皮肤风衣面料的功能性与织物手感研究

王 旭，李亚娟，张巧玲

(河南工程学院 服装学院，河南 郑州451191)

紫外线是电磁波谱中波长10～400 nm辐射的总称，主要集中在3个部分:UVC，UVB和UVA［1］.人体适当接受紫外线的照射对健康是有利的，但当人体皮肤经受过量的UVB段紫外线辐射后，会产生红斑、水疱和灼伤;UVA段紫外线能激活皮肤中的黑色素，引起色素沉淀，从而形成黑斑.医学研究表明，紫外线能使皮肤细胞中的DNA受损，超过其修复能力则会使皮肤致癌［2］.

目前，防紫外线纺织品主要用于服饰类、遮阳类等产品，皮肤风衣作为一种近年来流行的夏季户外运动服装，为户外运动爱好者提供了良好的防风、防水、防紫外线等保护作用，越来越受广大消费者的喜爱［3］.作为一种户外防晒服装产品，其防水性、防紫外线性等功能是消费者尤其关注的问题.然而，市场调查发现，很多品牌的皮肤风衣都没有标注面料的紫外线防护系数(UPF)和UVA透射比，消费者并不清楚其防紫外线性能的优劣.此外，作为一种贴身穿着的夏季服装面料，织物手感也是消费者比较关心的问题.就上述问题开展相关的实验研究，随机选取市场上一些常见的皮肤风衣面料，调查目前皮肤风衣面料的基本服用性能，探讨影响其功能性与织物手感的主要因素，为相关生产企业提供参考，同时也为消费者选购皮肤风衣提供一些建议.

1 实验

1.1 样品

实验选用市场上常见的具有代表性的6种皮肤风衣面料进行织物性能的测试，样品编号与织物规格参数见表1.

表1 样品规格Tab.1 Specification of samples

续表

1.2 内容

采取客观实验和主观评价两种方式分别对织物的功能性与手感风格进行研究，通过客观实验探讨皮肤风衣面料的防水性和防紫外线性，再对织物的柔软度和滑爽度进行主观评价.

1.2.1 织物功能性测试与分析

(1)防水性测试

根据GB/T 4745—2012《纺织品 防水性能的检测和评价 沾水法》［4］，裁取尺寸为18 cm×18 cm的试样3块，利用LCK-16型织物沾水性能测试仪进行测试.根据织物表面的润湿程度，与评定标准及图片进行对比，确定其沾水等级，测试结果见图1.

图1 不同织物的沾水等级Fig.1 Spray rating of differernt fabric

对比发现，3#面料的沾水等级最小，表明该织物最易沾水，即抗沾湿性能(防水性)差.4#面料的沾水等级为4.5级，5#面料的沾水等级为4.3级，1#面料的沾水等级为4级，这3种面料均具有优异的防水性.6#面料的沾水等级平均值为4级，具有较好的防水性，2#面料的沾水等级为3.5级，防水性一般.观察织物的表面形貌发现，由于3#织物采用绉组织，织物表面凹凸不平，具有较好的保水性能，因而易沾水、防水性差.2#织物虽然经过防水整理，但效果并不突出，该织物采用平纹小提花组织，织物表面有明显的小方格，而且该织物的密度相对较小，所以也具有一定的保水性能，防水性较其余4种样品差.相反，织物轻薄、密度较大、表面光洁平整的1#和5#样品防水性较好.同样，织物表面平滑且经过防水整理的4#和6#样品的防水性优异.由此可见，织物的防水性能除了与防水整理有关，还与织物表面的光滑度密切相关，织物越光滑、沾水等级就越高，防水性能越好.

(2)防紫外线性能测试

根据GB/T 18830—2009《纺织品 防紫外线性能的评定》［5］，裁取圆形试样4块，试样直径为7 cm，采用YG902C防紫外线及防晒保护测试仪进行测试.按标准规定，对于匀质试样，以所测试样中最低的UPF值为样品的UPF值.当样品的UPF值大于50时，表示为UPF﹥50;当试样的UPF值大于40且UVA透射比(T(UVA)AV)小于5%时，可称为防紫外线产品;当UPF值大于40且小于或等于50时记为UPF40+;当UPF值大于50时，标记为UPF50+，测试结果如图2所示.

由图2可知，实验选用的6种面料中，只有经过防紫外线整理的4#和6#试样可以称为防紫外线产品.其中，4#织物的UPF值为50+，T(UVA)AV小于5%，防紫外线性很好.6#面料的UPF值为42.86，T(UVA)AV小于5%，防紫外线性也达到了国家标准，但是其余面料均未达到国家标准.2#样品虽然经过了防紫外线整理，但是效果并不好，只有UVA满足国家标准要求，虽然UPF较其余3种未经防紫外线整理的样品高，但并未达到国家标准规定的防紫外线等级，所以不能称为防紫外线产品.由上可见，实验选用的这几种号称具有防紫外线性的皮肤风衣面料并不是真正意义上的防紫外线产品，大多数样品并不能满足防紫外线的要求.事实上，对于目前市场上鱼龙混杂的各种品牌的皮肤风衣也存在这样的现象，一些产品可能相较于普通的服装具有一定的防护作用，但难以达到国家标准的要求.因此，消费者在选购的时候，一定要认准标签上的防护标志与防护等级，看清面料的UPF值与UVA透射比值.

图2 不同织物的UPF值及UVA透射比Fig.2 UPF and UVA of differernt fabric

1.2.2 织物手感测试与分析

(1)测试方法

为了更好地了解皮肤风衣面料的手感特征，邀请了20名志愿者在人体工学实验室里对织物手感进行评价，这些志愿者年龄为21～26岁，均为纺织与服装专业的在校大学生.实验室温度为(20±2)℃，相对湿度为(65±3)%.试样数量为3个，试样尺寸为350 mm×350 mm.请志愿者通过触摸、攥握等方式在D65标准光源下对试样进行手感评价，评价指标主要有柔软度和滑爽度，评价标尺为5级，可以评半级，主观评价表如表2所示.

表2 织物手感主观评价Tab.2 Sub jective evaluation of fabric hand le

(2)柔软度测试

根据20名志愿者的主观评价结果(见图3)可知，3#样品是6种样品中柔软度最小的，其次是6#样品.对比6种织物的结构参数发现，这两种织物的紧度是6种面料中最大的，织物也比较厚实，因而柔软度较小.对比3#和6#样品发现，虽然3#样品的紧度不及6#样品，但其厚度远大于6#样品，因而3#样品的柔软度反而小于6#样品.相反，紧度最小的4#样品柔软度最大.而对于织物紧度介于4#和3#样品之间的5#、1#和2#样品，其柔软度介于两者之间.其中，由于1#样品的厚度较2#样品小且经纬紧度差异较大、纬向紧度较小，因而其柔软度反倒较2#样品略大.由上可见，随着织物厚度和紧度的增加，柔软度降低.

(3)滑爽度测试

对于夏季服用面料来说，滑爽的手感使得服装穿着凉爽舒适、不贴身.根据主观评价结果(如图4所示)发现，滑爽度主要与织物的组织结构及织物经纬紧度差值有关.例如，采用绉组织的3#样品，由于其组织结构使织物表面产生了独特的绉效应，其滑爽度是6种样品中最大的.而织物经纬紧度差异最大的6#样品，其滑爽度也比较大.紧随其后的是2#样品，该样品采用平纹小提花组织，织物表面呈现均匀的小方格，其滑爽度也较大.经纬紧度差异较小并采用平纹组织的1#、4#和5#样品，滑爽度比较小.其中，4#样品的经纬紧度差异最小，滑爽度也最小.1#样品虽然经纬紧度差异较5#样品大，但由于其织物较为轻薄，手感评价时主观感觉可能不明显，所以滑爽度略有降低.

图3 不同织物的柔软度Fig.3 Softness degree of differernt fabrics

图4 不同织物的滑爽度Fig.4 Smooth degree of differernt fabrics

2 综合评价

2.1 评价方法

目前，用于纺织服装领域的综合评价方法主要包括数学统计方法、模糊理论评价方法等.在数学统计方法中，聚类分析方法应用得最为广泛，但其计算过程比较繁复.模糊理论评价方法包括模糊综合评价、模糊聚类分析、灰色近优综合评价法等.相对于其他分析方法来说，灰色近优综合评价法的计算量小，而且没有大样本的要求，也无须指标的权重，可以避免人为干预分析结果的缺陷，所以选用灰色近优综合评价法来进行综合评价.

运用灰色近优综合评价系统要先建立灰矩阵［6］，再建立白化灰矩阵，具体方法如下:假设有织物Mj(j=1，2，3，…，m)，要考核的指标变量Ci(i=1，2，3，…，n)，对应的白化灰量为Rij，即m种织物n维指标变量的灰元为Rn×m，由此可以得到灰矩阵

式中，Rij指的是第j种试样的第i个质量指标，即灰矩阵Rn×m的灰元.再将各种测试样品的表征指标录入，即可得到白化灰矩阵

Rij表示第j种试样的第i项性能的实际测量值(也就是白化灰元值)，由于各个白化灰元值中的量纲不统一，所以要先进行无量纲处理，即把各个白化灰元值映射到［0，1］上，然后再以各个白化灰元的效果测度取代白化灰元值，进而得到近优白化灰矩阵

(1)越大越优型指标按下式计算:

式中，max{Rij，μmax}=max{Ri1，Ri2，…，Rim，μmax}，其中μmax是指定的较大值.

(2)越小越优型指标按下式计算:

(3)适中型指标按下式计算:

式中，μ0是指定的适中值.

根据不同性能的具体情况，由上述公式选择不同的计算指标，把式(3)中的近优白化灰量通过特定的公式整合成一个综合值，即近优度并进行排序.用近优度对所要评价的各种织物进行整体比较，近优度白化灰元矩阵的计算方法如下式所示:

根据上式计算出各种织物的近优度，并按照近优度的大小进行排序，近优度的值越接近1，说明织物的综合性能越好.

2.2 综合评价分析

本研究对皮肤风衣面料的性能测试分为防水性、防紫外线性、柔软度和滑爽度四大类.其中，防紫外线性能又包括UPF值和UVA透射比两个指标，故共计5项性能指标来综合评价织物的功能性与手感，依次记为防水性(C1)、UPF值(C2)、UVA透射比(C3)、柔软度(C4)和滑爽度(C5).

根据6种织物的各项性能指标，列出织物的白化灰矩阵与6种织物5项指标的白化灰矩阵，如下式所示:

在上述5项性能指标中，值越大越好的指标包括防水性、UPF值、柔软度和滑爽度，值越小越好的指标为UVA透射比.将6种面料的5项评价指标映射到［0，1］上，通过计算得到相应的近优白化灰矩阵，如下式所示:

根据式(7)计算每种织物5项性能指标的近优度，列出近优度白化灰行矩阵，如下式所示:

将6种面料各项性能的白化灰近优度由大到小排列，可以得到各种织物综合性能的优劣顺序，即4#＞6#＞2#＞5#＞1#＞3#.综合来看，4#样品的综合性能最好，6#样品的综合性能次之，3#样品的综合性能最差.就防紫外线性能来说，满足国家标准要求的只有4#和6#样品，其他产品均不合格.

3 结论

(1)防水整理可以提高织物的防水性，适当改善织物表面的光滑程度也可以提高织物的防水性.

(2)防紫外线整理在一定程度上可以改善织物的防紫外线性，但市场上大部分皮肤风衣面料的防紫外线指标都达不到国家标准，并不能满足防紫外线的要求，不能称为真正意义上的防紫外线产品.建议消费者在选购商品的时候，认准服装标签上的防护标志与防护等级，看清面料的UPF值与UVA透射比.

(3)织物的柔软度随着织物厚度和紧度的增加而降低.滑爽度主要与织物组织结构和织物经纬紧度差值有关.织物表面越粗糙、经纬紧度差异越大，滑爽度就越明显.

(4)由灰色近优综合评价法得出，实验选用的面料中功能性和织物手感最优的皮肤风衣面料为4#样品，其次为6#样品，最差的是3#样品，排列顺序为4#＞6#＞2#＞5#＞1#＞3#.

［1］彭志.防紫外线化纤纺织品技术的发展［J］.纺织科技进展，2013(1):16-18，30.

［2］周永凯，赵莉，胡羽轩，等.棉织物的抗紫外线性能评价［J］.纺织导报，2004(5):134-138.

［3］张巧玲，王旭，李亚娟.国内外皮肤衣面料的服用性能对比［J］.上海纺织科技，2014，42(7):50-52，62.

［4］中国国家标准化管理委员会.GB/T 4745—2012纺织品 防水性能的检测和评价 沾水法［S］.北京:中国标准出版社，2012.

［5］中国国家标准化管理委员会.GB/T 18830—2009纺织品 防紫外性能的评价［S］.北京:中国标准出版社，2009.

［6］苏德保，李红霞.基于灰色近优法的蜂窝涤纶混纺针织物服用性能评价［J］.毛纺科技，2014，42(2):57-61.