【精品】弹性针织物游泳衣发展的研究

【精品】弹性针织物游泳衣发展的研究 弹性针织物游泳衣发展的研究 杨楠楠 姜亚明 (天津工业大学 复合材料研究所，天津 300160) 摘要:本文介绍了游泳衣面料的发展情况，详述了游泳衣在款式设计和结构设计上的创新，并展望了游泳衣的发展趋势。 关键词:游泳衣;面料;款式设计;结构设计;发展趋势 Research on the development of elastic knitted fabrics Yang Nannan Jiang Yaming (Institute of Composite Materials, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300160) Abstract: This paper introduced the development of the swimwear fabrics, illustrated the styles design and the structural design, and the development trends of the swimwear are forecasted. Key words: swimwear; fabrics; style design; structural design; development trends 泳衣作为经编弹性织物的一种，它的发展和设计革新经历了近百年历程，并在人类道德和智慧的共同孕育下，伴随着高科技的发展不断得到新的改进。作为一种服装，泳衣变得越来越简单，而暴露的身体部位越来越多。当代泳衣具有一定社会特点和实用特点:它们非常贴身而且减低了水的阻力。从美学角度来说，现代泳衣突出现了健康的身体。 1、泳衣面料的发展 纵观泳衣的发展，采用的面料从纯天然的纤维织物—化学纤维织物—混合纤维织物，不断研制对身体产生最小阻力、最大舒适感的材料--在款式上竞技泳衣从单一的遮羞功能到低阻力的科学设计，而大众泳衣的色彩图案及款式则随着科技和文化相结合的新发展，大量采用新材料、新款式、新工艺、新色彩、新图案及新潮流设计的泳衣令人眼花绰乱、目不暇接。 最早的泳衣之一是Arnie Borg设计的Racer back( Racer back 泳衣在背中间连接以防吊带滑落)。那时，服装是用羊毛制作的，重约5kg。它的吸湿能力很强，并不特别合体，易产生阻力。这种服装没有弹性，不能保持原状，因此容易起皱或形成气袋，从而会减慢游泳者的速度。 1937年轻薄的尼龙布就可以将以前繁琐的泳衣取代掉了，而且 尼龙总是有无限的颜色和花样可以变化。后来由于缺乏适合快速运动的面料，缝制出的服装对身体的覆盖越来越少。像Speedo公司设计的用于奥运会的露背高腿泳衣(后背几乎完全裸露)在游泳表演中使用日益普遍。 1974年美国杜邦公司发明了一种能双向伸缩的聚氯脂纤维，这一技术成果很快被日本利用，推出了不用橡胶层的游泳衣。由于这种泳衣使用纵横两个方向都可伸缩的聚氨脂纤维，有效地防止了泳衣伸长后从缝中流人更多的水。另外由于聚氨酯纤维富有弹性，遮住了人体凸凹不平的部位，使身体更趋干流线型，大大减少了运动员前进时的阻力。 1992 年出现了一种称之为“S2000”的新型泳衣。泳衣面料采用聚酯微纤维和莱卡弹性纤维制成，再经特殊整理。因此，它的阻力系数较低，比传统织物快15,。Speedo公司将泳衣的后背一直做到脖子，从而彻底摒弃了那种尽可能省料的服装风格。这种泳衣的材料抑制对水的吸收，引导水分更自由地往复循环，能显著减少游泳时的摩擦阻力。面料的更新，使泳衣全身的覆盖面加大。 2000年，Speedo公司推出一种让世界惊叹的新型游泳衣第一代鲨鱼皮-FASTSKIN，即“快速皮肤”FS1，其泳衣结构见图1所示。它是一种将运动员从脖颈到踝关节全部包裹起来，采用类似鲨鱼皮肤结构的原理制成的类似人体的皮肤。在面料上经过特别处理，采用包含类似鲨鱼皮肤上能够尖状突起的脊形结构的新型面料，其宽度和高度都是严格按照鲨鱼的结构比例制成的，同时“快速皮肤”的面料中还增加一种叫做“超级弹性”的成分，它能有效地减少肌肉的震荡。 2004年，第二代鲨鱼皮泳装FASTSKIN FS2已经悄然问世了。这种全身包覆泳装根据游泳比赛中男女运动员身体部位对水的阻力采用两种不同表面性能的织物--Fast skin和Flex skin制作。Fast skin为含75%阳离子聚酯和25%弹性丝的经编织物，其表面轧花，花纹形状模仿鲨鱼皮，以起到拒水效果。Flex skin为含80%聚酯和20%弹性丝的经编织物，将织物作丝光处理和涂层处理以使其表面平坦光滑，并进行拒水处理。 2007年，Speedo公司又推出了第三代鲨鱼皮泳装，即鲨鱼皮FS -PRO泳衣。鲨鱼皮PRO采用先进的织物面料，由防氯弹性纱和特细尼龙纱纺织而成。测试表明，该款泳衣吸水率最低，同时该织物是目前市场上最轻的，而它的弹力比同类产品高15%。这种弹力增加了核心稳定性，可减少肌肉振动进而减少能量损耗。同时，它也是轻巧型织物泳衣中受静态阻力最小的。 2008年，刚刚面世的第四代鲨鱼皮FASTSKIN LZR RACER，由极轻、低阻力、防水和快干性能LZR Pulse面料组成，是全球首套以超音速熔接生产的无皱褶效果比赛泳装。此外，泳衣上使用的特殊的LZR镶条，可将泳者的身体尽可能塑成流线型，减少游泳时受到的阻力。 如今，新型生物基PTT泳装面料问世，CorntecTM泳装面料以杜邦公司的Sorona(杜邦公司最新推出的来源于玉米的新型高分子聚合物)为原料，是海天轻纺与杜邦公司技术合作的结晶。它集尼龙和涤纶的优点于一身，使织物既具有功能性，又具有舒适性。手感柔软、良好的拉伸回弹性、色泽鲜艳、色牢度高、耐日晒和氯、抗污和免烫性能，使其特别适合于泳装，相比经编锦氨面料和涤氨面料，它有可能成为新一代泳衣的首选面料。锦氨面料见图2所示，涤氨见图3所示。 图1 鲨鱼皮泳衣的结构 图2 锦氨面料 图3 涤氨面料 随着当今科学技术的发展，含有高科技的各种新型织物面料纤维应运而生，有效地改变了纤维的强度、伸长、模量及弹性等性能，尽可能地满足了泳衣面料在防水、透气、耐磨、伸缩度、舒适度等多种功能的需求。 2、泳衣款式设计的创新 本世纪30年代至今，泳衣款式的变化不仅是追求美，还直接影响游泳速度。尤其是作为比赛泳衣的开发，主要目的莫过于提高游泳 速度。为达到这一目的，首先应减少游泳过程中款式的阻力。 流体力学专家研究表明，阻力若减少1%，速度可提高0.3%。基于此研究，泳衣款式设计极力要解决的是克服“漩涡阻力”、“波阻力”、“表面摩擦力”。漩涡阻力，即有游泳时水灌入泳衣内使泳衣离开身体，离开身体的泳衣使水流在身体周围形成漩涡，从而减慢游泳速度。传统的泳衣认为克服因产生漩涡引起水流而增加的阻力，硅橡胶能抑制泳衣材料的延伸，从而提高泳衣与人体的密着性和整体效果，起到了整流、防止漩涡产生的作用。 在有组织的游泳活动开展的早期，游泳服装款式设计的目的仅仅是为了覆盖身体。款式阻力约占整个阻力的90%，表面阻力约占10%。款式阻力来自当身体在水中移动时水的动力位移，但是随着科技的发展，人们把注意力转移到寻找可以达到更高速度的服装式样上。 在解决款式阻力的努力中，游泳者穿的泳衣至少小两个尺码使身体曲线保持平滑从而使水能更快地通过身体。通过立体剪裁的款式，使泳衣与人体的胸部、臀部匹配更加紧密，从而降低阻力。服装偏紧，剪裁适中，游泳衣的面料和缝线都非常结实，而服装仍然能保持舒适。 (1)S2000泳衣 图4 已取得专利权的Speedo泳衣的针迹设计 此织物属于Speedo公司独有，图4所示，每个针迹由9根缝纫线组成，1cm接缝用40cm缝纫线，每件衣服需230cm缝纫线。S2000利用了相当先进的微纤维和弹性纤维技术，聚酯纤维的直径为9微米，该面料系用36根长丝纱编织成的32机号针织物。它具有很好的通用性和弹性，并且和所有微纤维织物一样，透气、可洗、重量极轻布面精细。织物上的微孔会引起织物抽丝或撕裂，因此要采用经编结构。 (2) SPIRAL泳衣 日本的ARENA公司研制而成的SPIRAL泳衣，见图5所示。SPIRAL的螺旋设计能减低水阻，而其特制面料紧贴身体，提升选手的速度及耐力，比传统泳衣高出11%。比较SPEEDO公司的“快速皮肤”，SPIRAL的设计集合了以下三大理论: a.整流作用 当对象在水中移动时，其不平的表面会造成各种微小的漩涡，而这些微小的漩涡能减少水乱流的情况。这个现象被称为“整流作用”。ARENA的专家将这种高效率的“整流”表现进一步研制出拥有独特沟纹的SPIRAL泳衣产品。而纹沟的方向经严格研究改进，每部分更能提高其准确性，使SPISAL拥有更有效的“整流”表现，以减低水阻。 b.调校体型 SPIRAL的螺旋设计根据人体线条特别研制，充分利用面料的收缩特性，令游泳选手身体每一部分都能绝对贴身及有如量身定造般的效果，尤其能减少臀部及胸部弯曲部分形成的阻力。宽紧度适中的SPIRAL，有如泳手的第二层皮肤，令泳手能浑然忘却泳衣的存在，适体自然，从而施展浑身解数。 c.减少水流阻力 SPIRAL的物料表面经过特别处理，其功能之卓越，只要把水泼于其表面便能显而易见。水分会变成圆点，犹如莲叶上的露珠一样，而因这特别的处理，一层空气层由泳衣本身及水之间慢慢形成。这层空气层扮演着润滑剂的角色，减少了水流所带来的阻力。与此同时，SPIRAL极低的吸水特性有助于保持泳衣轻巧，对于选手来说，犹如穿着了一层空气一样。 (3)第一代鲨鱼皮- FASTSKIN 1 泳衣设计上的真正突破是第一代鲨鱼皮-FASTSKIN 1，见图6所示。FS1根据流体动力学原理，采用超伸展纤维制成，具有极强的弹性和伸展力，比普通游泳衣的速度提高了3,。它采用了鲨鱼脊形构造的原理，能够有效的使鲨鱼身体周围的水流走，从而减少阻力。 FS1模仿鲨鱼的皮肤，在泳衣上设计了一些粗糙的齿状突起，以 有效地引导水流，并收紧身体，避免皮肤和肌肉的颤动。这是由空气动力专家巴里?比克斯勒设计的，他利用动力学模拟软件(CFD)对这种泳衣降低阻力的效果进行了模拟测试，设计人员动用了多项高科技手段进行研究开发。他们对游泳运动员进行了全息扫描，设计人员通过扫描得到的数据，用计算机制造出了一个模拟的运动员。把这个模拟运动员在水槽中进行流水测试，观察水流和人体的摩擦，设计者运用多种材料来减低摩擦。FS1除了表面非常光滑外，还可以看到很有多鱼鳞状的暗纹，胸口，后背，袖口这里都有特殊的突起，这是为水流更快通过，使运动员能达到更快的速度。 图5 SPIRAL泳衣 图6 FS1女式全身泳衣 图7 FS2男式全身泳衣 (4)第二代鲨鱼皮- FASTSKIN 2 经过最先进的测试和表明，FS2比第一代“鲨鱼皮”FS1拥有更出色的技术，除了采用两种不同表面性能的织物--Fast skin和Flex skin外，该公司在泳衣设计上尽量通过减少接缝及其复杂程度来减轻质量并使其更合身。 FS2泳衣又增加了一些新的亮点，见图7所示。其表面以聚四氟乙烯抛光，保留FS1设计外，加入了一种叫做“弹性皮肤”的材料，可使人在水中受到的阻力减少4%。此外，还增加了两个附件:一是附在前臂上由钛硅树脂做成的缓冲器，使运动员拥有更好的水感，游起来更加轻松;二是振动控制系统—附在胸前和肩后的一些护垫，作用是帮助引导水流。每个运动员在定做该款泳衣时都必须先要把体型扫描输入电脑，通过计算以获得最佳的合身效果。这种泳衣覆盖面大，能将运动员从脖子、手腕到脚踝全都包得密不透风。泳装的质地经过 特别处理，外表像鲨鱼皮一样光滑，其表面分布着上百万个微小的“鳞片”，可以化解水中的涡流。 (5)第三代鲨鱼皮- FASTAKIN FS-PRO 此款式的泳衣可以减少肌肉振动和能量损耗。见图8所示。 图8 FS-PRO女式泳衣 图9 LZR RACER男士泳衣 (6)第四代鲨鱼皮- FASTSKIN LZR RACER LZR RACER泳衣是世界上第一款全身粘合接缝、超声波缝合的泳衣。见图9所示。 a.功能数据 整体功能比第二代鲨鱼皮提升10,;整体功能比第三代鲨鱼皮提升5,;起步和转身时，比第三代鲨鱼皮速度快4,。 b.胸部设计:LZR Panels物料 采用高科技无缝熔接技术，在胸口和大腿部分加上超博和超去水的LZR Panels物料，进一步增强运动员身体流线型和减少水阻力，见图10所示。 c.腹部设计:腹部固定 在泳衣内部增加类似腰封的设计，协助泳手在水中长时间保持最佳姿势和身体水位，见图11所示。 d.拉链设计:超低设计 泳衣背后的拉链设计在后腰最低的位置，这样可以减少水阻，见图12所示。 e.臀部设计:无缝设计 无缝设计被称为“一件头无缝泳衣”，在泳衣的胸部、腹部和大腿外侧加上特别的镶条，令水流更顺畅地通过泳衣表面。 图10胸部设计 图11 腹部设计 图12 拉链设计 3、泳衣的结构设计 泳衣的结构设计运用面料的伸缩弹性与各部位的设计量互补，以获得无承重感、无束缚感的舒适性能。因此，在泳衣的结构设计中，除了要符合泳衣的流行特征以外，需更加关注其面料及缝制工艺的合理性。 (1)泳衣的结构设计尺度与基本型 泳衣结构设计应能表现出准确的人体廓形，并赋予腰部、肩背部必要的活动机能。因此，在标准人台上作立体裁剪比较容易把握泳衣的外形，容易判断泳衣与人体的结构关系，但不易控制面料弹性在人体各处的均匀分布，会造成泳衣对人体的束缚压力不均匀。如果运用平面结构设计的，先设计出与标准人台或人体表面形态完全相符、呈贴体状态的基本纸样，之后，再根据面料的结构特性与工艺特性进行基本纸样的补正，根据款式的造型特征进行分割、并合等结构变化，才能得到松紧适度，与人体形态相符的泳衣纸样。 (2)泳衣面料的特性 面料的弹性是由纤维原料和针织组织结构所具有的伸缩特性决定的，反映出面料的拉伸变形与恢复的能力。合成纤维中，氨纶长丝的伸长率高达100%以上，日本杜邦公司开发的莱卡(LYCRAPOWER)产品具有极好的弹性收缩性，使其贴紧肌体，并给肌体一定的弹性压力，可减轻运动引起的疲劳肌体颤动，改善体力，提高运动效率，是 理想的弹性泳衣材料。 此外，泳衣紧身贴体的廓形也要求面料组织结构具有经纬双向弹力，纬编针织物相互穿套的线圈结构有良好的伸缩性，其中，尤以罗纹组织织物纬向弹性最佳，织物密度越大，弹性越好。在泳衣的结构设计中，不可忽视面料弹性对其舒适性与合体性的作用，应使泳衣在紧贴人体的状态下，仍具有与人体运动时肌体表面变形相近的伸缩量。因此，需根据面料的弹性指标进行泳衣基本纸样的补正。对于纬向弹性伸长大、经向伸长小的面料，应减少泳衣围度使其紧身合体，同时增加泳衣长度使其保证运动所需的变形量，并补偿由于面料纬向拉伸而使经向缩短的变形量。常见针织面料弹性指标范围见图13所示。 图13 常见针织面料弹性指标范围 (3)泳衣缝制特性 弹力针织面料的泳衣一般用针织专用设备缝制，表面迹线用链式平缝线迹;合缝用五线包缝线迹;贴边、滚边用双针、三针绷缝线迹。此外，弹力针织面料在经过缝制后往往会产生缝纫工艺回缩，造成服装成品尺寸减少。缝纫工艺回缩率不仅受织物原料及组织结构的影响，也受生产、存放环境以及缝制工艺流程的影响。常见针织面料的缝纫工艺回缩率见图14所示。 图14 常见针织面料的缝纫工艺回缩率 4、未来游泳衣的发展趋势 游泳运动发展到现在，已经不是一种简单纯粹的竞技较量，它还是一次高科技的比拼，这一点在泳衣的发展上表现尤为明显。 (1)泳衣面料， a.新型纤维材料的使用，在泳衣面料素材方面, 考虑能够减少水的阻力和逆流的纺织方法以及面料的表面加工。创新的面料尽可能地满足 了泳衣面料在防水、透气、耐磨、伸缩度、舒适度等多种功能的需求。 b.对仿生学的研究。泳衣尽量模仿自然肌肤的滑爽，增强其对水的适应性。“鲨鱼皮”泳衣的研制来自模仿鲨鱼皮肤，就是把仿生学理论和流体力学理论合理的用到体育领域中的一次尝试。 (2)款式设计 a. 利用服装人体工学设计出便于活动的、很方便的立体裁剪以及强调突出人类身体的曲线线条，减少水的阻力的流线型泳装。 b. 泳姿上，不同的泳姿需要款式不同的泳衣。比如仰泳和蛙泳的服装就有很大不同，仰泳的泳衣可以将拉链从后背改到前胸，蛙泳的泳衣则在臀部上设计出更适合蹬腿的纹理。 c.在三维造型上，将会更多采用立体裁剪方式设计泳衣。 (3)缝迹 随着“第四代鲨鱼皮”的出世，泳衣作为弹性针织物的一种，其最终产品的服用性能将在很大程度上受到缝迹特性的影响，其缝迹特性又与缝迹结构、缝迹密度及缝线特性有关。未来泳衣的发展趋势将会更多地采用免缝合接缝技术。 (4)游泳衣的运动性能的研究 总之，游泳衣的发展方向是?平削身体的凹凸，使之更趋于流线型;?使水流沿身体表面流动;?防止游泳衣内进水或者使水从游泳衣内排出。 5.结语 世界在发展，科技在进步，科技的进步不但引起了泳衣制造加工领域的革命，也改变着人们对泳衣的设计和审美观念，而创新的面料尽可能地满足了泳衣面料在防水、透气、耐磨、伸缩度、舒适度等多种功能的需求，低阻力的款式设计不仅能修整游泳者的身体，而且可以减少皮肤上毛发引起的阻力，从而减低水的阻力。因此，弹性针织物游泳衣具有很好的发展前景。 参考文献: [1] E. 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