户外服装面料及其功能发展趋势
沈纲,董伦红1,纪俊玲2, 钱惺悦2
(1.常州大学体育学院,江苏 常州 213164;2.常州大学石油化工学院,江苏 常州 213164)
摘要:户外运动应运而生,逐渐成为一种社会的潮流,随之具有多种功能的户外服装也受到越来越多人的关注。本文阐述了户外装面料的结构和功能特点,同时介绍了户外服装功能性近期研究水平和发展趋势。
关键词:户外服装;功能性;新型面料;发展趋势;
前言
现代户外运动文化[1],来源于欧洲,追溯已有近百年历史,其运动形式包括:登山、攀岩、漂流、滑雪、骑行、高尔夫等项目,其发展与当地的自然地貌、人文资源、经济发展密不可分。尽管户外运动进入中国市场不过短短十年,但该动动方式已得到众多运动爱好者的青睐。作为一种新兴的运动方式,它将成为一种生活符号。随着这一健康生活方式迎面而来的,便是时尚装备——户外运动装研究和开发。
户外运动服与居家服装虽然无本质区别,因户外和运动这二元特点,服装必须赋予以下的性能[2]:户外运动发热量大、汗液蒸发多,要求服装散热、透气、透湿性能良好;野外风雨雪雾和尘灰泥土,服装要求有防水防污抗菌防臭性能;野外风大,高山寒冷,防风保暖要求极高;野外作业攀岩穿林,服装要求有良好的抗拉伸性、抗撕裂和耐磨损性;户外运动希望尽量轻装上阵。总而言之,户外服装的特征:功能性、舒适性和轻便性。
服装一般是由空气和材料按照一定的结构和设计混合制作而成的,在服装与皮肤组成的微气候环境中,热量和水气的传输将会直接影响人体的舒适性[3]。相关研究表明,纤维本身的特性对热阻基本无影响,可以忽略。因此,最先进的服装要求有很好的舒适性,而织物的热湿调节能力、透气性、吸湿排汗性则是影响户外服装的重要性能[4]。而面料是制作服装的基本材料,因此,服装性能的优良与面料的性能息息相关。从纺织技术的角度而言,对户外服装的这些性能要求是非常苛刻和难以多项功能同时具备的。研制对人体产生最佳舒适感、最小疲劳负重感、最大安全保障的面料性能,单一天然或化学纤维已无法达到以上的要求,只有通过多种新纤维材料复合和多种途径的物理、化学整理才能尽量满足或达到以上功能。
1.1 防水防风性
户外服装的逐层着装中,分为内层排汗层,中层保暖层及外层防护层[5],常见户外运动装的外层面料,大多要求具备一定的防水性能,牛津布为其中一种不错的选择。选用Hydro Breeze防水布的日本登品牌牌Montbell采用了特殊的防水膜[6],这种防水膜是一种十分薄的膨体聚四氟乙烯薄膜ePTFE(expanded Poly-Tetra-Fluoro-Ethylene),以夹层方式置於布料上。它的特点是每平方寸有14亿个小孔,每个孔之大小只有水滴二万分之一,但又比水蒸气分子大700倍,故只容水蒸气通过而不容水点通过,防水度高达45,000mm水压,透气度更高13,500g/m2/24hrs,因而拥有超卓之防水透气功能。亦由于montbell所使用之布料比一般更为轻便通爽,故其透气性能亦比其他公司产品为高。另外,该面料的重量比其他防水布质量更轻更舒适,具有较高的耐洗性。美国Lowe Alpine公司的Dryflo面料为100%的聚酯纤维,其本身具有拒水性,同时采用先进的编织技术,形成渗透梯度,使水分从身体中移除,此外特殊的编织技术含有网眼使其具有高透气性,同时具备防水和透气性。
其次,在户外运动,会面临野外风大,高山天气寒冷等特殊情况,所以户外服装面料的选择与设计也必须具备防风性。美国知名品牌Gore–Tex 公司开发的针对秋冬季户外系列的特殊防风面料windstopper,采用薄膜设计阻隔了寒风侵袭,该面料同时具有高透气性,可使得户外运动者有高度的舒适性。此外,服装本身还采用了防风门襟的设计,多角度出发,起到高防风性。
1.2 透气散热性
户外运动产生的热量大,针对户外这一特点,高山和天气寒冷的户外运动装在具备很好的防风性后,必须保证有较好的透气性和散热性。所以防水面料需要使汗液能以水蒸气的形式传导到体外,而不会使汗液在身体上积聚冷凝来保持人体的舒适性。混合防水层的文泰尔棉织物(CV织物)、多孔聚氨酯层压织物(PP织物)及聚四氟乙烯层压织物(PTFE织物)是三类主要的防水透气织物[5],功能层的防水透气性织物一般由表布、膜、里布三层结构形成,其中中间层膜是防水透气面料的灵魂,它是利用膜的分子结构、水、气体分子之间的体积差达到防水透气的效果,几乎所有的防水透气膜都是采用这种微孔结构设计的。
户外品牌“奥索卡”推出的“Galeefleece”面料不仅具有 “FL-EECE”面料的透气性,也同时拥有“Windstopper”功能面料的优秀的防风性,保暖性。其面料一般多用于高山滑雪以及登山等专业户外服装[7]。
1.3 保暖御寒性
在温度较低的环境下进行户外运动,抵御寒冷,保护身体,便于行动,服装在满足较好的防风性和透气性外,需要考虑保暖效果。如果需要长时间的户外运动,选择面料必须具有较好的防风性、防水性、透气性、保暖性。采用的方式是:纤维选择、面料的功能、服装的结构设计等。3M公司推出的一种特薄保温棉,它是由Olefin纤维组成,其保温原理是借助其能增加对空气吸力的特性,使其有稳定的空气环境从而达到保暖作用。同时,还有一种化纤保温棉,它是由通心纤维及微纤维组成,使用弹圈折合式的制作方法,使得其在弹性、耐压性,特别是保暖方面更胜一筹。LoweLoft是采用Polyester纤维丝制造而成,具有质轻且蓬松保暖的特质,此外,它还具有快干性,即使在衣物浸湿的情况下,也能快速干燥[7]。冲锋衣,通常结构分为三层,中间层一般为保暖层,其面料多为羽绒和抓绒类制品,能起到保暖的作用,能保持人体的正常体温,保证人体的正常代谢和活动[6],这对于喜爱高山雪地运动的户外运动群体来说恰到好处。
除了采用保温棉等材质外,还可以采用温度控制面料,即相变材料(PCM)和远红外陶瓷微粉的应用。相变材料(PCM)是一种很好的选择,它能根据外部环境温度的变化,吸收、存储和释放大量的潜热。通过微胶囊相变材料的处理,就赋予了服装储存热量和释放热量的效果,通过这种温度的改变来保持穿着者身体所需的温度,提高穿着者的热舒适性。其保温原理是相变材料在两种相态之间转变时,同时向外界吸收或释放能量,持续调节微气候,在其相变过程中能保持身体周围的温度不变,在人体与外界环境中起到一个缓冲的作用,从而维持了内外界的温度稳定[8]。更为重要的是这些相变材料封装在聚合物微胶囊里,受到永久性保护,该两相之间的转变可多次重复。Outlast纤维就是将PCMs植入腈纶纤维中达到固-液随着外界温度相互转变的智能纤维,然后纺纱、织布。可以用ACR值衡量织物的存储、吸收和释放热量的能力,ACR值越高越舒适,该种纤维已应用于多种领域中[9]。相变材料(PCM)也可用后整理方式进行。如蓄热保温PCM-SET完全封端型树脂胶囊[ 10 ],芯材为蓄热蓄冷材料,可对温度控制,即使是在受到冲击,如揉、擦、压,胶囊都不会破裂。其粒子直径为1-50 μm,混悬液固含量为30%,呈阴离子性。其蓄热保温微胶囊的用量为30-50 g/L或2-4%,可以低温粘合剂混合使用(30-50 g/L),可采用浸轧法(适用于形态稳定的机织物等)或浸渍法(适用于形态不稳定的针织物等)两种工艺。远红外陶瓷微粉是粒径为数微米甚至1微米以下的远红外陶瓷微粉通过对织物进行后整理,使面料具有将人体热量转变成远红外进行发热的功能,从而起到保暖作用。
1.4 吸湿排汗性
户外服装在保证有良发的运动性的同时,希望在运动汗水流水后迅速从织物内侧迁移至织物的外侧,水分蒸发导致肌肤干燥,达到柔软舒适、干爽透气的效果。
吸湿排汗纤维通过对织物的结构设计和纤维本身具有的特性,改变织物对身体水分的吸收能起到快速排汗的作用。户外运动者在剧烈运动之后,会产生很多的热量和水气会影响人体的舒适度,因此,利用纤维表面产生的毛细效应使得汗水经过芯吸、扩散、传输等作用,移至纤维表面并扩散,然后使水气快速挥发,从而将水分排出[11,12]。日本旭化成株式会社研发的高吸淡的聚氨酯纤维,其特点是在运动或高浊环境下,纤维从皮肤中吸收水分,在静态或低温下又能快速释放湿度,这样的吸湿能反复进行,因此该纤维被称为“能呼吸的纤维”。细旦聚丙烯单丝纤维织物的“芯吸效应”就是吸湿、排汗、透气。Montbell最新开发的面料,其独出心裁的采用了双层编织法制作而成,增强了排汗性,同时两层纤维中间隔开了一段距离,这样使得汗水在被内层纤维吸收后,在此空间内快速扩散,再在外层挥发,因此它较之于其他面料具有更强的吸湿排汗性。同时,该种结构也使面料质感更柔软舒适。日本东丽公司的QUUP品牌为一种新型的聚合物混合体,由特殊的尼龙与高吸湿的聚合物混合而成,在特定的高湿度和高温环境中有效地平衡水含量,并且该材料的水分吸收率会随着补水率的增加而增加,维持人体微气候的相对湿度平衡,由该种纤维制成的服装,使得人体的湿度,热度和舒适度得到很好的改善[13]。生产具有优异吸湿排汗功能的运动面料[14],可通过对Coolmax纤维与棉氨纱面料设计的灯芯点芯吸原理,结合后整理技术达到目的。
1.5 耐磨抗撕裂性
户外运动经常会出现在一些环境比较苛刻的地方,比如野外攀岩和穿林等户外运动对与这些户外运动来说服装面料的耐磨性也不可忽视,因此,服装面料选择必须同时具备良好的耐磨性。为了达到这一目的,需开发出具有高耐磨、耐穿且舒适的新型纤维。Mont-bell推出的一种牛津布,它由面料表面先经过松化处理,然后再经过某些后处理得到的一种高强度的尼龙纱。该布料具有快干、耐磨等性能,却与棉布一样柔软,同时,其本身的耐磨耐洗性比一般棉布的耐用性高数倍。
杜邦公司的Cordura纤维是一种高强度锦纶,其耐磨性是一般锦纶的2倍,耐穿性是一般棉产品、聚氨酯等的2-7倍[10]。这种高强度面料不仅质量比较轻而且具有相当好的延展性和舒适性,即使长时间的穿着也不会变色,最适用于制成结实耐磨的户外服装[11]。
1.6 抗静电防辐射性
户外运动,安全防护不可忽视,其中包括防静电、防辐射、防蚊虫、阻燃等等。
户外服装大都由化学纤维组成,较易产生静电问题,一般会使得织物表面易起球,衣物贴近皮肤时会有电击感,且易沾污等。因此,在面料中可植入金属丝,制成导电织物,将因摩擦产生的静电导出,但是通过这种方法制成的面料手感较差,舒适性差。另外,可以采用一些具备吸湿作用的抗静电剂,使其整理在织物上会使上面形成一层薄膜这层薄膜可以吸附外界的水分子,这样就形成了一层导电水膜,这样就会使静电散逸至外界,从而起到抗静电的作用。
另外对于登山爱好者来说,高海拔地区的紫外线照射较强烈,这会对运动者的皮肤造成很大伤害,因此需要面料具有一定的防辐射性。可以采用一些紫外屏蔽剂与一些紫外吸收剂,使其以树脂交联的方式整理在织物上,起到防辐射作用。
Coldblack是一种纺织后整理技术,是由瑞士舍勒技术公司与瑞士科莱恩国际公司合作开发,该项技术可使深染色织物能反射太阳光线而不是吸收太阳光线,提供对太阳热与紫外线的双重防止。
1.7 抗菌防臭防蚊性
由于户外运动会造成汗液、皮脂腺大量分泌,户外条件不可能常换衣服,在这种湿热条件下,微生物易大量繁殖,导致异味和瘙痒感。因此,户外服通常需经抗菌防臭整理,整理途径为将具有杀菌作用的季铵盐型、咪唑啉型、银纳米型附着到纤维或织物上,具有一定的耐洗性。
外出运动,尤其是在水边或野外,很容易被蚊虫叮咬。多数情况下,被蚊虫叮咬后不会有严重的后果,但如果你对某种昆虫的毒素过敏或遭到大批蚊虫的叮咬,那就有可能危及身体健康。因此,在户外时做好自身的保护,可以有效防止被蚊虫叮咬。对户外服装进行抗菌防臭防蚊是一种有效的方法。澳大利亚Health Guard公司系列产品抗菌防臭防蚊处理剂适用于户外服装。该类产品用于涤纶、棉和尼龙织物,能有效的杀死那些引起恶臭的微生物,在抗菌的同时还具有防蚊效果。
1.8 色彩
户外运动尤其是极限性的户外运动都具有一定的危险性,并且大多数的户外运动环境是少有人涉足的野外环境。所以一旦运动过程中发生意外,只能向同伴或外界寻求救援。所以为了保障户外运动的安全,户外运动色彩必须具备易辨识性和警示性[15]。户外运动服装的色彩多以鲜艳色为主,红、橙、黄是最主要的应用色彩,天蓝、浅蓝,玫红次之,灰色、灰色、白色等中性色较多用于配色。如国外户外品牌哥伦比亚(Columbia)是2011年中国户外时尚运动服装市场销售量第一名。2012年其男式外套色彩主要集中在大红、黄色、桔色、浅蓝、深蓝色,女式外套的色彩主要是大红、玫红、黄色和浅米驼色,还使用很多的满底印花和格子布。面料色彩的实现,可采用染色、印花等方法实施,尤其是冷热转移印花—具有花型逼真、花纹细致、层次分明特点和数码印花—快速、高效、逼真优点,丰富了户外面料的色彩。
作为户外运动面料的色彩,耐日晒牢度要求较高,如涤纶户外面料[16],在染料方面选择日晒牢度较好的蒽醌类分散染料,配合使用日晒牢度提升剂,并在加工时使用分散匀染剂等助剂,控制染色温度,定型温度和定型时间,确保面料的日晒牢度。
2 未来户外服装的发展前景和展望
随着国外户外运动概念在国内的流行,从一般的郊游或徒步旅行到登山、攀岩、山地自行车以及漂流等都成为国人热衷的户外运动。适用于户外生活的户外服装成为消费者关注的热点,国内户外用品消费者市场近年来保持着40%的增长,成为很多商人眼中的商机。
服装是人类文明的标志之一,同时也是时代科技发展的重要体现。户外服装与一般的服装定位不一样,户外服装多偏于功能性。目前户外服装功能化较为齐备的多为国外产品,高性能的户外服装国内开发较少。但是,国外品牌户外服装价格偏高。由于户外运动的多样性、复杂性和不可预见性,对服装的功能因环境和运动方式的不同会有不同要求。最大限度的发挥服装的功效,保证户外运动者在自然环境中更加安全舒适,并且最小程度的减少意外伤害或者是身体的危险性,降低运动中的摩擦阻力等。因此,户外服装要将服装所具备的功能全部发挥出来,功能性设计、功能性材料以及功能性整理是技术关键所在,也是代表当今纺织科学发展的最前沿技术。
随着纺织业的不断发展,大量的新型功能性纤维诞生,同时,新型的功能性整理剂也应运而生,户外运动服装的多功能化将成为现实和发展趋势,我们相信,户外运动服装标准的建立和完善,市场的规范和优化。户外运动装这一新型产业,在孕育机遇和挑战的同时一定会健康和有序地发展,未来户外运动装将会有更广大的发展空间。
参 考 文 献
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