高功能新型复合材料泳衣压力舒适性能研究

冯鹏飞

（宝鸡职业技术学院，陕西 宝鸡 721000）

随着我国国民经济水平的提升，可供人们选择的运动的方式越来越多，能够为人们提供轻松健康的锻炼和休闲方式，而游泳运动已经逐渐成为最受我国百姓青睐的文娱活动之一。同时由于现代游泳场所对游泳爱好者着装要求的提高，普通群众对泳衣性能需求的提升，市场上涌现出越来越多性能优良、能够满足广大游泳爱好者需求的产品。对于广大群众，尤其女性群众而言，泳衣的舒适性已经逐渐成为决定游泳爱好者是否选择某种型号泳衣的最直接原因。通常，我们在衡量一件泳衣的舒适性时，主要会衡量其压力舒适性。尽管，接触舒适性和热湿舒适性也是衡量某种泳衣能否为穿着人员带来充分舒适性的参考标准，但是从生理以及心理角度分析，人体所受压力主要来自于服装自身对人体的压力，当人体某一部位受服装压力影响较大时，人体所承受压力的部分会产生一定的负面影响。

1 压力舒适性

人体皮肤在进行着装的状态下，通常会与服装之间产生一定的相互作用。这一相互作用会影响服装给人体皮肤带来的和体性、运动自由度等性能。学者们针对这一相互作用进行研究，将这一相互作用定义为压力舒适性。对穿着者而言，服装的压力舒适性是至关重要的，它可以影响到人体的生理机能和运动机能。适当的服装压对人体是有益的，但是过度的服装压对人体是有害的，它会导致人体内脏位移、骨骼发生改变和呼吸困难等。穿着压力适中的泳衣游泳时，会减轻水的阻力、增强耐力，对人体具有一定的保护作用。经学者研究，人体各部位舒适压力范围，如表1所示，人体能感受到的舒适服装压为1.992～3.998 4 kPa；泳衣的为1 000.314～2 000.526 Pa。所以我们在选择泳衣时首先要考虑它的压力舒适性限度，在考虑面料、合身和舒适等。

表1 各部位压力舒适感的参考数值Tab.1 Reference value of pressure comfort of each part

2 影响泳装压力舒适性的要素

2.1 泳衣加工材料性能

人体皮肤在进行着装的状态下，通常都会与服装之间产生一定的相互作用，从而产生压力感。一般我们选择材料会综合考虑其柔软度、光滑度、弹性和拉伸性能等。通常情况下，在其他条件指数相同的时候，面料的延伸性和受拉伸力成正比，相对应的人体受压也会减小。具体展现如图1所示。我们还可以根据欧拉公式去计算服装压，服装压力（用表示）等于织物伸长张力（用表示）与人体受压部位皮肤表面的曲率半径之比。其公式为：

图1 服装压力物理机理受力图Fig.1 Physical mechanism of clothing pressure

由于人体形态的变化性较强，同时服装随人体变化的规律难以确定，因而想要获取相应的力学参数，如伸长张力等难度极大。同时，不同人群性别、年龄、身高、体重等千差万别，单一个体的皮肤曲率半径均不相同。因此，该方法不可适用于精准测量。

2.1.1 面料的物理性能

国际标准的泳装氨纶质量分数是18%，而织物的延伸性受织物本身的弹性和回弹性影响，也是服装压力舒适性的一个重要因素。当织物的延伸性比较差时摩擦阻力大于延伸性，届时会使人体感到不适。只有当服装加工所采用的织物摩擦阻力够强而且织物的延伸性也强时，才能够保证服装不随人体的运动带来的变形而产生位移。弹性织物能够适应人体运动的需求，与一般织物相比，弹性织物最大的优势在于该类型材料加工而成的服装能够在较大范围内进行拉伸和恢复。对压力产生影响的不仅仅是面料的延伸性，还有面料的缓慢变化也会对压力产生影响。

2.1.2 服装的结构与尺寸

压力服装的有力代表就是泳装。其尺寸的设计是至关重要的，尺寸过大，会在游泳时加大运动阻力，而且容易兜水和走光；尺寸过小，会对人体产生不适，引起血液循环不畅。在1966年莱蒙提出：服装的舒适压力范围泳衣为0.999 6～1.999 2 kPa。紧身泳衣可以适当减少水的阻力，可以给运动员带来相对的舒适感。

2.2 人体的动作对服装压力舒适性的影响

人体皮肤在进行着装的状态下，通常都会与服装之间产生一定的相互作用。服装一般会通过变形和滑移来迎合人体的动态变化，如在游泳时，人的全身手臂、臀部、肩部等都在用力，不同的动作会拉伸不同程度的表面皮肤。如果泳衣的延展性不能满足人体动作产生的皮肤拉伸，就会对该部位造成压力。因此，人体的动作和服装压力舒适性是息息相关的，服装压需要满足人体动作中表皮的拉伸程度。

3 面料的压力舒适性分析

泳衣材料对人体自由度具有一定的束缚作用，而这个束缚作用是泳衣服装压的主要因素。我们一般会从弹性、回弹、面料柔软性能等方面去判断此材料是否是优质的泳衣面料。比如全球顶级鲨鱼皮泳衣，速比涛公司先后推出了几代产品，如图2所示，第四代使用了特殊的脉冲材料，其防水、低阻性能非常好。

图2 “鲨鱼皮”泳衣Fig.2 “Shark skin”swimsuit

根据GB/T 2285—209《针织泳装面料》标准中的相关规定，判断服装压力舒适性的主要行业标准包括服装加工材料的弹性伸长率和恢复率如表2所示。从业界常见的泳衣面料（杜邦莱卡、涤纶和棉纶）中预测出泳衣的压力舒适性。

表2 针织泳装面料标准Tab.2 Fabric standard of knitted swimwear

3.1 杜邦莱卡

杜邦莱卡属于人造弹性纤维，是用于干法纺丝生产的Polyester SPANDEX，弹性伸长率达到612%，恢复率可达102%，弹性非常好。杜邦莱卡含有抗氧成分，适合与其他纤维混合纺织，其制作而成的泳衣使用寿命比普通材质制成的更长久，杜邦莱卡多用于制作连体泳衣。

3.2 锦纶

与杜邦莱卡面料相比棉纶面料的耐磨性好，但是结实度不够，弹性恢复率达76.5%，弹性和柔软度也比较好，是目前市场上最常见的泳衣面料。

3.3 涤纶

涤纶面料具有良好的弹性和恢复性，这是其最大的特点。涤纶适用于分体泳衣，其弹性恢复率高达100%，而且有强大的耐化学试剂性（耐弱酸弱碱）和电绝缘性。

一般优质泳衣的面料成分如下：棉纶占比为80%，氨纶占比为20%，或者棉纶占比为78%，氨纶占比为22%。它的弹性伸长率为93.84%，恢复率为85.68%，能够平衡面料本身的张力以及皮肤和服装之间的摩擦力，能够很好的适应人体在运动状态下皮肤的拉伸。我们还可以改造工艺技术，使用氨纶这种高弹性的材料让服装有更好地延伸性。如图3所示。

图3 氨纶/锦纶泳衣Fig.3 Spandex / nylon swimsuit

3.4 氨纶裸丝复合面料

氨纶裸丝复合面料主要由氨纶裸丝和其他疏水性纤维交织构成。氨纶裸丝复合面料具有手感柔和、弹性好等特点，将该材料制成泳衣，在提供舒适穿着感的同时，还可以提供更加美观的外形。其纤维伸长率普遍可达500%～700%，是比较理想的泳衣材料之一，其制作而成的泳衣可以有效缓解游泳运动员长期运动时产生的机体颤动，帮助运动员节省体力。

3.5 氨纶裸丝复合面料泳衣性能分析

通过对8组不同氨纶试样的氨纶含量、拉伸弹性恢复率和水中浮力进行测试，所得结果如表3所示。

表3 不同式样氨纶含量、弹性恢复率和浮力的测试结果Tab.3 Test results of spandex content, elastic recovery rate and buoyancy of different styles

由表3中数据可知，采用不同材料、不同氨纶含量加工而成的泳衣面料在拉伸弹性恢复率及水中浮力性能方面差距较大。其中采用涤纶/氨纶加工，氨纶质量分数19.36%条件下能够获得最佳的泳衣性能。

4 结语

服装压受多个因素影响产生：人体、面料和设计结构等。只停留在静态下对泳衣面料的弹性、延伸性进行压力舒适性研究是不充足的，还要在动态下，认真研究游泳运动员的各种运动姿势与对应的服装变化，根据这些运动姿势和服装变化去设计服装。泳衣是与运动相关的，运动员在水中的阻力和运动状态都会影响泳衣的延伸性，因此，泳衣的设计要为运动员减少阻力，它的功能性主要体现在运动中而不是静止状态下。目前的技术手段仍然不够支撑以上说论述的，需要进一步加强，利用高新技术手段发展新型面料，其次对款式设计进行相应改良等。