基于特殊环境的连体服设计

叶 萌，刘晓刚

（东华大学，上海 200000）

1 连体工作服的发展

1.1 连体工作服的历史

连体工作服起源于第一次工业革命，是机器大生产的典型产物，其原型是由厚重帆布或牛仔布制成的合身的连体服装，旨在保护工人日常穿着服装和身体免遭油污、烟尘、污垢、火花和其它工作场所的危害。准确地说，首次穿着连体工作服的时间已无从考证，但是其作为奴隶工作时所穿着的服装最早出现在1776年的文学作品中。到了18世纪，李维斯（Levi’s）大量生产连体工作服，他们发明第一条配有围兜式吊带牛仔裤即是连体工作服的原型，采用单宁面料制作而成，由于优越的耐久性，成为当时受欢迎的工作服。与李维斯公司所生产的围兜式连体工作服不同，1911年，Lee也生产出自己的第一条围兜式连体工作服，并在此基础上生产了第一件可以包裹全身的连体工作服——Union-Alls，见图1。Lee创造性地将衬衫和裤子缝制在一起，衣身上缝制有多个口袋，配以宽大的袖子、裤腿以及衣领，腰部有皮带或松紧带。随后，Lee用拉链取代了连体工作服上的纽扣。1917年，Lee所生产的连体工作服被美国政府选用，为参加第一次世界大战的美国士兵提供耐久性优越的连体工作服。同时，美国政府也在技术和医疗方面为Lee提供了帮助。

事实上，连体工作服的起源伴随着不幸。最早穿着连体工作服的是19世纪末检查和清洁机车锅炉的铁路工人和技工，见图2。随之而来的是连体工作服在体力劳动者中开始流行，并很快蔓延到世界各地的工厂。由于穿着连体工作服的群体多为无产阶级，因此在20世纪20年代，连体工作服受到了包括包豪斯运动和左翼知识分子的欢迎。在西班牙内战期间，连体工作服甚至成为了共和党反法西斯主义者的非官方制服。

图1 Union-Alls

图2 19世纪铁路工人

20世纪30年代，连体工作服成为了以农民、矿工、伐木工以及铁路工人为主的美国贫穷阶层的普遍穿戴。二战时期，女性渐渐地出现在工厂中，并承担体力劳动，连体工作服也逐渐应用到女性群体中。1943年，用于提高当时工人士气的著名海报《Rosie the Riveter》足以证明，见图3。由于当时人们的价值观普遍不接受穿着长裤的妇女形象，直到20世纪60年代末，女性连体工作服也没有被广泛应用。

20世纪末，除了工厂车间，连体工作服同样被运用到赛车运动中,它们成为了机械师和车手首选的工作服，见图4。对于机械师来说,这种工作服可以保护他们原有的服装不沾染维修时的污垢，他们还会将车队的名字以及广告缝制于胸前及背部。车手的工作服能够保持身体环境的舒适度的同时，抵制火焰的冲击。

随着21世纪时尚产业的发展，连体工作服不仅应用于职业工装领域，也逐渐成为时尚界的宠儿，西班牙快时尚品牌ZARA发布了多款连体服款式时装，见图5。

图3 《Rosie the Riveter》

图4 F1车手迈克尔·舒马赫

图5 ZARA

1.2 连体工作服的现状

通过互联网搜集现有海上作业人员工作服的图片和网络渠道销售的连体工作服，发现现有连体工作服存在以下问题。

1.2.1 款式缺少变化，细节设计考虑不足

相对于普通的行政岗位来说，连体工作服大多应用于工作环境较复杂的岗位，例如高空作业、港口作业、货轮甲板作业等。功能性连体工作服应强调防护性、舒适性及工作便捷性，保证作业人员安全的前提下，提高工作效率。而目前，市场上存在的连体工作服很少根据人体结构或者人体活动机能特点进行设计，穿着起来宽松肥大，但是进行下蹲动作时又会对身体产生束缚，给工作带来极大的不便。

1.2.2 色彩单一，缺少安全警示作用

目前，市场上的连体工作服色彩普遍集中于藏蓝色、橙色以及灰色，其中藏蓝色数量最多。虽然橙色属于警示色[1]，具有警示作用，但是用于某些能见度极差的工作环境，如煤矿，消防等，反光条的警示作用更强。

1.2.3 企业文化没有体现，辨识度不够

市场上的连体工作服并没有针对行业特点的设计，大多是统一的模板，各个企业之前的区别也仅仅局限于企业标志、服装颜色等，并没有针对某一行业结合其特点的设计。

2 连体工作服分类

连体工作服是指工作时穿着的一种上衣和裤子连接在一起的工作服装。是针对一些特殊的作业环境和作业形式下需要特殊防护的工作人员而特别设计的一种工作服连体工作服是一种具有独特的结构，利用独特的设计原理，使得连体工作服具有很强的防护保护功能。穿着连体服工作服后减少了工作人员皮肤接触有害物质的空间。连体工作服一般都使用特种材质的面料，例如防静电、阻燃、耐磨、防油拒水等功能性的面料。连体工作服适合石油、电力、采矿、冶金、焊接、修理等行业的工作环境下穿着。

对连体工作服的分类是相对复杂的事情，没有单一的分类可以清楚地概括所有的连体工作服类型。鉴于行业众多、应用广泛，对连体工作服的定义经常有所交叉，即使对于相同种类的连体工作服也经常会提出不同的技术和防护等级要求。如果根据产品的最终用途来分类，连体工作服可以分为工业用、农业用、军用、民用、医用等，进一步可细分为阻燃连体工作服、化学品防护连体工作服、抗静电连体工作服、多功能连体工作服、冷热防护连体工作服以及军用飞行连体工作服等。

2.1 阻燃连体工作服

消防工作中，各种形式的热与火是最主要的危害。地标火灾中的热危害通常来自明火、爆炸、闪光、反向气流的辐射热或对流热，或来自高热表面、高热物体的辐射热等。对于诸如进入着火房间之类的危险环境，对防护装备的最低要求是保证在整个作业时间内能保护消防员，把热应力降至最低。因此，消防服应该被设计成具有多重防护功能，其中最重要的是隔热、阻燃以及防水，如图6。

图6 阻燃连体工作服

此外，消防服也应该具有一定的防机械性伤害的功能（如割伤和擦伤）,并且还应该具有一些防生化伤害功能。如今的设计趋势是赋予消防服多重防护功能，并使其能应对最恶劣的环境，这使得消防员在大多数工作场合都能得到非常好的保护。

2.2 化学品防护连体工作服

化学品防护连体工作服也称防化服， 是防御有毒、有害化学品直接损害皮肤或经皮肤吸收伤害人体的防护服， 属于特殊作业防护服的一种。在石油、化工等涉及危险化学品生产、使用、存储、运输等行业， 以及危险化学品事件处置等过程中， 很多危险化学品的气体、蒸气、液体、固体、粉尘等都可能对人员皮肤有伤害或通过皮肤对人员造成伤害。 化学防护服应用广泛， 是一种重要的个体防护装备。按设计特征分类，可分为全封闭套装、分体式套装、躯干部位防护和五官防护；按性能特征分类，可分为液体隔离和液体、气体隔离；按使用寿命分类，可分为用即弃、有限使用、可重复使用；按防护程度可分为：限次、中型和重型，见图7、图8。

图7 一次性化学防护服

图8 重型化学防护服

2.3 抗静电防护服

普通的纺织材料非常容易积累静电，特别是在干燥的环境下，静电一旦产生便难以散去，且通常以冲击和火花的形式耗散。如果处于易燃的环境中，会造成火灾，严重时可致伤亡事故的发生。此时，抗静电连体工作服的应用就显得尤为重要，抗静电连体工作服通常应用与民用和非民用场合，其抗静电原理是设法减少电阻或减少织物中静电产生的机会，见图9。通常，减少电阻的方法是在纱线中混入导电材料，以纱线作为导电材料或在纤维中添加导电材料（如金属涂层）。同样，也可以在织物中加入润滑剂和表面处理剂、或进行抗静电整理来减少织物的静电积聚。

图9 无菌抗静电连体工作服

2.4 多功能连体工作服

多功能连体工作服对于面料性能没有硬性要求，但是对于冲击防护和磨损防护有一定的要求，常常用于建筑、运输及个人防护方面，如图10。工人受到危害种类及程度由其具体岗位类别、执行任务、所处工作环境决定。根据美国劳工部的数据显示，每年约有100万的工人遭遇工伤，其中25%的工伤事故与手、手臂有关。因此，多功能连体工作服针对手肘、膝盖、臀等部位进行加强设计，以最大限度降低使用者工作时遭受机械伤害。

图10 多功能连体工作服

2.5 冷、热防护连体工作服

人体依靠新陈代谢来维持体温，通常人体感到比较舒适的温度应在28℃～30℃之间。夏季或高温环境（石油、化工、消防等），人们希望热气更快地从体内散发出去，且外部热量无法进入体内，热防护服要求具有阻燃性、拒液性、燃烧时无熔滴产生、遇热时能够保持服装的完整性和穿着舒适性等特性，见图11。冬天，尤其是极寒环境，如液氮、液氧、液氨场合、LNG加气站等环境下，必须阻止体内热气的流失，这就要求服装能够有效防御长时间低温环境工作以及低温气体、液体的飞溅，且面料无变硬、变质情况发生，见图12。

图11 热防护服

图12 冷防护服

2.6 军用飞行连体工作服

军事飞行员连体服，也叫作抗荷服，必须满足特定的防护性能要求，这种要求与飞机类型以及飞行员所处的环境有关。军人面对的战场环境非常复杂，有些甚至处于极端温度环境中。而飞行连体服特殊之处就在于其内部安装了气囊，飞行员将气囊和战斗机自带的气泵链接在一起，在战斗机要进行过载飞行的时候，战斗机的气泵就会往飞行服的气囊里面充气从而控制飞行服内部压力，从而控制飞行员身体内的血液流动速度，以达到缓解压力的功效。在军事题材电影《空天猎》中，男女主角穿着的正是我国自主研发的17式飞行服，见图13。

图13 17式飞行服

3 连体工作服的设计

连体工作服设计是为了保护作业人员在工作过程中，尽可能地免受伤害。使用安全、经济美观、提高工效、身心保健是连体工作服的设计总则。

3.1 连体工作服设计的思路

3.1.1 连体工作服设计依赖于人机工程学

美国著名人体工效学专家和应用心理学家查帕尼斯对这一学科的定义是：“在综合各门有关人的科学成果的基础上研究人的劳动活动的科学。”

连体工作服的人体工效学系统[2]涉及许多学科领域，但不是某一学科的全部运用，而单个学科的相关部分重新构成的新系统，见图14。在实际应用时，根据不同环境下的不同需求对某些学科的偏重点也会有所不同。

图14 连体工作服人体工效学系统示意图

3.1.2 连体工作服设计的系统模式

人体工效学以人、机、环境为宏观结构，连体工作服设计是从服装的角度为着装作业提供工作条件。因此，研究时需要把服装的因素单独提出，作为新系统的要素，见图15。

图15 连体工作服研究对象

服装指包括服装的款式结构、面料质地、色彩搭配，还包括舒适性能、卫生性能、防护性能、穿着性能和视觉性能等。

环境，包括自然环境（色彩、采光、声音等）和社会环境（集体意识、心理环境、配合方式等）。

机指机械、机器等，一般泛指与作业人员发生直接关系的工具及设备。例如，作业人员的动作范围、强度等，这都是设计连体工作服的重要依据。

人即指作业人员。

除此以外，连体工作服的外延包括作业人员随身携带的一切配件，诸如鞋帽、手套、口罩、眼镜等。

3.2 连体工作服的设计原则

为了方便设计、使用与管理，可以把连体工作服的设计原则可以分为三个部分进行研究。

3.2.1 作业-人-舒适性

作业人员在作业时应满足作业动作的要求，减少动作阻力，最大限度减少疲劳，从而提高工作效率。穿着连体工作服满足特定条件下的动作规范是工效方面的基本要求，具体的研究内容应包括：一、人体的生理特征；二、人体与连体工作服之间的关系，包括颈部与衣领的关系、躯干与大身的关系、上肢运动与袖子的关系，下肢运动与裤子的关系等。

连体工作服的设计，既要最大限度地使躯干和肢体活动自如，减少牵制、降低疲劳，又要尽可能地造型美观。

3.2.2 防护-人-防护性

美国安全管理工程师海因里希提出过一个伤亡事故发生的规律，即所谓“海因里希法则”[3]。他对50万件跌倒事件作了统计分析之后确认，重伤事故∶轻伤事故∶无伤事故＝1∶29∶300。这一法则所解释的道理：一是不同工程的事故概率分布不同；二是一个事故的后果所产生的损失大小或损失种类由偶然性决定；三是反复发生的同类事故常常并不一定产生相同的伤害。

海因里希法则对连体工作服设计的意义在于：防护目标及重点是以无伤事故开始的，即放缓与事故潜在的初始状态，一切可能的潜在伤害因素都应最大限度地通过设计来防护。每一个服装构成要素都要对防护有一个目标指向，否则可能会发生海因里希式的“连锁反应”。例如，服装结构不合理会使运动受阻，色彩不合理会造成识别失误等。如果连体工作服设计不合理，也会成为导致事故或伤害的相关因素之一。

图16 海因里希法则

3.2.3 造型-标志-美学性

连体工作服的美学性包括其款式造型和色彩的视觉效果。款式造型主要涉及3个方面：轮廓、分割、细节。轮廓主要表现服装整体效果；分割则与色彩相结合，通过不同的分割和色彩搭配来体现不同的服装风格；细节指的是局部设计，如领型、袖型、口袋等，具备功能性的同时，达到丰富视觉的目的。

色彩在连体工作服设计中的作用，主要表现在生理作用和心理作用两大方面。色彩的生理作用取决于色彩的吸热域反射等热作用。色彩的心理作用则是色彩的警示特征，具有特殊波长的色彩或与环境色具有高度反差的色彩以达到引起人们高度注意的目的，从而实现对其生命安全的保护功能。

4 结语

连体工作服历史悠久，在过去的几十年里，连体工作服的发展有了很大改善。从使用具有一定防护性能的普通服装，到使用先进的现代材料和制造技术设计复杂的多功能防护系统，还需要很长的过程。

连体工作服属于防护服装的一种，是在专业环境和其他环境中为人们提供安全防护的设备。达到安全防护的作用需要从两个层面思考:首先,工作流程、设备和产品是安全的,这意味着工周围环境中没有对工作人员主动产生伤害的隐患。第二，人们不得不接近危险的环境，他们必须得到防护设备的保护。从这个两个层面我们可以看到，使用防护服虽然不是安全措施的首选。然而，它仍然是一个非常重要的安全措施。

相较于日常服装的防护性能，特殊环境下的防护服装的具体要求有很大的差异，因此设计一种特定的防护服装需要大量的研究以及不同的技术，如纳米技术、工程技术、智能技术和具有特殊性能的纺织品等。在防护服领域工作的设计师必须善于发现新的材料，并提出相关解决方案，进行综合的科学创新。