功能型睡袋服裝的開發與設計

周穎穎,陳奕寧,張 一,李仁璐,徐 楓,蘇軍強

(江南大學 紡織服裝學院,江蘇 無錫214122)

0 前言

近年來,戶外運動越來越為人們所接受和喜愛。2015年我國戶外用品市場規模為454億元,同比增長12.5%。據測算,未來10年內我國戶外用品潛在市場規模將超過680億元,包括戶外功能性服裝在內的戶外運動裝備具有廣闊的發展空間[1]。隨著戶外運動裝備進一步向專業化方向發展,市場上越來越需要能夠實現一物多用即可以實現一種物品、多種功能相互轉換的產品。具體到戶外運動中的紡織品類裝備,睡袋、沖鋒衣、帳篷、座椅、雨具等是必不可少的戶外裝備,實現戶外裝備的一物多用,是戶外運動服裝領域持續探索的問題之一[2]。

戶外裝備開發的一個重要原則是盡可能減輕裝備的重量和體積,最大限度地利用每一克重量和每一份空間[3],同一裝備上的部件、功能轉換,不同裝備間的部件重組、搭配等形式形成不同功能用途的裝備,是戶外運動裝備常用的功能轉換設計手段。

在戶外旅行中,睡袋是一個體積較大的裝備,且多為閑置狀態,造成資源浪費。因此,如何實現睡袋與日常服裝的結合、組合以及形式、功能的轉換使用,一直是相關行業探討的重要課題。

通過服裝結構的變換,實現不同裝備之間的相互轉換,是符合消費者潛在需求的重要設計方向。在該領域的研究中,已有部分研究成果和研究思路可供借鑒。AEOLUS是一款能夠變身防風夾克的單肩背包[4]。當作背包使用的時候,里面能夠放手機、錢包、化妝包、鑰匙和卡等物品;變身為防風夾克后,衣服背后的口袋可以裝個人物品,功能轉換之后還保留了原產品儲物的功能。防風夾克由尼龍面料制成,能夠保暖,穿著舒適;其透氣性使其適于在鍛煉時穿著。大連工業大學研究出一款沖鋒衣與帳篷互相轉換的沖鋒衣[5]。其運用拉鏈的組合拆解,將服裝的袖縫和側縫用拉鏈連接變換成帳篷,設想的出發點是兩種產品使用環境、功能、面料的相似性。在結構上采用折疊、收褶的方法把兩者轉換時多余的面料隱藏起來。Jak Pak號稱是“世界上第一款集睡袋、防水夾克、帳篷等三種功能于一身的多功能戶外裝備”。Jak Pak當作睡袋和帳篷使用時,可以打開夾克后背的內襯,將另一部分拉出來伸展,從一側將拉鏈拉上。而兜帽就放在夾克后背的袋子里,拉出來用金屬支架支撐,作擋雨使用。其使用方法簡易,也充分利用了背部的空間。

在此基礎上,本文提出了一種戶外服裝與睡袋相結合的款式設計,可以實現服裝與輕型睡袋的轉換,針對季節為深秋初冬(環境溫度5～15℃,空氣濕度30%～85%),實驗對象為165 cm左右身高的女性。

從服裝產品開發的角度來看,沖鋒衣和睡袋的結合滿足了戶外運動裝備一物多用、功能轉換的需求。其次沖鋒衣和睡袋的使用環境相同,都用于戶外;功能也相似,都是要求防風、防雨、保暖、透氣;睡袋和沖鋒衣沒有互相沖突的使用時間,把二者結合可以大大提高睡袋的使用率。唯一的問題在于睡袋的面積較大,沖鋒衣面積小,需要通過結構上的變化,把兩者有機統一起來。

1 實現功能轉換的結構設計

1.1 服裝整體設計

一體式的沖鋒衣設計不便于人行走和活動,而拆卸式穿著場景更加靈活,更便于戶外運動。在戶外沖鋒衣和睡袋轉化的結構上,主要采用折疊法和拆卸法實現。因此,本文采用了折疊、可拆卸式設計。在服裝的胸部設有撳扣,衣擺和底部的位置設有拉鏈,方便脫卸和睡袋的轉化。在折疊固定部分采用正面拉鏈兩邊各4粒欽扣,背部8粒欽扣的方式,使衣片在運動活動中保持服貼,而正面拉鏈兩邊4粒欽扣的設計既能起到牢固作用,又不會裝卸過于麻煩。腰身以下的衣身部分采用拉鏈的方式裝卸,更加快捷方便。

該裝備是由沖鋒衣和可折疊睡袋兩部分組成。白天進行戶外運動時,為了達到運動靈活性和戶外的保暖性,從服裝下擺向上翻折一次,形成共3層的戶外沖鋒衣。若白天穿著者感到太熱,在拉鏈處將外層拆卸即可。而在晚上需要轉換成睡袋時,將外層從胸部的位置脫下,翻折向下,長度能夠覆蓋165 cm左右身高的女性。經查閱人體統計數據發現,身高165 cm的女子從胸部到臀部的長度為42 cm左右,約等于臀部到腳底的一半,故將42 cm長折疊好的衣片展開后正好覆蓋腳部的長度。由于考慮進腳部的活動量,約10 cm的長度,故將每段的長度設計成46 cm。腳部設有拉鏈,拉上形成閉合的睡袋,見圖1。

袖口采用翻折設計,將袖口的翻折處翻開,使袖子長度覆蓋住整個手掌。統計發現,身高165 cm的女子的手掌長度在18～20 cm之間,因此,為起到防風保暖的防護目的,將袖口設計成可翻折的形式,其中翻折部分的長度是20 cm。同時考慮到平時運動、活動的方便,以及人體小臂自腕圍向肘部逐漸變粗的形態特征,將袖口部分設計成抽繩設計,見圖2,將抽繩拉緊達到袖口閉合的狀態,從而達到保暖防風的效果。同時設計帶有可拆卸的帽子來保護頭部和實現預防戶外運動中的不可測天氣和夜晚睡覺時需要的枕頭功能。通過服裝結構設計以實現戶外運動服裝和戶外裝備間的相互轉換。

1.2 局部設計

按照人體工程學和服裝舒適性原理,參考現在的戶外服裝的設計,針對服裝的帽子、口袋、袖口、睡袋衣片等一些細節處進行改進。同時考慮到服裝適用環境是在戶外,且需要滿足穿著者的運動需求,改進了服裝局部結構,使得其更合體舒適。

圖1 睡袋狀態細節展示

圖2 沖鋒衣狀態細節展示

1.2.1 帽子

戶外運動時,如遇到大風天氣,頭部的遮擋必不可少。頭部是人體最重要的部位之一,在戶外需要重點加以保護。此帽子的設計是可拆卸的,在不需要的時候拆掉它可減輕衣服的重量;而且沖鋒衣的兜帽帽檐是硬質的,使其不至于遮擋視線,兜帽的大小和形狀可調節,以適合頭部佩戴。再加上抽繩的功能[6],無論頭型的大小,穿著者是否肥胖,大多能滿足他們的戶外運動要求,能夠防曬、擋風、防水。一方面能對頭部起到保護作用,另一方面,如果穿著者追求輕便性,或者夜間睡眠需要枕頭時,可以拆卸下來單獨放置。

針對有些地區的天氣情況會有不同,如某些地區空氣質量不好、有霧霾等,戶外運動者不可能每次都裝備器材齊全,當遇到無法預知的特殊情況時,一些備用的防護用具就需要使用。為了滿足戶外運動者對裝備的要求,在設計時增加了戶外運動裝備的存放功能。在帽子的里面增加了一個簡易口罩,平時口罩貼在帽子內部,當需要被使用時可以方便拿出。這種設計考慮到了口罩的輕薄性和透氣性,放在帽子的內部對頭頸部受重和頭部的舒適性進行了充分考慮。而且口罩可拆卸,節省空間,具有便攜性。

1.2.2 腋下拉鏈

服裝對人體與環境之間的熱交換具有重要影響。在人體活動過程中,如果人體產生的熱量不能及時通過服裝傳遞到外界環境,在衣下將會形成熱蓄積,從而對安全和健康造成較大危害。

形成熱蓄積的主要原因是服裝衣下空氣層與外界環境之間空氣交換不充分,空氣交換率低使得衣下空氣層濕度增大,從而使皮膚表面汗液蒸發減少,導致人體體溫升高,同時空氣交換率低也顯著影響對流散熱。這種服裝衣下空氣層與外界環境之間氣體交換的現象被稱為服裝通風效應。顯然,通風效應對著裝人體蒸發和對流散熱有著重要影響。形成服裝通風效應的途徑主要有3種:衣下空氣層直接透過服裝面料與外界環境之間進行交換;衣下空氣層通過服裝開口部位與外界環境形成自然對流進行交換;由于人體運動或環境風速使衣下空氣層通過服裝開門部位與外界環境形成強迫對流進行交換,通常被稱為“風箱效應”。可見,服裝面料性能及服裝開口等設計特征是影響服裝通風效應的主要因素,并最終決定人體著裝的生理舒適性。

胸部、腋下、背部、臀部是人體主要散熱和顯汗區域[7]。所以,設計時考慮在腋下設置拉鏈,其原理是在胸部或腋下部位增加開口有助于降低服裝熱阻[8]。若人呈稍前傾站立姿態,軀干前部衣下空氣層間隙較大,在胸部或腋下開口可促進衣下空氣與外界環境之間自然對流,降低服裝熱阻。服裝在背部貼合于人體表面,衣下空氣層間隙較小,背部開口對服裝熱阻影響較小。

另外,采用隱形拉鏈的好處在于增加便利性和美觀性。隱形拉鏈體積小,它的使用能夠避免戶外運動時穿著者大量出汗而引起的不適。穿著者可以在大量出汗時拉下拉鏈,進行排汗散熱[9]。腋下里料采用滌綸網眼布,耐磨彈性好,有良好的洗可穿性能,網眼的存在改善了滌綸本身的悶熱性,使得服裝透氣性得到改善,減少不適感。

1.2.3 反向袋蓋

口袋是服裝結構中一個重要的部件,其經常用來舒緩垂臂帶來的疲倦感和承擔一些小物品的容納功能。

口袋種類有斜插袋、直插袋、挖袋、暗口袋等,見圖3。結合不同口袋的式樣,采用了斜插袋和暗口袋的組合。

圖3 不同種類的口袋

口袋設計在兩側較高的位置,從而不會阻礙穿著或佩戴腰包、安全帶和腰帶等。口袋內側有隔層,方便物品分類。材料采用密合式的防水插兜并內襯暖手絨。

戶外天氣難以預測,隨時可能刮風下雨。由于重力和服裝表面的導流作用,水流會順著衣服表面向下流淌,從而浸濕內層衣物或破壞袋內物品。因此,本裝備采用反向袋蓋設計,從而防止拉鏈浸濕,防止物品從袋內掉落。

1.2.4 肩部和袖口處反光條

反光條是一種常見的安全設備,種類也有很多種,適用范圍很廣泛,按照材質的不同可分為反光晶格條、反光布、反光織帶、反光條等。在夜間或黑暗處,反光條可以增強人的第一視覺感。

隨著人們安全意識的提高,反光條越來越多地運用在工作服中,在生活中開始起著不可低估的作用。當燈光直射服裝時,反光條就會呈現亮光狀態,這種特殊性能非常適用于晚上運動的群體,為戶外運動者夜間活動時或遇到車輛時候起到警示的作用,保護穿著者的安全,同時可以更清晰地看到同伴。

一般運動者進行戶外活動,大多是在人煙稀少的地方,如山林、野外等地區。這些地區燈光照射昏暗,來往人群少,容易有不可預測的事情發生。在戶外或者馬路上,光線太暗物體不容易被人感知,就會有潛藏的危險。若穿著者遭遇到一些不可抗拒因素的危險,在緊急情況下,只要有燈光照射到穿著者的身上,并且由于該服裝的反光條設計位于肩部、袖部這些明顯的部位,受到光線的照射而進行反射,在燈源處的人就會很容易看到穿著者,從而使得穿著者得到援助。雖然小小的反光條并不起眼,但它可以預防很多事故的發生。

1.2.5 袖口

在袖口處做抽繩設計。在日常穿著時,袖口穿繩,能在翻折狀態下收緊,增強袖口處的防風保暖功能,防止風灌入袖口;還能增加運動的便利性,減少因為袖口過大而刮到周圍事物的可能性。抽繩可以由穿著者自己調節長短從而調節袖口的松緊,保證了不同穿著者的舒適狀態。袖口抽繩的特殊功能還在于設計的服裝在夜間轉換為睡袋時,袖口處有抽繩收緊,可以起到防風保暖的效果。并且,在野外露營時很有可能遇到蚊蟲、蜱蟲等,將袖口扎緊可以基本防止蚊蟲等從袖口進入衣服或睡袋對露營者造成傷害,從而能夠保證露營者的安全和良好的睡眠。

1.3 色彩設計

相對于戶外服裝的美觀性,色彩的功能性更受穿著者和設計者的關注。在心理上,不同的色彩會帶來不同的心理暗示,而情緒是影響運動者技術發揮的因素之一。服裝的上半部分使用高飽和度、高明度的黃色會令戶外運動者感到愉快積極,增強自信。下半部分采用綠色給人以希望和寧靜的感覺,有助于運動后的休息恢復。對于戶外環境來說,服裝色彩的作用之一是對戶外運動者視力范圍的影響。視力范圍是指眼球固定不動時所能看到的全部外界的范圍。黃色的視力范圍較大,作為上半身的顏色,方便隊友辨別其位置,以防碰撞。在生理上,波長較長的顏色能引起肌肉擴張性的反應,黃色的波長較長,可以引起人的注意。而下半部分采用綠色則是考慮到視覺生理平衡和心理平衡。黃色和綠色作為鄰近色,在視覺上有變化又和諧,有親近感,防止視覺疲勞。此外,運用這種視覺平衡的色彩設計還能修正體型,襯托膚色。

2 面料選擇

對于透氣、排汗、保暖、防風等苛刻甚至是相互矛盾的性能要求,技術上常通過多層服裝材料或者多途徑的復合和整理來實現。戶外運動服裝“三層著裝法”[10],即內層服裝排汗,中層服裝保暖,外層服裝防風,這三層服裝既可以單獨穿著也可以組合穿著,以應對不同的天氣和地理環境。

借鑒“三層著裝法”的外層和中層設計原理,本文設計的服裝面料采用GORE-TEX、抓絨兩層面料組成。

2.1 外層

在野外露營時,早上的時候會出現露水或霧氣,會打濕帳篷,甚至睡袋,可能會給睡眠中的戶外運動者造成太過潮濕的不良體驗。一些戶外環境風速較大,疾風能迅速帶走人體熱量,所以抗風的功能也極其重要。針對這樣的戶外環境,需要防風且防水性能好的面料。

防水透濕面料是指水在一定壓力下不能浸入面料,而人體散發的汗液卻能以水蒸汽的形式通過面料傳導到外界,從而避免汗液積聚冷凝在體表與面料之間以保持服裝的舒適性。現有的技術通過涂層和層壓防水透濕膜來實現透濕。

自然環境中,雨水中直徑最小的輕霧的直徑為20 mm,毛毛雨的直徑為400 mm。層壓防水透濕膜GORE-TEX薄膜[11]上的微孔比水滴小20 000倍,可以實現防風防水。而在人體-服裝-環境的微氣候中,人體產生汗液水蒸氣分子的直徑為0.000 4 mm,由于內部濕度比外界高,內部就會產生較大的壓力,GORE-TEX薄膜比汗液水蒸氣分子大700倍,水蒸氣會隨著內外濕度而產生的壓力差通過薄膜排到衣服外層,實現透氣。

2.2 中間層

為了應對野外各種惡劣的天氣,同時也讓戶外運動者在露營時能夠有更好的睡眠體驗,保暖的重要性不言而喻。我們設計的這款戶外服裝也具有良好的保暖功能。

抓毛搖粒絨織物作為中間層綜合保暖性能和市場條件考慮較為合適。抓毛搖粒絨織物保暖層由織物反面絨毛層、織物地組織層和正面搖粒層組成[12],各層纖維之間形成的間隙都夾持了大量的靜止空氣作為良好的隔熱介質。結合服裝的寬松設計,能夠滿足達到保暖效果的空氣層和人體運動伸展。采用保暖類抓絨雙面起絨,利用蓬松絨面集聚身體周圍的空氣,形成一個不流動的空氣層來進行保暖,在戶外環境中配合外層GORE-TEX薄膜服裝整體穿著能起到更好的保暖效果。縫紉時采用包縫線跡,同時縫紉線的選擇應與面料相匹配,采用化纖包芯紗,與棉線相比,其縮水率小,強度、耐磨性好。

3 充氣技術

為了增加睡袋功能舒適性和保暖性,服裝設想采用可充氣的結構。借鑒Nu Down公司充氣式夾克背心的設計,充氣氣泵設置在口袋里和頸后處,用手擠壓小氣泵增加空氣實現充氣。在服裝的下半身部分采用充氣技術,滿足穿著者更高的保暖需求和夜間睡眠的舒適性。

通過氣泵向衣服內充氣,調整空氣層厚薄從而調節溫度[13]。氣溫低的時候,就用手擠壓小氣泵,增加外套當中的空氣,進行保暖;氣溫高的時候,就打開釋放閥門,放出空氣,以降低溫度,見圖4。采用此技術將充氣裝置放在下半身衣片處和帽子處。在夜間轉換成睡袋的時候,充氣裝置一方面能夠增強睡眠時的舒適性,另一方面能增強夜間的高度保暖性。局部設計充氣而非全身的充氣設計能夠避免不透氣的情況,做到良好的透氣排汗功能。日間穿著時可將睡袋部分衣片翻折到上部,將氣體排出,使之不至于臃腫,若感覺熱,可將睡袋部分衣片拆卸,使行動方便。設想將氣泵裝置放置在口袋內側和頸后,一邊控制睡袋衣片氣壓,一邊控制帽子處的氣壓,方便調整。

圖4 充氣方式

4 結語

此款功能性睡袋沖鋒衣在結構上以折疊法和拆卸法實現戶外服裝和野營帳篷之間的功能轉換。同時增加細節設計,在袖口采用抽繩和可翻折的設計使之防風防雨防蟲,帽子輕便可拆卸又可安裝口罩防霧霾,口袋有反向袋蓋保護拉鏈防水浸濕,在肩部和袖口處安裝反光條保護穿著者的安全。在色彩的選擇上,考慮到生理、心理、視力范圍和視覺平衡等采用黃色和綠色。在面料選擇上,依據“三層著裝法”的理論選擇了GORE-TEX和抓絨面料作為服裝的外層和中層面料。另外,在睡袋下片和帽子處加入了充氣設計使其更加保暖的同時排汗透氣。