戶外運動服裝面料的功能性整理

戶外運動服裝面料的功能性整理
戶外運動的種類雖然很廣，但專業的戶外運動服裝如沖鋒服等主要是針對登山、滑雪等高寒運動而言的。戶外運動除了對參與者本身體能和技巧的要求外，還需要戶外服裝能適應惡劣的天氣和復雜的地理環境，以保障運動者的人身安全。戶外運動服裝與居家服裝雖然沒有什么本質區別，但由于戶外和運動這兩個特性，對服裝的要求也相對較為嚴格和苛刻：戶外運動發熱量大、汗液蒸發多，要求服裝散熱和透氣性能良好；野外難免遇到風雨雪霧，服裝要有一定的防水性能；戶外運動希望盡量減輕負重、服裝要盡量輕便；野外風大，高山寒冷，防風保暖性能要求高；戶外洗滌條件有限，服裝的抗菌防臭和防沾污性要求高；野外作業攀巖穿林，服裝要求有良好的抗拉伸和抗撕破性……，這些性能的要求從紡織技術的角度而言是非常苛刻的，甚至很多指標是相互抵觸的。任何一種單一的天然或化學纖維都無法達到這些要求，只能通過多種纖維的復合以及多途徑化學整理來盡量達到這些功能。
1、保暖性：
雖然保暖性是與織物厚度密切相關的，但是戶外運動不允許服裝過于厚重，因此既要保暖又要輕便才符合戶外運動服裝的特殊要求。常見的方法是在滌綸等合成纖維紡絲液中加入含氧化鉻、氧化鎂、氧化鋯等特殊陶瓷粉末，特別是納米級的微細陶瓷粉末，它能夠吸收太陽光等可見光并將其轉化為熱能，還可反射人體自身發射出的遠紅外線，因此具有優異的保溫、蓄熱性能。當然也可以把遠紅外陶瓷粉、粘合劑和交聯劑配制成整理劑，對織成的織物進行涂層處理，再經干燥和焙烘處理，使納米陶瓷粉附著于織物表面和紗線之間。這種整理劑發射出的波長為8~14μm的遠紅外線，還具有抑菌、防臭、促進血液循環等保健功能。
此外，根據仿生學原理，參考北極熊毛的結構把滌綸纖維內部做成多孔空心狀、使纖維內包含大量不流通空氣，外部做成螺旋卷曲狀以保持蓬松性，都能在保證質地輕盈的前提下起到良好的保溫作用。當然，把衣服甚至織物都做成雙層乃至三層，使不流通空氣層增多，也是傳統的保暖措施之一。
2、防水透濕性：
運動會散發大量的汗液，而戶外又難免遭遇風雨，這本身就是一對矛盾：既要能防雨雪浸濕，又要能及時把身體散發出的汗液排放出去。幸好人體散發出的是單分子狀態的水蒸汽、而雨雪則是聚集狀態的液態水滴，它們的體積大小相差甚遠。此外，液體的水有一種被稱為表面張力的特性，也就是聚攏自身體積的特性，我們在荷葉上看到的水是呈顆粒狀的水珠而不是平鋪開的水漬，這是因為荷葉表面有一層附有蠟質的茸毛組織，水滴由于表面張力的作用無法在這層蠟質茸毛上擴散和滲透。如果你把一滴洗滌劑或洗衣粉溶入水珠，由于洗滌劑能夠大大降低液體的表面張力，水珠就會立即解體散開平鋪在荷葉上。防水透濕服裝就是利用了水的表面張力特性，在織物上涂布一層PTFE(與“耐腐蝕纖維之王”的聚四氟乙烯PTFE的化學成分相同而物理結構不同)的增強織物表面張力的化學涂層，使水珠盡量收緊而不能散開、浸潤織物表面，從而無法透過織物組織上的孔隙。同時這種涂層又是多孔性的，單分子狀態的水蒸氣可以順利透過纖維間的毛細管孔道散發到織物表面。
在進行較大的運動量之后如果在野外停下來休息，就有可能因為外界氣溫低、汗水無法及時逸散而在衣服內層形成水滴，使人有一種很不舒服的感覺，這就是所謂的“結露”現象。有一種稱為“低結露”的特殊透濕性整理工藝，它采用聚氨基甲酸酯(PU)與親水性的納米陶瓷粉末對織物進行涂層整理，在身體大量蒸發汗液時可以吸收過多的汗水蒸氣，從而避免了衣服內部水蒸氣超過飽和蒸汽壓而轉化為水滴的現象。
除了從纖維和涂層上想辦法之外，在織物結構上也可以盡量做到吸濕排汗。比如采用雙層組織結構，貼身的內層用疏水性纖維，而外層用親水性纖維，這樣汗液就能依靠毛細管作用，從皮膚上轉移到內層纖維上，再由于外層親水性纖維與水分子的結合力強于內層疏水性纖維，水分子又再次從織物的內層轉移到外層，后散發到大氣中去。
3、抗菌防臭性：
由于運動的特點造成汗液、皮脂腺大量分泌。而戶外條件又不可能常換衣服，在適宜的溫度和濕度環境下，微生物也就大量繁殖，導致人身上散發出不雅的氣味并引發瘙癢感。因此正規的戶外運動服裝都是經過抗菌防臭化學整理的。整理的途徑一般是將具有殺菌作用的有機季胺型、咪唑啉型表面活性劑或銀、銅等重金屬離子通過樹脂和交鏈劑固定在纖維上，使其具有一定的耐洗性。當然，選擇殺菌劑的一個重要原則肯定是無毒或低毒，否則就是舍本求末了。近年來日本在天然抗菌整理劑的研究上做了不少探索，例如采用蘆薈、艾葉、桉葉、玫瑰花等具有殺菌作用的芳香油提取物，將其包覆在多孔性有機微膠囊或多孔性陶瓷粉末中附著在織物上，并加以樹脂交聯固定，通過摩擦、積壓等機械作用緩慢釋放出殺菌劑以達到耐久抗菌整理的目的。這一類天然抗菌劑不僅無毒無害，而且還有一定的保健功能，應該是抗菌整理的發展方向。不過由于固定抗菌劑的手段目前很有限，因此抗菌劑的耐洗性不夠好，每洗滌一次抗菌性能就下降一些，一般幾十次之后就完全消失。
美國道康寧AEGIS防霉抗菌劑采用分子鍵結的方式將十八個長碳鏈均勻的分布在織物表面,與織物纖維結合為一體,之后依靠物理作用進行殺菌,而不同于其他通過化學作用進行殺菌,以達到永久抗菌的效果.
4、防污和易去污性：
戶外運動經常行走穿梭在泥濘潮濕的山野林間，衣服擦臟是難免的事，這就要求服裝外表要盡量不容易被污漬所沾污，而一旦被沾污之后又要易于洗滌去除。改變纖維的表面性能，大幅度提高了織物的表面張力，使油污和其他污漬難以滲透到織物內部去，輕微的污漬用濕布揩擦即可除去，較重的污漬也易于清洗。而防污整理不僅能夠防止油污的污染，還同時具有防水透濕的性能，一般被稱為“三防整理”(拒水、拒油、防污)，屬于比較實用有效的高級化學整理手段，常用在服裝外層和背包、鞋子、帳篷的面料整理上。
5、抗靜電和防輻射整理
登山是戶外運動的核心內容，除了原始密林之外，海拔3000米以上的高山高原地帶由于氣壓低，水分易于揮發，環境一般都比較干燥，而戶外服裝基本都是化學纖維織物制成，因此靜電問題較為突出。靜電的危害一般表現為衣服易起毛起球、容易沾染灰塵污垢、貼近皮膚有電擊和粘滯感等等。如果攜帶有如電子羅盤、海拔表、GPS導航儀等精密的電子儀器，就有可能被服裝的靜電所干擾而產生錯誤，帶來嚴重后果。
任何物體相互摩擦都可能產生靜電，但是只有干燥的絕緣物體才會把靜電積累起來造成危害。因此好的抗靜電織物當然是天然纖維織成的，但是如前所述，純天然纖維難以勝任戶外運動的特殊要求，而且即使是天然纖維，在非常干燥的環境下也會因為缺乏水分子而產生靜電現象。織物的抗靜電整理途徑主要有兩點：一是干脆在織物中織入金屬絲，做成導電織物(同時也是電磁波屏蔽織物和防輻射織物)，把摩擦產生的靜電及時傳導逸散到外界去。但是這種織物不適合運動服裝使用，主要是柔軟性不好，不夠舒適。另一種方法就是采用嵌段聚醚、聚丙烯酸酯等具有吸濕作用的抗靜電劑，給織物表面涂布一層可以吸附水分子的化學薄膜，使織物表面形成一層連續的導電水膜，將靜電傳導逸散。
高海拔地區由于大氣層相對變薄，對紫外線的阻隔過濾作用大大降低，紫外線的強度比低海拔地區高得多。紫外線能有效地促進維生素的生成，具有殺菌作用，但過分強烈的照射會給人的皮膚帶來傷害。而紫外線的穿透力是很強的，一般纖維織物并不能完全屏蔽它的照射。把納米級的無機二氧化鈦(TiO2)、納米氧化鋅(ZnO)等紫外線屏蔽劑和有機的水楊酸系、氰基丙烯酸酯系、二苯甲酮、苯并三唑等紫外線吸收劑，采用樹脂交聯的方法固著在織物上，就能夠起到一定的防輻射作用。
可以這么說，戶外運動服裝代表著當今紡織科學發展的新前沿技術，這也是一件看似不起眼的登山服、沖鋒褲動輒幾百上千甚至幾千元的一個重要原因(當然也不排除品牌價值和功能款式等因素)。盡管價格確實不低，但是一套集防風、透氣、防潮、保暖、防輻射等諸性能為一體的專業戶外運動服裝，對于一個登山者來說，有時可能會具有與生命相同的含意！不過，由于戶外運動的多樣性、復雜性和不可預見性，對服裝的功能因環境和運動方式的不同，可能會有很多截然不同的要求，因此，就目前的科學技術來說，戶外運動服裝的總體性能還是難以做到面面俱到盡善盡美。

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