羽绒服隔热性能测评方法剖析及优化路径探讨

变异系数CV值均小于1%，即该织物芯吸压力测试方法的重复性较好。

5 总结
织物横向芯吸测试仪是一种用于测试纺织品水分传递能力的全新测试方法。

液体在附加压力的驱动下从织物下表面运输到上表面，通过测试织物芯吸过程中产生的芯吸压力来确定织物单向导湿性能。

该方法可以间接表征芯吸过程中的重要特征参数，如表面张力、润湿力、吸附压力差等，对于研究面料的润湿芯吸机理和液态水在织物横向的传递过程是非常有意义的。

织物横向芯吸测试的一个弊端是难以使试样和水平面保持绝对平衡，但经重复测试发现，其对测试结果的准确性影响不大，重复性较好。

且此方法采用电器控制系统，灵敏度较高、测试时间短、所需试样小、成本较低，可进一步探索该仪器在其他织物上的应用，借此评价织物的单向导水和吸湿速干能力。

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寒冷环境下，防寒服可以起到调节人体体温以及维持人体热平衡的作用。

当防寒服的隔热能力不足时，处于寒冷环境下的人体会产生冷应激反应甚至被冻伤；而当防寒服的隔热能力过高时，人体则会出现热不适的情况。

可见，准确评估防寒服的隔热性能并为使用者提供恰当的冷防护至关重要。

作为防寒服的一个种类，羽绒服因其特定的填充物，具有与其他防寒服不同的隔热机制。

羽绒是一种天然材料，质轻、高蓬松、隔热性好。

羽绒服的隔热性能主要依靠其蓬松的羽绒中握持的大量静止空气。

当前羽绒服隔热性能的测评主要从 2 个方面进行：一是针对羽绒的保暖性评价指标，包括蓬松度、充绒量、含绒量等，依据的标准主要有IDFB－2015《国际羽毛羽绒局试验规则》、DIN EN 12130：2017《羽毛羽绒蓬松度的测定》、GB/T 10288 — 2016《羽绒羽毛检验方法》、GB/ T 14272 — 2011《羽绒服装》；二是延用通用的防寒服测评标准来评估羽绒服的隔热性能，常用的防寒服隔热性能测评标准主要有ISO 9920：2009《热环境人类工程学—评估服装整体的热阻和湿阻》、ISO 15831：2004《服装—生理效应—用暖体假人测试服装热阻》、ASTM F1291－2016《用干热暖体假人测量服装热阻的标准方法》、EN 342：2017《防护服：防寒服》。

然而，不难发现这其中存在的问题：一是这两方面的指标各自独立，并没有形成综合的评价体系；二是常规防寒服的测评方法并没有关于羽绒服这一特殊防寒服的测评指南，尤其是对填充物羽绒的特殊形态和防寒机理，以及由此赋予羽绒服的特殊形态特征和隔热能力缺乏考虑。

此外，也有相关研究通过真人着装实验来评价羽绒的隔热性能，该方法适用于验证客观实验得出的结论，但不能获得稳定准确的客观性指标。

本文将对现行羽绒服测评方法、测评条件进行分析，基于羽绒服特定的隔热机制及影响其隔热性能的因素，讨论其中存在的问题，为后续围绕羽绒服隔热性能的研究拓展思路，为未来制订科学、系统、全面的羽绒服测评体系提供参考。

1　羽绒保暖性测评
1.1　现行方法
由于羽绒服的隔热性能主要由其填充物——羽绒所贡献，因而许多针对羽绒服隔热性能的评价方法主要通过检测羽绒特有的隔热指标——含绒量和蓬松度来评估
作者简介：黄家成，男，1994年生，硕士在读，主要从事服装舒适性方面的研究。

通信作者：王云仪，教授，E-mail ：wangyunyi@ 。

作者单位：黄家成、吴黛唯、刘　钰，东华大学服装与艺术设计学院；王云仪，东华大学服装与艺术设计学院、同济大学上海国际设计创新研究院、东华大学现代服装设计与技术教育部重点实验室。

基金项目：中央高校基本科研业务费专项基金项目（2232018 G －08）。

羽绒服隔热性能测评方法剖析及优化路径探讨
文｜黄家成 吴黛唯 刘 钰 王云仪
Analysis on the Evaluation Method of Thermal Insulation Performance
of Down Jacket and Discussion on Its Optimization Path
摘要：基于羽绒服特定的隔热机制以及影响其隔热性能的因素，对现行羽绒服隔热性能测评方法、测评条件进行分析。

从羽绒、织物系统以及羽绒服装整体 3 个层面指出现行羽绒服隔热性能测评方法、测评条件的局限性，并展望未来羽绒服隔热性能的研究方向，为制订科学、系统、全面的羽绒服测评体系提供参考。

关键词：羽绒服；热传递；保暖因素；隔热机制；羽绒服测评标准中图分类号：TS107.1 文献标志码：A Abstract: Based on the specific insulation mechanism of the down jacket and the factors affecting its thermal insulation performance, the current evaluation methods and evaluation conditions of the thermal insulation performance of the down jacket are analyzed. From the three aspects, i.e., down, fabric system and down garments, the paper points out the limitations of current evaluation methods and conditions of thermal insulation performance of down jacket, looks forward the future research direction of insulation performance of down jacket, and provides a reference for the formulation of the scientific, systematic and comprehensive evaluation system for down jacket.
Key words: down jacket; heat transfer; warmth factors; heat insulation mechanism; down jacket evaluation standard
羽绒服的隔热性能。

含绒量指绒子和绒丝占试样质量的百分比。

从羽绒服中取出羽绒，通过匀样和缩样取出一定量的样品，分拣样品后将绒子、绒丝等分别称重，最后计算绒子与绒丝占总质量的百分比即为含绒量。

蓬松度作为羽绒的一个关键指标，它的高低在很大程度上决定了羽绒的保暖性能。

因此国内外相继制定了一系列羽绒羽毛蓬松度测试的相关标准，如IDFB －2015、DIN EN 12130：2017、GB /T 10288 — 2016、GB /T 14272 — 2011等。

具体方法
如表 1 所示。

1.2　存在问题
羽绒保暖性的测评主要依靠人工手动完成，并且各标准采用的实验条件具有差异性，因而存在以下 3 个问题。

（1）同一标准中测试结果稳定性差。

从上述各标准的方法中不难发现，整个测试环节主要靠人工手动操作完成，因此在试样取样、前处理和实验进行的过程中，实验人员操作、判定的随机性会造成测量数据的不一致。

（2）各标准间测试条件差异较大。

各标准间测试羽绒羽毛蓬松度的前处理方法、测试器材的规格以及试样的质量均有所不同。

测试条件差异较大，容易造成同一批试样经过不同标准的蓬松度测试后，其检测值差异较大。

（3）不能独立表征羽绒服隔热性能。

由于羽绒的含绒量和蓬松度均是表征羽绒隔热能力的一种间接性指标，不能独立表征羽绒服的隔热性能，使用时需要结合充绒量等指标才能充分表征羽绒服的隔热性能。

DOI:10.16481/ki.ctl.2019.08.025
恒温热板
加热丝
试样
冷板
不同絮填料的多层织物组合的热阻与湿阻，探究了在满足人体热湿舒适性的条件下，面料与絮填料的最佳搭配方案。

上述蒸发热板法与平板法常用的仪器主要有国内生产的YG606E 型平板式保温仪以及国外进口的SGHP －10.5型出汗平板仪。

王革辉等的研究指出二者的热阻测试结果并无显著差异，但是SGHP －10.5型出汗平板仪的测试效率要明显好于YG606E 型平板式保温仪。

2.2　存在问题
由于羽绒服具有蓬松、易形变且厚度较厚的特点，若继续使用上述织物隔热性能测试方法进行测评，会存在以下两个问题。

一是边缘效应的影响。

沈华等指出，絮填料类织物由于厚度较厚，使用上述方法测试时，试样侧面与周围环境易形成较大的对流及传导通道，会产生边缘效应，如图 1 所示。

下层恒温加热板提供的热量不仅由竖直方向通过织物传导至上层冷板中，还有一部分从织物侧面散失，因而计算热阻时使用的热量值偏大，致使所得的热阻值偏小。

注：箭头代表热流方向。

图 1 平板法测试织物隔热性能热传导示意图
二是织物受压的影响。

使用平板法测试羽绒织物热阻值时，上热板的重量全部压在羽绒服试样上，导致试样厚度明显变薄，致使羽绒握持的大量静止空气排出，因而使用该方法测试所得的热阻值要小于羽绒服织物层实际热阻值。

2　织物系统测评分析
2.1　现行方法
羽绒服由面料、里料、胆料以及羽绒絮填料构成，仅研究羽绒方面的保暖性指标不足以全面评估羽绒服面料、里料以及胆料为其带来的隔热效果。

因此从织物系统层面入手能够充分考虑羽绒服面里料特性对其隔热性能带来的影响。

目前常用的测试织物系统隔热性能的方法有恒温法、冷却速率法、蒸发热板法、平板法。

2.1.1　恒温法和冷却速率法
恒温法的原理是测定在不放试样和放试样时保持热板恒温所需的热量，由此计算织物的保温率来表征织物的隔热保温性能。

而冷却速率法则是将热体加热到一定温度后，把待测织物试样放置在热体上，通过一定时间内温度下降的值或温度下降到一定值时所需要的时间来衡量织物的隔热性能。

二者相似之处在于：织物仅有一面与热板接触，不会受到热板压力的影响，但不能够定量地测试织物的热阻，只能计算织物的保温率。

英国标准BS 5335－2：2006改善了此方法的不足，在测试织物上放置一个可供测试织物外表面空气层温度的温度传感器，通过热板温度传感器以及空气温度传感器可以定量地测试织物试样的总热阻。

2.1.2　蒸发热板法
蒸发热板法使用的是出汗防护热板仪，能够模拟织物紧贴人体皮肤所发生的传热传湿过程来测试织物的热阻和湿阻。

整个测试过程在气候箱内，可严格控制温度以及湿度，并且不受外界环境干扰。

2.1.3　平板法
平板法是将织物夹在两个温度不同的恒温热板和冷板之间，用薄的平板热流传感器测定流过织物的热流量，通过计算热阻和织物的导热系数来评判织物热传递性能的高低。

丛杉等使用平板保温仪测试了不同面料与
表 1 羽绒羽毛蓬松度测试方法比较
标准编号IDFB －2015DIN EN 12130：2017
GB /T 10288 — 2016
GB /T 14272 — 2011
仪器圆筒内径/mm 288±1288±1288±1240仪器压盘直径/mm 284±1282±3284±1240仪器压盘质量/g
94.25±0.50
94.25±1.2094.25±0.5068.4仪器压盘下降速度/（mm ·min －1
）
540520±20压盘自然下降压盘自然下降前处理蒸汽还原法蒸汽还原法/甩干法
蒸汽还原法
恒温烘干法
还原时间/h 48 ～ 7248>2424平衡温度/℃20±220±220±220±2平衡湿度/%65±465±265±265±4压盘下降计时时间/s 6060±512060单份试样质量/g
30±0.130±0.130±0.128.5测试次数
双样各测 3 次
双样各测 3 次
单样测试 3 次
双样各测 3 次
3　服装整体测评分析
羽绒服整体的隔热性能测试方法有 2 种：羽绒服充绒量的测评方法、服装通用隔热性能测评方法——暖体假人实验以及真人着装实验。

3.1　现行方法
3.1.1　羽绒服充绒量的测评方法
羽绒服的保暖性能主要由充绒量和绗线数量 2 个因素所决定，且充绒量是首要因素。

充绒量指的是羽绒服中所充羽绒的总克重。

测试方法为：先称取有羽绒填充的服装总质量，之后将羽绒填充物取出，称取剩余部分的质量，两者质量之差即为充绒量。

羽绒服的充绒量并非越多越好，对于款式和体积一定的羽绒服必定存在一个最佳的充绒量。

适当的充绒量能起到既经济又保暖的效果。

3.1.2　暖体假人实验
暖体假人系统是一个能够模拟人体的热调节机制、出汗功能、行走运动和生理体型特征，替代真人进行服装性能测评的复杂系统。

使用暖体假人测试服装热阻成本低、可重复性好。

常用的服装隔热性能测评标准都使用暖体假人作为测试设备，如标准ISO 9920：2009、ISO 15831：2004、ASTM F1291－2016、EN 342：2017等。

其中，ISO 9920：2009、ISO 15831：2004、ASTM F1291－2016是通用的服装热阻测评方法，该类标准详细地给出了测试过程中环境参数、假人参数等的设置。

EN 342：2017测试热阻的方法主要参考标准ISO 15831：2004给出的方法，但其强调防寒服隔热性能的测试要考虑风冷效应。

该标准为防寒服的透气性划分了 3 个等级：AP（服装透气性）＞100 mm/s（适用于风速＜1 m/ s）；5 mm/s＜AP≤100 mm/s（适用于风速＜5 m/s）；AP≤5 mm/s（适用于风速＞5 m/s）。

3.2　存在问题
羽绒服的充绒量与羽绒的含绒量以及蓬松度相似，属于间接性指标，亦不能独立表征羽绒服的隔热性能。

暖体假人实验相对于真人实验来说，测试结果准确、经济划算且可重复性高，但是羽绒服自身隔热值大、易受压形变以及防风性能优良的特点尚未被各个测评标准考虑在内。

因此沿用通用服装隔热性能测评标准会造成以下 3 个方面问题。

3.2.1　环境参数设置
标准ISO 9920：2009、ISO 15831：2004、ASTM F1291－2016要求实验时的温差均大于12 ℃。

为了保证各研究具有可对比性，环境温度一般设置为21 ℃。

然而，对于羽绒服来说，测试温度为21 ℃与冬季实际气温情况相差较大。

风速也是影响服装隔热性能主要的环境因素，风速和人体运动对服装热阻有着显著的影响。

标准ISO 15831：2004、ASTM F1291－2016要求测试时的风速为（0.4±0.04）m/s；标准EN 342：2017设置的风速为0.4或者 3 m/s；标准ISO 9920：2009中也采纳了HAVENITH、NILLSSON等通过研究给出的动态热阻预测模型，用以预测受风速和人体运动等条件影响下的服装动态热阻。

对于其他防寒服来说，由于其面料透气性有着不同的等级，动态热阻能够更切实际地评估服装的隔热性能。

然而，为了保持良好的防钻绒特点，羽绒服胆料的密闭性优良，从而使得羽绒服具备了良好的防风性能。

因此在测评羽绒服隔热性能时，并不需要过多考虑风速带来的影响。

3.2.2　测试方法
结合人们实际穿着情况，测试羽绒服热阻时需要搭配适宜的内搭。

除了EN 342：2017以及ASTM F1291 －2016以外，其他标准虽然提到需要测试整套服装的热阻，但未给出具体的内搭。

而EN 342P：2017以及ASTM F1291－2016中规定的内搭较为单一，例如下装只有 1 条秋裤，这并不符合寒冷地区居民的穿着习惯。

3.2.3　服装形态
与其他服装不同的是，羽绒服的形态在穿着过程中易发生变化，致使其内部束缚的静止空气含量发生不同程度的变化，从而影响服装热阻的测试结果。

然而现行的暖体假人测评方法以及使用的指标并未考虑到羽绒服这一特点。

4　性能测评优化路径
针对前文从羽绒、织物系统以及羽绒服装整体 3 个层面指出的现行羽绒服隔热性能测评方法及测评条件的局限性，给出以下优化建议。

4.1　环境参数设置
由于羽绒服具有优良的保暖性能，因此在使用暖体假人测试羽绒服隔热性能时，设定的环境温度与假人表面温度之间的差值可适当加大，以模拟冬季寒冷的环境。

此外，由于羽绒服具有较好的防风性能，并不需要设置多个风速等级，可参考EN 342：2017中测试透气性较差的服装的风速设置。

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4.2　测试方法
现行热阻测评方法中提供的内搭种类单一，不符合人们实际穿着情况。

因此可先进行不同地区居民内搭的穿着习惯调研，将内搭按薄厚程度进行等级划分，用以测试羽绒服热阻。

4.3　评价指标
搭配不同厚薄程度的内搭测试同一件羽绒服的热阻，并综合考虑羽绒服受压部位以及堆积部位局部热阻的变化，将评价羽绒服的隔热性能指标由以前的单一热阻值，转变为范围值。

此外，含绒量、蓬松度以及充绒量是衡量羽绒服隔热性能的重要保暖性指标，但均为间接性指标，不能独立表征羽绒服隔热性能。

然而，只采用热阻来表征羽绒服隔热性能亦会忽视羽绒服自身的特点。

综上，结合羽绒服特有的隔热性指标以及服装热阻共同构建一套羽绒服隔热性能综合评价体系有助于客观准确地测评羽绒服的隔热性能。

5　结论与展望
本文基于羽绒服特定的隔热机制及影响其隔热性能的因素分析了现行羽绒服测评方法、测评条件存在的问题，获得了以下 4 个方面的结论。

（1）含绒量、蓬松度以及充绒量作为间接性指标，不能独立表征羽绒服的隔热性能。

（2）羽绒织物厚度较厚，使用现行织物系统隔热性能的测试方法会产生边缘效应，导致测试所得热阻值偏低。

另外，使用平板法还会对织物系统造成挤压，致使测试所得热阻值偏低。

（3）服装整体层面的测试，若继续沿用通用服装隔热性能测试标准，则会忽视羽绒服自身隔热值大、易受压形变以及防风性能优良的特点。

因而测试过程中设置的环境参数以及使用的测试方法均有待改善。

（4）现用的评价指标单一化，材料与服装整体的隔热性能评价指标各自独立。

综上所述，未来对于羽绒服隔热性能的研究，需要结合羽绒服自身隔热性能优良、防风性能好且易受压形变的特点，深入剖析羽绒服的隔热机制，为进一步制定羽绒服隔热性能测评标准中环境参数设置以及测试方法提供参考。

对于羽绒服隔热性能的测评，需要从服装的角度出发，结合羽绒相关保暖指标以及服装热阻共同构建羽绒服隔热性能综合评价体系。