鞋材用滌綸經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編間隔織物的熱濕舒適性變化規律，選取8種鞋材用滌綸經編間隔織物作為樣本，測試織物的透氣性、芯吸高度、透濕量和保溫性四項指標，分析其變化規律，并基于回歸分析，建立了鞋材用滌綸經編間隔織物熱濕舒適性各項指標的回歸方程，最后，采用直接加權法建立綜合性能評價函數，對織物熱濕舒適性進行評價。結果表明：隨著經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/cm2，厚度為1.64 mm，克重為203.2 g/m2。

關鍵詞：經編織物；間隔織物；熱濕舒適性；滌綸

中圖分類號：TS943.4文獻標識碼：A 文章編號：2095－414X（2023）05－0036－05

目前，運動鞋鞋面材料主要有超細纖維、PU革、天然皮、EVA和網布等，其中網布類鞋面材料是應用較為廣泛的一類鞋面材料，制備方法主要采用經編機、電腦橫機及機織設備等，通常分為單層網布和三層網布，其中單層網布又分為機織物、針織物和非織造織物，三層網布組織結構主要為經編間隔織物[1]，是由上、下兩個面層及中間的間隔紗構成[2]，常用原材料主要為滌綸、錦綸和氨綸等[3]，其具有優異的透氣性、透濕性、彈性及保溫等性能，除作為鞋材外，還在裝飾、醫用及工業等范疇獲得廣泛應用[4]。目前，關于鞋材用經編間隔織物的研究主要集中在材料的結構設計[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，已經逐漸被國內外研究者及企業所關注，本文選取8種鞋材用滌綸經編間隔織物，測試分析其透氣性、芯吸高度、透濕量及保溫性的變化規律，并基于多元回歸分析對鞋材用滌綸經編間隔織物熱濕舒適型進行綜合評價，以期為運動鞋設計與開發提供借鑒。

1? 試樣與實驗

1.1? 試樣

選取8種鞋材用滌綸經編間隔織物試樣，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，實物圖如圖1所示，試樣規格參數如表1所示。

1.2? 測試方法

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

按照FZ/T 01071-2008《紡織品 毛細效應測試方法》，采用YG（B）871型毛細管效應測定儀（溫州大榮紡織標準儀器廠生產）進行測試，制樣尺寸為25 cm×3 cm，每種試樣經緯向各測試3次，取平均值。

按照GB/T 12704.1-2009《紡織品 織物透濕性試驗方法 第1部分：吸濕法》，采用YG216G型織物透濕量儀（溫州大榮紡織標準儀器廠生產）進行測試，制樣尺寸為8 cm×8 cm，每種試樣測試5次，取平均值。

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

2? 結果與分析

2.1? 實驗結果

試樣熱濕舒適性測試結果如表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面料高，分析原因主要為構成間隔織物的上、下兩個面層為緯平針結構，織物空隙率較高，因此，空氣透過織物時阻力小。實驗選取的織物厚度相較于普通織物厚，且內部含有間隔紗，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存在壓差的情況下，空氣從織物孔隙透過的能力，常用透氣率來表示。由表2可知，鞋材用滌綸經編間隔織物的透氣性與織物密度呈負相關，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，單位面積內的線圈數越多，織物越緊密，紗線間孔隙率越小，空氣通過織物時的阻力越大，透氣率越低；相同材料下的織物體積密度與透氣性呈負相關關系，體積密度越大，透氣率越低，反之越高，主要原因為體積密度越大，單位體積內的容紗量越多，對空氣起到的阻礙作用越大，透氣率越低。

將實測透氣率Q作為目標函數，鞋材用滌綸經編間隔織物的總密度X1、厚度X2和克重X3作為自變量，進行多元回歸分析，得到多元回歸方程：

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

實測透氣性與預測透氣性的相關性如圖2所示，其R2=0.778 3，P=2.88×10-2<0.05，認為該透氣率多元回歸方程在0.05水平下相關性顯著。

2.3? 芯吸高度分析

芯吸高度反映了液態水的傳遞能力，是織物熱濕舒適性的重要指標之一。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，單位長度內紗線交織的次數越多，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，兩個面層之間儲水能力增加，為水分傳遞提供充足水分保障，更利于水分的傳遞；當體積密度增加時，織物的芯吸高度降低，主要原因為單位體積內織物越密實，孔隙率越低，越不利于水分的傳遞。

將實測芯吸高度H作為目標函數，進行多元回歸分析，得到多元回歸方程：

H=148.92-0.32X1+33.890X2-0.068X3（2）

實測芯吸高度與預測芯吸高度的相關性如圖3所示，其R2=0.843 9，P=1.447×10-2<0.05，認為該芯吸高度多元回歸方程在0.05水平下相關性顯著。

2.4? 透濕性分析

透濕量是衡量織物透濕性能的一項指標，透濕量越高，織物透濕性越好，人體產生的潛汗可以及時排出到織物外部，使人不會產生悶熱感。由表2可知，鞋材用滌綸經編間隔織物的透濕性與總密度、體積密度關系比較密切，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，水蒸氣透過織物的能力越弱，而克重越大，相同厚度內的織物越密實，都會對織物的透濕性能產生影響。對于間隔織物而言，在厚度一定的情況下，織物兩個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。

將實測透濕性WVT作為目標函數，進行多元回歸分析，得到多元回歸方程：

WVT=1612.18-2.52X1-229.49X2-0.02X3（3）

實測透濕性與預測透濕性的相關性如圖4所示，其R2=0.912 2，P=4.64×10-3<0.05，認為該透濕性多元回歸方程在0.05水平下相關性顯著。

2.5? 保溫性分析

保溫性是鞋材用織物重要的考察指標之一，常用保溫率和熱阻來表示織物的保溫性。由表2可知，鞋材用滌綸經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，對熱量傳遞的阻礙能力越強，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，兩個面層之間的靜態空氣越多，越利于保溫，克重越高，阻礙熱量的散失，保溫性越好。

將實測保溫性T作為目標函數，進行多元回歸分析，得到多元回歸方程：

T=10.53+0.01X1+0.88X2+0.04X3（4）

實測保溫性與預測保溫性的相關性如圖5所示，其R2=0.837 5，P=1.566×10-2<0.05，認為該保溫性多元回歸方程在0.05水平下相關性顯著。

3? 綜合分析

為探究鞋材用滌綸經編間隔織物的熱濕舒適性，利用上述各指標的回歸方程建立熱濕舒適性綜合性能評價函數，選定透氣率、芯吸高度、透濕量和保溫率四項正向指標，分別對應C1、C2、C3和C4，其值越大越好。

在織物熱濕舒適性綜合評價中，采用變異系數客觀賦值法對權重進行計算[11]，其公式如（5）：

式（5）中：Vi為各項指標的變異系數；Wi?為各項指標的權重。權重值計算結果如表3所示。

由表3可知，C1>C3>C2>C4，即試驗選取的鞋材用滌綸經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?，當密度差異較大時，透氣性也產生較大變化；而間隔織物形成上下兩個面層及中間的間隔層，兩個面層之間存在大量的靜態空氣，靜態空氣具有良好的保溫隔熱能力，因此，保溫性能權重較小。

利用閾值法對原函數進行無量綱化，再采用直接加權法建立目標函數：

式中：Y為熱濕舒適性綜合評價方程；yi為第i指標的回歸方程；max（yi）為第i指標下的最大值；wi為第i指標的權重。

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

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

將8種鞋材用滌綸經編間隔織物的性能指標值分別代入公式（7），計算結果如表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/cm2，厚度為1.64 mm，克重為203.2 g/m2。

4? 結論

熱濕舒適性是鞋類制品服用性能的重要指標之一，本文針對鞋材用滌綸經編間隔織物的熱濕舒適性進行研究，選用8種上、下面層均為緯平針的滌綸經編間隔試樣，研究了織物的透氣率、芯吸高度、透濕量及保溫率的變化規律，并采用直接加權法對其熱濕舒適性進行綜合評價分析，得到以下結論：

（1）選取的8種鞋材用滌綸經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 %。經分析，試樣5的熱濕舒適性最佳，即總密度為246 線圈數/cm2，厚度為1.64 mm，克重為203.2 g/m2。

（2）對滌綸經編間隔織物熱濕舒適性的影響因素權重分析，其權重值依次為透氣性、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。

參考文獻：

[1] 杜少勛，肖苓.運動鞋用網布材料透氣性對比分析[J]. 中國皮革，2012，41（2）：112-114.

[2] 田文強.全成形運動鞋面材料的制造與性能研究[D]. 石家莊：河北科技大學，2016.

[3] 葉曉華，胡紅，馮勛偉.經編間隔織物的舒適性能[J]. 針織工業， 2007，35（11）：15-18.

[4] 魏賽男，姚繼明，彭志遠.鞋材用經編間隔織物的服用性能[J].上海紡織科技，2012，40（11）：16-19.

[5] 蘇丹，蔣高明，繆旭紅.三維整體經編夾芯結構預制件的制備工藝[J]. 紡織學報， 2013，34（3）：59-65．

[6] 陳美玉，孫潤軍，張長琦，等.經編間隔織物的緩壓性能[J]. 紡織學報， 2019，40（7）：58-63．

[7] 孫浪濤.純棉織物透氣性預測[J]. 西安工程大學學報， 2018，32（5）：495-501.

[8] 金艷蘋，朱堂葵，姚娜，等.新型消防服隔熱層織物熱防護性及熱濕舒適性研究[J]. 毛紡科技， 2021，49（12）：17-21.

[9] 陳志鵬，林光興，柯文新，等.一種經編間隔織物用功能性滌綸單絲的研發[J]. 紡織導報， 2015，34（8）：72、74-76.

[10] 沈光來，李曉敏.鞋類熱濕舒適性檢測標準研究[J]. 皮革科學與工程， 2020，30（3）：55-58.

[11] 孫浪濤，李楚涵，成欣毓，等.聚對苯二甲酸丙二酯及彈力復合纖維T400緯向彈力交織物的彈性回復性評價[J]. 毛紡科技， 2022，50（2）：39-43.

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

（責任編輯：周莉）

作者簡介：陸潔（1988-），女，講師，碩士，研究方向：功能性運動鞋產品.

基金項目：福建省教育廳中青年教師教育科研項目（JAT210503）.