皮膚風衣的功能性結構設計方案及主觀評價

王 旭 ，崔 靜，馮向偉，趙 慧，李宛玥

（1. 河南工程學院 河南省服用紡織品工程技術研究中心，河南 鄭州 450007；2. 河南工程學院 服裝學院，河南 鄭州 451191；3. 河南工程學院 紡織學院，河南 鄭州 450007）

近些年，隨著戶外運動的蓬勃發展，人們對于抗紫外線戶外休閑裝的需求也日益增強。皮膚風衣因其防風、拒水、抗紫外線、輕薄柔軟、便于攜帶的特性，受到廣大戶外運動愛好者的追捧。皮膚風衣通常采用20-30D的錦綸或滌綸長絲，以高緊密度織造而成，為了保證抗紫外線效果，大部分產品使用抗紫外線助劑進行浸軋或涂層加工，從而使得該產品的透濕性和透氣性急劇下降，悶熱、粘體、不透氣的穿著體驗成為該產品開拓市場的桎梏。此外，許多產品的抗紫外線指數難以達到最新的國家標準（UPF＞40，UVA＜5%）[1]，創新性和美觀性不足，也打消了消費者的購買熱情，產品的市場占有率始終裹足不前。為了突破這些技術難題，近年來相關學者主要針對皮膚風衣面料的功能性和服用性能兩個方面進行研究[2，3]，相關生產企業也不斷在面料開發上尋求突破[4]。與此同時，在確保產品功能性的基礎上，如何通過調整結構設計方式，改善產品的熱濕舒適性，激發消費者的購買力，也成為目前從業人員不斷思考的問題。

開口設計是人體與外界進行熱量交換的一種重要途徑，針對性開口往往設計在前胸、腋下、背部以及后腰這四個位置，在運動過程中，服裝開口較有利于熱量交換[5]。研究表明，服裝開口不僅可以根據人體出汗的生理部位、衣服內空氣的流動方向，還可以根據服裝內空氣層的厚度進行設計[6]。基于此，本文通過調整分割線位置，增加開口設計、拼接透氣性面料等方式，在人體容易出汗的不同區域進行結構設計和調整，改善衣下環境，提高皮膚風衣的熱濕舒適性，同時體現不同的設計風格。為了保證產品的美觀性和熱濕舒適性，研究采用主觀評價的方式，對18件（19款，其中一件是兩用袖）樣衣的設計合理性、產品美觀性以及穿著悶感、熱感、濕感和粘感進行評估，通過對比分析和綜合評估，探討改善皮膚風衣熱濕舒適性的有效方法，為相關生產企業提供美觀性和舒適性俱佳的產品設計方案，從而推動皮膚風衣市場的快速健康發展。

1 產品設計方案

本文基于服裝的空氣流動方式，分別從袖口設計、領口設計、開口設計、透氣性面料的拼接設計四個方面入手，采用調整領型結構、袖型結構、分割線位置、開口位置、拼接位置及材料等方式，在基本款的基礎上，按照表1中的產品對比方案進行結構設計，共制作出18件樣衣。樣衣的尺碼為160/84A，胸圍為96cm，衣長為60cm，周身腰部共收省8cm，袖長設為58cm，袖口寬設為28cm，所有的樣衣均在同一個版型基礎上進行分割線的調整，樣衣的面料一致，均采用20D尼絲紡。

表1 產品設計方案

如表1所示，實驗分成6個對比組進行探討。對比組1：主要針對產品的袖口設計進行對比，將1#樣衣設計為立領兩用袖，袖口加抽繩，不收口時就是直筒袖，收口時變為收口袖，收口樣衣編號記為 1'#樣衣。對比組 2：分析立領和棒球領的差異，研究領型結構對熱濕舒適性的影響，2#樣衣采用棒球領設計，其他部位的結構設計方式與1#樣衣保持一致。對比組3：探討不同開口位置對衣下空氣流動的影響，3#至7#樣衣分別在后背、后腰、腋下、后育克、前胸這五個位置做開口設計，開口寬度為 3.5cm，開口總長度均為36cm。對比組4：對比腋下拼接面積和形狀對產品透氣性的影響，8#至11#樣衣做腋下激光雕鏤面料的拼接設計，其中8#樣衣的拼接面積相為220cm2，9#、10#和11#樣衣的拼接面積相等，約為400cm2，9#樣衣不僅在腋下片做拼接，在袖底也做了拼接，10#樣衣的腋下片拼接高度是22cm，11#樣衣的腋下片拼接高度與8#樣衣一樣，同為11cm，為了保證與10#樣衣的拼接面積相等，增加了腋下片的拼接寬度。對比組5：探討鏤空面料拼接位置的差異，12#至 17#樣衣將激光雕鏤面料分別運用到前胸、前育克、后頸部、后育克、后腰、肩部六個部位，拼接面積與 8#樣衣相等。對比組 6：考量拼接面料的差異，18#樣衣選用針織網眼面料做拼接設計，拼接面積與8#樣衣相等。

圖1 樣衣款式圖

2 分析與討論

在服裝產品的開發過程中，不僅要考量產品設計的新穎性、合理性，還要考慮到美觀性和實用性需求。此外，作為功能性服裝，產品的熱濕舒適性對消費者至關重要，為此，實驗主要從產品的設計評價和熱濕舒適性評價兩個方面對18件樣衣進行具體對比分析。

2.1 產品設計評價

實驗邀請20名服裝行業專家對產品的設計合理性與美觀性進行評價，采用五點標尺法，如表2所示。另外，邀請一名身高為160cm，體重為50kg，胸圍為83cm，腰圍為69cm的在校女大學生作為試衣模特，要求該志愿者模擬站、蹲、坐、走、跑等一系列的日常動作，專家根據試衣模特的著裝狀態，對每件樣衣的功能性結構設計要點的合理性，產品動靜狀態下的整體美觀性進行綜合評價。

表2 合理性、美觀性評價表

由圖2可知，在對比組1中，1#和1`#樣衣的美觀性相差不大，但1#樣衣在合理性方面大于1'#樣衣，直筒袖口的設計相較于收口袖口可以進一步增大熱量的散失、增強空氣的對流，由此可知，在袖型的設計方面，直筒袖口的設計比收口袖口設計更合理。立領與棒球領是皮膚風衣中常用的領型，在對比組2中，棒球領領型在合理性方面稍優于立領，但在美觀性方面，棒球領的結構線比較柔和，皮膚風衣的面料輕薄柔軟，采用棒球領設計使得面料的服帖度大于立領，因而美觀性稍優于立領設計。

在對比組3中，5#樣衣在合理性與美觀性上都表現的最為突出，5#樣衣的開口位置設計在出汗量較大的腋下位置，而且在此處做開口設計對美觀性的影響較小。而3#樣衣在靠近易出汗的腋窩和后背區域設計了兩處斜向分割，雖然有助于散熱，但是該區域正好位于日常活動幅度較大的肩胛骨位置，容易出現斜向打綹、張口的現象，因而 3#樣衣在合理性與美觀性方面的評分都是最低的。4#、6#與 7#在美觀性方面差異不大，但6#的合理性稍優于4#與7#，僅次于5#皮膚風衣，由此可知，在皮膚風衣的開口設計上，優先考慮腋下位置，其次也可以設計在后背育克線位置。

圖2 樣衣的合理性和美觀性評價

在對比組4中，8#與9#樣衣的美觀性差異不大，說明在做腋下拼接設計的同時，增設袖底拼接，對產品的美觀性影響不大，因為該區域拼接面積較小，而且容易遮擋。但在合理性方面，增加袖底拼接設計，可以增大腋下的空氣對流，且有助于散熱，因此9#樣衣的合理性略優于8#樣衣。對比8#與10#樣衣可知，兩者在合理性方面的評分幾乎相等，但在美觀性方面，拼接長度較短的8#樣衣均值稍大于10#，但兩者差異不大，由此可知，腋下拼接高度的變化，對整體影響不大。在四款樣衣中，腋下拼接寬度增大的 11#樣衣各項評分最低，說明腋下拼接寬度的增加對皮膚風衣的正面視覺效果影響較大。因此在腋下透氣性面料的拼接設計上，建議同時采用腋下片和袖底片拼接，并合理控制拼接片的寬度和長度。

在對比組5中，8#樣衣的合理性與美觀性的評分最高，其次是在前胸做拼接設計的13#和12#樣衣，15#樣衣的拼接位置設計在后背育克線附近，評分等級適中，在后腰拼接的16#樣衣與肩部拼接的17#樣衣的評分均比較低，14#樣衣的后背倒三角拼接方式在合理性與美觀性上得到評分都是最低的。由于腋下為人體出汗較多部位，8#樣衣的拼接位置設計在腋下片，大大提高了人體汗液和熱量的散發。拼接位置設計在靠近腋窩的前胸和后育克線部位，例如12#、13#和15#樣衣，有助于改善服裝的熱濕舒適性，因而也成為戶外運動服裝中常見的拼接方式。14#、16#和 17#樣衣的拼接方式雖然有利于衣下熱空氣的流通，但是離核心出汗區域較遠，而且將分割線設計在不常見的頸部、腰部和肩部，視覺美感大大降低，因而評分較低，不推薦在這些部位進行拼接設計。

在對比組6中，為了探討兩種腋下拼接面料的差異，實驗選用針織網眼面料和激光雕鏤面料進行對比分析。結果顯示，激光雕鏤面料在合理性與美觀性方面的評分均大于網眼面料。在兩種拼接面料中，針織網眼面料的編織方式和樣衣的主體面料差異較大，手感柔軟，懸垂性和尺寸穩定性較差，而激光雕鏤面料則是在樣衣面料上進行鏤空處理，編織方式和面料質感相同，雖然經過雕鏤處理后，硬挺度略有下降，但與主體面料的拼接融合度好，拼接處的皺縮現象較少，面料厚度和手感差異不大，因而整體效果較好。

2.2 熱濕舒適性評價

為了分析結構設計方式對產品熱濕舒適性的影響，實驗又邀請了18-22歲的10名女性志愿者參與主觀評價，志愿者平均身高為 160cm±2cm，平均體重為 48kg±4kg，身體狀況良好。實驗室的溫度設置為27℃±2℃，相對濕度為50%±5%。在實驗過程中，要求志愿者統一著裝，皮膚風衣內穿純棉長袖T恤，搭配運動褲和運動鞋，在跑步機上以6km/h的速度運動6min，分別在運動前（靜坐5min后）、運作中（跑步5min后）和運動后（休息5min后），采用五點標尺法（見表3），對皮膚風衣的悶感、熱感、濕感和粘感進行即時評價。

表3 熱濕舒適性主觀評價表

對比組1為直筒袖與收口袖的對比試驗，由圖3可知，在運動前，兩種袖口設計方式的各項評分相等，在運動過程中，直筒袖與收口袖之間帶來的整體熱濕舒適性能產生了一定的差異，在悶感、熱感、濕感和粘感方面，收口袖的評分均大于直筒袖，但結束運動休息 5min后，兩者之間的差異縮小。由此可知，在運動狀態下，直筒型袖口熱濕舒適性優于收口型袖口，對于收口袖而言，人體熱量與水蒸氣不易排到體外，容易讓人產生穿著不適感。

圖3 開口袖和收口袖的熱濕舒適性對比

在對比組2中，1#立領樣衣和2#棒球領樣衣在悶感、熱感、濕感與粘感方面差異不大，其中在悶感和濕感評價中，運動狀態下，2#樣衣略小于1#樣衣，見圖4，說明開口較大的棒球領有助于濕氣的蒸發和流通，在皮膚風衣產品設計中，應該考慮適當增大領部的開口面積。

圖4 立領和棒球領的熱濕舒適性對比

在對比組3中，運動中和運動后，采用腋下開口設計的5#樣衣在悶感、熱感、濕感與粘感方面的評分都是最高的，采用前胸斜向開口的7#樣衣評分最低，3#、4#和6#樣衣介于兩者之間，其中后腰開口的4#樣衣略高一些（圖 5）。由此說明，在腋下部位做斜向開口設計對服裝的熱濕舒適性改善效果不佳，在前胸與后背進行開口設計能夠較好地改善服裝的熱濕舒適性能，其中前胸開口效果最好、后背和腰部開口次之。分析認為，由于人體在運動過程中，手臂不斷擺動，腋下開口由于手臂遮擋而難以張開與空氣進行對流，無法及時將人體的熱量散失到衣外環境中，熱濕舒適性較差。相反，人體擺臂運動過程中，會帶動前胸靠近腋窩位置和后育克肩胛骨附近的面料發生形變，在此處做開口設計，易于開口張開，產生充分的空氣流通，從而改善服裝的熱濕舒適性。

對比組4分析腋下鏤空面料拼接面積和形狀的差異，在運動過程中，四款樣衣的各項評分差異不大（見圖6），相較而言，鏤空面積最小的8#樣衣的各項評分普遍大于其他三款樣衣，說明增大鏤空面積，可以改善熱濕舒適性。其中在袖底片增加鏤空面料的9#樣衣熱感和粘感略有上升，這是因為腋下片和袖底片在對應位置同時做鏤空處理，熱空氣相互對沖，鏤空位置相互摩擦接觸，一定程度上反而產生不適，增加了熱感和粘感。此外，不同于腋窩部位，有一定的遮擋，10#樣衣在腋下縱向增加鏤空長度和面積，顯著提高了衣服內外的空氣對流，運動出汗后，隨著汗液的蒸發，濕冷感明顯，因而濕感有所上升。11#樣衣僅在腋下片做鏤空處理，并且以增加拼接寬度的形式增大鏤空面料的拼接面積，對比發現，各項評價普遍小于其他三款樣衣，因而熱濕舒適性較好。

圖5 不同開口位置的熱濕舒適性對比

圖6 運動過程中腋下拼接面料的熱濕舒適性對比

研究認為，為了提高皮膚風衣的熱濕舒適性，相同條件下，應該首先考慮增大腋下鏤空面料的拼接面積，其次是拼接寬度和高度。在袖底增加拼接面料，雖可改善腋下的悶感，但由于袖底位置處于遮蔽區域，空氣對流效果不佳，因而舒適性改善情況不明顯。近年來，不少皮膚風衣產品為了盡可能的提高熱濕舒適性，在服裝的各個部位大面積使用激光雕鏤面料或網眼面料，實際上面料經過激光雕鏤后，抗紫外線效果明顯下降，因此對于鏤空面料的使用，應兼顧多方面的因素，根據實際需要，合理選擇拼接位置和拼接面積。

對比組5研究鏤空面料不同拼接位置的影響，從圖7中可以看出，同樣的鏤空面積，拼接在腋下的8#樣衣各項評分普遍小于其他幾款樣衣，說明在腋下進行鏤空面料的拼接設計，熱濕舒適性綜合評價比較高。其中在悶感評價中，由于手臂遮擋作用，腋下的空氣流通性不及前胸位置，8#樣衣在運動過程中的評分略高于在前胸部位拼接鏤空面料的12#和13#樣衣。在四項評價指標中，14#、16#和17#樣衣的評分均比較高，尤其是 17#樣衣的熱感明顯，分析認為，這三款樣衣的鏤空面料拼接在離腋窩較遠的位置，不利于汗液的蒸發和空氣對流，因而熱濕舒適性較差。由上可知，對于鏤空面料的拼接設計，在相等條件下，優先考慮將鏤空面料拼接在腋下片，其次是靠近腋窩的區域的前胸和后背，后腰與肩部的拼接效果較差。

圖7 不同拼接位置的熱濕舒適性對比

圖8 拼接材料的熱濕舒適性對比

目前市場皮膚風衣拼接使用的鏤空面料主要有激光雕鏤和針織網眼面料兩種，在對比組6中，對比兩種材料的主觀評價指標發現，8#樣衣的悶感、濕感、熱感與粘感的評分均大于 18#樣衣（圖 8），說明網眼面料的熱濕舒適性優于激光雕鏤面料，這是由于針織網眼面料的網眼空隙比較大，組織結構疏松，透氣性、透濕性性優良，因而樣衣的熱濕舒適性良好。

2.3 綜合評價

在上述評價分析中，部分產品設計方案在滿足熱濕舒適性的同時，可能產生合理性和美觀性的不足，為了平衡把握皮膚風衣產品設計方案，盡可能滿足各項評判指標的要求，研究采用灰色近優法進行綜合評價[7]，其中合理性（C1）和美觀性（C2）為越大越優型，采用上限效果測度，悶感（C3）、熱感（C4）、濕感（C5）和粘感（C6）越小越優型，采用下限效果測度，根據六項指標的具體評分，列出白灰化矩陣，如式（1）所示：

隨后，將19款樣衣的6項評價指標映射到[0，1]區間上，通過計算得到相應的近優白化灰矩陣，如式2所示：

最后，計算出每款樣衣6項評價指標的近優度，并列出近優度白化灰行矩陣，如式（3）所示：

通過對 19款樣衣各項評價指標的白化灰近優度進行由大到小排列，可以得到各款樣衣綜合性能的優劣順序，即 18#＞10#＞9#＞11#＞8#＞2#＞13#＞12#＞7#＞1#＞15#＞6#＞17#＞16#＞4#＞14#＞1'#＞5#＞3#。由此可知，在19款樣衣中，綜合性能最優的是在腋下拼接網眼面料的18#樣衣，其次是鏤空面料拼接面積較大的10#、9#、11#樣衣，在前胸做斜向開口或者拼接鏤空面料的 12#和 7#樣衣綜合性能居中，在后背育克線位置做橫向開口或拼接鏤空面料的15#和6#樣衣稍差，在后腰位置做橫向開口或拼接鏤空面料的16#和4#樣衣更差，相較而言，其中拼接鏤空面料的綜合性能優于開口設計，綜合性能最差的是在腋下和后背做斜向開口設計的5#和3#樣衣，同樣采用V字型鏤空面料的拼接設計，拼接在前胸的13#樣衣綜合性能優于拼接在后背的14#樣衣。

3 結語

在皮膚風衣的產品設計過程中，既要考慮產品的外觀效果，又要保證產品的穿著舒適性，本文采用主觀評價的方法，對 19款樣衣的產品設計合理性、美觀性、悶感、熱感、濕感和粘感進行主觀評價。研究發現，拼接鏤空面料既可以提高產品的熱濕舒適性，又可以確保產品的美觀效果，其中針織網眼面料比激光雕鏤面料的效果更加明顯，同時增大鏤空面料的拼接面積，又可以進一步提高產品的熱濕舒適性，但考慮到使用稀疏的針織面料和增大激光雕鏤面料的拼接面積，均會降低產品的抗紫外線性能，因此需選擇合適的拼接位置及面積。通常情況下，建議優先考慮將拼接面料設計在腋下片，一方面該區域容易遮蔽，另一方面該區域靠近人體易出汗的腋窩位置，便于散熱。另外，為了增加衣下空氣流通，建議增加皮膚風衣的針對性開口，袖口設計成開口袖，領口適當增大，前胸靠近腋窩區域可以拼接鏤空面料或者設計通風開口。