Общие гигиенические свойства одежды
Гигиенические свойства одежды
Гигиенические требования к одежде реализуются в одежде через систему физических свойств (тепловые свойства, поглощение, проницаемость, электризуемость), некоторыми геометрическими свойствами (толщина, масса), жесткость одежды и ее конструкцию.
Под теплозащитными свойствами подразумевается способность одежды сохранять тепло в пододежном пространстве. Это свойство зависит от тепловых показателей составляющих одежду материалов, плотности прилегания одежды к телу, количества слоев в одежде и воздушных прослоек, определяемых покроем и конструкцией одежды.
Теплопроводность λ является важнейшим показателем материалов, определяющим тепловое сопротивление одежды. Для материалов одежды величина λ изменяется в ограниченных пределах от 0,033 до 0,07 Вт/(моС).
Теплозащитные свойства одежды определяются величиной теплового сопротивления пакета, а также наличием в нем многослойных воздушных прослоек. Значение каждого из этих элементов при различных условиях эксплуатации одежды неодинаково. В состоянии покоя основная часть суммарного теплового сопротивления создается благодаря воздушным прослойкам. При движении человека и ветре значение их снижается, а роль материалов и пакета одежды возрастает.
На тепловое сопротивление пакетов одежды серьезное влияние оказывает наличие в структуре пакета воздушных прослоек. Передача тепла в воздушных прослойках осуществляется теплопроводностью, конвекцией и излучением, причем 79% тепла передается излучением.
Теплопроводность воздушных прослоек зависит от их толщины, температуры воздуха в них, разности температур на поверхностях прослойки и от места расположения ее в одежде. Сопротивление воздушных прослоек толщиной свыше 5 мм такое же, как у ватных прокладок, а при толщине свыше 10 мм – меньше.
Большое влияние на теплозащитные свойства одежды оказывает толщина ее пакета δ. С увеличением толщины пакета тепловое сопротивление возрастает. Данная зависимость носит сложный характер.
Толщина пакетов, равная 23 мм, является предельной для повышения теплозащитных свойств одежды. Дальнейшее ее увеличение не приводит к росту теплоизоляции, но значительно увеличивает ее толщину и вес, что делает одежду неудобной для эксплуатации. Такая одежда затрудняет движения человека, снижает его работоспособность и может служить причиной возникновения производственных травм. Наиболее целесообразна в этих случаях была бы одежда с искусственным источником тепла.
Время пребывания человека в условиях холода оказывает существенное влияние на тепловое сопротивление одежды. По исследованиям ЦНИШП, время пребывания человека на холоде не должно превышать четырех часов, а при температуре ниже -30оС это время желательно сократить до двух часов. Это вызвано тем, что из существующих материалов практически не удается изготовить одежду, тепловое сопротивление которой было бы выше 0,9 м2оС/Вт.
При оценке теплозащитных свойств пакетов и готовой одежды наиболее наглядной и простой величиной принято считать величину, обратную теплопроводности, - тепловое сопротивление R. Чем больше тепловое сопротивление одежды, тем выше его теплоизоляционные свойства.
Тепловое сопротивление одежды у различных ее видов неодинаково и зависит от толщины воздушных прослоек и волокнистого (химического) состава составляющих материалов, числа слоев и др. В таблице 3.1. приведены данные теплового сопротивления некоторых видов одежды.
Таблица 3.1.
Тепловое сопротивление некоторых видов одежды
| Виды одежды | Тепловое сопротивление м2*оС/Вт |
| Легкое платье летнее | 0,076 |
| Обычная комнатная одежда (костюм) | 0,151 |
| Костюм, плащ | |
| Демисезонное пальто | 0,32-0,38 |
| Зимняя одежда | 0,460 |
| Утепленная зимняя одежда | 0,53-0,61 |
| Арктическая одежда | 0,68-0,84 |
| Утепленная арктическая одежда | 0,94-0,91 |
При оценке теплозащитных свойств одежды воздухопроницаемость является одним из решающих факторов. Если в условиях неподвижного воздуха тепловое сопротивление одежды пропорционально толщине материалов, то в условиях воздушного потока оно зависит также от воздухопроницаемости составляющих материалов и пакета в целом. Так, при одной и той же толщине пакета теплозащитные свойства падают на 10% при скорости воздушного потока в 2 м/с, на 20-35% при скорости ветра 8 м/с по сравнению с неподвижным воздухом. При малых скоростях ветра (2-2,5 м/с) допустимая воздухопроницаемость покровных материалов до 40 дм3/м2с, а при скорости свыше 2,5 м/с – до 7 -10 дм3/м2с.
Поглощение. Материалы одежды способны к поглощению различных веществ, находящихся в газообразном, парообразном или жидком состоянии. Поглощение в материалах обусловлено их гигроскопическими свойствами. Гигроскопичность – способность материалов сорбировать (поглощать) на своей поверхности водяные пары. Количество поглощаемой гигроскопичной влаги зависит от природы волокон. Гигроскопичность имеет важное значение для сохранения теплового равновесия организма. Под влиянием гигроскопичной влаги ткани утолщаются и укорачиваются, в результате чего увеличивается их теплопроводность.
В условиях жаркого сухого климата высокая гигроскопичность при наличии повышенной паропроницаемости способствует испарению пота.
Количество гигроскопичной влаги, поглощаемой одеждой из воздуха, может достигать 10% веса одежды, но у тканей различного волокнистого состава гигроскопичность разная.
Испаряемость – способность отдавать промежуточную воду путем испарения. У разных по волокнистому составу материалов она различная. Более быстро высыхают ткани тонкие и гладкие. Шерсть теряет воду медленнее, чем хлопчатобумажные материалы, поэтому и меньше охлаждает тело.
Испаряемость зависит от температуры, влажности, скорости движения внешней среды, а также от содержания влаги в тканях. Это очень важно, особенно в условиях высоких температур, где необходимо, чтобы одежда хорошо впитывала и быстро отдавала влагу в окружающую среду.
С повышением влажности резко падает тепловое сопротивление пакетов одежды, так как теплопроводность воды, находящейся в порах материала, в 20 раз больше теплопроводности воздуха, а теплопроводность льда в 80 раз теплопроводности больше воздуха, имеет место при промерзании влажной среды.
Проницаемые свойства. Способность текстильных материалов пропускать воздух, пар, воду, жидкости, дым, пыль, газы и радиоактивные излечения называется проницаемостью. Проницаемость характеризуют следующие физические свойства текстильных материалов: воздухо-, паро- и пылепроницаемость.
Воздухопроницаемость – способность пропускать воздух. Она необходима для поддержания теплового баланса организма с внешней средой и удаления из пододежного пространства углекислоты, влаги и потовыделений. Чем выше воздухопроницаемость, тем ниже теплозащитные свойства одежды.
Воздухопроницаемость зависит в основном от строения (структуры), толщины, количества и величины пор текстильных материалов в пакете одежды. Циркуляция воздуха через материалы и одежду происходит под влиянием конвекции, связанной с нагревом воздуха у поверхности тела, и с движением человека, а также разности давлений наружного и пододежного воздуха при ветре. Все факторы действуют в сочетании друг с другом, и поэтому трудно учесть влияние каждого из них в отдельности.
Чтобы осуществить вентиляцию пододежного воздуха за счет конвекции, необходимо иметь между телом и тканью достаточной толщины слой воздуха (около 5 мм).
Воздухопроницаемость одежды во многом зависит и определяется воздухопроницаемостью материалов, из которых она иготовлена. Швейные материалы обычно обладают воздухопроницаемостью от 3,5 до 500 дм3/м2с. Считается, что наиболее рациональной для пальтовых материалов является воздухопроницаемость до 5 дм3/м2с.
Увеличение количества слоев пакета снижает общую воздухопроницаемость, причем наиболее резко снижение происходит при увеличении слоев вдвое. Дальнейшее увеличение количества слоев пакета сказывается на снижении воздухопроницаемости в меньшей степени.
Воздухопроницаемость многослойных пакетов одежды можно рассчитывать с точностью до 10% по формуле Клейтона:
где В – воздухопроницаемость пакета,
В1, В2, В3 … Вn – воздухопроницаемость каждого слоя в отдельности
С введением воздушных прослоек между слоями пакета воздухопроницаемость возрастает и приближается к воздухопроницаемости одного слоя. Наличие воздушных прослоек содействует вентиляции пододежного пространства, и в то же время уменьшает теплозащитные свойства одежды. Для снижения воздухопроницаемости верхних слоев одежды целесообразно применять ветростойкие прокладки или обрабатывать изнаночную сторону химическими обработками, образующими ветростойкие полимерные пленки.
При повышении толщины материалов при неизменном объемном весе воздухопроницаемость снижается вследствие уменьшения сквозных пор.
При недостаточной воздухопроницаемости материалов и пакетов одежды влага и углекислота задерживаются в пододежном пространстве, и человек теряет чувство комфорта. Для изделий из таких материалов необходимо предусматривать конструктивные средства для вентиляции. С этой целью делаются вентиляционные отверстия в различных (преимущественно на невидимых) деталях одежды. Применяют также воздухопроницаемые материалы в этих же местах. Используют также прострочку деталей толстыми нитками, что создает дополнительные отверстия от игл.
С увеличением влажности воздухопроницаемость пакета одежды резко падает, что объясняется заполнением пор влагой и набуханием волокон.
Паропроницаемость – способность материалов и пакетов одежды пропускать через себя водяные пары. Они проникают через материал изнутри (потовыделения) и снаружи (атмосферная влага). Паропроницаемость зависит от толщины и пористости материалов, а также от влажности и скорости движения воздуха. Паропроницаемость обеспечивает сохранение нормального теплообмена, а также выделение и удаление газообразных продуктов жизнедеятельности организма.
Паропроницаемость протекает из среды с повышенной влажностью в среду с пониженной влажностью.
Влажность пакета одежды постоянно изменяется в соответствии с влажностью и температурой окружающей среды и состояния человека. При повышении влажности атмосферы выше 60% возникает затруднение в отдаче влаги с поверхности тела человека, что неблагоприятно отражается на состоянии его организма. Понижение влажности менее 30% вызывает усиленное испарение влаги с кожи и слизистых оболочек, что приводит к неприятному ощущению сухости во рту и горле.
В комфортных условиях 20-25% образующегося в организме тепла удаляется испарением пота. При повышении теплопродукции эта доля увеличивается и может достигнуть 100%. Паропроницаемость осуществляется удалением паров через отверстия в материалах, сорбцией и десорбцией паро волокнами ткани и вентиляцией пододежного воздуха, причем вентиляция считается более важным процессом для удаления паров воды, чем пассивный процесс диффузии.
Исследования О. Михельса показывают, что механизм передачи влажности, основанный на явлении капиллярности, преобладает над механизмом сорбции, связанным с набуханием. В мокрой одежде зона охлаждения перемещается с поверхности тела на одежду, что уменьшает эффект охлаждения. Отношение к воде будет тем лучше, чем больше будет сорбированной воды в материалах и чем меньше будет продолжительность высыхания. Однако практически большое поглощение воды обычно вызывает длительное высыхание ткани.
Вес одежды оказывает существенное влияние на самочувствие человека: тяжелая одежда вызывает усталость, от нее болят плечи и снижается работоспособность. При отсутствии специальных требований к весу одежды, она должна быть как можно меньше. Это достигается уменьшением площади деталей, а, главное, применением новых синтетических материалов с меньшим объемным весом.
Вес одежды колеблется в больших диапазонах (см. табл. 3.2.). Средний вес зимней одежды в 2,5 раза мужской и в 3 раза женской больше летней. Вес мужской одежды в 2 раза больше женской.
Таблица 3.2.
Вес одежды по сезонам, кг
| Сезон | Мужская одежда | Женская одежда | ||||
| Мини-мальный | средний | Макси-мальный | Мини-мальный | средний | Макси-мальный | |
| Летний | 2,626 | 3,317 | 4,323 | 0,690 | 1,524 | 2,002 |
| Весеннее-осенний | 5,972 | 7,189 | 8,876 | 2,728 | 3,462 | 4,311 |
| Зимний | 7,975 | 8,543 | 9,742 | 3,159 | 4,780 | 7,416 |
При разработке теплозащитной одежды для районов Крайнего севера и Сибири вес специальной одежды при применении некоторых видов утеплителей составляет более 10 кг.
Б.Ф. Церевитиновым подсчитано, что по отношению к весу тела вес зимней одежды составляет в среднем: у мужчин 1/9, у женщин 1/12; в летнее время соответственно 1/22 и 1/39.
Особенно тяжелая зимняя меховая одежда. Вес женских меховых пальто достигает 4,0-4,7 кг.
Зимняя одежда для детей мало отличается от одежды взрослых, а по отношению к весу ребенка еще более тяжелая. Так, отношение веса мехового пальто к среднему весу тела женщин составляет примерно 1/24, а у детей 1/12 – 1/16. Большой вес одежды при большой подвижности и слабом развитии мышц у детей приводит к быстрому утомлению организма. Поэтому для детей создание легкой зимней одежды еще более важно, чем для взрослых.
Жесткость одежды отдельных ее узлов еще недостаточно изучена. При малой жесткости в отдельных случаях оказывается недостаточно устойчивой форма одежды: повышенная жесткость затрудняет движения, уменьшает износоустойчивость деталей одежды, не позволяет придавать деталям изделия требуемой формы.
Детальные исследования летней одежды привели к выводу о необходимости достаточной жесткости, обеспечивающей вентиляцию пододежного пространства. При проектировании же зимней одежды повышенная жесткость нежелательна, так как повышается вентилируемость, и резко снижаются ее теплозащитные свойства.
При движениях человека одежда повышенной жесткости сминается в жесткие складки, объемы под ней непрестанно меняются, что приводит к активной циркуляции воздуха. Более того, поскольку под одеждой возникают местные зоны повышенного давления, под действием последнего воздух «продавливается» наружу, а на смену ему снизу поступает свежий воздух.
Конструкция одежды. Покрой одежды должен обеспечивать свободу движений, легкость одевания и снимания, не затруднять физиологических функций человека (дыхания, кровообращения и т.п.).
Теплозащитные свойства одежды в значительной степени зависят от ее конструкции (покроя, степени прилегания и др.). более теплозащитными являются закрытые конструкции одежды: комбинезоны, куртка с брюками, так как они обеспечивают наибольшую герметичность. Более холодной будет одежда открытой конструкции – пальто, шуба, полупальто. Однако одежда закрытой конструкции исключает вентиляцию пододежного воздуха, изменение теплозащитных свойств одежды при переходе от состояния покоя к движению. Поэтому такая одежда более уместна для людей, вынужденных при низких температурах находиться в условиях сильного ветра.
Чтобы оградить пододежное пространство от проникновения холодного наружного воздуха, следует в рукавах применять напульсники, ворот закрывать до верха, применять цельнокроеный с основными деталями капюшон, широко применять пояса или другие конструктивные средства, обеспечивающие прилегание одежды к фигуре по талии и бедрам. Установлено, что конструкцией одежды можно повысить ее теплозащитные свойства до 20%. В этом случае при закрытых конструкциях толщина замкнутых воздушных прослоек должна составлять до 5 мм. Они должны располагаться ближе к внешней поверхности одежды. Эффективным средством для повышения теплозащитных свойств одежды является применение материалов о металлизированным покрытием, которое выполняет роль отражающего экрана. Кроме того, как уже указано ранее, для повышения теплоизоляции одежды при предельной толщине пакета успешно применяются теплообогреватели.
При высокой физической активности (ходьбе, работе и т.д.) наиболее приемлема открытая конструкция. Пока человек стоит и организм вырабатывает мало тепла, такая одежда представляет собой как бы колокол, заполненный теплым воздухом, который не дает холодным потокам проникать под одежду снизу. Когда же человек идет и организм вырабатывает больше тепла, за счет колебания одежды возникает интенсивная вентиляция, в результате которой теплоотдача резко возрастает.
Конструкция белья важна для правильного функционирования кровообращения и органов дыхания. Тесный бюстгальтер мешает движению грудной клетки; бретельки, врезаясь в тело, раздражают кожу, нарушают кровообращение. Грация представляет еще более неудобную конструкцию. Она изготавливается из воздухонепроницаемых тканей и легко загрязняется. Она резко ограничивает и затрудняет дыхание, кровоток и газообмен в сдавленной ею коже, мешает работать, двигаться.