鞋材用涤纶经编间隔织物的热湿舒适性研究

陆洁　孙浪涛　徐文意　蔡斯羽

摘 要：为了研究鞋材用涤纶经编间隔织物的热湿舒适性变化规律，选取8种鞋材用涤纶经编间隔织物作为样本，测试织物的透气性、芯吸高度、透湿量和保温性四项指标，分析其变化规律，并基于回归分析，建立了鞋材用涤纶经编间隔织物热湿舒适性各项指标的回归方程，最后，采用直接加权法建立综合性能评价函数，对织物热湿舒适性进行评价。结果表明：随着经编间隔织物总密度和体积密度的提高，织物透气性、芯吸高度和透湿性均降低，而保温性提高；试样5的热湿舒适综合性能最好，即总密度为246 线圈数/cm2，厚度为1.64 mm，克重为203.2 g/m2。

关键词：经编织物；间隔织物；热湿舒适性；涤纶

中图分类号：TS943.4文献标识码：A 文章编号：2095－414X（2023）05－0036－05

目前，运动鞋鞋面材料主要有超细纤维、PU革、天然皮、EVA和网布等，其中网布类鞋面材料是应用较为广泛的一类鞋面材料，制备方法主要采用经编机、电脑横机及机织设备等，通常分为单层网布和三层网布，其中单层网布又分为机织物、针织物和非织造织物，三层网布组织结构主要为经编间隔织物[1]，是由上、下两个面层及中间的间隔纱构成[2]，常用原材料主要为涤纶、锦纶和氨纶等[3]，其具有优异的透气性、透湿性、弹性及保温等性能，除作为鞋材外，还在装饰、医用及工业等范畴获得广泛应用[4]。目前，关于鞋材用经编间隔织物的研究主要集中在材料的结构设计[5]、缓压性[6]、透气性[7]和功能性[8-9]等方面，而熱湿舒适性[10]作为人脚穿着舒适和健康的重要影响因素之一，已经逐渐被国内外研究者及企业所关注，本文选取8种鞋材用涤纶经编间隔织物，测试分析其透气性、芯吸高度、透湿量及保温性的变化规律，并基于多元回归分析对鞋材用涤纶经编间隔织物热湿舒适型进行综合评价，以期为运动鞋设计与开发提供借鉴。

1  试样与实验

1.1  试样

选取8种鞋材用涤纶经编间隔织物试样，其上、下面层组织均为纬平针，纱线为7.78 tex/32F涤纶丝，间隔纱直径为0.22 mm涤纶单丝，实物图如图1所示，试样规格参数如表1所示。

1.2  测试方法

按照GB/T5453-1997《纺织品 织物透气性的测试》，采用YG461E型数字式织物透气量仪（泉州市美邦仪器有限公司生产）测试织物透气率，试样面积为20 cm2，压降100 Pa，同一样品测试10次，取平均值。

按照FZ/T 01071-2008《纺织品 毛细效应测试方法》，采用YG（B）871型毛细管效应测定仪（温州大荣纺织标准仪器厂生产）进行测试，制样尺寸为25 cm×3 cm，每种试样经纬向各测试3次，取平均值。

按照GB/T 12704.1-2009《纺织品 织物透湿性试验方法 第1部分：吸湿法》，采用YG216G型织物透湿量仪（温州大荣纺织标准仪器厂生产）进行测试，制样尺寸为8 cm×8 cm，每种试样测试5次，取平均值。

按照GB/T 11048-1989《纺织品 保温性能测试》，采用YG606L型保温性能测试仪（泉州市美邦仪器有限公司生产）进行测试，制样尺寸为30 cm×30 cm，每种试样测试5次，取平均值。

2  结果与分析

2.1  实验结果

试样热湿舒适性测试结果如表2所示。

由表2可知，试样的透气率、芯吸高度、透湿量及保温率较常规面料高，分析原因主要为构成间隔织物的上、下两个面层为纬平针结构，织物空隙率较高，因此，空气透过织物时阻力小。实验选取的织物厚度相较于普通织物厚，且内部含有间隔纱，更利于材料的水分传递及保温能力。

2.2  透气性分析

织物透气性是指织物两侧存在压差的情况下，空气从织物孔隙透过的能力，常用透气率来表示。由表2可知，鞋材用涤纶经编间隔织物的透气性与织物密度呈负相关，总密度越高，试样透气率越低，分析原因主要为在纱线线密度一致的情况下，织物总密度越高，单位面积内的线圈数越多，织物越紧密，纱线间孔隙率越小，空气通过织物时的阻力越大，透气率越低；相同材料下的织物体积密度与透气性呈负相关关系，体积密度越大，透气率越低，反之越高，主要原因为体积密度越大，单位体积内的容纱量越多，对空气起到的阻碍作用越大，透气率越低。

将实测透气率Q作为目标函数，鞋材用涤纶经编间隔织物的总密度X1、厚度X2和克重X3作为自变量，进行多元回归分析，得到多元回归方程：

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

实测透气性与预测透气性的相关性如图2所示，其R2=0.778 3，P=2.88×10-2<0.05，认为该透气率多元回归方程在0.05水平下相关性显著。

2.3  芯吸高度分析

芯吸高度反映了液态水的传递能力，是织物热湿舒适性的重要指标之一。由表2可知，随着总密度的提高，芯吸高度降低，分析原因主要为总密度越高，单位长度内纱线交织的次数越多，水分传递阻力越大，芯吸高度越低；随着厚度的增加，芯吸高度增加，原因主要为间隔织物的厚度增加，两个面层之间储水能力增加，为水分传递提供充足水分保障，更利于水分的传递；当体积密度增加时，织物的芯吸高度降低，主要原因为单位体积内织物越密实，孔隙率越低，越不利于水分的传递。

将实测芯吸高度H作为目标函数，进行多元回归分析，得到多元回归方程：

H=148.92-0.32X1+33.890X2-0.068X3（2）

实测芯吸高度与预测芯吸高度的相关性如图3所示，其R2=0.843 9，P=1.447×10-2<0.05，认为该芯吸高度多元回归方程在0.05水平下相关性显著。

2.4  透湿性分析

透湿量是衡量织物透湿性能的一项指标，透湿量越高，织物透湿性越好，人体产生的潜汗可以及时排出到织物外部，使人不会产生闷热感。由表2可知，鞋材用涤纶经编间隔织物的透湿性与总密度、体积密度关系比较密切，整体而言，随着总密度的提升，透湿性变低，分析原因主要为密度越高，织物越紧密，水分通过织物的阻力越大，透湿性越低；随着体积密度的提高，织物的透湿性降低，由于织物的体积密度由厚度和克重决定，厚度越大，水蒸气透过织物的能力越弱，而克重越大，相同厚度内的织物越密实，都会对织物的透湿性能产生影响。对于间隔织物而言，在厚度一定的情况下，织物两个面层之间的间隔纱含量越多，织物体积密度越大，透湿阻力越大。

将实测透湿性WVT作为目标函数，进行多元回归分析，得到多元回归方程：

WVT=1612.18-2.52X1-229.49X2-0.02X3（3）

实测透湿性与预测透湿性的相关性如图4所示，其R2=0.912 2，P=4.64×10-3<0.05，认为该透湿性多元回归方程在0.05水平下相关性显著。

2.5  保温性分析

保温性是鞋材用织物重要的考察指标之一，常用保温率和热阻来表示织物的保温性。由表2可知，鞋材用涤纶经编间隔织物的保温性与总密度、体积密度比较密切，整体而言，随着总密度的提升，保温性变高，分析原因主要为，总密度越高，织物越紧密，对热量传递的阻碍能力越强，保温性越好；织物的体积密度越高，保温性越高，分析原因主要为织物的体积密度由厚度和克重的乘积得到，厚度越厚，两个面层之间的静态空气越多，越利于保温，克重越高，阻碍热量的散失，保温性越好。

将实测保温性T作为目标函数，进行多元回归分析，得到多元回归方程：

T=10.53+0.01X1+0.88X2+0.04X3（4）

实测保温性与预测保温性的相关性如图5所示，其R2=0.837 5，P=1.566×10-2<0.05，认为该保温性多元回归方程在0.05水平下相关性显著。

3  综合分析

为探究鞋材用涤纶经编间隔织物的热湿舒适性，利用上述各指标的回归方程建立热湿舒适性综合性能评价函数，选定透气率、芯吸高度、透湿量和保温率四项正向指标，分别对应C1、C2、C3和C4，其值越大越好。

在织物热湿舒适性综合评价中，采用变异系数客观赋值法对权重进行计算[11]，其公式如（5）：

式（5）中：Vi为各项指标的变异系数；Wi?为各项指标的权重。权重值计算结果如表3所示。

由表3可知，C1>C3>C2>C4，即试验选取的鞋材用涤纶经编间隔织物的热湿舒适性的影响因素主次为透气性、透湿量、芯吸高度和保温率。织物透气性变化主要由于织物密度引起的，当密度差异较大时，透气性也产生较大变化；而间隔织物形成上下两个面层及中间的间隔层，两个面层之间存在大量的静态空气，静态空气具有良好的保温隔热能力，因此，保温性能权重较小。

利用阈值法对原函数进行无量纲化，再采用直接加权法建立目标函数：

式中：Y为热湿舒适性综合评价方程；yi为第i指标的回归方程；max（yi）为第i指标下的最大值；wi为第i指标的权重。

将权重值代入公式（6），得到鞋材用涤纶经编间隔织物的透气性、芯吸高度、透湿性和保温性能综合评价方程为：

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

將8种鞋材用涤纶经编间隔织物的性能指标值分别代入公式（7），计算结果如表4所示。

由表4可知，试样5的热湿舒适综合性能最好，即总密度为246 线圈数/cm2，厚度为1.64 mm，克重为203.2 g/m2。

4  结论

热湿舒适性是鞋类制品服用性能的重要指标之一，本文针对鞋材用涤纶经编间隔织物的热湿舒适性进行研究，选用8种上、下面层均为纬平针的涤纶经编间隔试样，研究了织物的透气率、芯吸高度、透湿量及保温率的变化规律，并采用直接加权法对其热湿舒适性进行综合评价分析，得到以下结论：

（1）选取的8种鞋材用涤纶经编间隔织物均具有良好的透气性、透湿性、芯吸高度及保温性能，试样透气率≥1049.96 L/（m2·s），透湿量≥323 g/（m2·d），芯吸高度≥85 mm，保温率≥21.53 %。经分析，试样5的热湿舒适性最佳，即总密度为246 线圈数/cm2，厚度为1.64 mm，克重为203.2 g/m2。

（2）对涤纶经编间隔织物热湿舒适性的影响因素权重分析，其权重值依次为透气性、透湿量、芯吸高度和保温率。以总密度X1、厚度X2和克重X3为自变量，采用直接加权法得到织物热湿舒适性综合回归方程为Y=2.10026-0.00340X1-0.24191X2+0.00005X3。

参考文献：

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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

（責任编辑：周莉）

作者简介：陆洁（1988-），女，讲师，硕士，研究方向：功能性运动鞋产品.

基金项目：福建省教育厅中青年教师教育科研项目（JAT210503）.