高功能新型復合材料泳衣壓力舒適性能研究

馮鵬飛

（寶雞職業技術學院，陜西 寶雞 721000）

隨著我國國民經濟水平的提升，可供人們選擇的運動的方式越來越多，能夠為人們提供輕松健康的鍛煉和休閑方式，而游泳運動已經逐漸成為最受我國百姓青睞的文娛活動之一。同時由于現代游泳場所對游泳愛好者著裝要求的提高，普通群眾對泳衣性能需求的提升，市場上涌現出越來越多性能優良、能夠滿足廣大游泳愛好者需求的產品。對于廣大群眾，尤其女性群眾而言，泳衣的舒適性已經逐漸成為決定游泳愛好者是否選擇某種型號泳衣的最直接原因。通常，我們在衡量一件泳衣的舒適性時，主要會衡量其壓力舒適性。盡管，接觸舒適性和熱濕舒適性也是衡量某種泳衣能否為穿著人員帶來充分舒適性的參考標準，但是從生理以及心理角度分析，人體所受壓力主要來自于服裝自身對人體的壓力，當人體某一部位受服裝壓力影響較大時，人體所承受壓力的部分會產生一定的負面影響。

1 壓力舒適性

人體皮膚在進行著裝的狀態下，通常會與服裝之間產生一定的相互作用。這一相互作用會影響服裝給人體皮膚帶來的和體性、運動自由度等性能。學者們針對這一相互作用進行研究，將這一相互作用定義為壓力舒適性。對穿著者而言，服裝的壓力舒適性是至關重要的，它可以影響到人體的生理機能和運動機能。適當的服裝壓對人體是有益的，但是過度的服裝壓對人體是有害的，它會導致人體內臟位移、骨骼發生改變和呼吸困難等。穿著壓力適中的泳衣游泳時，會減輕水的阻力、增強耐力，對人體具有一定的保護作用。經學者研究，人體各部位舒適壓力范圍，如表1所示，人體能感受到的舒適服裝壓為1.992～3.998 4 kPa；泳衣的為1 000.314～2 000.526 Pa。所以我們在選擇泳衣時首先要考慮它的壓力舒適性限度，在考慮面料、合身和舒適等。

表1 各部位壓力舒適感的參考數值Tab.1 Reference value of pressure comfort of each part

2 影響泳裝壓力舒適性的要素

2.1 泳衣加工材料性能

人體皮膚在進行著裝的狀態下，通常都會與服裝之間產生一定的相互作用，從而產生壓力感。一般我們選擇材料會綜合考慮其柔軟度、光滑度、彈性和拉伸性能等。通常情況下，在其他條件指數相同的時候，面料的延伸性和受拉伸力成正比，相對應的人體受壓也會減小。具體展現如圖1所示。我們還可以根據歐拉公式去計算服裝壓，服裝壓力（用表示）等于織物伸長張力（用表示）與人體受壓部位皮膚表面的曲率半徑之比。其公式為：

圖1 服裝壓力物理機理受力圖Fig.1 Physical mechanism of clothing pressure

由于人體形態的變化性較強，同時服裝隨人體變化的規律難以確定，因而想要獲取相應的力學參數，如伸長張力等難度極大。同時，不同人群性別、年齡、身高、體重等千差萬別，單一個體的皮膚曲率半徑均不相同。因此，該方法不可適用于精準測量。

2.1.1 面料的物理性能

國際標準的泳裝氨綸質量分數是18%，而織物的延伸性受織物本身的彈性和回彈性影響，也是服裝壓力舒適性的一個重要因素。當織物的延伸性比較差時摩擦阻力大于延伸性，屆時會使人體感到不適。只有當服裝加工所采用的織物摩擦阻力夠強而且織物的延伸性也強時，才能夠保證服裝不隨人體的運動帶來的變形而產生位移。彈性織物能夠適應人體運動的需求，與一般織物相比，彈性織物最大的優勢在于該類型材料加工而成的服裝能夠在較大范圍內進行拉伸和恢復。對壓力產生影響的不僅僅是面料的延伸性，還有面料的緩慢變化也會對壓力產生影響。

2.1.2 服裝的結構與尺寸

壓力服裝的有力代表就是泳裝。其尺寸的設計是至關重要的，尺寸過大，會在游泳時加大運動阻力，而且容易兜水和走光；尺寸過小，會對人體產生不適，引起血液循環不暢。在1966年萊蒙提出：服裝的舒適壓力范圍泳衣為0.999 6～1.999 2 kPa。緊身泳衣可以適當減少水的阻力，可以給運動員帶來相對的舒適感。

2.2 人體的動作對服裝壓力舒適性的影響

人體皮膚在進行著裝的狀態下，通常都會與服裝之間產生一定的相互作用。服裝一般會通過變形和滑移來迎合人體的動態變化，如在游泳時，人的全身手臂、臀部、肩部等都在用力，不同的動作會拉伸不同程度的表面皮膚。如果泳衣的延展性不能滿足人體動作產生的皮膚拉伸，就會對該部位造成壓力。因此，人體的動作和服裝壓力舒適性是息息相關的，服裝壓需要滿足人體動作中表皮的拉伸程度。

3 面料的壓力舒適性分析

泳衣材料對人體自由度具有一定的束縛作用，而這個束縛作用是泳衣服裝壓的主要因素。我們一般會從彈性、回彈、面料柔軟性能等方面去判斷此材料是否是優質的泳衣面料。比如全球頂級鯊魚皮泳衣，速比濤公司先后推出了幾代產品，如圖2所示，第四代使用了特殊的脈沖材料，其防水、低阻性能非常好。

圖2 “鯊魚皮”泳衣Fig.2 “Shark skin”swimsuit

根據GB/T 2285—209《針織泳裝面料》標準中的相關規定，判斷服裝壓力舒適性的主要行業標準包括服裝加工材料的彈性伸長率和恢復率如表2所示。從業界常見的泳衣面料（杜邦萊卡、滌綸和棉綸）中預測出泳衣的壓力舒適性。

表2 針織泳裝面料標準Tab.2 Fabric standard of knitted swimwear

3.1 杜邦萊卡

杜邦萊卡屬于人造彈性纖維，是用于干法紡絲生產的Polyester SPANDEX，彈性伸長率達到612%，恢復率可達102%，彈性非常好。杜邦萊卡含有抗氧成分，適合與其他纖維混合紡織，其制作而成的泳衣使用壽命比普通材質制成的更長久，杜邦萊卡多用于制作連體泳衣。

3.2 錦綸

與杜邦萊卡面料相比棉綸面料的耐磨性好，但是結實度不夠，彈性恢復率達76.5%，彈性和柔軟度也比較好，是目前市場上最常見的泳衣面料。

3.3 滌綸

滌綸面料具有良好的彈性和恢復性，這是其最大的特點。滌綸適用于分體泳衣，其彈性恢復率高達100%，而且有強大的耐化學試劑性（耐弱酸弱堿）和電絕緣性。

一般優質泳衣的面料成分如下：棉綸占比為80%，氨綸占比為20%，或者棉綸占比為78%，氨綸占比為22%。它的彈性伸長率為93.84%，恢復率為85.68%，能夠平衡面料本身的張力以及皮膚和服裝之間的摩擦力，能夠很好的適應人體在運動狀態下皮膚的拉伸。我們還可以改造工藝技術，使用氨綸這種高彈性的材料讓服裝有更好地延伸性。如圖3所示。

圖3 氨綸/錦綸泳衣Fig.3 Spandex / nylon swimsuit

3.4 氨綸裸絲復合面料

氨綸裸絲復合面料主要由氨綸裸絲和其他疏水性纖維交織構成。氨綸裸絲復合面料具有手感柔和、彈性好等特點，將該材料制成泳衣，在提供舒適穿著感的同時，還可以提供更加美觀的外形。其纖維伸長率普遍可達500%～700%，是比較理想的泳衣材料之一，其制作而成的泳衣可以有效緩解游泳運動員長期運動時產生的機體顫動，幫助運動員節省體力。

3.5 氨綸裸絲復合面料泳衣性能分析

通過對8組不同氨綸試樣的氨綸含量、拉伸彈性恢復率和水中浮力進行測試，所得結果如表3所示。

表3 不同式樣氨綸含量、彈性恢復率和浮力的測試結果Tab.3 Test results of spandex content, elastic recovery rate and buoyancy of different styles

由表3中數據可知，采用不同材料、不同氨綸含量加工而成的泳衣面料在拉伸彈性恢復率及水中浮力性能方面差距較大。其中采用滌綸/氨綸加工，氨綸質量分數19.36%條件下能夠獲得最佳的泳衣性能。

4 結語

服裝壓受多個因素影響產生：人體、面料和設計結構等。只停留在靜態下對泳衣面料的彈性、延伸性進行壓力舒適性研究是不充足的，還要在動態下，認真研究游泳運動員的各種運動姿勢與對應的服裝變化，根據這些運動姿勢和服裝變化去設計服裝。泳衣是與運動相關的，運動員在水中的阻力和運動狀態都會影響泳衣的延伸性，因此，泳衣的設計要為運動員減少阻力，它的功能性主要體現在運動中而不是靜止狀態下。目前的技術手段仍然不夠支撐以上說論述的，需要進一步加強，利用高新技術手段發展新型面料，其次對款式設計進行相應改良等。