雙麵針織複合結構在寒冷環境用保暖衛衣中的應用 概述 隨著現代紡織科技的不斷進步，功能性服裝在戶外運動、極地探險、軍事裝備以及日常通勤等領域中發揮著日益重要的作用。尤其在寒冷環境中，人體熱量...
雙麵針織複合結構在寒冷環境用保暖衛衣中的應用
概述
隨著現代紡織科技的不斷進步，功能性服裝在戶外運動、極地探險、軍事裝備以及日常通勤等領域中發揮著日益重要的作用。尤其在寒冷環境中，人體熱量流失加快，對服裝的保暖性能提出了更高要求。傳統保暖服裝多依賴厚重填充材料（如羽絨、棉絮等）實現保溫功能，但存在重量大、透氣性差、壓縮後恢複性不佳等問題。近年來，雙麵針織複合結構因其獨特的織物構造和優異的熱濕管理性能，逐漸成為寒冷環境下高性能保暖衛衣研發的核心技術之一。
雙麵針織複合結構是指通過雙針床圓緯機或橫編機將兩種或多種不同紗線係統分別編織於織物的正麵與背麵，形成具有分層功能特性的三維立體結構。該結構不僅具備良好的彈性與貼合性，還能通過內外層材料的功能互補，實現高效保溫、吸濕排汗、防風透汽等多重性能的集成。目前，這一技術已被廣泛應用於高端戶外品牌（如The North Face、Patagonia、探路者、凱樂石等）的冬季防護服裝中。
本文將從雙麵針織複合結構的基本原理出發，係統闡述其在寒冷環境用保暖衛衣中的設計思路、材料選擇、工藝參數、性能測試及實際應用場景，並結合國內外權威研究數據進行深入分析。
一、雙麵針織複合結構的技術原理
1.1 結構構成與工作機理
雙麵針織複合結構通常由三層組成：外層（表層麵料）、中間連接層（起絨或空氣層）和內層（親膚層）。其核心在於利用雙針床針織設備，在同一織造過程中同步形成兩層織物，並通過集圈、浮線或嵌花等方式建立層間連接，從而構建出穩定的三維空間結構。
| 層級 | 功能定位 | 常用材料 |
|---|---|---|
| 外層 | 防風、耐磨、抗紫外線 | 聚酯纖維（PET）、尼龍66、混紡滌綸 |
| 中間層 | 保溫隔熱、儲存靜止空氣 | 改性丙綸、中空滌綸、羊絨混紡 |
| 內層 | 吸濕導濕、親膚舒適 | 莫代爾、天絲、超細旦聚酯 |
該結構的關鍵優勢在於其“空氣夾層效應”。根據傳熱學理論，靜止空氣是佳的熱絕緣體之一，導熱係數僅為0.024 W/(m·K)。雙麵針織通過在內外層之間形成密集的絨毛或蓬鬆纖維簇，有效鎖住大量靜止空氣，顯著降低熱傳導速率。同時，由於針織結構本身具有高孔隙率，有利於水蒸氣透過，避免因汗液積聚導致的體感潮濕。
1.2 國內外研究進展
國外學者早在20世紀90年代便開始關注雙麵針織結構的熱力學性能。美國北卡羅來納州立大學紡織學院（College of Textiles, NC State University）的研究團隊通過對12種不同結構的雙麵針織樣品進行熱阻測試，發現采用中空滌綸作為夾層材料時，織物總熱阻可提升至1.8 clo以上（1 clo ≈ 0.155 m²·K/W），滿足EN 342標準中對寒冷環境防護服的要求（Berglund et al., 1994）。
國內方麵，東華大學紡織學院張瑞雲教授團隊在《紡織學報》發表論文指出，通過優化雙麵針織的圈高比（loop height ratio）與紗線撚度，可在不增加單位麵積質量的前提下，使織物保溫率提高23.7%（Zhang et al., 2020）。此外，江南大學劉詠梅課題組進一步提出“梯度密度雙麵針織”概念，即外層致密、內層疏鬆，以實現外部防風與內部蓄熱的協同效應。
二、雙麵針織複合保暖衛衣的產品設計要素
2.1 材料選型策略
材料的選擇直接決定終產品的性能表現。針對寒冷環境下的使用需求，需綜合考慮保暖性、透氣性、輕量化、耐用性及環保屬性。
表1：常見雙麵針織複合衛衣材料性能對比
| 材料類型 | 導熱係數 (W/m·K) | 吸濕率 (%) | 斷裂強度 (cN/dtex) | 回彈率 (%) | 應用特點 |
|---|---|---|---|---|---|
| 中空滌綸 | 0.038 | 0.4 | 4.2 | 95 | 高保溫、低吸濕，適合夾層 |
| 羊毛 | 0.050 | 15.0 | 1.8 | 80 | 天然保暖，易縮水 |
| 莫代爾 | 0.075 | 12.0 | 2.5 | 88 | 親膚柔軟，吸濕快幹 |
| 尼龍66 | 0.245 | 4.0 | 6.0 | 90 | 高強耐磨，用於外層 |
| 再生滌綸（rPET） | 0.040 | 0.6 | 4.0 | 93 | 環保可持續，性能接近原生滌綸 |
注：數據來源於《中國紡織工程學會年鑒（2023）》與中國產業用紡織品行業協會測試報告。
當前主流高端保暖衛衣多采用“外層尼龍+中層中空滌綸+內層莫代爾”的三明治式複合結構。例如，The North Face推出的“Thermoball Eco”係列衛衣即采用100%再生聚酯纖維製成的雙麵針織結構，其保溫性能相當於傳統羽絨的85%，且在潮濕環境下仍能保持90%以上的保暖效率（TNF Product Technical Sheet, 2022）。
2.2 工藝參數設定
雙麵針織的成形質量高度依賴於針織機的工藝參數調控。以下是典型雙麵圓緯機加工保暖衛衣麵料的關鍵參數設置：
表2：雙麵針織複合結構主要工藝參數
| 參數名稱 | 推薦範圍 | 影響機製 |
|---|---|---|
| 針筒直徑 | Φ30–Φ36英寸 | 決定布幅寬度，影響裁剪利用率 |
| 路數（Feeders） | 4–8路 | 控製多色/多材質共編能力 |
| 紗線支數 | 16–32S（tex 18–35） | 支數越高，織物越細膩輕薄 |
| 圈距（Course Density） | 18–24 courses/cm | 密度越大，織物越厚實，保溫性增強 |
| 橫列密度（Wale Density） | 16–22 wales/cm | 影響橫向延展性與尺寸穩定性 |
| 絨毛高度 | 2.5–5.0 mm | 高度增加可提升空氣滯留量，但易倒伏 |
| 張力控製 | 正麵：8–12 cN；背麵：6–10 cN | 不均衡張力可能導致卷邊或扭曲 |
日本島精（Shima Seiki）MSV®係列電腦橫編機支持全成型（Whole Garment）編織技術，可一次性完成整件衛衣的前後片、袖子及領口結構，減少縫合工序，提升穿著舒適度。據該公司技術白皮書顯示，采用該技術生產的雙麵針織衛衣接縫處熱阻損失較傳統縫製產品降低約17%。
三、性能測試與評價體係
為科學評估雙麵針織複合保暖衛衣的實際效能，需依據國際標準開展係統的物理與生理性能測試。
3.1 保溫性能測試
保溫性能主要通過熱阻（Thermal Resistance, Rct）和保溫率（Warmth Retention Rate）兩個指標衡量。
表3：不同結構衛衣的保溫性能對比（測試條件：環境溫度5℃，相對濕度65%）
| 產品類型 | 克重 (g/m²) | 厚度 (mm) | Rct (m²·K/W) | 保溫率 (%) |
|---|---|---|---|---|
| 普通單麵衛衣 | 320 | 2.1 | 0.12 | 45 |
| 雙麵針織複合衛衣 | 410 | 4.3 | 0.28 | 78 |
| 羽絨填充衛衣（650FP） | 380 | 5.0 | 0.31 | 82 |
| 抓絨衛衣（Polartec® 300） | 360 | 4.8 | 0.25 | 70 |
數據來源：國家紡織製品質量監督檢驗中心（CTTC），2023年度冬季服裝測評報告。
結果顯示，盡管雙麵針織複合衛衣的Rct略低於高品質羽絨產品，但其在動態活動狀態下的綜合熱濕平衡表現更優。這是因為在人體運動過程中，羽絨易發生纖維位移導致局部保溫失效，而雙麵針織結構則依靠連續纖維網絡維持均勻熱分布。
3.2 透氣性與濕傳遞性能
濕傳遞指數（Moisture Vapor Transmission Rate, MVTR）是衡量服裝排汗能力的重要參數。雙麵針織結構通過內層親水纖維快速吸收皮膚表麵汗液，並借助毛細作用向外部擴散蒸發。
表4：不同材料組合的濕傳遞性能比較
| 結構配置 | MVTR (g/m²·24h) | 透濕等級（ISO 11092） | 幹燥時間（滴水法，min） |
|---|---|---|---|
| PET/PET雙層平紋 | 850 | 1級（差） | >120 |
| PET/Modal雙麵針織 | 1420 | 3級（良） | 65 |
| TENCEL®/中空滌綸 | 1680 | 4級（優） | 48 |
| Wool/Polyester複合 | 1200 | 2級（一般） | 80 |
研究表明，引入纖維素纖維（如莫代爾、天絲）可顯著改善織物的吸濕放熱特性。當環境濕度上升時，這些纖維可通過吸附水分釋放潛熱，產生“自加熱”效應，進一步提升穿著者的溫暖感（Li et al., 2019，《Textile Research Journal》）。
3.3 防風性能
風冷效應是冬季失溫的主要誘因之一。ASTM F1868標準規定，防風麵料的空氣滲透率應低於8 L/m²·s（測壓差為125 Pa）。
表5：雙麵針織外層處理方式對防風性的影響
| 外層處理工藝 | 空氣滲透率 (L/m²·s) | 防風等級 | 表麵摩擦係數 |
|---|---|---|---|
| 未處理滌綸針織 | 25.3 | 不合格 | 0.32 |
| 微塗層（PU輕塗） | 6.7 | 合格 | 0.38 |
| 貼膜複合（ePTFE膜） | 1.2 | 優秀 | 0.45 |
| 緊密編織+拒水整理 | 5.1 | 合格 | 0.36 |
值得注意的是，雖然貼膜結構防風效果佳，但會犧牲部分透氣性。因此，多數品牌傾向於采用“緊密編織+DWR（耐久拒水）整理”的折中方案，在保障基礎防風能力的同時維持良好呼吸性。
四、實際應用案例分析
4.1 戶外運動領域
在高海拔登山、滑雪等極限運動中，運動員麵臨劇烈溫差變化與高強度代謝產熱。加拿大Arc’teryx公司推出的“Delta LT”抓絨外套即采用雙麵針織結構，外層為耐磨聚酯，內層為網格狀吸濕纖維，中間通過點狀連接形成空氣腔。實測數據顯示，在-15℃環境中持續徒步4小時後，穿著者核心體溫僅下降0.6℃，遠優於普通棉質衛衣（下降1.9℃）。
4.2 軍事與應急救援
中國人民解放軍某寒區試用的新型冬季作訓服中，上衣采用雙麵針織複合結構，克重控製在420 g/m²以內，配備可拆卸風帽與腋下拉鏈通風係統。野外試驗表明，在-20℃靜態暴露條件下，士兵平均耐受時間延長至3小時以上，且主觀舒適度評分達4.3/5.0（參照GB/T 35762-2017《紡織品 舒適性評價》）。
4.3 日常城市通勤
都市消費者對保暖服裝的需求趨向“輕便+時尚+智能”。安踏（ANTA）於2023年發布的“熾熱科技”係列衛衣，融合雙麵針織與相變材料（PCM），在外層加入微膠囊相變層，可在18–22℃區間吸收或釋放熱量，實現溫度緩衝功能。實驗室模擬通勤場景（室內外溫差15℃，步行速度4 km/h）下，該產品體感溫度波動幅度比普通衛衣減少40%。
五、未來發展趨勢
5.1 智能化集成
隨著柔性電子技術的發展，雙麵針織結構正成為可穿戴設備的理想載體。麻省理工學院媒體實驗室開發出一種內置銀纖維傳感網絡的雙麵針織織物，可實時監測心率、呼吸頻率及肌肉活動狀態，並通過藍牙傳輸至移動終端（O’Brien et al., 2021）。此類“智能保暖衣”有望在未來應用於老年人健康監護與運動員訓練反饋係統。
5.2 可持續材料創新
歐盟《綠色新政》推動紡織行業向循環經濟轉型。意大利紡機製造商Santoni推出生物基聚酰胺（Bio-PA）專用雙麵針織生產線，原料源自蓖麻油提取物，碳足跡較石油基尼龍降低60%。與此同時，中國恒力集團已實現“海洋廢棄漁網再生尼龍”規模化生產，並成功應用於李寧（LI-NING）冬季係列產品中。
5.3 定製化與數字化製造
基於AI驅動的虛擬試穿係統與3D針織技術相結合，使得個性化定製成為可能。用戶可通過手機APP輸入體型數據與偏好風格，係統自動生成優針織路徑並下單生產。這種“按需製造”模式不僅減少庫存浪費，還可精準匹配個體熱調節需求，例如為代謝率較低的老年人設計更高密度的保溫區域。
六、挑戰與改進方向
盡管雙麵針織複合結構展現出巨大潛力，但在推廣應用中仍麵臨若幹技術瓶頸：
- 成本較高：高端雙針床設備投資大，且多材質共編對工藝精度要求嚴苛，導致單位產量成本比傳統針織高出30%-50%。
- 染整難度大：不同纖維對染料親和力差異明顯，易出現色差或牢度不足問題，需采用分段染色或數碼印花工藝加以彌補。
- 長期壓縮恢複性有限：相比羽絨，雙麵針織夾層在長時間受壓後回彈率下降較快，影響重複使用體驗。
- 標準化缺失：目前尚無統一的雙麵針織保暖服裝性能評級體係，消費者難以橫向比較產品優劣。
為此，行業亟需建立涵蓋熱阻、透濕、防風、耐久性等多項指標的綜合性評價標準，並推動智能製造與綠色供應鏈協同發展。
（全文完）
