经编无缝运动男装贾卡网孔组织的热湿性能

张囡　蒋高明　董智佳

摘 要：针对经编无缝运动男装不同的热湿舒适性功能分区的需求，通过分析男性人体上半身的热湿分布，将胸部、背部、腹部等上身各部位进行分区。将人体功能分区与经编无缝成形技术相结合，采用色块分区法对服装的不同功能分区填充不同的贾卡组织。实验选取10种贾卡组织对其透气、透湿性等进行测试，结果表明：经编网眼组织结构具有良好的透气和透湿性能，热湿性能较好，网孔越大、厚组织占比例越小，透气和透湿性能越好。结合人体功能特征，通过分区设计方法将网孔组织、不同厚薄组织应用于合适的服装部位，有效地提高经编无缝运动男装贾卡组织的热湿舒适性能。

关键词：经编无缝;运动男装;贾卡组织;透气性;透湿性;保温性

中图分类号：TS184.5

文献标志码：A

文章编号：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

隨着全民健康运动的热潮，市场上对于运动服装的需求大幅度增加，对服装的舒适性要求越来越高。经编网眼是目前应用于运动健身服装中相对新颖的组织结构，是当前国际上高端运动品牌研究的重点方向，也是运动功能性服装透湿透气的主要途径。

目前国内外针对经编无缝服装的工艺成形原理[1]和尺寸影响因素[2]、压力与热湿舒适性[3-4]等方面已进行了较多的研究，在热湿舒适研究方面大多以纤维原料和组织结构变化等作为主要的影响因素，本文是通过经编贾卡网孔组织的分区设计来满足人体不同部位的不同热湿功能需求。通过分析男性人体上半身的热湿分布，对身体不同部位的透气透湿性需求进行分区设计。通过对贾卡网孔组织的热湿舒适性测试实验，最终选取导湿、透气性能优良的贾卡网孔组织，将其合理应用于经编无缝运动男装的不同功能分区，有效提高经编无缝运动男装的热湿功能性。

1 人体上半身热湿分布

人体是通过汗液蒸发带走其身体的热量来调节体温的平衡[5]。服装的热湿舒适性能与人体出汗关系密切，人体的出汗使服装内部气候稳定，使人体得到舒适性。对人体不同部位的出汗量研究，有利于对服装进行不同的热湿功能分区，更好的设计功能性服装的组织结构和面料特性。

梁肖肖[6]研究了成年男性人体出汗量的相对强度分布规律，背部出汗强度最大，其次是头、胸部、腹部、四肢。如果将出汗量强度最大的部位设置为1，那么出汗量强度又可以进行进一步转化，如图1所示。

从图1可以看出，男性人体上半身主要出汗部位为背部下、背部上、胸部和腹部，除此之外腋窝部、后腰部和颈部也是重要的出汗部位。

人体在正常运动状态下各部位的散热量与导水量是不同的，如图2所示，人体的上臂、前胸和后背中下部位属于高温高湿区;下臂部分属于高湿区;前领口下方和后背肩胛骨部位属于高温区[7]。

根据男性人体上半身热湿分布和出汗强度分布，将人体的背部、胸部、腋下等部位进行分区，如图3所示。Ⅰ区为后背下部、Ⅳ为腹部，两者皆为较高湿区，虽出汗不多，但若前胸和后背上方大量出汗，部分汗会沿体表流至此，因此宜采用吸湿排汗性优的网孔组织;Ⅱ区为后背上部，为高湿高闷区，宜采用透气性较好的大网孔组织填充;Ⅲ为前胸区域，为高湿高闷高热区域，宜采用透气性优的小网孔组织填充。

3 人体上半身热湿程度分区设计

2 组织结构实验

2.1 贾卡组织选择及织造

贾卡组织试样由机号为24针/25.4 mm、机型为RDPJ4/2的双针床贾卡拉舍尔经编机生产。贾卡梳和地梳原料均选用7.77 tex/36根的锦纶，机上纵度设置为11横列/cm。下机后的白坯要在松弛状态下放置24 h以上[8]。再经过染色、柔软整理、甩干、烘干等工序即可得到试样成品。

经编无缝运动男装以厚组织为主，局部搭配薄组织、网孔组织[9]，如图4所示。根据男性人体上半身的热湿程度分布对透气和透湿功能的需求，实验选取10种贾卡组织（如图5所示），对试样进行编号Z1～Z10（Z1为全红厚组织，Z2采用红绿比为4∶1的薄组织，Z4为红绿比1∶1的薄组织，Z3和Z8采用红白比例不同的两孔网眼组织，Z5、Z6和Z10采用红白比例不同的三孔网眼组织，Z7、Z9分别为四孔网眼组织和五孔网眼组织）。

2.2 贾卡网孔组织的热湿性能实验

服装的热湿舒适性是指在一定的外界气候条件下，人体处于某种活动水平时，服装作调节人体与外界环境间的热量和水气交换的中介，维使人体生理和心理感觉处于最佳舒适状态的衣内微候的性能，评价服装的热湿舒适性单项指标主要是保溫性、透气性、透湿性等因素[4]。

2.2.1 透气性测试

采用YG461E-Ⅲ全自动透气量仪，参照GB/T 5453—1997《纺织品织物透气性的测定》的相关规定，将实验样品裁剪成大于20 cm2的面积，每块样品至少测试10个不同部位，透气率的结果取平均值[10]。

2.2.2 透湿性测试

采用YG601-Ⅰ/Ⅱ型电脑式织物透湿仪，该仪器采用透湿杯法测量单位时间内通过织物的湿气量，参照GB/T 12704—1991《织物透湿量测定方法—透湿杯法/方法A吸湿法》的相关规定进行测试。

实验试样每个选取3块，直径为8 cm，将试样固定在透湿杯上，杯内放入无水氯化钙（提前放入160 ℃烘箱烘3 h）距离织物3～4 mm。将样品放入透湿箱内，箱内温度为38 ℃，湿度90%，试样平衡1 h后取出称重，记为M1（g）。称重后再次放入透湿箱内调湿1 h，再次称重记为M2（g）。根据式（1）计算试样的透湿量。

M=24×ΔmS×t（1）

式中：M为每平方米每天（24 h）的水蒸气透过量，g/（m2·24 h）;Δm为同一透湿杯调湿前后两次质量之差即M2-M1，g;S为实验样品的面积，m2;t为调湿的时间，h。

2.2.3 保暖性测试

采用YG606D型平板式织物保温仪，参照GB 11048—1989《纺织品保温性能试验方法》进行测试。试验样品应放在室温为（25±0.5）℃、相对湿度为（65±5%）的环境中静置24 h，每份样品取3块，裁剪面积为30 cm×30 cm的面积，实验前需熨平。每块试样需做3次，分别得出保温指标值。保温率Q、热传系数U2、克罗值的计算公式：

Q/%=Q1-Q2Q1×100（2）

式中：Q为保温率，%;Q1为无试样散热量，W/℃;Q2为有试样散热量，W/℃。

U2=Ubp×U1Ubp-U1（3）

式中：U2为传热系数;Ubp、U1分别为无试样和有试样时试验板传热系数，W/（m·℃）。

CLO=10.155×U2（4）

式中：CLO为克罗值。

2.3 贾卡组织热湿舒适性分析

通过对10种贾卡组织试样的透气、透湿和保温性能进行测试，得到结果如图6、图7、表1所示。

由图6可以看出，Z10的透气性最好，Z1的透气性最差，10种贾卡组织试样的透气性为：Z10>Z9>Z8>Z7>Z6>Z5>Z4>Z3>Z2>Z1。经编网孔组织的透气性最好，随着红色厚组织所占比例的减小，网孔的逐渐增大，透气性越来越好。经编网眼组织空隙较大，空气流通，具有较好的透气性。

从图7可看出，Z10的透湿性最好，10种贾卡组织试样的透湿性为：Z1<Z2<Z3<Z4<Z5<Z6<Z7<Z8<Z9<Z10。随着网孔变大、红色厚组织降低比例，透湿量逐渐增大透湿性增强。因为经编网孔组织的结构疏松存在较大缝隙，使得水分和气体容易通过，提高了透湿性能。贾卡组织面料的透湿性能与厚组织所占比例呈现负相关关系，厚组织所占比例增加，试样的透湿性能伴随降低。

由表1可看出，Z1全红厚组织的保温性能最好。10种贾卡组织试样的保温性为：Z1>Z2>Z3>Z4>Z5>Z6>Z7>Z8>Z9>Z10。随着厚组织所占比例的减小，保温性能减弱，在经编织物中厚组织的保暖性能最好，其次是薄组织、经编网眼组织。

2.4 灰色聚类法综合数据分析

采用灰色聚类分析方法对贾卡组织试样的数据进行综合评价。将10种贾卡组织试样作为聚类对象，透气率、透湿量、克羅值作为聚类指标，组成一个10×3的行列式|Iij|m×nm、n分别是聚类指标、聚类对象数，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分别为试样、指标编号，按照式（5）对数据进行无纲化处理。建立聚类白化矩阵|Xij|m×n，Xij表示各聚类对象的指标测量值。

Xij=Uij-SjBj-Sj（5）

式中：Uij是i品种j指标测试值;Xij是处理后的i品种j指标测试值;Sj、Bj分别为j指标值域的左右边界值。

根据行列式|Iij|m×n可统计得到，透气率∈[300，1 000]，透湿量∈[2 000，3 000]，克罗值∈[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值越大表示该贾卡组织试样的指标性能越好。设fjk为第j个聚类指标第k个灰类的白化函数，设给定阈值λj1、λj2、λj3为“高”、“中”、“低”的阈值。当灰类k=1、2、3时分别运用式（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指标k子类的临界值，按照式（9）计算j指标k子类的标准权cwjk，构造聚类权矩阵CW={cwjk}。按照式（10）计算对象i属于k灰类的灰色聚类系数σik，构建聚类系数矩阵σ={σik}。

cwjk=λjk∑nj=1λjk，k={1，2，…m}（9）

σik=∑nj=1fik（Xij）cwjk（10）

计算出σik，得到聚类系数：

|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，此时K1=3。按照此规律，可得出K2=3，K3=2，K4=2，K5=1，K6=1，K7=1，K8=1，K9=1，K10=1。按照灰色聚类原则，热湿舒适性良好的是当K=1时的第一类试样，即Z5、Z6、Z10（三孔网眼组织）、Z7（四孔网眼组织）、Z8（红白比8∶1的两孔网眼组织）、Z9（五孔网眼组织），网孔较大和红色厚组织比例较小的试样面料;次之为Z3（红白比16∶1的两孔网眼组织）、Z4（红绿比1∶1的薄组织）;较差的为Z1（全红组织）、Z2（红绿比4∶1的薄组织），即全红厚组织和红绿薄组织。

贾卡组织结构对经编无缝织物的热湿性能影响较大，网孔组织的大小不同热湿性能也会有所差异。相比薄组织和网孔组织，全红针的厚组织保暖性较好，但是透湿透气性较差。

2.5 贾卡组织的分区设计

为了满足经编无缝运动男装的透气、透湿等热湿舒适性要求，宜采取分区设计的方法。背部为高湿高闷区域采用吸湿排汗性优的大网孔组织填充，前胸为高闷热区域应采用透气性优且吸湿性优的中小网孔组织填充，其他身体部位使用厚组织与薄组织搭配填充，在满足身体保温的同时具有较好的透气、透湿性。

经过实验分析，Z1（全红厚组织）的保暖性能最好，作为基本厚组织填充，Z2和Z4（红绿搭配组织）作为薄组织搭配厚组织填充，改善服装的热湿性能。Z6～Z10（网孔组织）导湿、透气性能较好，填充在服装的透湿、透气区域。如图8所示，在满足经编无缝运动男装身体保暖、时尚美观的前提下，优化贾卡组织的应用（图9为使用经编WKCAD4.0工艺软件实现的网孔组织填充效果的仿真图），快速有效地提高了服装整体热湿性能，为功能性服装的开发提供了理论依据和实践基础。

3 结 语

通过分析男性身体上半身的出汗强度和热湿程度，得到背部、胸部为主要的高湿高温区域。针对人体的不同部位采取分区设计，不同分区选择不同功能的贾卡组织进行填充。

选取了10种贾卡组织试样，对其进行透气、透湿和保温性能的测试，并利用灰色聚类分析法进行综合评价。得出经编网眼组织由于结构稀疏，使空气和水分能够很好的流通，透气和透湿性能很好。网孔越大且厚组织所占比例越小，导湿、透气舒适性能越好。通过分区设计的方法，将贾卡红绿组织和网孔组织合理的应用于经编无缝运动男装的热湿功能分区，提高了经编无缝运动服装的服用性能，使身体各部位对于服装热湿舒适性能的要求得到满足。

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