راحتی حرارتی در پوشاک نظامی


مقدمه
امروزه راحتی یک فاکتور مهم در انتخاب پوشاک می باشد . به عبارت دیگر مصرف کنندگان علاوه بر ظاهر مناسب راحتی پوشاک را نیز در نظر می گیرد . عمده ترین نیاز انسان به پوشاک در فصل ها و موارد مختلف زندگی ، راحتی و آسایش آن است . راحتی به معنای وظعیت مطلوب فیزیولوژیکی ، روانی و تعادل فیزیکی بدن ، پوشاک محیط بیرون است و در زمان های گذشته ، هدف از تولید البسه ، رفع نیاز های مصرف کننده بود و گرمی و دوام پوشاک بیشتر مورد توجه قرار می گرفت و سایر مشخصه های پوشاک مانند رنگ ، شکل ظاهری و راحتی ، در درجه ی دوم قرار داشت . با گذشت زمان راحتی و زیبایی پوشاک نیز اهمیت پیدار کرد و فقط گرما و دوام یک پوشاک ملاک انتخاب البسه نبود . به طوریکه هر امری که در جهت افزایش کیفیت شکل ظاهری و راحتی پارچه ( متشکل از تمامی خصوصیات مکانیکی پارچه ) نقش مثبتی دارد ، از اهمیت بسزایی برخوردار است [1]

از آنجا که منسوجات نقش بسیار مهمی در پوشاک نظامی ایفا می کنند ، استفاده از منسوحات با تکیمل های خاص امکان حفاظن از افراد در برابر خطرات مختلف فراهم می نماید . علاوه بر قابلیت حفاظتی پوشاک ، یکی از عوامل موثر و مهم برای تمامی البسه و نیز پوشاک نظامی راحتی انسان در حین پوشیدن لباس است [2]
قابل ذکر است از آنجایی که پوشاک نظامی جزء پوشاک محافظ به شمار می آید ، از این رو کاهش راحتی در این البسه به واسطه ایجاد مانعی در برابر خطرات محیطی اجتناب ناپذیر است . بنابراین حفاظت لباس و راحتی آن همواره در تضاد با هم هستند و باید حد بهینه ای از حفاظت در نظر گرفته شود تا علاوه بر محافظت از فرد در مقابل خطرات ، کمترین عدم راحتی را فراهم نماید [2]

تعریف راحتی
راحتی اگر چه یک پارامتر کلیدی در پوشاک می باشد در عین حال مقوله ای است پیچیده و مبهم که تعریف آن مشکل است امام پارامترهای و متغیرهای زیادی ذر آن دخالت دارد که تا حدی به طور طبیعی آن ها را احساس         می کنیم و برای ماشناخته شده اند . هم چنین راحتی آن ها را احساس می کنیم و برای ما شناخته شده اند . هم چنین راحتی به مقدار زیاد تحت تاثیر عقاید ،خصوصیات اخلاقی و پیش زمینه های ذهنی افراد قرار دارد . به همین دلیل نمی توان آن را به آسانی به صورت یک خصوصیت کلی تجزیه و تحلیل کرد . بنابراین اکثر تحقیقات انجام شده برای تعیین سطح راحتی پوشاک به صورت بررسی عوامل موثر در آن به طور مجزا بوده است [3]
همچنین مشخص است که تعریف راحتی به صورت مثبت خیلی دشوار است اما ناراحتی به سادگی واژه هایی مانند سرد ، گرم ، تنگ ، خارش و ... تعریف می شود . « آزادی از درد و ناراحتی ( عدم راحتی ) در حالت طبیعی » باشد [3]
حالات فیزیولوژیکی و روانی منظرهای زیر را در مقوله راحتی دارا می باشد :

1. راحتی فیزیولوژیکی :

راحتی حرارتی
راحتی رطوبتی

که این دو مورد ، انتقال حرارت و رطوبت از پارچه را شامل می شود .
2. راحتی حسی : راحتی از احساس های مختلف طبیعی هنگام تماس بدن با منسوجات .

3. راحتی حرکت بدن : توانایی لباس جهت آزادی حرکت ، کاهش بار و شکل بدن همان طور که مورد نیاز است .
4. راحتی زیبایی : درک احساسی کفی از لباس برای چشم ، گوش و بینی که در راحتی پوشنده موثر هستند [3]

در تمامی این تعاریف این اصول برقرار است که راحتی ره درک کیفی از احساس های مختلف احساس انسان ، شامل زیبایی ، حرارتی ( سرد و گرم ) درد ( خارش ) و تماس ( صافی ، زبری ، نرمی و سفتی ) می باشد همچنین اثرات متقابل بدن – پوشاک ( در هر دو مورد حرارتی و مکانیکی 9 نقش مهمی در ارزیابی راحتی پوشاک بازی می کنند و شرایط محیط ( فیزیکی ، اجتماعی و فرهنگی ) اثر مهمی در راحتی پوشنده دارد [3]

راحتی حرارتی

تراز حرارتی

پژوهش ها نشان داده است که راحت ترین درجه حرارت برای بدن انسان 4/33 درجه سانتی گراد اسن . اگر دمای قسمتی از پوست به اندازه 3-5/1 درجه سانتی گراد از این مقدار مطلوب فاصله گیرد ، بدن هیچ احساس گرمی یا سردی نمی کند . اگر تغییرات بیش تر از  درجه باشد . بدن احساس ناراحتی می کند . به علاوه درون بدن به 5/36 درجه سانتی راد نیازمند است و افزایش یا کاهش 5/1 درجه ی آن می تواند کشنده باشد . بنابراین باید میان دمای رفع شده و جذب شده همواره تعادلی برقرار باشد . همچنین بدن به وسیله انقباض مویرگ های خونی در پوست ، خود را با شرایط از دست دادن حرارت تنظیم می کند . حرارت تولیدی و یا حرارتی که بدن انسان به وسیله پوست از محیط جذب کرده است باید پخش شود . در این شرایط بدن مویرگ های خونی را منبسط کرده که بدین ترتیب تبخیر آب درون بدن افزایش می یابد اگردمای محیط بیش از پیش افزایش یابد ، غده ها شروع به ترشح عرق می کنند و برای خنک شدن بدن میزان تبخیر آب بدن افزایش می یابد در بخی محیط های خاص به علت وجود دمای بالا یا مقاومت حرارتی بالای پوشاک ، اگر بدن موفق به پخش حرارت سطح نشود ممکن است منجر به پایین آمدن برگشت پذیر درجه حرارت بدن شود که هیپوترمیا نام دارد [4]
بنابراین لازم است که از یک منبع داخلی حرارتی استفاده شود تا تفاضل دمایی به وبی حفظ گردد . حرارت مورد نیاز از متابولیسم بدن سرچشمه می گیرد که به معنای سوخت و ساز ضروری کالری جهت فراهم آوردن نیرو برای ماهیچه ها و دیگر عملکردهای داخلی بدن می باشد . با این وجود ، دمای بدن می بایست در تراز حرارتی متناسبی حفظ گردد .
انسان از طریق پوشت خود با محیط اطراف تبادل حرارت دارد . این اتلاف حرارت از دو بخش تشکبل شده است . اتلاف حرارت از طریق رسانایی ، جابجایی ، تابش و اتلاف حرارت از طریق رسانایی ، جابجایی ، تابش و اتلاف حرارت از طریق تبخیر [4]

1. اتلاف حرارت از طریق رسانایی ، جابجایی و تابش
همان طور که در انتقال حرارت میان دو جسم یکی از مکانیزم های رسانایی ، جابجایی و تابش و یا تریبی از آن ها حاکم است در مورد پارچه نیز با ایت سه مکانیزم مواجه هستیم . بر روی سطح متخلخلی هم چون پارچه هر سه مکانیزم انتقال حرارت یعنی رسانایی ، جابجایی و تابش ایفا می کنند .

رسانایی : در این فرایند ، رویه اتلاف گرمایی از طریق تماس مستقیم با ماده دیگری تکمیل می شود . میزان تبادل از طریق تفاضل دمای بین دو ماده و به وسیله میزان رسانایی حرارتی آن ها تعیین می شود به طور مثال به هنگامی که بدن در آب سرد غوطه ودر گردید گرما یا حرارت خود رااز دست خواهد داد .

جابجایی : این پدیده در حقیقت فرآیندی است که در آن گرما از طریق سیال در حال حرکت ( مایع گاز ) انتاقل می یابد . به طور مثال : هوا در تماس با بدن از طریق رسانایی گرم شده وسپس به واسطه ی همرفت از بدن دور می شود .

تابش : این پدیده ، فرآیند انتقال حرارت به وسیله امواج الکترومغناطیسی می باشد امواج قابلیت حرکت در هوا بدون ایجاد حرارت زیاد در آن را خواهند داشت با این وجود ، هنگامی که آن ها با یک شی برخورد می کنند انرژی آن ها به میزان زیادی به حرارت تبدیل می شود .

2. اتلاف حرارت از طریق تبخیر [5]
در شرایط عادی تقریباً 15 درصد از کل حرارت خارج شده از بدن به تبخیر در سطح پوست اختصاص دارد که در صورت انجام فعالیت های سنگین فیزیکی و یا رار گرفتن در آب و هوای حاره ای که سطح پوست تعرق می کند سهم تبخیر در اتلاف حرارت افزایش می یابد . فرد از لباسی که برای حفاظت در برابر شرایط سخت محیطی می پوشد انتظار دارد تا به هر طریق از هدر رفتن این مقدار رطوبت و حرارت اط سطح پوست جلوگیری به عمل آورد [4]

عوامل موثر بر راحتی حرارتی پوشاک

  • عوامل فیزیکی و ساختاری پارچه
  • پارامترهای مربوط به الیاف : نوع الیاف – طول الیاف – ظرافت الیاف
  • پارامترهای مربوط به نخ : نوع نخ – نمره نخ
  • پارامترهای مربوط به پارچه :فاکتور پوشش – ضخامت پارچه – سیستم بافت – وزن پارچه و ...
  • نظریات ارائه شده در مورد انتقال حرارت در پارچه

رسانایی : اگر سیال در جایی ساکن بماند و گیر بیفتد دیگر مکانیزم انتقال حرارت جابجایی نخواهیم داشت و از این پس مکانیزم هدایت یا رسانایی حاکم خواهد بود مکانیزم رسانایی وابسته به میزان انرژی است که از یک مولکول به مولکول مجاور منتقل می شود همرفت می تواند هم در جسم جامد و هم در جسم سیال رخ می دهد . نرخ انتقال حرارت به خواص فیزیکی جامد یا مایع و میزان اختلاف دما منبع سرد و منبع گرم بستگی دارد [4 ]

ژیرساک و همکاران وی دست به توسعه روش های استاتیک و دینامیک برای اندازه گیری خصوصیات هدایت حرارتی منسوجات زدند . آن ها چنین بیبیان نمودند که مقادیر هدایت حرارتی که به وسیله روش دینامیکی اندازه گیری خصوصیات هدایت حرارتی که به نتایج روش های استاتیکی ، بیشتر بوده و از ثبات کمتری نیز برخوردارند که دلیل آن حرارت همرفتی عبوری از پارچه است و بدین ترتیب برای مواد متخلخلی چون پارچه روش های استاتیک را پیشنهاد نمودند [4]

جابجایی : یک روش بسیار معمول برای خارج کردن رطوبت موجود در منسوجات خشک کردن آن ها از طریق جابجایی است جابجایی نوعی انتقال حرارت است که در نتیجه حرکت یک سیال رخ می دهد . اگر سیال در یک دمای سطحی مجاور سیال افزایش یابد . آنگاه اختلاف دمایی ایجاد شده سبب انتقال حرارت از سطح گرم به سیال می شود [4]

تحقیق وو و همکارانش نیز به این مسئله اشاره دارد که مکانیزم انتقال همرفتی ، مکانیزم غالب در انتقال حرارت پارچه های بی بافت است و در این بین ظرافت الیاف و ضخامت پارچه بی بافت با تراکم پایین دارند .[4]

تابش : سومین حالت انتقال حرارت تابش است که نیاز به هیچ محیط مادی ندارد . در واقع یک خلاء کامل میان فرستنده و دریافت کننده ی این نوع انرژی وجود دارد . این نوع انتقال هر روز میان خورشید و زمین اتفاق می افتد و در نیجه آن سطح زمین گرم می شود . پیدایش این انرژی به واسطه جنبش الکترون ها در گرم می شود پیدایش این انرژی به واسطه جنبش الکترون ها در مولکول های سطحی مانند سطح بدن حاصل می شود و سپس بسته به دمای مطلق سطح و خواص تشعشعی آن مقداری انرژی از سطح آزاد می شود با استفاده از یک ضریب تصحیح می توان مقدار انرژی آزاد شده یا دریافت شده در یک سطح را تعیین کرد [4]

جینتوفان و هامبل تاثیر خصوصیات حرارتی پوشاک در درک راحتی حرارتی را حین فعالیت های ورزشی مورد بررسی قرار دادند . آن ها در جریان این فعالیت ها ، از مانکن های تعریق ( والتر ) برای اندازه گیری خواص حرارتی پوشاک ( عایق حرارتی و مقاوم در برابر بخار آب ) استفاده کردند . مانکن های حرارتی در طول 60 سال گذشته برای بررسی خواص حرارتی پوشاک توسعه یافتند [6] از دیگر کارهای انجام شده در زمینه انتقال حرارت در منسوجات حلقوی می توان به تحقیق کوریچکی و ویزوسکا که در سال 2008 انجام شده است اشاره کرد . در تحقیق که آنها انجام داده اند همبستگی میان پارامترهای ساختاری از قبیل ضخامت ، وزن در سطح ، هدایت حرارتی و انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته است .[4]

برخی استانداردهای موجود در رابطه با راحتی حرارتی

استاندارد  0 روش های استاندارد انتقال حرارت در منسوجات )

در مورد اهمیت و کاربرد این مبحث باید اذعان نمود که انتقال حرارت تقریباً مهم ترین عاملی است که باید در مورد محافظت پوشاک در آب و هوای سرد در نظر گرفته شود . تبادل حرارتی میان بدن انسان و محیط اطرافش یک موضوع فوق العاده پیچیده است که علاوه بر شرایط آب و هوایی باید اطلاعات زیادی از خود پارچه نیز در اختیار باشد . بنابراین ضرایب انتقال حرارت اندازه گیری شده تنها می تواند در موارد خاصی صدق کنند . اندازه گیری ضرایب انتقال حرارت مسئله ای کاملاً فنی و در عین حال دشوار است و می بایست دانش فنی مرتبط با تئوری های جریان گرما مورد ارزیابی قرار گیرند .
روش آزمایش ارائه شده در این استاندارد یک تعریف کلی از ضرایب انتقال حرارت در مکانیزم انتقالی مخلوط از همرفت ، جابجایی و تابش را پوشش می دهد که نمونه های آزمایشی ما نیز پارچه های خشک یا پنبه های حلاجی شده هستند در این آزمایش نرخ زمانی انتقالی حرارت از یک صفحه تخت افقی ، گرم ، خشک و دارای دمای ثابت به محیطی نسبتاً خنک و آرام از طریق لایه پارچه مورد آزمایش اندازه گیری می شود . برای مقاصد عملی ، این آزمایش محدودست هایی را در موارد خاص نمونه آزمایشی شامل می شود . میزان حرارت انتقالی باید در بازه 7 ، 0 تا 14 وات بر متر مربع کلوین باشد و در ضمن ضخامت آن از  تجاوز نکند [4]
ضرایب به دست آمده تنها در مورد تعداد خاصی از پارچه های آزمایش شده و در حرارت و شرایط محیطی خاصی، کاربرد دارند . این روش تنها مقادیری که تحت شرایط خاصی از آزمایش مورد نیاز می باشند را به دست می دهند که از آن جمله می توان به رعت مخصوص هوا ، تفاوت دما میان صفحه داغ و هوای سرد و فاصله هوایی برای اندازه گیری دمای هوای خنک اشاره کرد . مقادیر آزمایش در واحدهای متریک بیان شده اند تا شرایط استاندارد آزمایش حفظ شود [4]

استاندارد  ( آزمایش های استاندارد سنجش میزان عملکرد حرارتی استاتیکی و دینامیکی منسوجات )

این روش آزمایش به بیان تعریفی جامع از ضریب انتقال حرارت تحت مکانیزم همرفت در منسوجات و فاکتور تنظیم کننده دما می پردازد . همچنین در این روش حالت پایدار مقاومت نیز در مورد یک یا چند لایه پارچه مورد بررسی قرار می گیرد . از آنجایی که ممکن است میان نتایج گزارش آزمایشات دو یا چند آزمایشگاه تفاوتی وجود داشته باشد در نتیجه باید به منظور تعیین این که تفاوت ها از لحاظ آماری معنادار هستند یا خیر ، یک آزمایش تطبیقی انجام شود اگر تفاوت ها از لحاظ آماری قابل اغماض نبودند باید به دنبال دلایل امر بود و تا حد امکان شرایط انجام آزمایشات را به هم نزدیک نمود . روش آزمایش استفاده شده در این استاندارد از اهمیت بالایی در کنترل میفیت و هزینه در حین تولید ، برخوردار است و می تواند به عنوان معیاری برای تبیین پارامترهای حرارتی و راحتی منسوجات خصوصاً پوشاک در نظر گرفته شود [4]

مهمترین عناوین: