میانگین دمایی که از نظر حرارتی برای پوست انسان مناسب است تقریباً 33 درجه سانتیگراد است، برای حفظ این
دما در شرایط سرد، بدن با اعمال فشار عضلانی و لرزش گرما تولید می‌کند تا اختلاف
دما را متعادل کند. در هوای سرد 80 درصد از دست دادن گرما به دلیل سرمای ناشی از
وزش باد است. برای غیرنظامیان، طراحی لباس محافظ در برابر سرما ساده است، زیرا
تنها شرط آن محافظت در برابر سرما است، در حالی که برای پرسنل نظامی و سربازان و
سایر نیروهای شبه نظامی، علاوه بر عایق حرارتی، تعدادی الزامات دیگر نیز مانند
تحرک و محافظت در برابر مواد خارجی نیز مهم است.
لباس‌های طراحی شده برای هوای سرد به طورکلی چند لایه هستند
چراکه هوای محبوس شده بین لایه‌های مختلف پارچه و پوست افزایش یابد و در نتیجه
محافظت حرارتی ایجاد شود.
به غیر از چند لایه بودن لباس، عوامل مهم دیگری مانند
اصلاحات ساختاری الیاف، تراکم نخ، تاب نخ، ضخامت پارچه، تراکم پارچه، تکمیلها،
مواد تغییر فاز دهنده، منجر به حبس حجم زیادی هوا می‌شود و بنابراین عایق حرارتی
برای پوشنده فراهم می‌شود. وزن لباس هم پارامتر مهمی است، لباس‌های محافظ در برابر
هوای سرد باید با کمترین وزن بیشترین خاصیت گرمایی را داشته باشند.
لباس‌های مناسب برای شرایط آب و هوایی گرم معمولاً گشاد و
سبک هستند تا به گرمای بدن اجازه دهد به شکل تبخیر خارج شود. اما لباس‌های مناسب
برای آب و هوای سرد، معمولاً برای ایجاد عایق و محافظت در برابر باد حجیم و لایه
لایه است.
الیاف مورد استفاده در لباس‌های مناسب هوای سرد:
پر: پر می‌تواند پر غاز یا اردک باشد. پر به طورکلی جزو
مواد عایق خوب به شمار می‌آید . پر، سبک، فشرده و بسیار بادوام است. پر جزو مواد
گران قیمت به شمار می‌رود، با این حال وقتی
خیس می‌شود، ارزش خود را از دست می‌دهد زیرا در حالت خیس هیچ خاصیت عایقی ندارد و
خشک شدن آن زمان بر است. از پر داخل لباس‌هایی که هنگام فعالیت‌های شدید که منجر به عرق کردن می‌شود، استفاده نمی‌شود. عدد “fill power” که روی برچسب لباس نوشته می‌شود میزان پری که
داخل مواد به کار رفته است را مشخص می‌کند، هر چه این عدد بیشتر باشد، لباس دارای پر
بیشتری است و خاصیت عایق بیشتری ایجاد می‌کند.
الیاف شبیه به پشم(fleece):
این الیاف یک مادۀ مصنوعی است که دارای خواص عایق مشابه پشم
اما با نصف وزن است. نازک، نرم و راحت است، به راحتی شسته می‌شود و سال‌ها دوام می‌آورد.
قابلیت تنفس خوبی دارد و به سرعت خشک می‌شود، بنابراین می‌توانید آن را برای فعالیت‌هایی
که ممکن است حین آن عرق کنید، استفاده کنید. اما متأسفانه، این پارچه باد را از
خود عبور می‌دهد و آن را برای استفاده در لایۀ بیرونی نامناسب می‌کند، اما برای لایۀ
عایق عالی است.
نایلون:
یکی دیگر از مواد مصنوعی، نایلون است که معمولاً پارچه‌های
تاری پودی با تراکم بالا از آن تولید می‌کنند. و با یورتان پوشانده می‌شود تا ضد
آب شود. برای استفاده در لایۀ بیرونی مناسب است.
پلی پروپیلن:
این الیاف بشر ساخت، نازک، سبک وزن، سازگار و نرم هستند. بیشترین
قابلیت در بازیابی رطوبت را دارند که آن را به ماده‌ی پایه برای استفاده در لایه‌ها
تبدیل کرده است.
پر کنندۀ Thinsulate:
این ماده به عنوان جایگزین مصنوعی برای پر معرفی شد. در لایه‌های
نازک به طرز شگفت آوری بسیار گرم است، در برابر خیس شدن مقاومت می‌کند و در صورت خیس
شدن گرمای خود را حفظ می‌کند. متاسفانه دوام این ماده کمتر از پنج سال است.
پشم:
الیاف پشم ویژگی‌های بی‌نظیری دارند. ضد آب است، عایق عالی
حتی در صورت خیس شدن است، قابلیت بازیابی رطوبت عالی دارد و بسیار با دوام است. لباس‌های
پشمی سنگین هستند و در صورت خیس شدن مدت زیادی طول می‌کشد تا خشک شود و می‌تواند
برای افراد با پوست حساس خارش‌آور باشد.
با انتخاب مناسب پارچه برای لباس‌های زمستانی خود، می‌توانید
نهایت لذت رو از زمستون ببرید.
روش‌های جدید
مواد تغییر فاز دهنده :
مواد تغییر فازدهنده (PCM) روشی جدید برای
تولید لباس‌های مناسب برای هوای سرد است. مواد تغییر فازدهنده انرژی را برای
انتقال فاز از جامد به مایع جذب می‌کنند و وقتی این تغییر معکوس شد انرژی آزاد می‌کنند.
فناوری PCM جهت
بهبود عایق‌های حرارتی منسوجات، توسعه یافته‌اند. PCM گرما را از بدن
یا محیط می‌گیرد تا ذوب شود. هنگامی که دمای بدن کمتر از دمای انتقال باشد(در هوای
خیلی سرد)، PCM محصور شده، به جامد تبدیل شده و گرما تولید می‌کند درنتیجه باعث
گرمایش فرد می‌شود. قبل از تغییر فاز برای تولید یا جذب گرما، PCM بعدی لباس باید
از دمای گذار عبور کند. بنابراین، پوشنده باید مقداری فعالیت بدنی برای رسیدن به
دمای انتقال انجام دهد.
PCM را می‌توان به
روش‌های مختلفی مانند لایه پوشانی، تکمیل، لمینیت، اکستروژن الیاف مصنوعی دو جزئی،
ریسندگی مذاب، قالب گیری تزریقی و تولید فوم روی منسوجات اعمال کرد. برخی از
محصولات حاوی مواد تغییر فاز میکرو کپسوله شده (micro PCMs) هستند که با واکس
پارافین محصور شده‌اند. ظرفیت ذخیره گرمای نهان PCM بسیار بالا است
اما نقطۀ ذوب موم پارافین 27 درجه سانتیگراد، نزدیک به دمای بدن انسان است. بنابراین
پارافین به عنوان PCM برای لباس‌های محافظ در هوای سرد استفاده می شود، زیرا به راحتی در اثر گرمای بدن ذوب می‌شود.
مواد با قابلیت حفظ شکل(shape
memomry):
مواد shape
memory (SMM) قابلیت این را
دارند که پس از تغییر شکل در اثر اعمال یه نیروی محرک خاص، بتوانند دوباره به شکل
قبلی خود بازگردند. این قابلیت به عنوان اثر حافظه شکل (SME) شناخته می‌شود.
از سوی دیگر، پلیمرهای با قابلیت shape
memory (SMP) دارای مکانیسم‌های مختلفی هستند. این قابلیت از ویژگی‌های زنجیره‌ه‌ای پلیمری یا فازهای مختلف در
پلیمر تاثیر می‌گیرد. این پدیدۀ نادر طیف گسترده‌ای از کاربردهای ممکن را ارائه می‌دهد.
استفاده از پلیمرهای SMP در لباس‌ها باعث ایجاد هوا در بین لایه‌ها می‌شود
در نتیجه ایجاد عایق حرارتی کرده و پوشنده را از سرمای شدید حفظ می‌کند.
پوشش ها و لایه‌های فیلم با ساختاری میکرو و
متخلخل:
این روش امروزه در طیف وسیعی از کاربردها استفاده می‌شود.
اندازۀ منافذ این غشاها از 0.1 تا 10 میکرون است. پایۀ این لایه‌ها، پلی تترا
فلوئورو اتیلن، پلی یورتان، اکریلیک و پلی اولفین و غیره هستند. GORE-TEX غشایی مبتنی بر
PTFE است که اندازۀ منافذ آن 700 برابر کوچکتر از مولکول بخار آب است و
در عین حال که امکان خروج عرق را فراهم می‌کند باعث ضدآب شدن لباس نیز می‌شود. این
پلیمرها را می‌توان مستقیماً روی پارچه پوشش داد و یا اینکه با فیلامنت پارچه‌های
تاری پودی لمینیت کرد. لمینت‌های سه لایه با چسباندن لایه‌های سبک وزن تولید می‌شوند
(مثلاً 50 گرم در متر مربع). برای محافظت از لایۀ فیلم و بهبود دوام، پارچه‌های
بافتنی یا بی‌بافت را پشت لایه (سطح داخلی لباس) قرار می‌دهند.
فیلم ها و پوشش‌های جامد آبدوست:
این فیلم‌ها بدون منافذ هستند به همین دلیل پتانسیل مقاومتی
بالایی در برابر نفوذ مایعات دارند. نرخ نفوذپذیری بخار آب از طریق این لایه ها با
ضخامت آن‌ها نسبت معکوس دارد (لومکس، 1990). کوپلیمرهای بلوکی پلی اورتان و پلی اتیلن
گلیکول (PEG) برای این لایه‌ها به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته‌اند.
نوع دیگری از کوپلیمرهای هیدروفیل بر پایۀ پلی استر اصلاح
شده است که بر روی آن گروه‌های پلی اتر برای ایجاد خواص آبدوست با درجات محدود
تورم ادغام شده‌اند. محصولات تجاری مانند Symptex در فیلم‌های آماده شده 10-25 میکرون
در دسترس هستند که می‌توانند متناسب با پارچه‌های فیلامنتی به صورت دو لایه، سه لایه
یا لایه با وزن سبک لمینیت شوند.
لباس برای شرایط آب و هوایی بسیار سرد:
بیشتر این لباس‌ها که برای شرایط آب و هوایی شدید سرد طراحی
شده‌اند، به صورت لایه‌ای طراحی شده‌اند تا بسته به دما، مواد را تنظیم کنند.
(الف) بیرونی ترین لایه: لایۀ بیرونی یک مادۀ زمخت و ضد باد
است که قابلیت تنفس نیز دارد. بسته به شرایط و کاربرد مورد نظر ممکن است عایق
داشته باشد یا نداشته باشد. در بیشتر لباس‌های محافظ، برای لایۀ بیرونی پارچه‌هایی
که با مواد شیمیایی ضد آب و چربی شده‌اند رایج هستند. از طرف دیگر، پارچه نایلونی
با روکش PU یا
Goretex خارجی ترین لایه را ایجاد می‌کند.
(ب) لایۀ میانی: مواد پرکنندۀ عایق سبک مانند پلی استر، پشم
یا مواد شبیه به پشم مثل Polartec ، پر یا هر مادۀ عایق جدید بسته به فعالیت، لایه میانی را تشکیل می‌دهد. پنبه پلی استر به طور کلی برای لباس‌های سبک و پرزی استفاده می‌شود، که اجازه
می‌دهد تا جریان هوا افزایش یابد.
(ج) درونی ترین لایه: از مواد سبک وزن مانند پارچه‌های پرزی
تشکیل شده است که به صورت یک لایه از مواد نرم در تماس با پوست قرار می‌گیرید. این
لایه که مقداری قابلیت عایق دارد از مواد مصنوعی ساخته شده است که رطوبت را از بین
می بردPCM ها در شکل‌های
مختلفی در این زمینه کاربرد دارند.
(د) لایۀ بازتابنده: گاهی اوقات لازم است که یک اثر اضافی ایجاد
شود تا گرمای متابولیکی را به بدن منعکس کند، به طوری که از طریق لباس به محیط
منتقل نشود. پارچۀ نایلونی برای این منظور بسیار مناسب است.
نتیجه:
محافظت در برابر سرمای شدید عمدتاً به لباس بستگی دارد.
لباس‌های محافظ در برابر سرما با توجه به عملکرد صریح و شرایط محیطی مانند فعالیت
بدنی کم یا زیاد، محیط هایی با شرایط مختلف مثل رطوبت، دما، سرعت باد، بارش برف یا
باران و غیره طراحی شده است.. هدف اصلی سیستم حفاظتی ایجاد مانعی بین دمای بدن و
محیط است. لباس‌های مناسب برای هوای سر میبایست عایق حرارتی خوب، مقاوم در برابر تبخیر، نفوذپذیر،
مقاوم در برابر باد و آب باشد همچنین طراحی لباس برای شرایط آب و هوای سرد باید
انرژی تابشی را از محیط جذب کند، غیر رسانا باشد و اجازه دهد آب و هوا آزادانه در نزدیکی سطح بدن
گردش کنند که بتواند گرمای بدن را منتقل کند، و دارای آزادی حرکت باشند. در سرمای شدید یکی از مهم ترین اندام‌هایی که باید گرم نگه داشته شود سر است. لباس‌های
محافظ باید به گونه‌ای طراحی شوند که قابلیت تنظیم دمای بدن را داشته باشد تا از
گرمای بیش از حد که باعث تعریق می شود جلوگیری شود. انتخاب مواد، خواص الیاف و
پارچه نقش مهمی در طراحی لباس مناسب برای شرایط آب و هوایی بسیار سرد دارد.
ترجمه: دپارتمان نساجی آرمان شیمی افروز
مرجع: textilelearner.com