皮肤风衣的功能性结构设计方案及主观评价

王 旭 ，崔 静，冯向伟，赵 慧，李宛玥

（1. 河南工程学院 河南省服用纺织品工程技术研究中心，河南 郑州 450007；2. 河南工程学院 服装学院，河南 郑州 451191；3. 河南工程学院 纺织学院，河南 郑州 450007）

近些年，随着户外运动的蓬勃发展，人们对于抗紫外线户外休闲装的需求也日益增强。皮肤风衣因其防风、拒水、抗紫外线、轻薄柔软、便于携带的特性，受到广大户外运动爱好者的追捧。皮肤风衣通常采用20-30D的锦纶或涤纶长丝，以高紧密度织造而成，为了保证抗紫外线效果，大部分产品使用抗紫外线助剂进行浸轧或涂层加工，从而使得该产品的透湿性和透气性急剧下降，闷热、粘体、不透气的穿着体验成为该产品开拓市场的桎梏。此外，许多产品的抗紫外线指数难以达到最新的国家标准（UPF＞40，UVA＜5%）[1]，创新性和美观性不足，也打消了消费者的购买热情，产品的市场占有率始终裹足不前。为了突破这些技术难题，近年来相关学者主要针对皮肤风衣面料的功能性和服用性能两个方面进行研究[2，3]，相关生产企业也不断在面料开发上寻求突破[4]。与此同时，在确保产品功能性的基础上，如何通过调整结构设计方式，改善产品的热湿舒适性，激发消费者的购买力，也成为目前从业人员不断思考的问题。

开口设计是人体与外界进行热量交换的一种重要途径，针对性开口往往设计在前胸、腋下、背部以及后腰这四个位置，在运动过程中，服装开口较有利于热量交换[5]。研究表明，服装开口不仅可以根据人体出汗的生理部位、衣服内空气的流动方向，还可以根据服装内空气层的厚度进行设计[6]。基于此，本文通过调整分割线位置，增加开口设计、拼接透气性面料等方式，在人体容易出汗的不同区域进行结构设计和调整，改善衣下环境，提高皮肤风衣的热湿舒适性，同时体现不同的设计风格。为了保证产品的美观性和热湿舒适性，研究采用主观评价的方式，对18件（19款，其中一件是两用袖）样衣的设计合理性、产品美观性以及穿着闷感、热感、湿感和粘感进行评估，通过对比分析和综合评估，探讨改善皮肤风衣热湿舒适性的有效方法，为相关生产企业提供美观性和舒适性俱佳的产品设计方案，从而推动皮肤风衣市场的快速健康发展。

1 产品设计方案

本文基于服装的空气流动方式，分别从袖口设计、领口设计、开口设计、透气性面料的拼接设计四个方面入手，采用调整领型结构、袖型结构、分割线位置、开口位置、拼接位置及材料等方式，在基本款的基础上，按照表1中的产品对比方案进行结构设计，共制作出18件样衣。样衣的尺码为160/84A，胸围为96cm，衣长为60cm，周身腰部共收省8cm，袖长设为58cm，袖口宽设为28cm，所有的样衣均在同一个版型基础上进行分割线的调整，样衣的面料一致，均采用20D尼丝纺。

表1 产品设计方案

如表1所示，实验分成6个对比组进行探讨。对比组1：主要针对产品的袖口设计进行对比，将1#样衣设计为立领两用袖，袖口加抽绳，不收口时就是直筒袖，收口时变为收口袖，收口样衣编号记为 1'#样衣。对比组 2：分析立领和棒球领的差异，研究领型结构对热湿舒适性的影响，2#样衣采用棒球领设计，其他部位的结构设计方式与1#样衣保持一致。对比组3：探讨不同开口位置对衣下空气流动的影响，3#至7#样衣分别在后背、后腰、腋下、后育克、前胸这五个位置做开口设计，开口宽度为 3.5cm，开口总长度均为36cm。对比组4：对比腋下拼接面积和形状对产品透气性的影响，8#至11#样衣做腋下激光雕镂面料的拼接设计，其中8#样衣的拼接面积相为220cm2，9#、10#和11#样衣的拼接面积相等，约为400cm2，9#样衣不仅在腋下片做拼接，在袖底也做了拼接，10#样衣的腋下片拼接高度是22cm，11#样衣的腋下片拼接高度与8#样衣一样，同为11cm，为了保证与10#样衣的拼接面积相等，增加了腋下片的拼接宽度。对比组5：探讨镂空面料拼接位置的差异，12#至 17#样衣将激光雕镂面料分别运用到前胸、前育克、后颈部、后育克、后腰、肩部六个部位，拼接面积与 8#样衣相等。对比组 6：考量拼接面料的差异，18#样衣选用针织网眼面料做拼接设计，拼接面积与8#样衣相等。

图1 样衣款式图

2 分析与讨论

在服装产品的开发过程中，不仅要考量产品设计的新颖性、合理性，还要考虑到美观性和实用性需求。此外，作为功能性服装，产品的热湿舒适性对消费者至关重要，为此，实验主要从产品的设计评价和热湿舒适性评价两个方面对18件样衣进行具体对比分析。

2.1 产品设计评价

实验邀请20名服装行业专家对产品的设计合理性与美观性进行评价，采用五点标尺法，如表2所示。另外，邀请一名身高为160cm，体重为50kg，胸围为83cm，腰围为69cm的在校女大学生作为试衣模特，要求该志愿者模拟站、蹲、坐、走、跑等一系列的日常动作，专家根据试衣模特的着装状态，对每件样衣的功能性结构设计要点的合理性，产品动静状态下的整体美观性进行综合评价。

表2 合理性、美观性评价表

由图2可知，在对比组1中，1#和1`#样衣的美观性相差不大，但1#样衣在合理性方面大于1'#样衣，直筒袖口的设计相较于收口袖口可以进一步增大热量的散失、增强空气的对流，由此可知，在袖型的设计方面，直筒袖口的设计比收口袖口设计更合理。立领与棒球领是皮肤风衣中常用的领型，在对比组2中，棒球领领型在合理性方面稍优于立领，但在美观性方面，棒球领的结构线比较柔和，皮肤风衣的面料轻薄柔软，采用棒球领设计使得面料的服帖度大于立领，因而美观性稍优于立领设计。

在对比组3中，5#样衣在合理性与美观性上都表现的最为突出，5#样衣的开口位置设计在出汗量较大的腋下位置，而且在此处做开口设计对美观性的影响较小。而3#样衣在靠近易出汗的腋窝和后背区域设计了两处斜向分割，虽然有助于散热，但是该区域正好位于日常活动幅度较大的肩胛骨位置，容易出现斜向打绺、张口的现象，因而 3#样衣在合理性与美观性方面的评分都是最低的。4#、6#与 7#在美观性方面差异不大，但6#的合理性稍优于4#与7#，仅次于5#皮肤风衣，由此可知，在皮肤风衣的开口设计上，优先考虑腋下位置，其次也可以设计在后背育克线位置。

图2 样衣的合理性和美观性评价

在对比组4中，8#与9#样衣的美观性差异不大，说明在做腋下拼接设计的同时，增设袖底拼接，对产品的美观性影响不大，因为该区域拼接面积较小，而且容易遮挡。但在合理性方面，增加袖底拼接设计，可以增大腋下的空气对流，且有助于散热，因此9#样衣的合理性略优于8#样衣。对比8#与10#样衣可知，两者在合理性方面的评分几乎相等，但在美观性方面，拼接长度较短的8#样衣均值稍大于10#，但两者差异不大，由此可知，腋下拼接高度的变化，对整体影响不大。在四款样衣中，腋下拼接宽度增大的 11#样衣各项评分最低，说明腋下拼接宽度的增加对皮肤风衣的正面视觉效果影响较大。因此在腋下透气性面料的拼接设计上，建议同时采用腋下片和袖底片拼接，并合理控制拼接片的宽度和长度。

在对比组5中，8#样衣的合理性与美观性的评分最高，其次是在前胸做拼接设计的13#和12#样衣，15#样衣的拼接位置设计在后背育克线附近，评分等级适中，在后腰拼接的16#样衣与肩部拼接的17#样衣的评分均比较低，14#样衣的后背倒三角拼接方式在合理性与美观性上得到评分都是最低的。由于腋下为人体出汗较多部位，8#样衣的拼接位置设计在腋下片，大大提高了人体汗液和热量的散发。拼接位置设计在靠近腋窝的前胸和后育克线部位，例如12#、13#和15#样衣，有助于改善服装的热湿舒适性，因而也成为户外运动服装中常见的拼接方式。14#、16#和 17#样衣的拼接方式虽然有利于衣下热空气的流通，但是离核心出汗区域较远，而且将分割线设计在不常见的颈部、腰部和肩部，视觉美感大大降低，因而评分较低，不推荐在这些部位进行拼接设计。

在对比组6中，为了探讨两种腋下拼接面料的差异，实验选用针织网眼面料和激光雕镂面料进行对比分析。结果显示，激光雕镂面料在合理性与美观性方面的评分均大于网眼面料。在两种拼接面料中，针织网眼面料的编织方式和样衣的主体面料差异较大，手感柔软，悬垂性和尺寸稳定性较差，而激光雕镂面料则是在样衣面料上进行镂空处理，编织方式和面料质感相同，虽然经过雕镂处理后，硬挺度略有下降，但与主体面料的拼接融合度好，拼接处的皱缩现象较少，面料厚度和手感差异不大，因而整体效果较好。

2.2 热湿舒适性评价

为了分析结构设计方式对产品热湿舒适性的影响，实验又邀请了18-22岁的10名女性志愿者参与主观评价，志愿者平均身高为 160cm±2cm，平均体重为 48kg±4kg，身体状况良好。实验室的温度设置为27℃±2℃，相对湿度为50%±5%。在实验过程中，要求志愿者统一着装，皮肤风衣内穿纯棉长袖T恤，搭配运动裤和运动鞋，在跑步机上以6km/h的速度运动6min，分别在运动前（静坐5min后）、运作中（跑步5min后）和运动后（休息5min后），采用五点标尺法（见表3），对皮肤风衣的闷感、热感、湿感和粘感进行即时评价。

表3 热湿舒适性主观评价表

对比组1为直筒袖与收口袖的对比试验，由图3可知，在运动前，两种袖口设计方式的各项评分相等，在运动过程中，直筒袖与收口袖之间带来的整体热湿舒适性能产生了一定的差异，在闷感、热感、湿感和粘感方面，收口袖的评分均大于直筒袖，但结束运动休息 5min后，两者之间的差异缩小。由此可知，在运动状态下，直筒型袖口热湿舒适性优于收口型袖口，对于收口袖而言，人体热量与水蒸气不易排到体外，容易让人产生穿着不适感。

图3 开口袖和收口袖的热湿舒适性对比

在对比组2中，1#立领样衣和2#棒球领样衣在闷感、热感、湿感与粘感方面差异不大，其中在闷感和湿感评价中，运动状态下，2#样衣略小于1#样衣，见图4，说明开口较大的棒球领有助于湿气的蒸发和流通，在皮肤风衣产品设计中，应该考虑适当增大领部的开口面积。

图4 立领和棒球领的热湿舒适性对比

在对比组3中，运动中和运动后，采用腋下开口设计的5#样衣在闷感、热感、湿感与粘感方面的评分都是最高的，采用前胸斜向开口的7#样衣评分最低，3#、4#和6#样衣介于两者之间，其中后腰开口的4#样衣略高一些（图 5）。由此说明，在腋下部位做斜向开口设计对服装的热湿舒适性改善效果不佳，在前胸与后背进行开口设计能够较好地改善服装的热湿舒适性能，其中前胸开口效果最好、后背和腰部开口次之。分析认为，由于人体在运动过程中，手臂不断摆动，腋下开口由于手臂遮挡而难以张开与空气进行对流，无法及时将人体的热量散失到衣外环境中，热湿舒适性较差。相反，人体摆臂运动过程中，会带动前胸靠近腋窝位置和后育克肩胛骨附近的面料发生形变，在此处做开口设计，易于开口张开，产生充分的空气流通，从而改善服装的热湿舒适性。

对比组4分析腋下镂空面料拼接面积和形状的差异，在运动过程中，四款样衣的各项评分差异不大（见图6），相较而言，镂空面积最小的8#样衣的各项评分普遍大于其他三款样衣，说明增大镂空面积，可以改善热湿舒适性。其中在袖底片增加镂空面料的9#样衣热感和粘感略有上升，这是因为腋下片和袖底片在对应位置同时做镂空处理，热空气相互对冲，镂空位置相互摩擦接触，一定程度上反而产生不适，增加了热感和粘感。此外，不同于腋窝部位，有一定的遮挡，10#样衣在腋下纵向增加镂空长度和面积，显著提高了衣服内外的空气对流，运动出汗后，随着汗液的蒸发，湿冷感明显，因而湿感有所上升。11#样衣仅在腋下片做镂空处理，并且以增加拼接宽度的形式增大镂空面料的拼接面积，对比发现，各项评价普遍小于其他三款样衣，因而热湿舒适性较好。

图5 不同开口位置的热湿舒适性对比

图6 运动过程中腋下拼接面料的热湿舒适性对比

研究认为，为了提高皮肤风衣的热湿舒适性，相同条件下，应该首先考虑增大腋下镂空面料的拼接面积，其次是拼接宽度和高度。在袖底增加拼接面料，虽可改善腋下的闷感，但由于袖底位置处于遮蔽区域，空气对流效果不佳，因而舒适性改善情况不明显。近年来，不少皮肤风衣产品为了尽可能的提高热湿舒适性，在服装的各个部位大面积使用激光雕镂面料或网眼面料，实际上面料经过激光雕镂后，抗紫外线效果明显下降，因此对于镂空面料的使用，应兼顾多方面的因素，根据实际需要，合理选择拼接位置和拼接面积。

对比组5研究镂空面料不同拼接位置的影响，从图7中可以看出，同样的镂空面积，拼接在腋下的8#样衣各项评分普遍小于其他几款样衣，说明在腋下进行镂空面料的拼接设计，热湿舒适性综合评价比较高。其中在闷感评价中，由于手臂遮挡作用，腋下的空气流通性不及前胸位置，8#样衣在运动过程中的评分略高于在前胸部位拼接镂空面料的12#和13#样衣。在四项评价指标中，14#、16#和17#样衣的评分均比较高，尤其是 17#样衣的热感明显，分析认为，这三款样衣的镂空面料拼接在离腋窝较远的位置，不利于汗液的蒸发和空气对流，因而热湿舒适性较差。由上可知，对于镂空面料的拼接设计，在相等条件下，优先考虑将镂空面料拼接在腋下片，其次是靠近腋窝的区域的前胸和后背，后腰与肩部的拼接效果较差。

图7 不同拼接位置的热湿舒适性对比

图8 拼接材料的热湿舒适性对比

目前市场皮肤风衣拼接使用的镂空面料主要有激光雕镂和针织网眼面料两种，在对比组6中，对比两种材料的主观评价指标发现，8#样衣的闷感、湿感、热感与粘感的评分均大于 18#样衣（图 8），说明网眼面料的热湿舒适性优于激光雕镂面料，这是由于针织网眼面料的网眼空隙比较大，组织结构疏松，透气性、透湿性性优良，因而样衣的热湿舒适性良好。

2.3 综合评价

在上述评价分析中，部分产品设计方案在满足热湿舒适性的同时，可能产生合理性和美观性的不足，为了平衡把握皮肤风衣产品设计方案，尽可能满足各项评判指标的要求，研究采用灰色近优法进行综合评价[7]，其中合理性（C1）和美观性（C2）为越大越优型，采用上限效果测度，闷感（C3）、热感（C4）、湿感（C5）和粘感（C6）越小越优型，采用下限效果测度，根据六项指标的具体评分，列出白灰化矩阵，如式（1）所示：

随后，将19款样衣的6项评价指标映射到[0，1]区间上，通过计算得到相应的近优白化灰矩阵，如式2所示：

最后，计算出每款样衣6项评价指标的近优度，并列出近优度白化灰行矩阵，如式（3）所示：

通过对 19款样衣各项评价指标的白化灰近优度进行由大到小排列，可以得到各款样衣综合性能的优劣顺序，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款样衣中，综合性能最优的是在腋下拼接网眼面料的18#样衣，其次是镂空面料拼接面积较大的10#、9#、11#样衣，在前胸做斜向开口或者拼接镂空面料的 12#和 7#样衣综合性能居中，在后背育克线位置做横向开口或拼接镂空面料的15#和6#样衣稍差，在后腰位置做横向开口或拼接镂空面料的16#和4#样衣更差，相较而言，其中拼接镂空面料的综合性能优于开口设计，综合性能最差的是在腋下和后背做斜向开口设计的5#和3#样衣，同样采用V字型镂空面料的拼接设计，拼接在前胸的13#样衣综合性能优于拼接在后背的14#样衣。

3 结语

在皮肤风衣的产品设计过程中，既要考虑产品的外观效果，又要保证产品的穿着舒适性，本文采用主观评价的方法，对 19款样衣的产品设计合理性、美观性、闷感、热感、湿感和粘感进行主观评价。研究发现，拼接镂空面料既可以提高产品的热湿舒适性，又可以确保产品的美观效果，其中针织网眼面料比激光雕镂面料的效果更加明显，同时增大镂空面料的拼接面积，又可以进一步提高产品的热湿舒适性，但考虑到使用稀疏的针织面料和增大激光雕镂面料的拼接面积，均会降低产品的抗紫外线性能，因此需选择合适的拼接位置及面积。通常情况下，建议优先考虑将拼接面料设计在腋下片，一方面该区域容易遮蔽，另一方面该区域靠近人体易出汗的腋窝位置，便于散热。另外，为了增加衣下空气流通，建议增加皮肤风衣的针对性开口，袖口设计成开口袖，领口适当增大，前胸靠近腋窝区域可以拼接镂空面料或者设计通风开口。