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户外运动服面料的功能是什么?

运动的种类虽然很广,但专业的户外运动服装如冲锋服等主要是针对登山、滑雪等高寒运动而言的。运动除了对参与者本身体能和技巧的要求外,还需要服装能适应恶劣的天气和复杂的地理环境,以 保障运动者的人身安全。户外运动服装与居家服装虽然没有什么本质区别,但由于户外和运动这两个特性,对服装的要求也相对较为严格和苛刻:户外运动发热量 大、汗液蒸发多,要求服装散热和透气性能良好;野外难免遇到风雨雪雾,服装要有一定的防水性能;户外运动希望尽量减轻负重、服装要尽量轻便;野外风大,高 山寒冷,防风保暖性能要求高;户外洗涤条件有限,服装的抗菌防 臭和防沾污性要求高;野外作业攀岩穿林,服装要求有良好的抗拉伸和抗撕破性,这些性能的要求从纺织技术的角度而言是非常苛刻的,甚至很多指标是相互抵 触的。任何一种单一的天然或化学纤维都无法达到这些要求,只能通过多种纤维的复合以及多途径化学整理来尽量达到这些功能。
1、保暖性:
虽然保暖性是与织物厚度密切相关的,但是户外运动不允许服装过于厚重,因此既要保暖又要轻便才符合户外运动服装的特殊要求。最常见的方法是在涤纶等合成纤维 纺丝液中加入含氧化铬、氧化镁、氧化锆等特殊陶瓷粉末,特别是纳米级的微细陶瓷粉末,它能够吸收太阳光等可见光并将其转化为热能,还可反射人体自身发射出 的远红外线,因此具有优异的保温、蓄热性能。当然也可以把远红外陶瓷粉、粘合剂和交联剂配制成整理剂,对织成的织物进行涂层处理,再经干燥和焙烘处理,使 纳米陶瓷粉附着于织物表面和纱线之间。这种整理剂发射出的波长为8~14μm的远红外线,还具有抑菌、防臭、促进血液循环等保健功能。
此外,根据仿生学原理,参考北极熊毛的结构把涤纶纤维内部做成多孔空心状、使纤维内包含大量不流通空气,外部做成螺旋卷曲状以保持蓬松性,都能在保证质地轻 盈的前提下起到良好的保温作用。当然,把衣服甚至织物都做成双层乃至三层,使不流通空气层增多,也是最传统的保暖措施之一。
2、防水透湿性:
运动会散发大量的汗液,而户外又难免遭遇风雨,这本身就是一对矛盾:既要能防雨雪浸湿,又要能及时把身体散发出的汗液排放出去。幸好人体散发出的是单分子状 态的水蒸汽、而雨雪则是聚集状态的液态水滴,它们的体积大小相差甚远。此外,液体的水有一种被称为表面张力的特性,也就是聚拢自身体积的特性,我们在荷叶 上看到的水是呈颗粒状的水珠而不是平铺开的水渍,这是因为荷叶表面有一层附有蜡质的茸毛组织,水滴由于表面张力的作用无法在这层蜡质茸毛上扩散和渗透。如 果你把一滴洗涤剂或洗衣粉溶入水珠,由于洗涤剂能够大大降低液体的表面张力,水珠就会立即解体散开平铺在荷叶上。防水透湿服装就是利用了水的表面张力特 性,在织物上涂布一层PTFE(与“耐腐蚀纤维之王”的聚四氟乙烯PTFE的化学成分相同而物理结构不同)的增强织物表面张力的化学涂层,使水珠尽量收紧而不能散开、浸润织物表面,从而无法透过织物组织上的孔隙。同时这种涂层又是多孔性的,单分子状态的水蒸气可以顺利透过纤维间的毛细管孔道散发到织物表面。
在进行较大的运动量之后如果在野外停下来休息,就有可能因为外界气温低、汗水无法及时逸散而在衣服内层形成水滴,使人有一种很不舒服的感觉,这就是所谓的“结露”现象。有一种称为“低结露”的特殊透湿性整理工艺,它采用聚氨基甲酸酯(PU)与亲水性的纳米陶瓷粉末对织物进行涂层整理,在身体大量蒸发汗液时可以吸收过多的汗水蒸气,从而避免了衣服内部水蒸气超过饱和蒸汽压而转化为水滴的现象。

除了从纤维和涂层上想办法之外,在织物结构上也可以尽量做到吸湿排汗。比如采用双层组织结构,贴身的内层用疏水性纤维,而外层用亲水性纤维,这样汗液就能依 靠毛细管作用,从皮肤上转移到内层纤维上,再由于外层亲水性纤维与水分子的结合力强于内层疏水性纤维,水分子又再次从织物的内层转移到外层,最后散发到大 气中去。

3、抗菌防臭性:

由于运动的特点造成汗液、皮脂腺大量分泌。而户外条件又不可能常换衣服,在适宜的温度和湿度环境下,微生物也就大量繁殖,导致人身上散发出不雅的气味并引发 瘙痒感。因此正规的户外运动服装都是经过抗菌防臭化学整理的。整理的途径一般是将具有杀菌作用的有机季胺型、咪唑啉型表面活性剂或银、铜等重金属离子通过 树脂和交链剂固定在纤维上,使其具有一定的耐洗性。当然,选择杀菌剂的一个重要原则肯定是无毒或低毒,否则就是舍本求末了。近年来日本在天然抗菌整理剂的 研究上做了不少探索,例如采用芦荟、艾叶、桉叶、玫瑰花等具有杀菌作用的芳香油提取物,将其包覆在多孔性有机微胶囊或多孔性陶瓷粉末中附着在织物上,并加 以树脂交联固定,通过摩擦、积压等机械作用缓慢释放出杀菌剂以达到耐久抗菌整理的目的。这一类天然抗菌剂不仅无毒无害,而且还有一定的保健功能,应该是抗 菌整理的发展方向。不过由于固定抗菌剂的手段目前很有限,因此抗菌剂的耐洗性不够好,每洗涤一次抗菌性能就下降一些,一般几十次之后就完全消失。

4、防污和易去污性:
户外运动经常行走穿梭在泥泞潮湿的山野林间,衣服擦脏是难免的事,这就要求服装外表要尽量不容易被污渍所沾污,而一旦被沾污之后又要易于洗涤去除。改变纤维 的表面性能,大幅度提高了织物的表面张力,使油污和其他污渍难以渗透到织物内部去,轻微的污渍用湿布揩擦即可除去,较重的污渍也易于清洗。而防污整理不仅 能够防止油污的污染,还同时具有防水透湿的性能,一般被称为“三防整理”(拒水、拒油、防污),属于比较实用有效的高级化学整理手段,常用在服装外层和背 包、鞋子、帐篷的面料整理上。
5、抗静电和防辐射整理
登山是户外运动的核心内容,除了原始密林之外,海拔3000米以上的高山高原地带由于气压低,水分易于挥发,环境一般都比较干燥,而户外服装基本都是化学纤维织物制成,因此静电问题较为突出。静电的危害一般表现为衣服易起毛起球、容易沾染灰尘污垢、贴近皮肤有电击和粘滞感等等。如果携带有如电子罗盘、海拔表、GPS导航仪等精密的电子仪器,就有可能被服装的静电所干扰而产生错误,带来严重后果。
任何物体相互摩擦都可能产生静电,但是只有干燥的绝缘物体才会把静电积累起来造成危害。因此最好的抗静电织物当然是天然纤维织成的,但是如前所述,纯天然纤 维难以胜任户外运动的特殊要求,而且即使是天然纤维,在非常干燥的环境下也会因为缺乏水分子而产生静电现象。织物的抗静电整理途径主要有两点:一是干脆在 织物中织入金属丝,做成导电织物(同时也是电磁波屏蔽织物和防辐射织物),把摩擦产生的静电及时传导逸散到外界去。但是这种织物不适合运动服装使用,主要 是柔软性不好,不够舒适。另一种方法就是采用嵌段聚醚、聚丙烯酸酯等具有吸湿作用的抗静电剂,给织物表面涂布一层可以吸附水分子的化学薄膜,使织物表面形 成一层连续的导电水膜,将静电传导逸散。
高海拔地区由于大气层相对变薄,对紫外线的阻隔过滤作用大大降低,紫外线的强度比低海拔地区高得多。紫外线能有效地促进维生素的生成,具有杀菌作用,但过分 强烈的照射会给人的皮肤带来伤害。而紫外线的穿透力是很强的,一般纤维织物并不能完全屏蔽它的照射。把纳米级的无机二氧化钛(TiO2)、纳米氧化锌(ZnO)等紫外线屏蔽剂和有机的水杨酸系、氰基丙烯酸酯系、二苯甲酮、苯并三唑等紫外线吸收剂,采用树脂交联的方法固着在织物上,就能够起到一定的防辐射作用。
可以这么说,户外运动服代表着当今纺织科学发展的最新前沿技术,这也是一件看似不起眼的登山服、冲锋裤动辄几百上千甚至几千元的一个重要原因(当然也不排 除品牌价值和功能款式等因素)。尽管价格确实不低,但是一套集防风、透气、防潮、保暖、防辐射等诸性能为一体的专业户外运动服装,对于一个登山者来说,有 时可能会具有与生命相同的含意!不过,由于户外运动的多样性、复杂性和不可预见性,对服装的功能因环境和运动方式的不同,可能会有很多截然不同的要求,因 此,就目前的科学技术来说,户外运动服装的总体性能还是难以做到面面俱到尽善尽美。

核心关键词: 运动服面料