Sobre as propriedades de calor e umidade dos tecidos - 6 pré-requisitos que devem ser conhecidos pelo desenvolvimento de roupas

Nos elementos ambientais, o maior impacto no conforto humano é a temperatura e a umidade, e o corpo humano precisa usar roupas diferentes em ambientes diferentes. Portanto, o estudo do corpo humano, roupas, temperatura e umidade de suas respectivas características e inter-relações, é a base fundamental para nossa compreensão do conforto de calor e umidade dos tecidos, que discutirei nas seis áreas a seguir.

Por que estudamos temperatura e umidade juntos?

Temperatura, quantidade física que indica o grau de calor ou frio de um objeto, em termos microscópicos, é a intensidade do movimento térmico das moléculas de um objeto. A umidade, também conhecida como “umidade relativa”, é a quantidade de vapor d'água na atmosfera, expressa como uma porcentagem da quantidade máxima de vapor d'água que o ar pode conter. Este conteúdo percentual varia com a temperatura, com o ar quente contendo mais vapor de água e o ar frio contendo menos. O ar completamente seco não contém vapor de água e tem umidade relativa de 0%, enquanto o ar saturado não consegue mais absorver vapor de água e tem umidade relativa de 100%.

Embora temperatura e umidade não sejam um conceito único, a umidade é diretamente influenciada pela temperatura, portanto, temperatura e umidade sempre aparecem juntas. Isso também pode explicar por que quando a temperatura é ajustada para 55 ℃ na câmara de clima artificial, a umidade relativa não atinge o valor mais alto de 95%, mas apenas 75%; quando a temperatura é reduzida para cerca de 40 ℃, a umidade atinge o valor mais alto.

A influência da temperatura e umidade no corpo humano

A pesquisa mostra que o corpo humano é adequado para a temperatura de 17 ℃ a 25 ℃, umidade de 30% a 60%, velocidade do vento de 2m / sa 4m / s, que é o clima mais confortável para as pessoas sentirem. O corpo humano é um sistema auto-adaptativo que tem a capacidade de se adaptar às mudanças de temperatura e umidade externas. Porém, deve-se notar que a regulação do corpo é um certo limite, então quando a temperatura e a umidade estão muito altas ou muito baixas, quais são os efeitos no corpo humano?

Fatores de influência	Efeitos no corpo humano
Alta temperatura.	Em um ambiente quente, o corpo deve manter o equilíbrio da temperatura corporal por meio da evaporação e da transpiração. Nesse processo, o corpo perde sal com o suor, o sangue se concentra e os vasos cardíacos ficam sobrecarregados, o que provoca uma queda na pressão arterial. A pele do corpo transpira muito, fazendo com que os rins excretem menos água, o que também afeta a função renal. A alta temperatura também afeta o apetite humano e a coordenação motora, etc.
Baixa temperatura.	Em um ambiente de baixa temperatura, para manter o equilíbrio térmico do corpo, o metabolismo dos tecidos é intensificado e a demanda por oxigênio aumenta. Se as condições acima não forem atendidas, o corpo esgota as reservas de células do corpo, resultando em um ambiente irreversível para os tecidos humanos. Além disso, como a temperatura externa é muito baixa no inverno, os vasos sanguíneos do corpo humano tendem a se tornar duros e quebradiços, especialmente as pessoas de meia-idade e idosos devem prestar atenção especial para aumentar as roupas e se manter aquecidos.
UR alta	Quando a umidade é muito alta, a quantidade de hormônio pineal secretado pelas glândulas pineais no corpo humano também é maior, fazendo com que a concentração de tiroxina e adrenalina no corpo seja relativamente baixa, as células ficarão “preguiçosas”, as pessoas se sentirão letárgicas, deprimidas . Longas horas de trabalho e vida em lugares (como montanhas, ilhas) com alta umidade, mas também propensos a artrite reumática, reumatóide e outras paralisia úmida.
UR baixa	Quando a umidade está muito baixa, a evaporação é acelerada, e o ar seco tira facilmente a umidade do corpo, tornando a pele seca e rachada, a membrana mucosa da boca e da cavidade nasal é estimulada e sintomas como sede, tosse seca, ocorrem rouquidão e dor de garganta, que podem facilmente induzir faringite, bronquite, pneumonia e outras doenças.

A medicina moderna também confirmou que o ar é muito seco ou úmido, é propício à reprodução e disseminação de algumas bactérias e germes. Os cientistas determinaram que quando a umidade do ar é superior a 65% ou inferior a 38%, os germes se multiplicam e se reproduzem mais rapidamente; quando a umidade relativa é de 45% -55%, a taxa de mortalidade dos germes é maior.

Várias maneiras pelas quais o corpo humano dissipa calor

Independentemente do ambiente externo, o corpo humano está sempre dissipando calor de quatro formas principais: radiação, condução, convecção e evaporação.

Dissipação de calor por radiação	O corpo humano transmite calor na forma de radiação térmica para os objetos mais frios do lado de fora. A quantidade de dissipação de calor depende da diferença de temperatura entre a temperatura da pele e a temperatura do ar externo e a área de radiação efetiva do corpo. A radiação é responsável por cerca de 60% da dissipação de calor e é a principal forma de dissipação de calor do corpo humano quando a temperatura ambiente é de 15 ℃ ~ 25 ℃.
Dissipação de calor evaporativo	A dissipação de calor por evaporação da água da superfície corporal é a forma eficaz de dissipação de calor do corpo quando a temperatura externa é igual ou superior à temperatura da pele, sendo responsável por cerca de 25% da dissipação de calor. Em um ambiente de alta temperatura, a evaporação é a principal forma de dissipação de calor no corpo humano. Para cada 1 litro de suor evaporado da pele, 2436 KJ de calor são dissipados e a evaporação diminui quando a umidade é maior que 75%, e a evaporação para completamente quando a umidade relativa atinge 90% ~ 95%.
Dissipação de calor por condução	O calor do corpo é transferido diretamente para os objetos mais frios em contato com ele, e a quantidade de dissipação de calor é determinada pela diferença de temperatura entre a pele e os objetos em contato e a área, mas também pela condutividade térmica dos objetos em contato, que é responsável por cerca de 3% da dissipação de calor.
Dissipação de calor por convecção	É uma forma especial de dissipação de calor por condução, na qual o calor do corpo é conduzido para o ar em contato com a superfície do corpo para aquecê-lo, e o calor do corpo é dissipado para o espaço devido ao fluxo contínuo de ar. A quantidade de dissipação de calor é muito afetada pela velocidade do vento, quanto maior a velocidade do vento, mais dissipação de calor por convecção.

O calor gerado pelos tecidos e órgãos do corpo é distribuído uniformemente por todo o corpo com a circulação sanguínea. Quando o sangue flui através dos vasos sanguíneos da pele, 90% do calor total é dissipado pela pele, então a pele é a parte principal do corpo para dissipar o calor. Uma pequena porção do calor também é dissipada pelos pulmões, rins e trato digestivo com respiração, urina e fezes.

Modo de dissipação de calor e sua proporção no corpo

Modo de dissipação de calor	Dissipação de Calor / J	Taxa de dissipação de calor /%
Fezes	200X10³	1.8
Respiração	352X10³	3.5
Evaporação da superfície pulmonar	762X10³	7.2
Evaporação da pele	1524X10³	14.5
Condução e radiação da pele	7503X10³	73.0
Total	10341X10³	100

O ser humano é um animal de temperatura constante, o segredo da temperatura constante do ser humano é dissipar continuamente o calor e absorver continuamente a energia e o calor dos alimentos que comemos, e então alcançar um equilíbrio da temperatura corporal. Como pode ser visto na tabela acima, a dissipação de calor através da pele é a principal forma de dissipação de calor corporal, sendo responsável por 87.5% da dissipação de calor corporal total, o corpo humano envolto em roupas, torna-se uma forma importante de manter o calor da temperatura do corpo humano e dissipação de calor, e a base material da composição da roupa - a condutividade térmica dos materiais da roupa se tornará um fator importante neste meio de regulação.

A influência das propriedades de transferência de calor dos tecidos de vestuário no equilíbrio térmico do corpo humano

O desempenho de transferência de calor do tecido de vestuário refere-se à capacidade do tecido de vestuário de regular a troca de calor entre o corpo humano e o ambiente externo. Quando o clima externo é frio, precisamos de tecidos com melhor desempenho de isolamento ao frio; quando o clima externo é quente, precisamos de tecidos de vestuário com melhor desempenho de dissipação de calor, estes estão relacionados ao desempenho de transferência de calor dos tecidos de vestuário.

O desempenho de transferência de calor do tecido da roupa pode ser expresso pela resistência térmica Rct, a unidade é m² · K / W, que indica a razão da diferença de temperatura entre os dois lados da amostra e a razão do fluxo de calor por unidade de área através da amostra verticalmente. Quanto menor for o Rct, pior será o calor do tecido da roupa e melhor será o desempenho de transferência de calor do material da roupa.

Em geral, nos tecidos de vestimenta comuns, a resistência térmica da lã, da seda é menor que o algodão, ou seja, o calor é pior que o do algodão; a resistência térmica do náilon, acrílico, polipropileno é maior, ou seja, bom calor, os agasalhos têm as vantagens da cinta que não enruga, é resistente e durável. Os fatores que afetam o desempenho de transferência de calor dos tecidos para roupas, além da resistência térmica do material, estão principalmente relacionados à espessura do tecido e ao estado de disposição das fibras dentro do tecido.

A influência da absorção de umidade de tecidos de vestuário no equilíbrio de umidade do corpo humano

O corpo humano está constantemente descarregando água e secreções para o exterior, de modo que o desempenho de absorção e dissipação de umidade do tecido da roupa se torna um fator importante para o corpo humano manter o conforto da umidade. Especialmente no verão quente ou exercícios extenuantes, o corpo humano transpira muito, neste momento, a absorção de umidade e o desempenho de dissipação de umidade dos tecidos para roupas podem não apenas manter as roupas secas, mas também evitar que o corpo humano produza uma sensação pegajosa de umidade .

A absorção de umidade do tecido de vestuário refere-se ao processo de dispersão do vapor de água da zona de alta umidade através do tecido para a zona de baixa umidade, sob a condição de que haja uma certa diferença de temperatura relativa entre os dois lados do tecido. Ou seja, um lado do tecido absorve o vapor d'água evaporado na superfície da pele, e então o vapor d'água é transmitido pela fibra para o outro lado do tecido para dispersar, e ao mesmo tempo, os poros dentro do fios e tecidos também têm um certo papel de difusão do vapor de água.

Os principais fatores que afetam o conforto úmido dos tecidos para roupas são: características da fibra do tecido (tipo de fibra, finura, características da superfície), características do fio (estrutura do fio), características do tecido do tecido (estrutura do tecido, espessura, densidade, etc.). De um modo geral, o tecido com espessura fina, finura de fio de fibra pequena e grande porosidade tem boa absorção de umidade e desempenho de dispersão de umidade; a absorção de umidade da fibra natural e a dispersão de umidade são melhores do que a fibra sintética.

O desempenho de transferência de calor e absorção de umidade do tecido podem ser testados juntos, o que pode ser referido ao padrão ISO 11092, e o instrumento de teste é TF129 Placa de aquecimento protegida contra suor, além disso, a permeabilidade à umidade também pode ser testada separadamente, o que pode ser referido ao padrão ASTM E96, e o instrumento de teste é TF165B Teste de Permeabilidade ao Vapor de Água.

A respirabilidade dos tecidos de vestuário relacionada ao equilíbrio do calor humano

A respirabilidade é outro fator importante que afeta o conforto de uso dos tecidos para roupas. Um estudo mostra que quando a quantidade de dióxido de carbono no ar dentro da roupa ultrapassa 0.08% e a umidade do vapor d'água excede 60%, o corpo humano fica quente e úmido e as pessoas ficam irritadas. Do ponto de vista da higiene, os tecidos para roupas com certo grau de respirabilidade são propícios à troca de gases dentro e fora do tecido, o que é benéfico para o metabolismo da pele humana.

De um modo geral, a roupa à prova de frio requer pequena respirabilidade material, de modo a não dissipar o calor do corpo muito rapidamente, para alcançar o dia frio. A vestimenta anti-calor requer boa respirabilidade para acelerar a dissipação do calor corporal, de forma que as pessoas estejam no equilíbrio de calor e umidade, em um estado confortável e satisfatório.

Muitos fatores afetam o conforto térmico e úmido dos tecidos para roupas, que devem levar em consideração fatores como fibra, fios e estrutura morfológica do tecido, para diferentes estações do ano, diferentes usos dos tecidos para roupas devem ser considerados fatores também devem ser diferentes. Por exemplo, a escolha de tecidos para roupas íntimas exigem confortável, quente, a partir de uma combinação de fatores, deve ser selecionado de algodão, lã, produtos de seda. A escolha de tecidos para agasalhos de inverno requer tecidos bonitos, práticos, quentes, portanto, lã pura, lã e algodão, lã e tecidos mistos de fibra química ou espessos devem ser usados. Os tecidos para vestuário de verão devem ser selecionados para conforto, frescor, respirável, bom caimento, devem ser selecionados de algodão, linho, seda e outras matérias-primas de alta contagem de fios, os requisitos de produto leves e finos.