户外服装的分类

户外服装主要可以分为内衣、保暖层和外衣三种。 户外内衣的主要用途是保持人体皮肤的干爽。如果人体排出的汗水造成表面蒸发就会带走身体的巨大热量，从而使人感到寒冷。所以，内衣应为合成纤维物质的内衣，避免穿着纯棉、纯毛的内衣。

保暖衣的作用是在衣服内形成空气层。空气是良好的隔热媒介，在保暖衣内形成空气层之后，外界的冷空气与身体被隔开，达到保持体温的目的。 虽然保暖性是与织物厚度密切相关的，但是户外运动不允许服装过于厚重，因此既要保暖又要轻便才符合户外运动服装的特殊要求。最常见的方法是在涤纶等合成纤维纺丝液中加入含氧化铬、氧化镁、氧化锆等特殊陶瓷粉末，特别是纳米级的微细陶瓷粉末，它能够吸收太阳光等可见光并将其转化为热能，还可反射人体自身发射出的远红外线，因此具有优异的保温、蓄热性能。当然也可以把远红外陶瓷粉、粘合剂和交联剂配制成整理剂，对织成的织物进行涂层处理，再经干燥和焙烘处理，使纳米陶瓷粉附着于织物表面和纱线之间。这种整理剂发射出的波长为8~14μm的远红外线，还具有抑菌、防臭、促进血液循环等保健功能。

此外，根据仿生学原理，参考北极熊毛的结构把涤纶纤维内部做成多孔空心状、使纤维内包含大量不流通空气，外部做成螺旋卷曲状以保持蓬松性，都能在保证质地轻盈的前提下起到良好的保温作用。当然，把衣服甚至织物都做成双层乃至三层，使不流通空气层增多，也是最传统的保暖措施之一。 透湿性测试适用于评价织物在一定条件下水蒸气的透过能力。把盛有吸湿剂或水，并封以织物试样的透湿杯放置于规定温湿度的密封环境中，根据一定时间内透湿杯（包括试样和吸湿剂或水）的质量变化计算试样透湿率、透湿度。透湿率表示在试样两面保持规定的温湿度条件下，规定时间内垂直通过单位面积试样的水蒸气质量，以克每平方米小时[g/(m2·h)]或克每平方米24小时[g/(m2·24h)]为单位；透湿度表示试样两面保持规定的温湿度条件下，单位水蒸气压差下，规定时间内垂直通过单位面积试样的水蒸气质量，以克每平方米帕斯卡小时[g/(m2·pa·h)]为单位。两种指标的数值越大表示织物的透湿能力越好。gb/t12704.1–2009《纺织品织物透湿性试验方法第1部分吸湿法》和gb/t12704.2–2009《纺织品织物透湿性试验方法第2部分蒸发法》的主要区别在于：吸湿法中透湿杯里放干燥剂，蒸发法中透湿杯里盛蒸馏水。蒸发法又分为正杯法和倒杯法，倒杯法仅适用于防水透气性织物。在以上提到的标准中，密封环境的温湿度条件有多种选择，因此对同一块试样用相同的测试方法，如果选用不同的温湿度条件，得到的结果也会有差异。

运动会散发大量的汗液，而户外又难免遭遇风雨，这本身就是一对矛盾：既要能防雨雪浸湿，又要能及时把身体散发出的汗液排放出去。幸好人体散发出的是单分子状态的水蒸汽、而雨雪则是聚集状态的液态水滴，它们的体积大小相差甚远。此外，液体的水有一种被称为表面张力的特性，也就是聚拢自身体积的特性，我们在荷叶上看到的水是呈颗粒状的水珠而不是平铺开的水渍，这是因为荷叶表面有一层附有蜡质的茸毛组织，水滴由于表面张力的作用无法在这层蜡质茸毛上扩散和渗透。如果你把一滴洗涤剂或洗衣粉溶入水珠，由于洗涤剂能够大大降低液体的表面张力，水珠就会立即解体散开平铺在荷叶上。

防水透湿服装就是利用了水的表面张力特性，在织物上涂布一层PTFE（与“耐腐蚀纤维之王”的聚四氟乙烯PTFE的化学成分相同而物理结构不同）的增强织物表面张力的化学涂层，使水珠尽量收紧而不能散开、浸润织物表面，从而无法透过织物组织上的孔隙。同时这种涂层又是多孔性的，单分子状态的水蒸气可以顺利透过纤维间的毛细管孔道散发到织物表面。

在进行较大的运动量之后如果在野外停下来休息，就有可能因为外界气温低、汗水无法及时逸散而在衣服内层形成水滴，使人有一种很不舒服的感觉，这就是所谓的

“结露”现象。有一种称为“低结露”的特殊透湿性整理工艺，它采用聚氨基甲酸酯（PU）与亲水性的纳米陶瓷粉末对织物进行涂层整理，在身体大量蒸发汗液时可以吸收过多的汗水蒸气，从而避免了衣服内部水蒸气超过饱和蒸汽压而转化为水滴的现象。

除了从纤维和涂层上想办法之外，在织物结构上也可以尽量做到吸湿排汗。比如采用双层组织结构，贴身的内层用疏水性纤维，而外层用亲水性纤维，这样汗液就能依靠毛细管作用，从皮肤上转移到内层纤维上，再由于外层亲水性纤维与水分子的结合力强于内层疏水性纤维，水分子又再次从织物的内层转移到外层，最后散发到大气中去。 户外服装提供的首要功能就是防水，大多数传统织物的防水整理是涂层或薄膜，后来出现了用含氟化合物或有机硅做整理剂的防水处理。防水的效果可以用抗渗水性和表面抗湿性来表示。

gb/t4744–1997《纺织织物抗渗水性测定静水压试验》以织物承受的静水压来表示水透过织物所遇到的阻力，即在标准大气条件下，试样的一面承受一个持续上升的水压，直到有三处渗水为止，记录此时的压力，以kpa或cmh2o来表示，数值越大防水性能越好。水压的上升速率和实验用水的温度是影响结果的两项参数：温度高会使得到的数据变小；水压的上升速率过大，得到的数据偏大，水压的上升速率小，所得的结果在量程之外。fz/t01004–2008《涂层织物抗渗水性的测定》规定了在固定的时间周期内对涂层织物施加静水压时，测定涂层织物抗渗水性的方法。测试仪器类似gb/t4744，但要求在试样上方装一个可防止试样变形、爆裂的金属网。测试方法是在规定条件下，待测涂层织物试样的一面受到持续上升的水压作用，可在到达规定的水压时，在规定的时间内观察是否有渗透发生或持续加压直到渗透发生为止。对规定压力值的试验，评价结果为通过或未通过测试，对最终静水压值的试验，评价方法同gb/t4744。

gb/t4745–1997《纺织织物表面抗湿性测定沾水试验》规定了一种测定各种已经或未经抗水或拒水整理织物表面抗湿性的沾水试验方法。把试样安装在卡环上并与水平成45°放置，试样中心位于喷嘴下面规定的距离。用规定体积的蒸馏水或去离子水喷淋试样。通过试样外观与评定标准及的比较，来确定其沾水等级。沾水等级分为1~5级，1级表示受淋表面全部润湿，5级表示受淋表面没有润湿，在表面也未沾有小水珠。 户外服装基本都是化学纤维织物制成，当户外环境比较干燥的时候，就会产生静电问题，表现为衣服易起毛起球、容易沾染灰尘污垢、贴近皮肤产生静电吸附。如果携带有如电子罗盘、海拔表、gps导航仪等精密电子仪器，还有可能被服装的静电所干扰而产生错误，造成严重后果。

抗静电织物分为非耐久型和耐久型两种，国内常用的测试方法有静电压半衰期法、静电荷面密度、带点电荷量等。gb/t12703《纺织品静电性能的评定》包括7个部分，已经执行的有3个，其余的仍在制定过程中。gb/t12703.1《纺织品静电性能的评定第1部分：静电压半衰期》的原理是使试样在高压静电场中带电至稳定后，断开高压电源，使其电压通过接地金属台自然衰减，测定其电压衰减为初始值一半所需的时间，单位秒，值越小表示其抗静电性能越好。标准中规定a级≤2.0s，b级≤5.0s，c级≤15.0s，对于非耐久型抗静电纺织品，洗前应达到此要求；对于耐久型抗静电纺织品，洗前、洗后均应达到此要求。gb/t12703.2《纺织品静电性能的评定第2部分：电荷面密度》的原理是将经过摩擦装置摩擦后的样品投入法拉第筒,以测量样品的电荷面密度。该法的起电方式较好地反映了织物实际穿着时的摩擦起电情况,剥离过程与脱衣过程类似,能反映织物起电时的电晕放电能力，适用于加入导电丝的防静电织物的测试，但测试结果会受人为因素及被测织物在静电电位序列中位置的影响。电荷面密度越小，抗静电性能越好。标准要求非耐久型抗静电织物，洗前电荷面密度不超过7.0?c/m2；耐久型织物洗前、洗后电荷面密度均应不超过7.0?c/m2。gb/t12703.3《纺织品静电性能的评价第3部分：电荷量》测定原理是用摩擦装置模拟试样摩擦带电的情况，将试样投入法拉第筒，测量其带点电荷量。电荷量越小，抗静电性能越好。标准要求：非耐久型抗静电纺织品，洗前电荷量不超过0.6?c/件；对于耐久型抗静电纺织品，洗前、洗后电荷量均应不超过0.6?c/件。

比较现有国家标准和行业标准，各方法的评价的指标不一样，使用不同测试方法得到的结果也不具有可比性。电荷面密度法能较好的模拟户外服装在实际穿着时的起电过程，是测试户外服装抗静电性能比较适宜的方法。 纺织品防紫外线辐射的评定参数采用的是紫外线防护系数upf值，它表示皮肤无防护时计算出的紫外线辐射平均效应与皮肤有织物防护时计算出的紫外线辐射平均效应的比值。gb/t18830–2009《纺织品防紫外线性能的评定》规定了纺织品的防日光紫外线性能的试验方法、防护水平的表示、评定和标识，其测试原理是用单色或多色的uv射线辐射试样，收集总的光谱透射射线，测定出总的光谱透射比t（λ），并计算试样的紫外线防护系数upf值。可采用平行光束照射试样，用一个积分球收集所有透射光线；也可采用光线半球照射试样，收集平行的透射光线。在实际的操作中，检测仪器可以自动计算出样品的upf值和t（λ）。当样品的upf值大于50时，表示为“upf>50”。按该标准规定，当样品的upf>40，且t（uva）av<5%时，可称为“防紫外线产品”。

　常用的SPD响应时间开关型(SG)的为100nS，限压型(MOV)为25nS.低压系统的第一级SPD要保护的大多是电磁型设备，这些设备对浪涌不敏感，因此无论是SG、MOV的响应时间是可以达到保护的目的。

　如贴近设备安装的SPD，被保护的设备是电子设备或通信系统。例如设备的半导体组件对浪涌的响应时间为10nS或更小，对浪涌非常敏感，虽然SPD的Up满足要求，而tA太长，SPD还来不急放电，被保护的设备已被损坏。所以保护电子设备和通信线路SPD的响应时间tA要小于或等于被保护设备的响应时间。通常SG、MOV的SPD只用于低压供电线路中。贴近电子设备在信号线路中的SPD应选取tA更小的TVS或其他半导体抑制器件(例如雪崩二极管SAS)。

　SPD的响应时间在级间配合中也很重要，现有很多标准规定第一级开关型SPD与第二级限压型SPD的间距大于10m(其原因取决于浪涌在低压线路的传播速度1.5?108m/s两级tA的时间差75ns)来保证在浪涌传到第二级之前第一级必须导通放电，否则第二级将承受全部的浪涌。

　目前厂商为了降低Up值，生产了电子点火的开关型SPD，Up可小于1KV，但tA为1?S.也就是说浪涌加至SPD点到SPD响应浪涌而开启的1?S的时间内，浪涌已在线路中向下游传了150m.150m之内的第二级SPD等和被保护设备就要承受这个浪涌。因此，tA是SPD选择时的一个重要参数，特别是在信号线路中更为关键。

　通信线路中SPD的选择还应考虑工作电压，最大持续工作电压，传输速率、插入损耗、驻波比、相移和接口形式等因素。

　1.SPD的安装

　为了保护被保护设备，不但要选择适当的SPD还取决于合理的安装。

　1.1SPD的安装位置

　第一级SPD应安装在外线进入建筑物的入口处(LPZ的界面)将浪涌电流在界面处泄放入大地，该SPD能保护建筑物内的所有设备，会降低成本。

　SPD贴近被保护设备安装，这样保护效果好，每个设备都装SPD成本会提高。

　在第一级SPD与贴近设备安装的SPD之间是否安装SPD取决于能量配合、线路长度和电磁环境。

　1.2振荡保护距离lpo

　当SPD与被保护设备间线路太长，传播中浪涌会产生振荡。最严酷时设备终端过电压为2Up.2Up可能会大于Uw.为了使设备终端过电压仍小于Uw就要限制SPD到设备间线路最大的长度，这个长度就是振荡保护距离lpo.

　当Upf

　当Upf>Uw/2时，lpo=〔Uw-Upf〕/K(m);其中K=25(V/m)

　2.感应保护距离

　在雷击时LEMP的磁场会在SPD与被保护设备构成的回路内感应过电压，感应的过电压和Up之和可能会大于Uw.感应保护距离lpi是SPD与被保护设备间的最大长度，保证其感应过电压加上Up小于设备的Uw.

　当建筑物的第一层屏蔽即做LPS的引下线又做LEMP防护的栅格时，建筑物电磁环境极为严酷，必须考虑lpi.

　lpi可以用下列公式估算：

　lpi=〔Uw-Upf〕/h(m)

　h=300K1?K2?K3(V/m)雷击建筑物附近(S2);

　h=30000K0?K2?K3(V/m)雷击中建筑物(S1);

　K1：LPZ0-LPZ1界面LPS或其他空间屏蔽;

　K2：LPZ1-LPZ2或更高界面的.空间屏蔽;

　K3：内部布线的特性;

　K0：LPZ0-LPZ1界面LPS屏蔽;

　K0=0.5?W0.5，W为栅格宽度;

　K0=Kc无栅格时：Kc分流系统。

　从上式可知，雷击建筑物附近时lpi要比雷击建筑物长的多。因此，建筑物采用分离的外部LPS要比建筑物的LPS与屏蔽栅格共用自然构件(如钢筋)在雷击时建筑物内的电磁环境要好的多。当建筑物和线路有很好的屏蔽就可以不考虑感应保护距离lpi.

　3.SPD的协调配合

　在一条线路上级联安装两个以上的SPD时，应根据各个SPD的能量吸收能力共同分担施加在它们上面的能量。

　通常每一级用的SPD都是单端口的，即SPD与被保护设备并联，一个端口将输入与输出分开。单端口SPD又称无串联阻抗的SPD.使用单端口SPD系统便于维修。

　级联安装时级间配合必须根据各个SPD特性，承受的电荷和位置来确定，这些工作大多基于实际经验、软件和实验分析，目前缺乏明了的现场分析和量化估算公式。

　采用两端口多级集成的SPD(IMP)――即SPD有两组输入和输出端子，在这些端子之间有特殊的串联阻抗。

　多级集成的SPD是级联的SPD与串联阻抗在内部协调配合好的，可以保证输出到被保护设备的能量最小并且响应速度快。多级集成的两端口SPD紧贴被保护设备安装特别适用于重要设备的保护和信号线路。使两端口SPD因与负载串联连接，所以SPD需要承受满负荷电流?

　4.SPD的自保护和后保护

　为了保护设备，SPD与设备并联组成一个系统，系统中增加了SPD就增加了一个单元。如SPD是开路故障则对系统无影响，如SPD是短路故障，那么，从功能逻辑上SPD是系统中的一个串联单元，在串连系统中SPD单元故障系统就故障。所以应尽量避免SPD发生短路故障。

　SPD自保护：在低压系统中为了防止SPD发生短路故障，SPD器件本身应具有热脱扣装置。当电压波动或SPD劣化时，SPD电流增大而发热，当达到1200C时，热脱扣装置动作，使SPD器件开路保护系统正常运行，这就是自保护。

　SPD后保护：在SPD通道串连后保护器件，后保护器件可用熔断器或断路器。这些后保护器件在低于SPD标称放电电流(In)时不动作，只有当通过的浪涌大于Imax或SPD短路后工频电流通过时才启动。

　后保护器件熔断器和断路器不同点是两端实际限制电压Upf相差很大。

　例如：当In=20KA，Imax=40KA时?串联RT14-63熔断器，在19.8KA电流(8/20?S)冲击时，测得Upf为2674V;串联DZ47-63熔断器，在18.29KA(8/20?S)电流冲击时，测得Upf为5014V.串联断路器之所以限制电压高是因为断路器的电感线圈产生的压降所致。串联断路器限制电压高于串联熔断器的电压，这样就影响了SPD的限压效果，甚至会损坏被保护设备。

　使用断路器操作方便，断路器适用于对瞬态过电压不敏感被保护设备，否则应用熔断器做后保护。

　5.SPD的引线

　为了进一步减小熔断器与SPD串联的引线感抗的压降，可将熔断器与SPD二合一，减少安装时线路盘绕，使电感量下降，输出的限制电压Upf也会下降。例如：设引线长度减少50cm，di/dt为1KA/?S，导线电感为1?H/m，则压降就会降低500伏。

　为了减小引线产生的压降，一般要求连接SPD引线总长度小于50cm，减小压降的办法可采用凯文(Kelvin)接线法即V字形接线。

　SPD输入端前和SPD接地的导线是通过浪涌电流的线称为?脏?线，SPD输出端后的导线称为?净?线。安装时应尽量使?净?线与?脏?线远离，将?脏?线穿铁管屏蔽也是很好的办法。

　在雷电防护中，SPD的应用是最受关注的，SPD的选择和安装应由被保护设备的使用技术人员综合考虑，应把SPD当作被保护设备的一个组件。