X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Контроль за влажностью материалов одежды можно определить как регулируемое движение водяного пара и жидкой воды (потоотделение) с поверхности кожи в атмосферу через ткань. Это действие предотвращает накопление пота человека, находящегося в той или иной одежде. Управление влажностью, которое определяет уровень комфорта, является одним из ключевых критериев современного проектирования одежды. Для удобства и комфорта одежда должна быть спроектирована таким образом, чтобы поддерживать тепловой баланс в широком диапазоне температуры окружающей среды и активности тела. Она должна выполнять функцию не подавления испарения влаги, вызванной потоотделением, а её достаточного отведения и регулировки температуры тела. Все эти требования подходят под один технический термин, называемый «управление влажностью»[1].

Жидкая вода, выделяемая организмом, известна как «разумный пот». Чтобы быть удаленным с поверхности тела, он должен проникнуть через структуру ткани и затем испариться снаружи. При выпаривании образуется тепло, которое и помогает контролировать температуру тела. Водяной пар или нечувствительный пот могут проходить через отверстия между волокнами и нитями в воздухопроницаемой ткани. Когда водяной пар вырабатывается телом, тепло удаляется, что и дает прямой охлаждающий эффект [2].

Для человека, занятого обычной деятельностью затраченная энергия составляет 50 ккал/мин*кг. Выделяемое метаболическое тепло легко рассеивается через одежду как пот. В покое тело дает около 60 мл. водяного пара в 1 час при постоянных условиях окружающей среды [2].

Умеренное напряжение (ходьба) увеличивает количество водяного пара составляет до 450 мл. в час [3]. Во время потения влажность человеческого тела в той или иной мере поглощается текстильной одеждой. Если влажность остается в ткани и не переносится на поверхность для испарения, охлаждения не происходит. Тело нагревается и производит еще больше пота.

Во время активной физической нагрузки тело потеет и в повседневной одежде с содержанием хлопка образует «капкан из влаги». Это создает барьер для эффективной передачи избыточного тепла и приводит к повышению температуры тела и кожи выше 37 ° C, что увеличивает потоотделение [3].

Текстиль, используемый в современном производстве, действует как барьер между внешней средой и человеческим телом. Степень влажности различных текстильных волокон отличает их физические и химические свойства. Чрезмерная влажность ткани может добавить вес одежде, раздражать кожу, что увеличивает шансы кожных заболеваний. Повышенная влажность кожи при низких температурах понижает температуру тела. Таким образом, управление влажностью ткани очень полезно не только во время занятий спортом, но и в обычных условиях, чтобы кожа оставалась сухой, а значит, человек чувствовал себя комфортно [4].

Капиллярная сила увеличивается по мере того, как промежутки между отдельными волокнами становятся меньше. Это означает, что чем тоньше волокна, тем меньше пробелы между ними, и тем лучше происходит испарение влаги с поверхности ткани.

Для меньшего испарения влаги возможно поглощение, которое не зависит от типа волокна и поверхности используемого текстиля. Чем больше поверхность, тем мельче волокна и больше их на поверхности, а значит, быстрее испаряется влага [5]. В то время как хлопок может поглощать определенный объем воды без ощущения человеком влажности, полиэстер даёт ощущение влажности и липкости даже при небольшом количестве влаги, хранящейся в нем. Кроме того, толстый текстиль поглощает больше влаги по сравнению с более тонкими тканями, и их поверхность существенно не расширяется.

Целлюлозные ткани поглощают воду в структуре волокна и становятся тяжелыми. Эта приводит к растяжению ткани, они прилипают к коже, и, когда активность прекращается, кожа может чувствовать холодность ткани. Более высокие уровни влажности, поглощаемой тканью, означают более длительное время высыхания. Однако целлюлозные ткани обычно воспринимаются как более удобные, чем синтетические ткани при ношении в повседневной жизни. Они предпочтительнее для широкого спектра тканей одежды, где важны визуальная эстетика и комфорт.

Чтобы достичь этих положительных свойств целлюлозных волокон и устранить негативные аспекты производительности, необходим новый подход. Успешная целлюлозносодержащая ткань должна обладать значительно меньшей поглощающей способностью, чем 100% целлюлоза, но также должна обеспечивать визуальную эстетику и прикосновение к известным целлюлозным волокнам. Ткань обладает отличной способностью обрабатывать влагу и проста в уходе. Управление влажностью может включать использование технологии микрофибры или применение различных смягчающих покрытий, таких как силиконы на молекулярном уровне, чтобы повысить как гидрофобные, так и гидрофильные свойства ткани. Гидрофильные ткани или водонепроницаемые, воздухопроницаемые ткани являются некоторыми достижениями в области управления влажностью в текстильных изделиях. Водостойкие и влагопроницаемые материалы можно разделить на три основные категории: ткани с высокой плотностью, материалы с полимерным покрытием и пленочные слоистые материалы, отобранные производителями в соответствии с требованиями готовой одежды для случайных, спортивных, лыжных занятий на открытом воздуха [6].

Влагопроницаемая ткань должна иметь следующие свойства:

Регулирование температуры и влажности

Хорошая проницаемость для воздуха и водяного пара

Быстрая влагопоглощение и пропускная способность

Отсутствие сырости

Быстрая сушка для предотвращения попадания холода

Низкое водопоглощение слоя одежды, расположенного непосредственно на коже

Размерная стабильность при влажности

Прочность

Воздухопроницаемость и комфорт

Простота ухода

Легкий вес

Мягкость и эластичность

Умный и функциональный дизайн

С точки зрения удобства, передача влаги через текстильный материал как в жидкой, так и в парообразной форме одинаково важна. Поток жидкой влаги через текстильные материалы контролируется двумя процессами - увлажнением и впитыванием. Увлажнение - это начальный процесс, связанный с распространением жидкости; он контролируется поверхностными энергиями участвующего в твердом и жидком веществе. В текстильном материале, как только вода смачивает волокно, она попадает в межволоконный капиллярный канал и затягивается дальше при действии капиллярного давления.

Увлажнение, впитывание, влажность, испарение - важные характеристики передачи, которые являются критическими аспектами для оценки комфорта производительности текстильных изделий. Увлажнение - это начальный процесс, связанный с распространением жидкости. Интерфейс оптоволокна заменен волокно - жидкостью в этом процессе. В случае одежды с высокими капиллярными свойствами влага, поступающая из кожи, распространяется по всей ткани, принося чувство сухости, а распространение жидкости позволяет влаге легко испаряются.

Водяной пар и вода передаются через текстиль следующим механизмом:

Простая диффузия через промежутки между прядями. Диффузия является основным механизмом переноса влаги в условиях низкой влажности. Этот процесс контролируется градиентом давления водяного пара через внутреннюю и внешнюю поверхности ткани. Сопротивление диффузии регулируется конструкцией ткани, то есть размером и концентрацией межпоточных пор и толщины ткани.

Капиллярный перенос через пучки волокон: здесь жидкая вода «злая» через нити и десорбируется или испаряется на внешней поверхности. Эффективность работы пряжи зависит от поверхностного натяжения, то есть смачиваемости поверхности волокна, а также размера, объема и количества капиллярных пространств, что определяется выбором пряжи и конструкции ткани.

Диффузия через отдельные волокна: этот механизм включает поглощение водяного пара в волокна на внутренней поверхности ткани, диффузии через структуру волокна и десорбции на внешней поверхности. Способность волокон для прохождения диффузии водяного пара зависит от гидрофильной или гидрофобной природы волокна [7].

Для исследований была представлена таблица рекомендованным гигиенических величин параметров в различных слоях материалов для комфорта пододежного пространства.

Таблица 1 – Рекомендованные гигиенические величины параметров в различных слоях материалов для комфорта пододежного пространства [8].

Параметр	Величина параметров для различных слоев одежды
	I	II	III
Гигроскопичность в естественных условиях при относительной влажности 45,65%,%	4-9	3-7	2,5-5
Влагоемкость максимальная, г	2	1,5-2	1
Капиллярность, мм/ч	60-130	40-120	30-100
Паропроницаемость, мг/ (см2 ч)	4,5	3,5-4	3-3,5
Напряженность электростатического кв/м	20-25	30	30-35
Термическое сопротивление Вт/ (м2 С)	0,08-0,1	0,12-0,16	0,2-0,52
Воздухопроницаемость мл/(см2 с),	10-20	3-5	1-1,5

Для дальнейшего анализа был изучен параметр Im, который описывает общую эффективность испарения пара и является показателем характеристик испарения в системе одежде. Это коэффициент фактической испарительной возможности теплового потока между кожей и окружающей средой по отношению к реальной возможности теплового потока (к коэффициенту Льюиса) параметр Im - безразмерная величина, которая не включает изоляцию или толщину материала. Значение нуля для Im означает полностью непроницаемый слой, а максимальное значение равно 1 и обозначает идеально проницаемую одежду и является противоположностью параметру Icl, который включает в себя сопротивление воздушного слоя, окружающего тело человека. Согласно [9], можно использовать среднее значение Im = 0,4. Дополнительные значения приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Индекс проницаемости влаги для одежды [9]

Группа	Im
Мужской деловой костюм	0.37
Летнее повседневное для мужчин	0.43
Джинсы и рубашка	0.40
Изолирующий комбинезон	0.39

На основе полученных данных, можно сделать вывод, что контроль в управлении влажность необходимо учитывать при движении водяных паров на поверхности материала, а также в его структуре. Также были изучены рекомендации для различных слоев одежды и представлен индекс проницаемости влаги для ассортимента одежды, что является важным критерием для исследований влажности одежды.

Список литературы

Стефанова Е.Б. Исследование влияния фазового состояния влаги в материале на оптические свойства одежды / Е.Б. Стефанова, С.В.Князева // В сборнике: Молодежь и XXI век - 2016 Материалы VI Международной молодежной научной конференции: в 4-х томах. Ответственный редактор Горохов А.А.. 2016. С. 317-320.

Cherunova I.V. Study of the structural and acoustic properties of clothing materials for thermal protection of human / I.V. Cherunova, S.A. Kolesnik, S.V. Kurenova, Y.V. Eremina, A.V. Merkulova, P.V Cherunov // International Journal of Applied Engineering Research, 2015. - Т. 10. - № 19. - С. 40506-40512.

Влияние синтетических тканей на человека Fabrics [Электронный ресурс]: liveinternet.ru режим доступа http://www.liveinternet.ru/users/luch-nik/post386440256

Effect of moisture management Finish on Comfort Characteristics of Microdenier Polyester Knitted Fabrics [Электронный ресурс]: researchgate.net режим доступа https://www.researchgate.net publication/240719457_Effect_of_Moisture_Management_Finish_on_Comfort_Characteristics_of_Microdenier_Polyester_Knitted_Fabrics

Novel Effects in Garment Processing and Value Added Finishes [Электронный ресурс]: researchgate.net режим доступа https://www.researchgate.net/publication/267428252_INFLUENCE_OF_TEXTILE_PARAMETERS_AND_AGEING_ON_CONSUMER_BEHAVIOUR

Effect of moisture transfer on heat energy storage in simple layer walls: case of a vegetal fibre material [Электронный ресурс]: researchgate.net режим доступа http://www.naun.org/main/NAUN/ijmmas/20-878.pdf

Диффузия пара [Электронный ресурс]: uniexo.ru режим доступа http://www.uniexo.ru/dom/diffuziya-para.html

Гигиеническая оценка влияния пододежного микроклимата [Электронный ресурс]: helpiks.org режим доступа http://helpiks.org/7-79145.html

Тепло и влагоперенос через одежду [Электронный ресурс]: ibpsa.org режим доступа http://www.ibpsa.org/proceedings/bs2009/bs09 _1360_1366.pdf

Код для цитирования: Скопировать