多層複合針織技術實現戶外衛衣一體化保暖與防潑水功能 概述 隨著現代都市生活節奏的加快以及戶外運動的日益普及，人們對功能性服裝的需求不斷提升。特別是在寒冷、潮濕等複雜氣候條件下，兼具保暖性與...
多層複合針織技術實現戶外衛衣一體化保暖與防潑水功能
概述
隨著現代都市生活節奏的加快以及戶外運動的日益普及，人們對功能性服裝的需求不斷提升。特別是在寒冷、潮濕等複雜氣候條件下，兼具保暖性與防潑水性能的戶外衛衣成為消費者關注的重點。傳統衛衣多以單一材質編織而成，難以兼顧保溫、透氣、防水等多重需求。近年來，多層複合針織技術（Multi-Layer Composite Knitting Technology）應運而生，通過將不同功能性的纖維材料在針織過程中進行結構化整合，實現了戶外衛衣在保暖性、防潑水性、透氣性和舒適性等方麵的協同優化。
本文係統闡述多層複合針織技術在戶外衛衣中的應用原理、技術路徑、結構設計、材料選擇及其實際性能表現，並結合國內外權威研究文獻與產品實測數據，全麵分析該技術如何實現“一體化”功能集成，推動戶外服飾向智能化、高性能化方向發展。
一、多層複合針織技術的基本原理
（一）定義與核心思想
多層複合針織技術是指在針織機上通過分層編織工藝，將兩種或多種具有不同物理化學特性的紗線按照特定結構組合在一起，形成具有多層功能分區的織物結構。其核心技術在於：在不依賴後整理工藝的前提下，通過織造過程本身實現功能集成。
與傳統的“單層織造+塗層處理”方式相比，多層複合針織技術避免了因塗層脫落、透氣性差等問題導致的功能衰減，同時提升了服裝的耐久性與穿著舒適度。
（二）技術優勢
| 優勢維度 | 傳統塗層處理 | 多層複合針織技術 |
|---|---|---|
| 功能穩定性 | 易因洗滌、摩擦脫落 | 結構內嵌，長期穩定 |
| 透氣性 | 塗層阻礙水汽排出 | 分層導濕，保持透氣 |
| 舒適性 | 表麵僵硬，觸感差 | 柔軟貼膚，彈性好 |
| 環保性 | 使用化學膠黏劑和溶劑 | 減少後處理汙染 |
| 工藝集成度 | 需多道工序疊加 | 一次成型，效率高 |
資料來源：Zhang et al., Textile Research Journal, 2021；中國紡織工程學會《功能性針織品發展白皮書》，2023
二、戶外衛衣的功能需求分析
現代戶外衛衣需滿足以下核心功能：
- 保暖性：在低溫環境下減少熱量散失；
- 防潑水性：抵禦小雨、雪水或露水滲透；
- 透氣性：排出體表濕氣，防止悶熱；
- 輕量化：便於攜帶與活動；
- 彈性與延展性：適應劇烈運動；
- 耐用性：抗撕裂、耐磨、耐洗。
傳統解決方案往往采用“外層防潑水麵料 + 中間保暖層 + 內層吸濕排汗”的三明治結構，但存在接縫多、重量大、靈活性差等問題。而多層複合針織技術則通過一體化編織，將上述功能整合於單一織物中。
三、多層結構設計與功能分區
（一）典型三層結構模型
目前主流的多層複合針織戶外衛衣采用“三明治式”三層結構，各層承擔不同功能：
| 層級 | 材料類型 | 功能特性 | 技術實現方式 |
|---|---|---|---|
| 外層（Shell Layer） | 改性聚酯纖維（如DWR處理滌綸） | 防潑水、抗風、耐磨 | 圓緯機雙針床編織，表麵致密組織 |
| 中層（Thermal Layer） | 空氣層結構（Air-pocket Structure） | 鎖溫、隔熱、輕量 | 提花編織形成中空腔體 |
| 內層（Lining Layer） | 再生纖維素纖維/腈綸混紡 | 吸濕、導汗、親膚 | 毛圈組織或網眼結構 |
注：DWR = Durable Water Repellent，持久防潑水處理
該結構由德國斯托爾（STOLL）公司開發的CMS ADF係列電腦橫機實現，可在一台設備上完成三維立體編織，無需後續粘合。
（二）空氣層結構的熱力學機製
中層的“空氣層”是實現高效保溫的關鍵。根據傅裏葉熱傳導定律：
$$
q = -k cdot nabla T
$$
其中 $ q $ 為熱流密度，$ k $ 為導熱係數，$ nabla T $ 為溫度梯度。空氣的導熱係數僅為 $ 0.026 , text{W/(m·K)} $，遠低於棉纖維（約0.06）和滌綸（約0.15），因此封閉空氣可顯著降低熱傳導速率。
研究表明，當空氣層厚度控製在3–5 mm時，保溫效率達到峰值。過厚會導致對流增強，反而增加熱量流失（Li & Wang, Journal of Thermal Biology, 2020）。
四、關鍵材料選擇與性能參數
（一）主要纖維材料對比
| 材料名稱 | 密度 (g/cm³) | 導熱係數 [W/(m·K)] | 吸濕率 (%) | 防潑水性 | 可持續性評級 |
|---|---|---|---|---|---|
| 普通滌綸 | 1.38 | 0.15 | 0.4 | 弱 | ★★☆☆☆ |
| DWR改性滌綸 | 1.38 | 0.15 | 0.3 | 強（接觸角 >130°） | ★★★☆☆ |
| 腈綸 | 1.17 | 0.05 | 1.0 | 中 | ★★☆☆☆ |
| 莫代爾 | 1.11 | 0.07 | 12.0 | 弱 | ★★★★☆ |
| 再生滌綸（rPET） | 1.38 | 0.15 | 0.4 | 可處理至強 | ★★★★☆ |
數據來源：Ashley et al., Fibers and Polymers, 2019；中國化纖協會《綠色纖維白皮書》，2022
（二）代表性產品參數對比表
以下為市場上采用多層複合針織技術的幾款高端戶外衛衣的技術參數對比：
| 品牌型號 | 總克重 (g/m²) | 厚度 (mm) | 防潑水等級（AATCC 22） | 保溫值（Clo值） | 透濕量 (g/m²/24h) | 彈性回複率 (%) | 縫合方式 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| The North Face FutureLight™ Pullover | 320 | 4.2 | 90分（噴淋法） | 1.8 | 8,500 | 92 | 無縫壓膠 |
| Arc’teryx Phase SL Hoodie | 285 | 3.8 | 無（依賴外層） | 1.5 | 10,200 | 95 | 平縫拚接 |
| 波司登·極地探索係列 | 350 | 5.0 | 85分 | 2.1 | 7,800 | 88 | 一體成型 |
| 李寧·馭風科技衛衣 | 300 | 4.0 | 88分 | 1.7 | 9,000 | 90 | 無縫針織 |
| Uniqlo Ultra Light Down Hybrid | 290 | 3.5 | 80分 | 1.6 | 6,500 | 85 | 拚接絎縫 |
注：Clo值是衡量服裝隔熱能力的標準單位，1 Clo ≈ 0.155 m²·K/W
從上表可見，采用多層複合針織技術的產品普遍具備較高的保溫值與良好的防潑水性能，且多數實現無縫一體成型，極大提升了穿著舒適度與結構完整性。
五、關鍵技術突破與創新點
（一）雙針床提花編織技術
雙針床電腦橫機（Double Jacquard Knitting Machine）是實現多層複合結構的核心裝備。其工作原理如下：
- 前針床編織外層麵料，采用緊密平紋或斜紋組織；
- 後針床編織內層毛圈或網眼結構；
- 中間通過“連接紗”將兩層固定，同時形成中空保溫腔。
日本島精（SHIMA SEIKI）的SWG-XG係列機型已可實現多7種紗線同時喂入，支持複雜圖案與功能分區的精確控製。
（二）疏水-親水平衡設計
為解決“防潑水”與“透氣”之間的矛盾，研究人員提出“梯度潤濕性設計”理念：
- 外層：低表麵能材料（如含氟聚合物包覆滌綸），水接觸角 >120°；
- 內層：高親水材料（如改性丙綸或Coolmax纖維），快速吸收並擴散汗液；
- 中間過渡層：微孔膜或納米纖維網絡，允許水蒸氣通過但阻擋液態水。
這一設計符合Cassie-Baxter潤濕模型，有效提升整體防護性能（Choi et al., Advanced Functional Materials, 2022）。
（三）智能溫控響應材料的應用
部分前沿產品開始引入相變材料（PCM, Phase Change Material）微膠囊，嵌入中層纖維中。當環境溫度變化時，PCM發生固-液相變，吸收或釋放潛熱，實現動態調溫。
例如，Outlast®技術所用的石蠟類PCM，相變溫度設定在28–32℃之間，恰好覆蓋人體舒適區間。測試顯示，添加5% PCM微膠囊後，織物表麵溫度波動幅度降低約3.2℃（Barnes et al., Textile Bioengineering and Nanotechnology, 2020）。
六、國內外研究進展與產業化現狀
（一）國際研究動態
歐美國家在多層複合針織技術領域起步較早，代表性成果包括：
- 美國MIT Media Lab 開發的“Second Skin”項目，利用導電紗線與溫敏纖維編織出可感知體溫並自動調節透氣性的智能衛衣（2021）；
- 芬蘭阿爾托大學 研究團隊通過生物基聚乳酸（PLA）與再生羊毛混編，製備出完全可降解的環保型多層衛衣（Sustainable Materials and Technologies, 2023）；
- 意大利Locatelli公司 推出“3D Knit Shell”係統，可在15分鍾內完成整件衛衣的一體化編織，廣泛應用於高端戶外品牌。
（二）國內技術發展
中國近年來在該領域迅速追趕，多項技術實現突破：
- 東華大學 紡織學院研發出“仿生蜂巢結構”針織物，模仿北極熊毛發中的中空管道，使保溫效率提升40%以上；
- 浙江理工大學 與寧波慈星合作，開發國產高速電腦橫機控製係統，打破國外壟斷；
- 安踏、李寧、波司登 等企業已推出搭載多層複合針織技術的冬季係列產品，市場反饋良好。
據中國產業用紡織品行業協會統計，2023年中國功能性針織服裝市場規模達1,860億元，其中采用複合結構的產品占比超過35%，年增長率達18.7%。
七、實際應用場景與性能測試
（一）極端環境模擬測試
為驗證多層複合針織衛衣的實際表現，某第三方檢測機構在北京服裝學院實驗室進行了以下測試：
測試條件：
- 溫度：-15℃ 至 5℃
- 相對濕度：80%
- 風速：6 m/s（相當於四級風）
- 模擬降雨量：50 mm/h（小到中雨）
測試結果匯總：
| 指標 | 測試結果 | 對比普通衛衣 |
|---|---|---|
| 表麵溫度維持（靜止狀態） | 22.3℃ ± 1.2℃ | 提升4.8℃ |
| 內層濕度上升速率 | 1.3%/min | 下降62% |
| 水滴滲透時間 | >30 min（未穿透） | <8 min即濕透 |
| 運動後幹燥時間（室溫） | 42 min | 85 min |
| 抗拉強度（經緯向平均） | 480 N | 提高31% |
數據來源：國家紡織製品質量監督檢驗中心，2023年度報告
結果顯示，多層複合針織衛衣在防寒、防潮、快幹等方麵均顯著優於傳統產品。
（二）用戶穿戴體驗調研
針對500名戶外運動愛好者的問卷調查顯示：
| 評價維度 | 滿意度（5分製） | 主要正麵反饋 |
|---|---|---|
| 保暖效果 | 4.6 | “即使在零下仍感覺溫暖” |
| 防潑水表現 | 4.3 | “騎行遇小雨未打傘，內層保持幹燥” |
| 透氣性 | 4.1 | “跑步出汗後不悶熱” |
| 舒適度 | 4.7 | “像穿秋衣一樣柔軟” |
| 耐用性 | 4.0 | “洗了15次後功能依舊” |
值得注意的是，超過78%的受訪者表示願意為“一體化功能集成”支付溢價，反映出市場對高性能產品的強烈需求。
八、生產工藝流程詳解
多層複合針織戶外衛衣的製造流程如下：
（1）原料準備
- 外層：DWR處理滌綸長絲（75D/72F）
- 中層：低熔點滌綸+空氣層支撐紗
- 內層：莫代爾/腈綸混紡短纖紗（32S）
（2）編織工藝參數設置
| 參數項 | 數值 |
|---|---|
| 機器型號 | STOLL CMS 530 TCi |
| 針距 | E5（5針/英寸） |
| 編織速度 | 1.2 m/s |
| 組織結構 | 外層：1+1羅紋；中層：提花空氣層；內層：毛圈結構 |
| 紗線張力控製 | 外層：高張力；內層：低張力 |
（3）後整理工藝
- 預縮處理：蒸汽定型，溫度110℃，時間3 min
- 功能激活：低溫焙烘使DWR成分交聯固化
- 激光裁剪：非接觸式切割，精度±0.1 mm
- 無縫縫合：高頻壓合或超聲波焊接
整個生產周期控製在4小時內，較傳統裁剪縫製流程縮短60%以上。
九、未來發展趨勢展望
多層複合針織技術正朝著以下幾個方向深化發展：
- 智能化融合：集成柔性傳感器，實時監測體溫、心率、濕度等生理參數；
- 可持續升級：推廣使用海洋回收塑料（Ocean Plastic）、玉米基纖維等生物可降解材料；
- 個性化定製：結合AI算法與3D體型掃描，實現“一人一版”的專屬衛衣；
- 多功能拓展：加入紫外線防護（UPF50+）、抗菌除臭（銀離子纖維）、電磁屏蔽等功能模塊。
此外，隨著工業互聯網與數字孿生技術的引入，未來的針織工廠將實現從設計到交付的全流程數字化管控，進一步提升效率與品質一致性。
十、結語（略）
（注：根據要求，本文不包含總結性段落，亦不列出參考文獻來源。）
