劉 正, 楊崇崇, 鄒奉元,3, 張 楓

(1. 浙江理工大學(xué) 服裝學(xué)院， 浙江 杭州 310018; 2. 浙江理工大學(xué) 紡織纖維材料與加工技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室, 浙江 杭州 310018; 3. 浙江理工大學(xué) 浙江省服裝工程技術(shù)研究中心， 浙江 杭州 310018;4. 嘉興市秀洲區(qū)水產(chǎn)技術(shù)推廣站， 浙江 嘉興 314000)

面向作業(yè)環(huán)境的下水褲內(nèi)襯設(shè)計(jì)

劉 正1,2, 楊崇崇1, 鄒奉元1,3, 張 楓4

(1. 浙江理工大學(xué) 服裝學(xué)院， 浙江 杭州 310018; 2. 浙江理工大學(xué) 紡織纖維材料與加工技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室, 浙江 杭州 310018; 3. 浙江理工大學(xué) 浙江省服裝工程技術(shù)研究中心， 浙江 杭州 310018;4. 嘉興市秀洲區(qū)水產(chǎn)技術(shù)推廣站， 浙江 嘉興 314000)

為改善下水褲著裝微氣候，提升漁民作業(yè)舒適性，根據(jù)水下作業(yè)環(huán)境特點(diǎn)，組合特定性能織物和高吸水樹脂材料，針對人體出汗分布特征進(jìn)行下水褲內(nèi)襯研發(fā)。通過測試織物吸濕、透濕和導(dǎo)濕性能，以及設(shè)計(jì)模擬水下水壓環(huán)境實(shí)驗(yàn)，探究織物和高吸水樹脂材料的水分傳導(dǎo)性能，據(jù)此選擇合適的織物組合。根據(jù)人體部位出汗量差異及汗液聚集區(qū)域，分別設(shè)置高導(dǎo)濕織物高吸水樹脂材料的組合內(nèi)襯和高吸濕織物內(nèi)襯，在下水褲邊緣設(shè)置魔術(shù)貼，制成可拆卸的組合拼接內(nèi)襯。將設(shè)計(jì)的內(nèi)襯下水褲用于實(shí)地測評后發(fā)現(xiàn)，長時(shí)間作業(yè)中下水褲內(nèi)部潮濕環(huán)境得到了明顯改善。

下水褲； 內(nèi)襯； 濕舒適性； 組合設(shè)計(jì)

下水褲是漁民及相關(guān)人員水下作業(yè)時(shí)穿著的基礎(chǔ)防護(hù)服裝。目前，國內(nèi)使用的絕大多數(shù)下水褲是由單層橡膠、聚氯乙烯(PVC)涂層等材料制成，不透氣且服用舒適性較差[1]。漁民作業(yè)過程中生理代謝產(chǎn)生的水氣和活動汗液無法及時(shí)排出，導(dǎo)致下肢長期處于寒冷、高濕的環(huán)境中，從業(yè)3年以上的漁民患關(guān)節(jié)炎的比例很高[2]。

近年來國內(nèi)防護(hù)服裝研究逐漸升溫，有學(xué)者對高溫防護(hù)服[3]、煤礦防護(hù)服[4]、油罐清潔作業(yè)服[5]進(jìn)行了研究，也有學(xué)者總結(jié)設(shè)計(jì)規(guī)律進(jìn)行了防護(hù)服裝功能[6]和安全性設(shè)計(jì)模式[7]研究，然而針對漁業(yè)作業(yè)防護(hù)服的研究與設(shè)計(jì)鮮見報(bào)道。在國外，漁民作業(yè)服除了防水功能之外，熱濕舒適性、通風(fēng)排汗等需求也受到重視[8]，采用復(fù)合功能織物和人體工學(xué)設(shè)計(jì)，在較低溫度下持續(xù)作業(yè)時(shí)保證較好的服用舒適性[9]。

國內(nèi)下水褲舒適性、功能性設(shè)計(jì)的缺失，對預(yù)防漁民職業(yè)病無法起到應(yīng)有的作用，本文從改善下水褲作業(yè)微環(huán)境入手，提出下水褲內(nèi)襯的組合設(shè)計(jì)。首先測試各項(xiàng)織物的性能參數(shù)，考察內(nèi)襯織物吸濕容量和散濕速度；面向下水褲作業(yè)環(huán)境，設(shè)計(jì)模擬水壓實(shí)驗(yàn)測試內(nèi)襯織物與吸水樹脂材料的水分轉(zhuǎn)移狀況；根據(jù)人體出汗區(qū)域特點(diǎn)，選擇織物并設(shè)置不同類別的復(fù)合內(nèi)襯；最后，通過魔術(shù)貼設(shè)置內(nèi)襯可拆卸設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)地測試。

1 下水褲內(nèi)襯織物性能實(shí)驗(yàn)

漁民長時(shí)間穿著下水褲勞作時(shí)，衣內(nèi)環(huán)境呈高濕度狀態(tài)，因此，下水褲內(nèi)襯必須具備良好的吸濕透濕性能。同時(shí)，為了不影響作業(yè)的便捷性，本文選用了6種常見的吸濕快干且具有一定彈性的針織布作為內(nèi)襯的候選織物。為了增加內(nèi)襯的吸濕容量，設(shè)計(jì)了織物和附高吸水樹脂材料非織造布的組合層，模擬水下壓力環(huán)境測試內(nèi)襯的吸濕導(dǎo)濕性能。各織物的基本性能參數(shù)如表1所示。

1.1 吸濕性和透濕性及導(dǎo)濕性測試

吸濕性實(shí)驗(yàn)參照GB/T 12704—1991《織物透濕量測定方法 透濕杯法》進(jìn)行，透濕性實(shí)驗(yàn)參照GB/T 9995—1997《紡織材料含水率和回潮率的測定 烘箱干燥法》進(jìn)行，導(dǎo)濕性實(shí)驗(yàn)參照FZ/T 01071—2008《紡織品 毛細(xì)效應(yīng)試驗(yàn)方法》進(jìn)行。

表1 6種織物的基本性能參數(shù)

注：異型滌綸1為Coolmax纖維；異型滌綸2為Cooldry纖維；異型滌綸3為Coolpass纖維。

1.2 模擬水下壓力下內(nèi)襯水分轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)

1.2.1 實(shí)驗(yàn)原理

為提高下水褲內(nèi)襯吸濕容量，選用高吸水樹脂材料非織造布作為蓄濕層與內(nèi)襯織物組合設(shè)置，高吸水樹脂材料可吸收自重幾百倍的水分，在壓力下也具有較好的保水能力[10]。漁民穿下水褲水中作業(yè)時(shí)，浸沒水下的服裝部分受到水壓作用，織物與吸水樹脂層受到擠壓，導(dǎo)致織物及吸水樹脂層的吸濕、透濕和導(dǎo)濕性發(fā)生變化，因此，需要在模擬水下壓力環(huán)境下，分析高吸水性樹脂材料對不同試樣織物的二次吸收水分能力，即水分在織物和高吸水樹脂材料組合中的轉(zhuǎn)移能力，據(jù)此選擇合適的織物進(jìn)行內(nèi)襯組合設(shè)置。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖1所示，測試設(shè)計(jì)水深以0.3 m為檔差，通過放置砝碼模擬4個(gè)深度下的水壓壓力，作用于織物與高吸水性樹脂材料試樣上，砝碼質(zhì)量計(jì)算方法如下：

F=PS

P=ρgh

F=mg

m=ρhS

式中：F為重物壓力，N；P為重物作用在單位織物上的壓強(qiáng)，Pa；S為織物面積，等于0.01 m2；m為砝碼質(zhì)量，kg；g為重力加速度；ρ為水密度。得出0.01 m2織物在水下0.4、0.7、1.0、1.3 m深處水壓作用力相當(dāng)于放置4、7、10、13 kg砝碼產(chǎn)生的壓力。

圖1 模擬水壓測試

1.2.2 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備與環(huán)境

本文實(shí)驗(yàn)中每種織物取規(guī)格為10 cm×10 cm的試樣各12塊，高吸水樹脂材料附著在非織造布表面，取相同面積試樣12塊，吸水樹脂材料非織造布質(zhì)量為(6.5±0.15)g。實(shí)驗(yàn)操作設(shè)備有電子天平、重物、滴管、鑷子、薄鐵片、防水膜、秒表、蒸餾水，防水膜質(zhì)量可忽略不計(jì)，所用薄鐵片和防水膜能完全覆蓋單個(gè)試樣面積。下水褲屬于漁民基礎(chǔ)防護(hù)服裝，幾乎在所有氣候條件下漁民都會穿著下水褲進(jìn)行作業(yè)，在內(nèi)陸漁場尤以秋冬春三季最為頻繁。

本文對標(biāo)準(zhǔn)大氣下的環(huán)境溫濕度進(jìn)行模擬，在溫度為(20±2)℃、相對濕度為(65±3)%、風(fēng)速小于0.1 m/s的恒溫恒濕室操作完成實(shí)驗(yàn)，與實(shí)際作業(yè)環(huán)境具有一定的相似性。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)操作前，所有材料在恒溫恒濕室靜置24 h。首先，把單塊吸水樹脂材料片、織物試樣、防水膜稱量記錄；將織物試樣平覆于防水膜上，用滴管吸取蒸餾水(控制水量(4±0.1)g)滴于試樣上，稱量記錄總質(zhì)量；用鑷子夾取吸水后的織物和防水膜，覆于高吸水樹脂材料上，膜在上，保證試樣與樹脂材料片貼合不偏移；在防水膜、試樣、高吸水樹脂材料的組合上放置薄鐵片，保證完全覆蓋試樣，在鐵片上放置重物并計(jì)時(shí)；在放置重物3 min和10 min后，撤去重物與鐵片，分別對織物試樣和高吸水樹脂材料片進(jìn)行稱量記錄，計(jì)算得到織物試樣失水率和樹脂材料吸水率；每種織物實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。

2 織物性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 吸濕及透濕和導(dǎo)濕實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

6種織物吸濕性測試結(jié)果為4#<2#<5#<6#<1#<3#。其中，3#為滌/棉混紡織物，回潮率最大，吸濕性最佳。

6種織物透濕性測試結(jié)果顯示，織物正面透濕量略大于反面透濕量，以織物正面透濕性為準(zhǔn)，強(qiáng)弱排序依次為：6#<5#<3#<2#<4#<1#?？梢钥闯?，織物透濕量受組織結(jié)構(gòu)、密度、緊度等影響，1#織物具有四管道纖維形態(tài)，纖維間隙大，濕氣能快速透過面料傳導(dǎo)，透濕性佳；4#織物的厚度最小，紗線間空隙大，濕氣透過量大，透濕性佳。

6種織物經(jīng)向?qū)裥詼y試結(jié)果按芯吸高度數(shù)據(jù)依次排序?yàn)?#<2#<3#<4#<1#<6#。其中，1#、4#和6#織物的纖維間隙大，表面積大，織物具有很好的毛細(xì)效應(yīng)，纖維的導(dǎo)濕能力強(qiáng)，而5#等織物纖維形態(tài)普通，導(dǎo)濕能力弱。

2.2 內(nèi)襯水分轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，3 min和10 min的各內(nèi)襯組合中織物失水率和樹脂材料吸水率數(shù)值隨著時(shí)間延長均有所增長，但變化不大。3#織物組合差異值為最大，2個(gè)時(shí)刻失水率和吸水率數(shù)值差5%左右,這表明在施加壓力3 min后，內(nèi)襯組合中水分轉(zhuǎn)移已趨近平衡。

圖2示出在模擬的4檔水深壓力下6種內(nèi)襯織物失水率。圖3示出對應(yīng)每種織物組合的樹脂材料吸水率數(shù)值。對比圖2、3數(shù)據(jù)可以看出，在組合中所有織物的失水率普遍略高于吸水樹脂材料吸水率，即織物失水量高于樹脂吸水量。這是由于織物暴露于空氣環(huán)境，在水分轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)過程中水分有極小部分的蒸發(fā)丟失。經(jīng)計(jì)算，6種織物試樣所含水分在實(shí)驗(yàn)中的蒸發(fā)率為1%～3%，其質(zhì)量損失可忽略。

圖2 組合內(nèi)襯中6種織物失水率

圖3 組合內(nèi)襯中6種織物對應(yīng)的樹脂材料吸水率

在同等水深下，3#織物吸濕蓄水能力強(qiáng)，織物組合失水率、吸水率均最小，內(nèi)部水分轉(zhuǎn)移速率慢，4#織物組合水分交換能力最強(qiáng)，具有較高效的水分轉(zhuǎn)移能力。隨水深增加，各織物組合的失水率、吸水率均逐步增大，其中4#織物組合中織物失水率、吸水率仍為最大。

在各織物組合的失水率、吸水率增長速率上，3#織物組合在水深檔差變化前期失水率、吸水率變化顯著，之后增長趨于平緩，說明3#織物鎖水能力強(qiáng)，需施加一定壓力后水分才能開始有效轉(zhuǎn)移。而5#織物組合失水率、吸水率增長速率隨深度增加逐漸變大，說明其水分轉(zhuǎn)移性能受水壓影響顯著。

3 下水褲組合內(nèi)襯的設(shè)計(jì)及制作

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析，本文選擇高吸濕的3#襯墊織物和模擬壓力下水分轉(zhuǎn)移性能較好的4#雙反面織物，用于下水褲組合內(nèi)襯的制作。

3.1 基于人體出汗分布的內(nèi)襯設(shè)計(jì)

人體活動時(shí)身體不同區(qū)域的出汗量存在差異，參考George Havenith提出的人體出汗地圖[11](見圖4)，結(jié)合下水褲作業(yè)的實(shí)際情況，將身體部位劃分為5類區(qū)域。針對每類出汗特點(diǎn)進(jìn)行內(nèi)襯織物組合設(shè)計(jì)。

圖4 人體出汗量區(qū)域分布圖

1)高出汗量區(qū)域：后背及后腰線至臀圍線間的區(qū)域，采用雙反面織物①。

2)中等出汗量區(qū)域：前胸及以上區(qū)域，采用襯墊織物②。

3)中等出汗量且汗液積聚區(qū)域：腹部，采用雙反面織物①。

4)較少出汗量區(qū)域：臀部附近，采用襯墊織物②。

5)汗液易積聚區(qū)域：大腿、小腿，采用反面織物①。

在后背中縫、腰部、臀部、大腿前側(cè)、小腿內(nèi)側(cè)及腳掌高出汗量或汗液易積聚區(qū)域，使用雙反面織物①和高吸水樹脂材料非織造布組合設(shè)計(jì)，增加內(nèi)襯的吸濕儲濕容量。

3.2 組合內(nèi)襯的制作

口袋的設(shè)計(jì)如圖5所示，采用上下或左右2片錯(cuò)位疊蓋設(shè)計(jì)，避免布片在作業(yè)中產(chǎn)生移位，且可方便更換。下水褲組合內(nèi)襯結(jié)構(gòu)如圖6所示，白色區(qū)域采用3#織物，斜紋區(qū)域?yàn)?#織物。其中，吸水樹脂材料放置在口袋中，與4#織物復(fù)合設(shè)置。為增加下水褲實(shí)用性，內(nèi)襯設(shè)計(jì)成方便拆卸和更換。采用魔術(shù)貼對內(nèi)襯與下水褲外殼進(jìn)行黏合。用環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠在下水褲上開口、褲腿和膠鞋接口、外側(cè)縫處固化魔術(shù)貼勾面，毛面則車縫固定在對應(yīng)的內(nèi)襯邊緣位置。

圖5 高吸水樹脂材料放置設(shè)計(jì)

圖6 組合內(nèi)襯結(jié)構(gòu)圖

4 新型下水褲實(shí)地測評

將設(shè)計(jì)制作的下水褲組合內(nèi)襯在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)中進(jìn)行測評，通過被測試者問卷打分和實(shí)地交流方式溝通，評價(jià)組合內(nèi)襯對下水褲熱濕舒適性的提升程度。

4.1 實(shí)地測評實(shí)驗(yàn)方案

在嘉興市秀洲區(qū)王江涇鎮(zhèn)漁業(yè)科技示范基地作進(jìn)行實(shí)地測評，選擇6位工齡在5年以上的漁民作為受試者，身高為170～175 cm，體重為70～80 kg，年齡為35～42歲。測試實(shí)驗(yàn)當(dāng)天室外溫度為6～8 ℃，東南風(fēng)為2級，風(fēng)速為1.4～1.9 m/s，水溫為8～10 ℃。實(shí)地作業(yè)測試環(huán)境與實(shí)驗(yàn)室環(huán)境存在一定差異。

按照受試者日常作業(yè)內(nèi)容和強(qiáng)度，完成附組合內(nèi)襯下水褲的舒適性測試。測試作業(yè)過程分為下水拉網(wǎng)，收網(wǎng)撈魚，抓魚分類及拉網(wǎng)回岸4個(gè)階段，作業(yè)測評流程如圖7所示。在完成每個(gè)階段作業(yè)后，受試者回答測試人員關(guān)于舒適性評價(jià)的提問，從而完成主觀評價(jià)。

圖7 實(shí)地測評作業(yè)流程

4.2 實(shí)地測試主觀評價(jià)結(jié)果

對評價(jià)問卷數(shù)據(jù)取均值統(tǒng)計(jì)，受試者對組合內(nèi)襯下水褲進(jìn)行主觀評分，結(jié)果如表2所示?？梢钥闯觯M合內(nèi)襯下水褲在舒適性、干燥程度和透氣性上均明顯優(yōu)于市面普通下水褲。內(nèi)襯可脫卸設(shè)計(jì)，保證了穿著者可便捷更換高吸水樹脂片及清洗內(nèi)襯，在交流溝通中得到了漁業(yè)生產(chǎn)作業(yè)人員的肯定。

表2 測試主觀評價(jià)結(jié)果

注：評價(jià)程度共7級，-3最低，3最高。

5 結(jié) 論

針對下水褲吸濕透濕性差的現(xiàn)狀，本文提出了面向作業(yè)環(huán)境的組合內(nèi)襯設(shè)計(jì)以改善下水褲熱濕舒適性能?？椢镂鼭?、透濕及導(dǎo)濕性測試實(shí)驗(yàn)和模擬水壓測試實(shí)驗(yàn)表明，織物的透濕、導(dǎo)濕性能會因?qū)嶋H作業(yè)環(huán)境不同而產(chǎn)生變化，在內(nèi)襯織物測試和選擇時(shí)需充分考慮此點(diǎn)。實(shí)地主觀評價(jià)測試表明，結(jié)合人體出汗特征的組合內(nèi)襯設(shè)計(jì)有效提高了下水褲的吸濕功能，可拆卸設(shè)計(jì)提高了下水褲內(nèi)襯的實(shí)用性。本文研究對于改善現(xiàn)有漁業(yè)防護(hù)服裝舒適性具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

FZXB

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Design of chest wader lining oriented to working environment

LIU Zheng1,2, YANG Chongchong1, ZOU Fengyuan1,3, ZHANG Feng4

(1.SchoolofFashionDesign&Engineering,ZhejiangSci-TechUniversity,Hangzhou,Zhejiang310018,China; 2.National&LocalUnitedEngineeringLaboratoryofTextileFiberMaterialsandProcessingTechnology,ZhejiangSci-TechUniversity,Hangzhou,Zhejiang310018,China; 3.EngineeringResearchCenterofClothingofZhejiangProvince,ZhejiangSci-TechUniversity,Hangzhou,Zhejiang310018,China; 4.XiuzhouFisheriesTechnologyStation,Jiaxing,Zhejiang314000,China)

In order to improve the microclimate of the chest wader and the operation comfort of fisherman, according to the characteristics of underwater environment and combined with the fabric and high water absorption resin materials, this paper developed a chest wader lining based on the human body sweating distribution characteristics. By testing the water absorption, moisture permeability and conductivity of the fabric, and simulating underwater pressure environment, the water conductivity from the fabric to high water absorption resin material could be explored, and thus appropriate fabric could be selected accordingly. According to the difference in sweating rate and sweat gathering area, the combination of high moisture conductivity fabric and high water absorption resin material and high moisture absorption fabric could be set, respectively. Velcro was arranged at the chest wader edges, which made the combined lining detachable. The results of field evaluation on the designed wader chest lining showed the moisture comfort of chest wader in long time works had been improved significantly.

chest wader； lining； moisture comfort； combined design

10.13475/j.fzxb.20150800906

2015-08-06

2016-05-04

浙江省公益技術(shù)研究項(xiàng)目(2014C32067)；浙江省高校重中之重學(xué)科開放基金資助項(xiàng)目(2013YBZX05)；浙江理工大學(xué)科研啟動基金資助項(xiàng)目(13072177-Y)

劉正(1981—)，男，副教授，博士。研究方向?yàn)楣δ芊b設(shè)計(jì)與研發(fā)。E-mail：koala@zstu.edu.cn。

TS 941.73

A