香港的夏天持續高溫,大家選擇運動衫時都會特別注重乾爽涼快,這牽涉到衣服物料的導熱和濕度管理功能。上篇文章談及風波裡的球衣,其物料的散熱和排汗功能好不好,當中大有學問,可以說很複雜,也可以說很簡單。寫這篇文章只想講: 大家趨之若騖的「快乾衫」也好,採用「吸濕排汗」物料 (Wicking fabric) 的衫也好,其實是「嘥汗」設計 —— 沒有考慮人體流汗調整體溫的機制,讓我們白白流了沒有發揮降溫作用的汗,還被誤導以為穿著這些產品有 「乾爽」和「涼快」效果。

流汗知多少

在討論運動衫的功能物料前,先認識一下人體的流汗與調節體溫的關係。人體有大約200萬至400萬個汗腺。我們天賦有內置的降溫機制,透過產生熱和散失熱去調節體溫,藉以維持恒定的攝氏37度。

身體的熱會以對流 (Convection)丶傳導 (Conduction)丶輻射 (Radiation) 和蒸發降溫 (Evaporative cooling) 四種方式傳遞。對流是高溫空氣上升,低溫的空氣流入補充其位置。輻射是指熱透過電磁波(紅外線)散發,是人體靜止時熱能散失的最主要途徑。蒸發降溫則是汗水轉化為汗氣而帶走熱能的過程。

人靜止時每分鐘產生1.5 kcal熱能。當人持續進行強度達最大耗氧量70%的運動時,每分鐘會產生額外的1kcal, 體溫上升令身體自動流汗。運動產生的熱力,有多達八成會隨汗水蒸發而被帶走; 其餘兩成熱則經傳導丶對流和輻射散走 (見下表) 。可見在劇烈運動期間,讓身體的汗蒸發降溫機能有效發揮至為重要。(1)

圖表一: 人體靜止和活動時的降溫方法

衫乾爽 不等於人乾爽

當我們著上運動衫,衣服物料介入了人體調節體溫的機制。不幸的是市面上絕大部分的運動衫,物料和設計上都不利汗的蒸發降溫過程,可謂是把最有效的散熱機制「廢」了。

隨手拈來一件運動衫,望望物料的標籤都不難發現 Polyester 的蹤影,100% Polyester 更是非常普遍。上次講過 Polyester 的導熱系數和含水率低,即散熱能力低和不親水。

依照生產商資料,這款上衣是100% Polyester

此外甚少人留意其實「衫乾爽,不等於人乾爽。」。快乾衫物料不親水,本身不吸汗。商家會在布料加入化學劑,令抗水的物料也可以吸水,不過衣服每洗一次,都會沖走部分的助劑,布料又慢慢趨向不吸水的狀態。於是著快乾衫做運動時,流出的汗不被布料吸收,或只有小部分吸收,很多微小的汗珠會累積在皮膚上而形成大滴的水珠,或隨地心吸力往下流,或滴到地上。即使是標榜 wicking 好的衣服,若沒有吸汗,根本不能發揮 wicking 功能,等同廢了武功。

換言之,汗由毛孔出來之後,並沒有經歷被 (衣物) 吸收,擴散和蒸發的過程,沒有履行散熱的任務就白白被犧牲了。沒散熱 ,高體溫又會令身體排出更多的汗,形成惡性循環。

消委會早前發表的運動上衣比較測試結果顯示,100% Polyester 運動衫的「排汗快乾度」都較其他物料的衫好,可信嗎 ? 這些標準測試都是以衫為本,而不是以人為本,測試過程並沒有模擬人體運動時流汗調整體溫的互動過程,加上「快乾」的定義,不是完全要將衣服乾透,而是每分鐘能蒸發多少水份才是關鍵,相信有物理學背景的讀者會很容易察覺出問題所在。

用天蠶衣布料做涼爽TEE?

唔講你唔知,Polyester 是天蠶衣常用的物料。市面上大行其道的快乾物料也多數是 Polyester ,大熱天時著保暖物料去做運動,大家可以預期有什麼效果!

有圖有真相!

左圖的藍色衫 是某大品牌的保暖系列長袖運動衫。其產品宣傳標榜專利「鎖暖技術」和「濕度管理」。

右圖紫色的同一品牌的短袖T恤,強調有「排汗技術」和「輕巧透氣」。產品介紹「……物料能夠帶走皮膚上的汗, 讓穿著的人保持乾爽舒適。」「…slim fittings that sit close to the body, allowing the fabrics to conduct heat and soak up sweat.」

兩件衫的物料分別是93% Polyester、7% EA 和 97% Polyester、3% EA。

保暖係佢,涼快又係佢。

開窿散熱又得唔得?

Polyester 有散熱差的弱點,商家於是想出辦法以補不足: 一是用較薄的布料,二是更徹底的方法 ——開窿。布料上的窿窿讓部分皮膚與大氣直接接觸,無阻擋,當貼近皮膚表面的空氣溫度較高,較高溫的空氣向上升,較涼的空氣流入補位,產生空氣對流 (Convection) 而達致較涼的效果。(表一顯示運動時產生的熱只有大約15%以空氣對流方式散失) 。

某超大品牌的足球服,設計上就用了多窿窿的 Polyester,可是足球活動絕大部分情況都在戶外進行,大家要留意窿窿衫基本上沒有防曬功能,所以記得衣服覆蓋範圍也要多塗上防曬油!

夏天得舒適的運動衫 點揀?

所以要設計夏天穿得舒適的運動衫,就要兼顧人從室內至室外,以及由室外回到室內的情況,一般選擇導熱系數高丶散熱好的衣服為宜。

一件舒適和排汗功能良好的運動衫,物料必須配合人體的體溫調節機制,以發揮迅速而有效的「汗乾循環」(sweat drying cycle) (圖表二) 。汗水 (隨衣物)擴散和汗水蒸發兩者若能同步進行就最理想,反之吸收完但擴散和蒸發差,等於濕漉漉的物料貼在身上。

圖表二: 汗乾循環 (sweat drying cycle)

運動衫物料的汗水管理功能就像三項鐵人 —– 如果運動員游水單項超強,但單車和跑步卻很弱,她/他在競賽中肯定不敵表現全面的選手。

穿上散熱欠佳的運動衫去練習或比賽,未到運動場可能已經㷫烚烚和大汗淋漓,等於提早開始流失水份和礦物質, 體溫高低會影響心率,汗水附在衣物上亦會增加負重,你說對運動表現會不會打折扣?

紡織業界已有個別品牌在研發貼近人體皮膚/排汗機制的人工智能功能物料,其方向是增強物料結構,不只是纖維內的管道,更像樹幹內的纖維有傳送水的功能,讓汗水更有效擴散,同時製造充足的空間讓汗水化為汗氣,甚至有技術令物料的導熱性隨運動員排汗增加而提升,人工智能地將衣服保溫性相應降低,令人感覺衫「無咁熱」。

參考資料

(1) Biomedical Research 2018: Special Issue: S452-S457, Study on the effect of professional sports clothing on sports physiology, Zhiwei Li and Yong Wang DOI: 10.4066/biomedicalresearch.29-16-1956


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