鞋材用滌綸經(jīng)編間隔織物的熱濕舒適性研究

陸潔　孫浪濤　徐文意　蔡斯羽

摘 要：為了研究鞋材用滌綸經(jīng)編間隔織物的熱濕舒適性變化規(guī)律，選取8種鞋材用滌綸經(jīng)編間隔織物作為樣本，測(cè)試織物的透氣性、芯吸高度、透濕量和保溫性四項(xiàng)指標(biāo)，分析其變化規(guī)律，并基于回歸分析，建立了鞋材用滌綸經(jīng)編間隔織物熱濕舒適性各項(xiàng)指標(biāo)的回歸方程，最后，采用直接加權(quán)法建立綜合性能評(píng)價(jià)函數(shù)，對(duì)織物熱濕舒適性進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：隨著經(jīng)編間隔織物總密度和體積密度的提高，織物透氣性、芯吸高度和透濕性均降低，而保溫性提高；試樣5的熱濕舒適綜合性能最好，即總密度為246 線圈數(shù)/cm2，厚度為1.64 mm，克重為203.2 g/m2。

關(guān)鍵詞：經(jīng)編織物；間隔織物；熱濕舒適性；滌綸

中圖分類號(hào)：TS943.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095－414X（2023）05－0036－05

目前，運(yùn)動(dòng)鞋鞋面材料主要有超細(xì)纖維、PU革、天然皮、EVA和網(wǎng)布等，其中網(wǎng)布類鞋面材料是應(yīng)用較為廣泛的一類鞋面材料，制備方法主要采用經(jīng)編機(jī)、電腦橫機(jī)及機(jī)織設(shè)備等，通常分為單層網(wǎng)布和三層網(wǎng)布，其中單層網(wǎng)布又分為機(jī)織物、針織物和非織造織物，三層網(wǎng)布組織結(jié)構(gòu)主要為經(jīng)編間隔織物[1]，是由上、下兩個(gè)面層及中間的間隔紗構(gòu)成[2]，常用原材料主要為滌綸、錦綸和氨綸等[3]，其具有優(yōu)異的透氣性、透濕性、彈性及保溫等性能，除作為鞋材外，還在裝飾、醫(yī)用及工業(yè)等范疇獲得廣泛應(yīng)用[4]。目前，關(guān)于鞋材用經(jīng)編間隔織物的研究主要集中在材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[5]、緩壓性[6]、透氣性[7]和功能性[8-9]等方面，而熱濕舒適性[10]作為人腳穿著舒適和健康的重要影響因素之一，已經(jīng)逐漸被國(guó)內(nèi)外研究者及企業(yè)所關(guān)注，本文選取8種鞋材用滌綸經(jīng)編間隔織物，測(cè)試分析其透氣性、芯吸高度、透濕量及保溫性的變化規(guī)律，并基于多元回歸分析對(duì)鞋材用滌綸經(jīng)編間隔織物熱濕舒適型進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以期為運(yùn)動(dòng)鞋設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)提供借鑒。

1? 試樣與實(shí)驗(yàn)

1.1? 試樣

選取8種鞋材用滌綸經(jīng)編間隔織物試樣，其上、下面層組織均為緯平針，紗線為7.78 tex/32F滌綸絲，間隔紗直徑為0.22 mm滌綸單絲，實(shí)物圖如圖1所示，試樣規(guī)格參數(shù)如表1所示。

1.2? 測(cè)試方法

按照GB/T5453-1997《紡織品 織物透氣性的測(cè)試》，采用YG461E型數(shù)字式織物透氣量?jī)x（泉州市美邦儀器有限公司生產(chǎn)）測(cè)試織物透氣率，試樣面積為20 cm2，壓降100 Pa，同一樣品測(cè)試10次，取平均值。

按照FZ/T 01071-2008《紡織品 毛細(xì)效應(yīng)測(cè)試方法》，采用YG（B）871型毛細(xì)管效應(yīng)測(cè)定儀（溫州大榮紡織標(biāo)準(zhǔn)儀器廠生產(chǎn)）進(jìn)行測(cè)試，制樣尺寸為25 cm×3 cm，每種試樣經(jīng)緯向各測(cè)試3次，取平均值。

按照GB/T 12704.1-2009《紡織品 織物透濕性試驗(yàn)方法 第1部分：吸濕法》，采用YG216G型織物透濕量?jī)x（溫州大榮紡織標(biāo)準(zhǔn)儀器廠生產(chǎn)）進(jìn)行測(cè)試，制樣尺寸為8 cm×8 cm，每種試樣測(cè)試5次，取平均值。

按照GB/T 11048-1989《紡織品 保溫性能測(cè)試》，采用YG606L型保溫性能測(cè)試儀（泉州市美邦儀器有限公司生產(chǎn)）進(jìn)行測(cè)試，制樣尺寸為30 cm×30 cm，每種試樣測(cè)試5次，取平均值。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

試樣熱濕舒適性測(cè)試結(jié)果如表2所示。

由表2可知，試樣的透氣率、芯吸高度、透濕量及保溫率較常規(guī)面料高，分析原因主要為構(gòu)成間隔織物的上、下兩個(gè)面層為緯平針結(jié)構(gòu)，織物空隙率較高，因此，空氣透過(guò)織物時(shí)阻力小。實(shí)驗(yàn)選取的織物厚度相較于普通織物厚，且內(nèi)部含有間隔紗，更利于材料的水分傳遞及保溫能力。

2.2? 透氣性分析

織物透氣性是指織物兩側(cè)存在壓差的情況下，空氣從織物孔隙透過(guò)的能力，常用透氣率來(lái)表示。由表2可知，鞋材用滌綸經(jīng)編間隔織物的透氣性與織物密度呈負(fù)相關(guān)，總密度越高，試樣透氣率越低，分析原因主要為在紗線線密度一致的情況下，織物總密度越高，單位面積內(nèi)的線圈數(shù)越多，織物越緊密，紗線間孔隙率越小，空氣通過(guò)織物時(shí)的阻力越大，透氣率越低；相同材料下的織物體積密度與透氣性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，體積密度越大，透氣率越低，反之越高，主要原因?yàn)轶w積密度越大，單位體積內(nèi)的容紗量越多，對(duì)空氣起到的阻礙作用越大，透氣率越低。

將實(shí)測(cè)透氣率Q作為目標(biāo)函數(shù)，鞋材用滌綸經(jīng)編間隔織物的總密度X1、厚度X2和克重X3作為自變量，進(jìn)行多元回歸分析，得到多元回歸方程：

Q=10001.66-17.12X1-1439.35X2-1.88X3（1）

實(shí)測(cè)透氣性與預(yù)測(cè)透氣性的相關(guān)性如圖2所示，其R2=0.778 3，P=2.88×10-2<0.05，認(rèn)為該透氣率多元回歸方程在0.05水平下相關(guān)性顯著。

2.3? 芯吸高度分析

芯吸高度反映了液態(tài)水的傳遞能力，是織物熱濕舒適性的重要指標(biāo)之一。由表2可知，隨著總密度的提高，芯吸高度降低，分析原因主要為總密度越高，單位長(zhǎng)度內(nèi)紗線交織的次數(shù)越多，水分傳遞阻力越大，芯吸高度越低；隨著厚度的增加，芯吸高度增加，原因主要為間隔織物的厚度增加，兩個(gè)面層之間儲(chǔ)水能力增加，為水分傳遞提供充足水分保障，更利于水分的傳遞；當(dāng)體積密度增加時(shí)，織物的芯吸高度降低，主要原因?yàn)閱挝惑w積內(nèi)織物越密實(shí)，孔隙率越低，越不利于水分的傳遞。

將實(shí)測(cè)芯吸高度H作為目標(biāo)函數(shù)，進(jìn)行多元回歸分析，得到多元回歸方程：

H=148.92-0.32X1+33.890X2-0.068X3（2）

實(shí)測(cè)芯吸高度與預(yù)測(cè)芯吸高度的相關(guān)性如圖3所示，其R2=0.843 9，P=1.447×10-2<0.05，認(rèn)為該芯吸高度多元回歸方程在0.05水平下相關(guān)性顯著。

2.4? 透濕性分析

透濕量是衡量織物透濕性能的一項(xiàng)指標(biāo)，透濕量越高，織物透濕性越好，人體產(chǎn)生的潛汗可以及時(shí)排出到織物外部，使人不會(huì)產(chǎn)生悶熱感。由表2可知，鞋材用滌綸經(jīng)編間隔織物的透濕性與總密度、體積密度關(guān)系比較密切，整體而言，隨著總密度的提升，透濕性變低，分析原因主要為密度越高，織物越緊密，水分通過(guò)織物的阻力越大，透濕性越低；隨著體積密度的提高，織物的透濕性降低，由于織物的體積密度由厚度和克重決定，厚度越大，水蒸氣透過(guò)織物的能力越弱，而克重越大，相同厚度內(nèi)的織物越密實(shí)，都會(huì)對(duì)織物的透濕性能產(chǎn)生影響。對(duì)于間隔織物而言，在厚度一定的情況下，織物兩個(gè)面層之間的間隔紗含量越多，織物體積密度越大，透濕阻力越大。

將實(shí)測(cè)透濕性WVT作為目標(biāo)函數(shù)，進(jìn)行多元回歸分析，得到多元回歸方程：

WVT=1612.18-2.52X1-229.49X2-0.02X3（3）

實(shí)測(cè)透濕性與預(yù)測(cè)透濕性的相關(guān)性如圖4所示，其R2=0.912 2，P=4.64×10-3<0.05，認(rèn)為該透濕性多元回歸方程在0.05水平下相關(guān)性顯著。

2.5? 保溫性分析

保溫性是鞋材用織物重要的考察指標(biāo)之一，常用保溫率和熱阻來(lái)表示織物的保溫性。由表2可知，鞋材用滌綸經(jīng)編間隔織物的保溫性與總密度、體積密度比較密切，整體而言，隨著總密度的提升，保溫性變高，分析原因主要為，總密度越高，織物越緊密，對(duì)熱量傳遞的阻礙能力越強(qiáng)，保溫性越好；織物的體積密度越高，保溫性越高，分析原因主要為織物的體積密度由厚度和克重的乘積得到，厚度越厚，兩個(gè)面層之間的靜態(tài)空氣越多，越利于保溫，克重越高，阻礙熱量的散失，保溫性越好。

將實(shí)測(cè)保溫性T作為目標(biāo)函數(shù)，進(jìn)行多元回歸分析，得到多元回歸方程：

T=10.53+0.01X1+0.88X2+0.04X3（4）

實(shí)測(cè)保溫性與預(yù)測(cè)保溫性的相關(guān)性如圖5所示，其R2=0.837 5，P=1.566×10-2<0.05，認(rèn)為該保溫性多元回歸方程在0.05水平下相關(guān)性顯著。

3? 綜合分析

為探究鞋材用滌綸經(jīng)編間隔織物的熱濕舒適性，利用上述各指標(biāo)的回歸方程建立熱濕舒適性綜合性能評(píng)價(jià)函數(shù)，選定透氣率、芯吸高度、透濕量和保溫率四項(xiàng)正向指標(biāo)，分別對(duì)應(yīng)C1、C2、C3和C4，其值越大越好。

在織物熱濕舒適性綜合評(píng)價(jià)中，采用變異系數(shù)客觀賦值法對(duì)權(quán)重進(jìn)行計(jì)算[11]，其公式如（5）：

式（5）中：Vi為各項(xiàng)指標(biāo)的變異系數(shù)；Wi?為各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重。權(quán)重值計(jì)算結(jié)果如表3所示。

由表3可知，C1>C3>C2>C4，即試驗(yàn)選取的鞋材用滌綸經(jīng)編間隔織物的熱濕舒適性的影響因素主次為透氣性、透濕量、芯吸高度和保溫率?？椢锿笟庑宰兓饕捎诳椢锩芏纫鸬?，當(dāng)密度差異較大時(shí)，透氣性也產(chǎn)生較大變化；而間隔織物形成上下兩個(gè)面層及中間的間隔層，兩個(gè)面層之間存在大量的靜態(tài)空氣，靜態(tài)空氣具有良好的保溫隔熱能力，因此，保溫性能權(quán)重較小。

利用閾值法對(duì)原函數(shù)進(jìn)行無(wú)量綱化，再采用直接加權(quán)法建立目標(biāo)函數(shù)：

式中：Y為熱濕舒適性綜合評(píng)價(jià)方程；yi為第i指標(biāo)的回歸方程；max（yi）為第i指標(biāo)下的最大值；wi為第i指標(biāo)的權(quán)重。

將權(quán)重值代入公式（6），得到鞋材用滌綸經(jīng)編間隔織物的透氣性、芯吸高度、透濕性和保溫性能綜合評(píng)價(jià)方程為：

Y=2.10026-0.00340X1-0.24191X2+0.00005X3（7）

將8種鞋材用滌綸經(jīng)編間隔織物的性能指標(biāo)值分別代入公式（7），計(jì)算結(jié)果如表4所示。

由表4可知，試樣5的熱濕舒適綜合性能最好，即總密度為246 線圈數(shù)/cm2，厚度為1.64 mm，克重為203.2 g/m2。

4? 結(jié)論

熱濕舒適性是鞋類制品服用性能的重要指標(biāo)之一，本文針對(duì)鞋材用滌綸經(jīng)編間隔織物的熱濕舒適性進(jìn)行研究，選用8種上、下面層均為緯平針的滌綸經(jīng)編間隔試樣，研究了織物的透氣率、芯吸高度、透濕量及保溫率的變化規(guī)律，并采用直接加權(quán)法對(duì)其熱濕舒適性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析，得到以下結(jié)論：

（1）選取的8種鞋材用滌綸經(jīng)編間隔織物均具有良好的透氣性、透濕性、芯吸高度及保溫性能，試樣透氣率≥1049.96 L/（m2·s），透濕量≥323 g/（m2·d），芯吸高度≥85 mm，保溫率≥21.53 %。經(jīng)分析，試樣5的熱濕舒適性最佳，即總密度為246 線圈數(shù)/cm2，厚度為1.64 mm，克重為203.2 g/m2。

（2）對(duì)滌綸經(jīng)編間隔織物熱濕舒適性的影響因素權(quán)重分析，其權(quán)重值依次為透氣性、透濕量、芯吸高度和保溫率。以總密度X1、厚度X2和克重X3為自變量，采用直接加權(quán)法得到織物熱濕舒適性綜合回歸方程為Y=2.10026-0.00340X1-0.24191X2+0.00005X3。

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Study on Thermal and Moisture Comfort of Polyester Warp-knitted Spacer Fabric

for Shoe Materials

LU Jie1， SUN Lang-tao2， XU Wen-yi1， CAI Si-yu1

（1.Academy of Fashion and Art Design， Minnan University of Science and Technology， Shishi Fujian 362700， China;

2.College of Textiles and Apparel， Quanzhou Normal University， QuanzhouFujian 362000， China）

Abstract：In order to study the changing discipline of the thermal and moisture comfort of polyester warp-knitted spacer fabrics for shoe materials，the experiment selects eight kinds of polyester warp-knitted spacer fabrics for shoe materials as samples to test the four indicators of fabric air permeability， wicking height， moisture permeability and heat preservation. Analyzed its changing discipline， and based on regression analysis， established the regression equation of various indexes of the thermal and moisture comfort of polyester warp-knitted spacer fabric for shoe materials. Finally， The article uses the direct weighting method to establish a comprehensive performance evaluation function to evaluate the thermal and moisture comfort of the fabric. The results show that as the total density and bulk density of the warp-knitted spacer fabric increase， the air permeability， wicking height and moisture permeability of the fabric decrease， while the heat preservation becomes higher.The sample 5 has the best comprehensive performance of heat and moisture comfort， which the total density is 246 coils/cm2， the thickness is 1.64 mm， and the weight is 203.2 g/m2.

Keywords： warp-knitted;spacer fabric;thermal and moisture comfort;polyester

（責(zé)任編輯：周莉）

作者簡(jiǎn)介：陸潔（1988-），女，講師，碩士，研究方向：功能性運(yùn)動(dòng)鞋產(chǎn)品.

基金項(xiàng)目：福建省教育廳中青年教師教育科研項(xiàng)目（JAT210503）.