor, es decir, buen calor, ¿la ropa de abrigo tiene las ventajas de que la abrazadera no se arruga, es resistente y duradera? Los factores que afectan el rendimiento de transferencia de calor de las telas de la ropa, además de la resistencia térmica del material, están relacionados principalmente con el grosor de la tela y el estado de disposición de las fibras dentro de la tela.

Rendimiento de transferencia de calor de la tela de la ropa.

La influencia de la absorción de humedad de los tejidos de la ropa en el equilibrio de la humedad del cuerpo humano.

El cuerpo humano descarga constantemente agua y secreciones al exterior, por lo que el rendimiento de absorción y disipación de humedad de la tela de la ropa se convierte en un factor importante para que el cuerpo humano mantenga la comodidad de la humedad. Especialmente en el caluroso verano o el ejercicio extenuante, el cuerpo humano suda mucho, en este momento, el rendimiento de absorción y disipación de humedad de las telas de la ropa no solo puede mantener la ropa seca, sino que también evita que el cuerpo humano produzca una sensación húmeda pegajosa. .

La absorción de humedad de la tela de la ropa se refiere al proceso de dispersión del vapor de agua desde la zona de alta humedad a través de la tela hasta la zona de baja humedad bajo la condición de que haya una cierta diferencia de temperatura relativa entre los dos lados de la tela. Es decir, un lado del tejido absorbe el vapor de agua evaporado en la superficie de la piel, y luego el vapor de agua es transmitido por la fibra al otro lado del tejido para dispersar, y al mismo tiempo, los poros dentro de la piel. el hilo y la tela también tienen un cierto papel de difusión del vapor de agua.

Los principales factores que afectan la comodidad en húmedo de los tejidos de la ropa son: características de la fibra del tejido (tipo de fibra, finura, características de la superficie), características del hilo (estructura del hilo), características del tejido del tejido (estructura del tejido, espesor, densidad, etc.) En términos generales, la tela con un grosor fino, finura de hilo de fibra pequeña y gran porosidad tiene un buen rendimiento de absorción y dispersión de la humedad; La absorción de humedad de la fibra natural y la dispersión de la humedad son mejores que la fibra sintética.

El rendimiento de transferencia de calor y la absorción de humedad de la tela se pueden probar juntos, lo que puede referirse a la norma ISO 11092, y el instrumento de prueba es TF129 Placa calefactora protegida contra el sudor, además, la permeabilidad a la humedad también se puede probar por separado, lo que puede referirse a la norma ASTM E96, y el instrumento de prueba es Probador de permeabilidad al vapor de agua TF165B.

TF129 y tf165b

La transpirabilidad de las prendas de vestir relacionadas con el equilibrio térmico humano.

La transpirabilidad es otro factor importante que afecta la comodidad de uso de las telas de la ropa. Un estudio muestra que cuando la cantidad de dióxido de carbono en el aire dentro de la prenda excede el 0.08% y la humedad del vapor de agua excede el 60%, el cuerpo humano se sentirá caliente y húmedo y la gente se sentirá irritada. Desde el punto de vista de la higiene, los tejidos de la confección con cierto grado de transpirabilidad favorecen el intercambio de gases dentro y fuera del tejido, lo que es beneficioso para el metabolismo de la piel humana.

En términos generales, la ropa a prueba de frío requiere una pequeña transpirabilidad de material, para no disipar el calor corporal demasiado rápido, para lograr el día frío. La prenda anti-calor requiere una buena transpirabilidad para acelerar la disipación del calor corporal, de modo que las personas estén en el equilibrio de calor y humedad, en un estado cómodo y satisfactorio.

Son muchos los factores que afectan la comodidad térmica y húmeda de las telas de la ropa, que deben tener en cuenta factores como la estructura de la morfología de la fibra, el hilo y la tela, para diferentes estaciones, los diferentes usos de las telas de la ropa deben considerarse factores que también deben ser diferentes. Por ejemplo, la elección de la ropa interior requiere telas cómodas, cálidas, de una combinación de factores, deben seleccionarse de algodón, lana, productos de seda. La elección de los tejidos para prendas de abrigo de invierno requiere tejidos bonitos, prácticos y cálidos, por lo que se deben utilizar tejidos de lana pura, lana y algodón, mezcla de lana y fibras químicas o espesados. Las telas de ropa de abrigo de verano deben seleccionarse por su comodidad, frescas, transpirables, con una buena caída, deben seleccionarse de algodón, lino, seda y otras materias primas de alto recuento de hilos, los requisitos del producto son livianos y finos.

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