經(jīng)編無縫運(yùn)動(dòng)男裝賈卡網(wǎng)孔組織的熱濕性能

張囡　蔣高明　董智佳

摘 要：針對經(jīng)編無縫運(yùn)動(dòng)男裝不同的熱濕舒適性功能分區(qū)的需求，通過分析男性人體上半身的熱濕分布，將胸部、背部、腹部等上身各部位進(jìn)行分區(qū)。將人體功能分區(qū)與經(jīng)編無縫成形技術(shù)相結(jié)合，采用色塊分區(qū)法對服裝的不同功能分區(qū)填充不同的賈卡組織。實(shí)驗(yàn)選取10種賈卡組織對其透氣、透濕性等進(jìn)行測試，結(jié)果表明：經(jīng)編網(wǎng)眼組織結(jié)構(gòu)具有良好的透氣和透濕性能，熱濕性能較好，網(wǎng)孔越大、厚組織占比例越小，透氣和透濕性能越好。結(jié)合人體功能特征，通過分區(qū)設(shè)計(jì)方法將網(wǎng)孔組織、不同厚薄組織應(yīng)用于合適的服裝部位，有效地提高經(jīng)編無縫運(yùn)動(dòng)男裝賈卡組織的熱濕舒適性能。

關(guān)鍵詞：經(jīng)編無縫;運(yùn)動(dòng)男裝;賈卡組織;透氣性;透濕性;保溫性

中圖分類號：TS184.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1009-265X（2019）03-0028-05

Heat and Moisture Performance of Jacquard Mesh Stitchesof Warp-Knitted Seamless Men’s Sportswear

ZHANG Nan， JIANG Gaoming， DONG Zhijia

（a.Engineering Research Center for Knitting Technology， Ministry of Education; b.Key Laboratory ofScience & Technology of Eco-Textile Ministry of Education， Jiangnan University， Wuxi 214122， China）

Abstract：According to the different needs of thermal-moisture comfort functional zone for warp-knitted seamless men’s sportswear， the upper body parts including the chest， back， and abdomen were partitioned by analyzing the heat and moisture distribution of the upper parts of men’s bodies. The human function division was combined with the warp-knitted seamless forming technology， and the color partitioning method was used to fill in the different jacquard stitches for different function zones of the garment. In the experiment， ten jacquard stitches were chosen to test their air permeability and moisture permeability. The study showed that the fabric with structure of warp-knitted mesh tissue had good air permeability， moisture permeability， and good heat and moisture performance. Besides， the larger the mesh and the smaller the proportion of thick stitch， the better the air permeability and moisture permeability. Combined with the human functional features， the partition design method was used to apply mesh stiches and different thick and thin stitches in suitable clothing parts， which could effectively improve the thermal and moisture comfort performance of the warp-knitted jacquard fabrics for seamless men’s sportswear.

Key words：warp-knitted seamless; men’s sportswear; jacquard stitch; air permeability; moisture permeability; thermal property

隨著全民健康運(yùn)動(dòng)的熱潮，市場上對于運(yùn)動(dòng)服裝的需求大幅度增加，對服裝的舒適性要求越來越高。經(jīng)編網(wǎng)眼是目前應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)健身服裝中相對新穎的組織結(jié)構(gòu)，是當(dāng)前國際上高端運(yùn)動(dòng)品牌研究的重點(diǎn)方向，也是運(yùn)動(dòng)功能性服裝透濕透氣的主要途徑。

目前國內(nèi)外針對經(jīng)編無縫服裝的工藝成形原理[1]和尺寸影響因素[2]、壓力與熱濕舒適性[3-4]等方面已進(jìn)行了較多的研究，在熱濕舒適研究方面大多以纖維原料和組織結(jié)構(gòu)變化等作為主要的影響因素，本文是通過經(jīng)編賈卡網(wǎng)孔組織的分區(qū)設(shè)計(jì)來滿足人體不同部位的不同熱濕功能需求。通過分析男性人體上半身的熱濕分布，對身體不同部位的透氣透濕性需求進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì)。通過對賈卡網(wǎng)孔組織的熱濕舒適性測試實(shí)驗(yàn)，最終選取導(dǎo)濕、透氣性能優(yōu)良的賈卡網(wǎng)孔組織，將其合理應(yīng)用于經(jīng)編無縫運(yùn)動(dòng)男裝的不同功能分區(qū)，有效提高經(jīng)編無縫運(yùn)動(dòng)男裝的熱濕功能性。

1 人體上半身熱濕分布

人體是通過汗液蒸發(fā)帶走其身體的熱量來調(diào)節(jié)體溫的平衡[5]。服裝的熱濕舒適性能與人體出汗關(guān)系密切，人體的出汗使服裝內(nèi)部氣候穩(wěn)定，使人體得到舒適性。對人體不同部位的出汗量研究，有利于對服裝進(jìn)行不同的熱濕功能分區(qū)，更好的設(shè)計(jì)功能性服裝的組織結(jié)構(gòu)和面料特性。

梁肖肖[6]研究了成年男性人體出汗量的相對強(qiáng)度分布規(guī)律，背部出汗強(qiáng)度最大，其次是頭、胸部、腹部、四肢。如果將出汗量強(qiáng)度最大的部位設(shè)置為1，那么出汗量強(qiáng)度又可以進(jìn)行進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，如圖1所示。

從圖1可以看出，男性人體上半身主要出汗部位為背部下、背部上、胸部和腹部，除此之外腋窩部、后腰部和頸部也是重要的出汗部位。

人體在正常運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下各部位的散熱量與導(dǎo)水量是不同的，如圖2所示，人體的上臂、前胸和后背中下部位屬于高溫高濕區(qū);下臂部分屬于高濕區(qū);前領(lǐng)口下方和后背肩胛骨部位屬于高溫區(qū)[7]。

根據(jù)男性人體上半身熱濕分布和出汗強(qiáng)度分布，將人體的背部、胸部、腋下等部位進(jìn)行分區(qū)，如圖3所示。Ⅰ區(qū)為后背下部、Ⅳ為腹部，兩者皆為較高濕區(qū)，雖出汗不多，但若前胸和后背上方大量出汗，部分汗會(huì)沿體表流至此，因此宜采用吸濕排汗性優(yōu)的網(wǎng)孔組織;Ⅱ區(qū)為后背上部，為高濕高悶區(qū)，宜采用透氣性較好的大網(wǎng)孔組織填充;Ⅲ為前胸區(qū)域，為高濕高悶高熱區(qū)域，宜采用透氣性優(yōu)的小網(wǎng)孔組織填充。

3 人體上半身熱濕程度分區(qū)設(shè)計(jì)

2 組織結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)

2.1 賈卡組織選擇及織造

賈卡組織試樣由機(jī)號為24針/25.4 mm、機(jī)型為RDPJ4/2的雙針床賈卡拉舍爾經(jīng)編機(jī)生產(chǎn)。賈卡梳和地梳原料均選用7.77 tex/36根的錦綸，機(jī)上縱度設(shè)置為11橫列/cm。下機(jī)后的白坯要在松弛狀態(tài)下放置24 h以上[8]。再經(jīng)過染色、柔軟整理、甩干、烘干等工序即可得到試樣成品。

經(jīng)編無縫運(yùn)動(dòng)男裝以厚組織為主，局部搭配薄組織、網(wǎng)孔組織[9]，如圖4所示。根據(jù)男性人體上半身的熱濕程度分布對透氣和透濕功能的需求，實(shí)驗(yàn)選取10種賈卡組織（如圖5所示），對試樣進(jìn)行編號Z1～Z10（Z1為全紅厚組織，Z2采用紅綠比為4∶1的薄組織，Z4為紅綠比1∶1的薄組織，Z3和Z8采用紅白比例不同的兩孔網(wǎng)眼組織，Z5、Z6和Z10采用紅白比例不同的三孔網(wǎng)眼組織，Z7、Z9分別為四孔網(wǎng)眼組織和五孔網(wǎng)眼組織）。

2.2 賈卡網(wǎng)孔組織的熱濕性能實(shí)驗(yàn)

服裝的熱濕舒適性是指在一定的外界氣候條件下，人體處于某種活動(dòng)水平時(shí)，服裝作調(diào)節(jié)人體與外界環(huán)境間的熱量和水氣交換的中介，維使人體生理和心理感覺處于最佳舒適狀態(tài)的衣內(nèi)微候的性能，評價(jià)服裝的熱濕舒適性單項(xiàng)指標(biāo)主要是保溫性、透氣性、透濕性等因素[4]。

2.2.1 透氣性測試

采用YG461E-Ⅲ全自動(dòng)透氣量儀，參照GB/T 5453—1997《紡織品織物透氣性的測定》的相關(guān)規(guī)定，將實(shí)驗(yàn)樣品裁剪成大于20 cm2的面積，每塊樣品至少測試10個(gè)不同部位，透氣率的結(jié)果取平均值[10]。

2.2.2 透濕性測試

采用YG601-Ⅰ/Ⅱ型電腦式織物透濕儀，該儀器采用透濕杯法測量單位時(shí)間內(nèi)通過織物的濕氣量，參照GB/T 12704—1991《織物透濕量測定方法—透濕杯法/方法A吸濕法》的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行測試。

實(shí)驗(yàn)試樣每個(gè)選取3塊，直徑為8 cm，將試樣固定在透濕杯上，杯內(nèi)放入無水氯化鈣（提前放入160 ℃烘箱烘3 h）距離織物3～4 mm。將樣品放入透濕箱內(nèi)，箱內(nèi)溫度為38 ℃，濕度90%，試樣平衡1 h后取出稱重，記為M1（g）。稱重后再次放入透濕箱內(nèi)調(diào)濕1 h，再次稱重記為M2（g）。根據(jù)式（1）計(jì)算試樣的透濕量。

M=24×ΔmS×t（1）

式中：M為每平方米每天（24 h）的水蒸氣透過量，g/（m2·24 h）;Δm為同一透濕杯調(diào)濕前后兩次質(zhì)量之差即M2-M1，g;S為實(shí)驗(yàn)樣品的面積，m2;t為調(diào)濕的時(shí)間，h。

2.2.3 保暖性測試

采用YG606D型平板式織物保溫儀，參照GB 11048—1989《紡織品保溫性能試驗(yàn)方法》進(jìn)行測試。試驗(yàn)樣品應(yīng)放在室溫為（25±0.5）℃、相對濕度為（65±5%）的環(huán)境中靜置24 h，每份樣品取3塊，裁剪面積為30 cm×30 cm的面積，實(shí)驗(yàn)前需熨平。每塊試樣需做3次，分別得出保溫指標(biāo)值。保溫率Q、熱傳系數(shù)U2、克羅值的計(jì)算公式：

Q/%=Q1-Q2Q1×100（2）

式中：Q為保溫率，%;Q1為無試樣散熱量，W/℃;Q2為有試樣散熱量，W/℃。

U2=Ubp×U1Ubp-U1（3）

式中：U2為傳熱系數(shù);Ubp、U1分別為無試樣和有試樣時(shí)試驗(yàn)板傳熱系數(shù)，W/（m·℃）。

CLO=10.155×U2（4）

式中：CLO為克羅值。

2.3 賈卡組織熱濕舒適性分析

通過對10種賈卡組織試樣的透氣、透濕和保溫性能進(jìn)行測試，得到結(jié)果如圖6、圖7、表1所示。

由圖6可以看出，Z10的透氣性最好，Z1的透氣性最差，10種賈卡組織試樣的透氣性為：Z10>Z9>Z8>Z7>Z6>Z5>Z4>Z3>Z2>Z1。經(jīng)編網(wǎng)孔組織的透氣性最好，隨著紅色厚組織所占比例的減小，網(wǎng)孔的逐漸增大，透氣性越來越好。經(jīng)編網(wǎng)眼組織空隙較大，空氣流通，具有較好的透氣性。

從圖7可看出，Z10的透濕性最好，10種賈卡組織試樣的透濕性為：Z1<Z2<Z3<Z4<Z5<Z6<Z7<Z8<Z9<Z10。隨著網(wǎng)孔變大、紅色厚組織降低比例，透濕量逐漸增大透濕性增強(qiáng)。因?yàn)榻?jīng)編網(wǎng)孔組織的結(jié)構(gòu)疏松存在較大縫隙，使得水分和氣體容易通過，提高了透濕性能。賈卡組織面料的透濕性能與厚組織所占比例呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，厚組織所占比例增加，試樣的透濕性能伴隨降低。

由表1可看出，Z1全紅厚組織的保溫性能最好。10種賈卡組織試樣的保溫性為：Z1>Z2>Z3>Z4>Z5>Z6>Z7>Z8>Z9>Z10。隨著厚組織所占比例的減小，保溫性能減弱，在經(jīng)編織物中厚組織的保暖性能最好，其次是薄組織、經(jīng)編網(wǎng)眼組織。

2.4 灰色聚類法綜合數(shù)據(jù)分析

采用灰色聚類分析方法對賈卡組織試樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合評價(jià)。將10種賈卡組織試樣作為聚類對象，透氣率、透濕量、克羅值作為聚類指標(biāo)，組成一個(gè)10×3的行列式|Iij|m×nm、n分別是聚類指標(biāo)、聚類對象數(shù)，m=10，n=3，如下。

|Iij|10×3=357.862 345.60.19

494.142 372.20.18

548.622 381.60.16

600.092 395.00.16

724.022 448.00.14

749.302 581.60.13

762.442 582.80.12

773.702 592.20.11

779.402 651.20.10

984.932 663.40.07

i、j分別為試樣、指標(biāo)編號，按照式（5）對數(shù)據(jù)進(jìn)行無綱化處理。建立聚類白化矩陣|Xij|m×n，Xij表示各聚類對象的指標(biāo)測量值。

Xij=Uij-SjBj-Sj（5）

式中：Uij是i品種j指標(biāo)測試值;Xij是處理后的i品種j指標(biāo)測試值;Sj、Bj分別為j指標(biāo)值域的左右邊界值。

根據(jù)行列式|Iij|m×n可統(tǒng)計(jì)得到，透氣率∈[300，1 000]，透濕量∈[2 000，3 000]，克羅值∈[0.05，0.20]，Xij∈[0，1]。代入式（5）得到：

|Xij|10×3=0.082 60.345 60.933 3

0.277 30.372 20.866 6

0.355 10.381 60.733 3

0.428 70.395 00.733 3

0.605 70.448 00.600 0

0.641 80.581 60.533 3

0.660 60.582 80.466 6

0.676 70.592 20.400 0

0.684 80.651 20.333 3

0.978 40.663 40.133 3

Xij值越大表示該賈卡組織試樣的指標(biāo)性能越好。設(shè)fjk為第j個(gè)聚類指標(biāo)第k個(gè)灰類的白化函數(shù)，設(shè)給定閾值λj1、λj2、λj3為“高”、“中”、“低”的閾值。當(dāng)灰類k=1、2、3時(shí)分別運(yùn)用式（6）、式（7）、式（8）。

fj1（Xij）=Xijλj1，Xij∈[0，λj1）

1，Xij∈[λj1，1]（6）

fj2（Xij）=Xijλj2，Xij∈[0，λj2）

Xij-λj1λj2-λj1，Xij∈[λj2，λj1）

0，Xij∈[λj1，1]（7）

fj3（Xij）=1，Xij∈[0，λj3）

Xij-λj2λj3-λj2，Xij∈[λj3，λj2）

0，Xij∈[λj2，1]（8）

λjk是j指標(biāo)k子類的臨界值，按照式（9）計(jì)算j指標(biāo)k子類的標(biāo)準(zhǔn)權(quán)cwjk，構(gòu)造聚類權(quán)矩陣CW={cwjk}。按照式（10）計(jì)算對象i屬于k灰類的灰色聚類系數(shù)σik，構(gòu)建聚類系數(shù)矩陣σ={σik}。

cwjk=λjk∑nj=1λjk，k={1，2，…m}（9）

σik=∑nj=1fik（Xij）cwjk（10）

計(jì)算出σik，得到聚類系數(shù)：

|σik|10×3=0.377 10.310 70.703 8

0.518 50.472 90.668 7

0.574 60.606 90.446 1

0.629 60.756 20.281 2

0.736 90.686 20.068 6

0.804 50.586 00.024 2

0.802 50.558 10.022 7

0.802 40.490 90.068 0

0.818 60.374 10.113 6

0.822 10.159 60.249 4

由|σik|10×3可知，σik=max{0.377 1，0.310 7，0.703 8}=0.703 8，此時(shí)K1=3。按照此規(guī)律，可得出K2=3，K3=2，K4=2，K5=1，K6=1，K7=1，K8=1，K9=1，K10=1。按照灰色聚類原則，熱濕舒適性良好的是當(dāng)K=1時(shí)的第一類試樣，即Z5、Z6、Z10（三孔網(wǎng)眼組織）、Z7（四孔網(wǎng)眼組織）、Z8（紅白比8∶1的兩孔網(wǎng)眼組織）、Z9（五孔網(wǎng)眼組織），網(wǎng)孔較大和紅色厚組織比例較小的試樣面料;次之為Z3（紅白比16∶1的兩孔網(wǎng)眼組織）、Z4（紅綠比1∶1的薄組織）;較差的為Z1（全紅組織）、Z2（紅綠比4∶1的薄組織），即全紅厚組織和紅綠薄組織。

賈卡組織結(jié)構(gòu)對經(jīng)編無縫織物的熱濕性能影響較大，網(wǎng)孔組織的大小不同熱濕性能也會(huì)有所差異。相比薄組織和網(wǎng)孔組織，全紅針的厚組織保暖性較好，但是透濕透氣性較差。

2.5 賈卡組織的分區(qū)設(shè)計(jì)

為了滿足經(jīng)編無縫運(yùn)動(dòng)男裝的透氣、透濕等熱濕舒適性要求，宜采取分區(qū)設(shè)計(jì)的方法。背部為高濕高悶區(qū)域采用吸濕排汗性優(yōu)的大網(wǎng)孔組織填充，前胸為高悶熱區(qū)域應(yīng)采用透氣性優(yōu)且吸濕性優(yōu)的中小網(wǎng)孔組織填充，其他身體部位使用厚組織與薄組織搭配填充，在滿足身體保溫的同時(shí)具有較好的透氣、透濕性。

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)分析，Z1（全紅厚組織）的保暖性能最好，作為基本厚組織填充，Z2和Z4（紅綠搭配組織）作為薄組織搭配厚組織填充，改善服裝的熱濕性能。Z6～Z10（網(wǎng)孔組織）導(dǎo)濕、透氣性能較好，填充在服裝的透濕、透氣區(qū)域。如圖8所示，在滿足經(jīng)編無縫運(yùn)動(dòng)男裝身體保暖、時(shí)尚美觀的前提下，優(yōu)化賈卡組織的應(yīng)用（圖9為使用經(jīng)編WKCAD4.0工藝軟件實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)孔組織填充效果的仿真圖），快速有效地提高了服裝整體熱濕性能，為功能性服裝的開發(fā)提供了理論依據(jù)和實(shí)踐基礎(chǔ)。

3 結(jié) 語

通過分析男性身體上半身的出汗強(qiáng)度和熱濕程度，得到背部、胸部為主要的高濕高溫區(qū)域。針對人體的不同部位采取分區(qū)設(shè)計(jì)，不同分區(qū)選擇不同功能的賈卡組織進(jìn)行填充。

選取了10種賈卡組織試樣，對其進(jìn)行透氣、透濕和保溫性能的測試，并利用灰色聚類分析法進(jìn)行綜合評價(jià)。得出經(jīng)編網(wǎng)眼組織由于結(jié)構(gòu)稀疏，使空氣和水分能夠很好的流通，透氣和透濕性能很好。網(wǎng)孔越大且厚組織所占比例越小，導(dǎo)濕、透氣舒適性能越好。通過分區(qū)設(shè)計(jì)的方法，將賈卡紅綠組織和網(wǎng)孔組織合理的應(yīng)用于經(jīng)編無縫運(yùn)動(dòng)男裝的熱濕功能分區(qū)，提高了經(jīng)編無縫運(yùn)動(dòng)服裝的服用性能，使身體各部位對于服裝熱濕舒適性能的要求得到滿足。

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