CN104382260A - 一种温度调节与运动舒适面料及成型服装 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种温度调节与运动舒适面料及成型服装，所述面料含有相变材料，且所述相变材料封装为扁带状的相变材料包后，在所述面料中横向织入，且所述相变材料包在所述面料中横向间隔排列。相变材料包的形状、在衣片中的位置、相变材料包分布形态根据人体工效学原理设计，根据着装后人体运动需求以及运动过程中人体体表变化规律确定。

Description

一种温度调节与运动舒适面料及成型服装

技术领域

本发明属纺织与服装科学与技术领域，具体涉及一种同时具备智能温度调节功能、符合人体结构特征及运动需求、具备穿着舒适及运动舒适功能的纺织面料及成型服装。

背景技术

在日常工作和生活中，人们经常需要交替进出温差比较大的环境。例如，冬季的室外温度低，室内温度高，人们需要反复交替地进入室内及室外环境；冷库的工作人员在进出冷库前后分别处于低温及高温环境条件。为了适应室内外及冷库内外温差较大的两种温度环境，人们通常需要通过加减服装来调整。但频繁穿脱服装对于反复交替处于两种不同温度环境情况下，给人带来极大的不便。

因此，冷热温度调节功能性服装逐渐成为世界各地学者研究的重点。调温服装可分为两大类，一类是被动温度调节，主要通过保暖材料的运用增加服装的保暖性能；另一类是主动温度调节。

在主动温度调节服装中，保暖性服装多用电加热方式。如公开号为CN94203055.9的专利提供了一种调温式电热服装，是在服装的夹层中布置有由优质致热镍铬合金材料，外包高强绝缘漆和耐温防水层制成的电热线，电热线的外端接有调温开关和接线插头。公开号为CN201310358761.X的专利提供了一种基于可变热阻的调温服装，包括服装面料层、柔性半导体热电阵列、服装衬里层、转换器、可调负载、控制器和外接电源连接件。一定范围内的变温基于服装自身热阻变化，无需能源耗费，当存在电力供应时，能通过半导体热电效应实现加热和制冷，满足极端温度情况等。在冷却服领域，主动式温度调节多采用液冷或气冷的方式，这类服装主要是通过消耗外部能源达到冷却的目的，如公开号为CN2042292及CN2036255的专利等。

此外，还有一些类似的技术。例如：公开号为的CN102534982A专利介绍一种智能空调服的无缝制作方法，专利采用的是智能调温纤维的温度调节作用，在纤维生产时将相变材料微胶囊添加到纺丝液中纺智能空调纤维，然后利用这种纤维设计智能调温服装；公开号为CN201468056U的专利介绍了一种智能调温毛衣，其特征在于采用智能调温纱线和丝光羊毛及天丝的混纺丝编织成具有一定外观特征的羊毛衫；公开号为CN102534982A和CN201468056U的专利为代表的一类采用空调纤维制成的调温服装。由于需要将相变材料首先封入微胶囊，之后将相变材料微胶囊添加到纺织液中纺出空调纤维。这类纤维中相变材料微含量很少，因此相变材料的温度调节作用有限；公开号为CN201783104U和CN2757616Y的专利均介绍了服装上缝制多个口袋，口袋内装入具有温度调节作用的介质材料从而达到温度调节的作用。这类技术存在的问题在于，将相变材料装入服装上缝制的口袋中，相变材料封装体积大，一方面重量过大，另一方面，相变材料在液态下会下沉到封装袋底部，再次凝固时会引起材料包上部空，下部材料过厚，材料整体分布不均匀，并且使整体服装温度调节作用不均匀和服装厚度过大而影响服用性能。

此外，现有的公开文献中，尚未发现根据人体结构特点及人体工效学原理设计相变材料分布的内容，以及通过织物组织结构设计的方法，在区域设计的基础上，直接将相变材料编织到成型服装产品或服装面料中的技术。

鉴于上述原因，本发明提供一种基于智能材料温度调节原理、人体热生理特点、热生理需求及人体-服装-环境系统热量传递原理的温度调节，以及基于人体结构特点、人体工效学原理与运动舒适成型服装及服装面料。

发明内容

本发明提供一种温度调节与运动舒适服装面料，所述面料含有相变材料，且所述相变材料封装为扁带状的相变材料包后，在所述面料中横向织入，且所述相变材料包在所述面料中横向间隔排列。

优选的，所述相变材料封装在高强度合成高分子材料中形成相变材料包，且所述相变材料包的尺寸为：宽度0.2至2厘米，长度2至40厘米。

优选的，所述相变材料为相变温度范围为15℃--34℃的智能相变材料。

优选的，所述成型服装及服装面料为双面编织及局部双层单面编织，并添加纱线配伍及织物组织结构的配伍设计，以及编织工艺设计制成。

优选的，所述面料用于上装、下装、袜子、帽子、手套以及保暖覆盖类用品的设计。

本发明还提供一种温度调节与运动舒适成型服装，所述成型服装根据人体体表特征、人体工效学原理、男女体型特征差异、着装规律及服装结构进行相变材料包的分布设计。

优选的，根据人体体表特征的相变材料包分布设计为：人体体表凹处放置相变材料包，人体体表凸起部位不放置相变材料包；人体体表曲率半径小的部位，相变材料包的长度相应缩短。

优选的，根据人体工效学原理的相变材料包分布设计为：负重部位不放置相变材料包；人体运动过程中，体表皮肤伸缩大的部位以及运动过程中运动幅度大的关节部位不放置材料包。

优选的，根据人体不同部位对外界温度变化的敏感程度，对外界温度变化敏感的部位放置相变材料包，对外界温度变化不敏感且妨碍人体正常工作及活动的部位不放置相变材料包。

优选的，根据着装规律及服装结构的相变材料包分布设计为：上下装重叠部位，不放置相变材料包；为满足服装领型的变化，领口部位不放置相变材料包；为满足袖口及下摆的紧口设计，袖口及下摆部位不放置相变材料包。

通过本发明提供的温度调节与运动舒适面料及成型服装，由正常的纺织纤维及相变材料包构成，并且相变材料包在面料编织或服装成型编织过程中直接织入，其形状、在衣片中的位置、相变材料包分布形态根据人体工效学原理设计，根据着装后人体运动需求以及运动过程中人体体表变化规律确定其分布位置。因此，人交替进入冷热环境时不用穿脱外衣，依靠智能服装的温度调节功能完全可以消除由于温差变化给人体造成的不适，适用于冬季人们日常进出室内外、车内外使用场所以及任何其它需要交替进入冷热环境的场所。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明较佳实施例提供的温度调节与运动舒适服装面料编织结构示意图；

图2是本发明较佳实施例提供的温度调节与运动舒适成型服装后片示意图；

图3是本发明较佳实施例提供的温度调节与运动舒适成型服装前片男款示意图；

图4是本发明较佳实施例提供的温度调节与运动舒适成型服装前片女款示意图；

图5是本发明较佳实施例提供的温度调节与运动舒适成型服装袖片示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明所提供的温度调节与运动舒适成型服装面料含有相变材料，且所述相变材料封装为扁带状的相变材料包后，在所述面料中横向织入，且所述相变材料包在所述面料中横向间隔排列。其中，所述相变材料封装在高强度合成高分子材料中形成相变材料包，且所述相变材料包的尺寸为：宽度0.2至2厘米，长度2至40厘米。

于此，由于人体热舒适时人体表面温度范围31.5℃--34.5℃，人体舒适时人身体小气候内温度范围29—33.5℃，以及在热量经由人体-服装-环境系统的传递中存在温度梯度，由人体向外部环境温度递减，故本实施例选择的相变材料为相变温度范围为15℃--34℃的智能相变材料，当人体由低温环境进入高温环境，或由高温环境进入低温环境时，智能相变材料均能在上述温度变化范围内提供相应的温度调节。

所述相变材料包在面料横向间隔排列。该种编织方式具备如下优点：使得服装面料与服装产品纵向具有的良好的弹性及延伸性；穿着时能够很好满足人体运动过程中身体各部位的弯曲、拉伸、扭转等各种运动需求，并能在运动过程满足人体皮肤表面的伸缩需求；同时，具有良好透气透湿性能。

在相变材料包的放置形式设计中，相变材料用量越多，对温度调节的作用及调节作用的持续时间越长。但相变材料包在相变过程中固态形式下硬挺，分布不合理会使得面料及服装的弹性、延伸性、运动舒适性等受到影响，并影响到服装的透气透湿性能。为了解决这一矛盾，本发明采用相变材料包相对集中的设计，并在相变材料分布相对集中的区域采用纵向间隔排列，即：在相变材料包分布相对集中的区域，减小每一个相变材料包的长度。例如设计为2-4个相变材料包并列放置的形式，使服装横向弹性及延伸性得以保证并兼备良好的透气透湿性能。

本实施例中所述面料为双面编织及局部双层单面编织，并结合纱线配伍及织物组织结构的配伍设计、编织工艺设计制成。

具体地，面料编织过程中，采用双面编织与局部双层平针单面编织结合的方法。在双层单面编织的部分形成中空的管状组织，相变材料包可放置在此中空管状内，上下两层单面组织完全覆盖相变材料包，使面料的外观及服用性能尽可能与常规面料无异。图1是本发明较佳实施例提供的温度调节与运动舒适服装面料编织结构示意图。如图1所示，a及e为双面编织，b及d为双层单面编织，形成的中空区域为中空管c，相变材料包放置在中空管c中。由此，上下两层单面组织完全覆盖相变材料包，尽量使面料的外观及服用性能与常规面料无异。即通过编织方法的变化，使得面料中放入相变材料包后，不会引起面料各处厚度的严重不均匀。

同时，通过纱线配伍设计及织物组织结构的配伍设计。例如，采用纱支粗细结合及组织结构变化的方式，使得面料中放入材料包的部位及不放入材料包的部位厚度尽量保持一致。在纱支粗细结合方面，单面编织选取精纺毛纱，双面编织选取粗梳毛纱，粗纺纱线直径为精纺毛纱的3/2左右，粗纺毛纱的蓬松效果更增加了双面编织部位的厚度，形成的单面编织部位厚度小于双面编织部位，减少放入PCM后引起的厚度不匀问题。在组织结构变化方面：双面部分选用半畦编组织，利用织物组织的横向扩张性能与中空部位的相变材料包配合；同时，半畦编组织相对较厚，进一步弥补放入PCM引起的厚度不匀。此外，还可以采用嵌花工艺，实现无材料包部位的双面编织以及有材料包部位的单面编织。

本发明提供的温度调节与运动舒适服装面料适用于上装、下装、袜子、帽子、手套等服装品类的设计，同时适用于各种保暖覆盖类用品等的设计。

本发明还提供一种温度调节与运动舒适成型服装，所述成型服装根据人体体表特征、人体工效学原理、男女体型特征差异、着装规律及服装结构进行相变材料包的分布设计。

图2是本发明较佳实施例提供的温度调节与运动舒适成型服装后片示意图。图3是本发明较佳实施例提供的温度调节与运动舒适成型服装前片男款示意图。图4是本发明较佳实施例提供的温度调节与运动舒适成型服装前片女款示意图。图5是本发明较佳实施例提供的温度调节与运动舒适成型服装袖片示意图。

由于人体表面有凹凸起伏的部位，根据人体体表特征的相变材料包分布设计为：人体体表凹处放置相变材料包，人体体表凸起部位不放置相变材料包；人体体表曲率半径小的部位，相变材料包的长度相应缩短。具体地，参照图2及图3：后片设计中，在两个肩胛中间的凹处及腰部凹处放置相变材料包，如图2中2及4区域；肩胛凸起部位不放材料包，如图2中3区域；颈部第七颈椎点为凸起部位，后领深点向下区域不放相变材料包，如图2中1区域所示。前片设计中，胸高点区域不放置相变材料包，如图3中11区域及图4中19区域不放置相变材料包；腰部区域为人体凹处，宜放置材料包，如图3中12区域及图4中20区域。

根据人体工效学原理的相变材料包分布设计如下。

负重部位不放置相变材料包。由于人体正常工作生活中经常需要背负挎包等，相变材料包在局部负重压迫下，一是影响舒适性，二是局部受压过大及受压不均衡情况下，有可能引起相变材料包破裂。因此，设计中相变材料包需避开负重部位。如图2中1区域及3区域、图3中8区域及图4中15区域及图5中的23区域，均不放入相变材料包。

人体运动过程中，体表皮肤伸缩大的部位以及运动过程中运动幅度大的关节部位不放置材料包。手臂前后摆、肘部及小臂部位不放置相变材料包，大臂外侧放置相变材料包。由于人体运动过程中，引起体表的伸缩，相变材料包的分析要充分考虑人体体表变化的需求。具体地，手臂前后摆，引起肩胛外部皮肤伸缩，伸缩区域不放入相变材料包。如图2中3区域、图3中9区域及图4中16区域，靠近袖窿弧线处不放置相变材料包。类似地，人体手臂的上抬及下放动作会引起手臂与肩部结合部位的伸缩，相变材料包的设计中要避免在此部位放置。在图5的23区域不放置相变材料包。

此外，人体运动过程中，人身体关节部位运动幅度大，不宜放置相变材料包。由于相变材料包自身没有弹性及延伸性，因此，在袖片相变材料包放置位置设计中要避开肘部。图5中26区域为无相变材料包区域，且其位置一定要高于肘位线EL，防止相变材料包妨碍肘部关节运动。另外，小臂是日常工作与学习过程中经学需要与桌面等接触的部位，且根据人体对温度的敏感度排序，小臂对外界温度变化敏感度相对较弱，小臂部位不放置材料包，图5中27区域为无相变材料包区域。

前后衣片上距侧缝线一定区域内不放置相变材料包。具体地，由于手臂下垂时与躯干贴合，贴合部位放置材料包会影响穿着舒适性，不放置相变材料包。如图2中5区域、图3中13区域、图4中21区域、图5中24区域及26区域，不放置相变材料包。

人体曲率半径大的部位与人体曲率半径小的部位相比，其对应的相变材料包较长，即人体曲率半径大的部位，材料包长度可适当加长，人体曲率半径小的部分，材料包尺寸要适当缩短。具体地：由于人体手臂曲率半径小，图5中25区域的相变材料包不宜过长。同时，为了保证袖片部位有尽量多的相变材料，更好地适应手臂的弯曲形状，图5中25区域的相变材料包分为两排并列放置。

此外，图2中2区域及4区域为放入相变材料包区域。根据对称原则，图2是成型服装后衣片以后中心线为对称轴的1/2后片，其中2区域的相变材料包不宜过长，不能超出肩胛中间的凹进部位；4区域为肩胛骨下方的身体凹进部位，在身体腰围线上下放置的相变材料包长度可适当放大，但不能到达肋下与手臂的重叠部位。图3中10区域及12区域，图4中17区域及20区域为放入相变材料包区域。根据对称原则，图3及图4为分别为男、女成型服装前衣片以前中心线为对称轴的1/2前衣片。根据人体身体结构特点及衣片结构，图3中的10区域及图4中的17区域的相变材料包不宜过长，图3中的12区域及图4中的20区域的相变材料包可适当放大，但不能到达肋下与手臂的重叠部位。

根据人体不同部位对外界温度变化的敏感程度，对外界温度变化敏感的部位放置相变材料包，对外界温度变化不敏感且妨碍人体正常工作及活动的部位不放置相变材料包。根据人体对温度的敏感度排序，大臂外侧是手臂部位对外界温度变化最敏感部位。因此，大臂外侧放置材料包。图5中25区域为相变材料放置区域。另外，小臂是日常工作与学习过程中经学需要与桌面等接触的部位，且根据人体对温度的敏感度排序，小臂对外界温度变化敏感度相对较弱，小臂部位不放置材料包，图5中27区域为无相变材料包区域。

根据着装规律及服装结构的相变材料包分布设计为：上下装重叠部位，不放置相变材料包；为满足服装领型的变化，领口部位不放置相变材料包；为满足袖口及下摆的紧口设计，袖口及下摆部位不放置相变材料包。

具体地，上下装重叠部位，不放置相变材料包。为防止上下装重叠部位过厚，对应区域不宜放置相变材料包。例如臀部：图2中的6区域、图3中的14区域及图4中的22区域，均不放置相变材料包。

领型变化及袖口部位不放置相变材料包。根据服装结构特点，领型可以是V字领或圆领，图3中的7区域及图4中的18区域不放置相变材料包，以使得成型服装可以采用不同形式的领型。此外，根据服装款式特点，易引起服装变形的部分不放置材料包。例如：毛衫类服装多为罗纹紧口下摆及袖口，因罗纹口的作用，穿着时此区域的服装宜鼓起，此区域也不宜放材料包。如图2中6区域，图3中的14区域及图4中的22区域及图5中的27区域，均不放置相变材料包。

男女款式前片相变材料包放置位置不同。由于男女体型差异明显，相变材料包设计在要充分体现男女的体型差异。具体地：由于女性胸高点区域与男性胸高点区域的不同，相变材料包位置及区域大小要做相应调整，如图3中11区域及图4中19区域。此外，男女款式前片的相变材料包位置及区域面积设计要依据男女体型特点作不同设计：男款胸高点为一个区域，相对身体其它部位凸起程度低，成型服装前片胸肌区域不放置相变材料，如图3中7区域及11区域；女款胸高点位置明确，相对身体其它部位凸起程度高。成型服装前片胸高点周围区域不放置相变材料，如图4中18区域及19区域。

本发明所提供的温度调节与运动舒适成型服装，适用冬季室外锻炼及各项体育活动情况，以防止人体运动后冷感产生，更适用于交替进入高低温环境，例如冷库工作人员等。

综上所述，通过本发明较佳实施例提供的温度调节与运动舒适面料及成型服装，使用智能调温材料进行自动温度识别与调整，当人由高温环境进入低温环境时，智能材料由高能态向低能态转变，同时释放潜热以供给人由高温环境进入到低温环境所需的热量；当人由低温环境进入高温环境，智能材料由低能态向高能态转变，同时吸收环境周边的热量。由此，通过相变温度的控制，可以使得在人交替出入冷、热环境过程中，在任何一种环境条件下都保护人身体的小气候环境温度维持在人体的舒适温度。

另一方面，在人的正常工作和活动水平下，服装应该满足人体运动及生理舒适的需求，不能对人体造成束缚，不能因闷热而影响服用性能。本发明采用人体工效学原理，对所设计智能温度调节服装进行运动舒适性设计，同时对服装进行透气透湿设计，在确保服装具有温度调节功能的同时，兼备良好的运动舒适性及透气透湿性能。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种温度调节与运动舒适服装面料，其特征在于，所述面料含有相变材料，且所述相变材料封装为扁带状的相变材料包后，在所述面料中横向织入，且所述相变材料包在所述面料中横向间隔排列。

2.根据权利要求1所述的服装面料，其特征在于，所述相变材料封装在高强度合成高分子材料中形成相变材料包，且所述相变材料包的尺寸为：宽度0.2至2厘米，长度2至40厘米。

3.根据权利要求1所述的服装面料，其特征在于，所述相变材料为相变温度范围为15℃--34℃的智能相变材料。

4.根据权利要求1所述的服装面料，其特征在于，所述成型服装及服装面料为双面编织及局部双层单面编织，并添加纱线配伍及织物组织结构的配伍设计，以及嵌花工艺编织工艺制成。

5.根据权利要求1所述的服装面料，其特征在于，所述面料用于上装、下装、袜子、帽子、手套以及保暖覆盖类用品的设计。

6.一种使用权利要求1-5任一项所述服装面料制成的温度调节与运动舒适成型服装，其特征在于，所述成型服装根据人体体表特征、人体工效学原理、男女体型特征差异、着装规律及服装结构进行相变材料包的分布设计。

7.根据权利要求6所述的成型服装，其特征在于，根据人体体表特征的相变材料包分布设计为：人体体表凹处放置相变材料包，人体体表凸起部位不放置相变材料包；人体体表曲率半径小的部位，相变材料包的长度相应缩短。

8.根据权利要求6所述的成型服装，其特征在于，根据人体工效学原理的相变材料包分布设计为：负重部位不放置相变材料包；人体运动过程中，体表皮肤伸缩大的部位以及运动过程中运动幅度大的关节部位不放置材料包。

9.根据权利要求6所述的成型服装，其特征在于，根据人体不同部位对外界温度变化的敏感程度，对外界温度变化敏感的部位放置相变材料包，对外界温度变化不敏感且妨碍人体正常工作及活动的部位不放置相变材料包。

10.根据权利要求6所述的成型服装，其特征在于，根据着装规律及服装结构的相变材料包分布设计为：上下装重叠部位，不放置相变材料包；为满足服装领型的变化，领口部位不放置相变材料包；为满足袖口及下摆的紧口设计，袖口及下摆部位不放置相变材料包。