淺談登山服功能性設計

黎嘉琪

(西南大學 蠶桑紡織與生物質科學學院,重慶 400715)

隨著多學科交叉研究的逐步深入及登山服行業的不斷發展,登山服根據不同的登山活動、氣候、海拔等因素進行類別劃分(表1)。例如,在極高海拔地區,需要選擇保暖性能更強的連體登山服,而在中海拔地區,則可以選擇穿脫更方便、舒適性更高的分體登山服。登山運動員通過選擇適合的登山服,可以使登山活動更加安全、舒適和順利。

表1 登山服分類標準

登山服的細分標準推動了登山服功能性設計的發展,登山服的功能性設計研究旨在為登山運動員提供更安全、更舒適的登山服。早期學者的研究多通過解析服裝結構與運動舒適性之間的相關性,提出登山服結構優化設計策略。隨著功能紡織品、電子技術等領域的發展,登山服的相關研究逐漸由舒適性轉向功能性,強調登山服具備多因素的適應性,主要圍繞海拔因素、全天候適用性、多功能一體化等方面展開研究。上述研究多基于登山服設計參量與人體工程學的相關性,提出服裝結構與功能優化設計策略,但因實驗環境與穿著實際環境差異較大,且登山服設計參量類型眾多,相關性解析難以全面覆蓋登山服設計參量,因此對登山服功能性設計的支撐作用有限。

登山服功能性設計將立足基于功能性設計要求的登山服設計原則,綜合登山服面料功能性設計、色彩功能性設計、款式功能性設計和智能系統設計4個方面研究內容,提出登山服功能性設計的未來發展趨勢。

1 基于功能性設計要求的登山服設計原則

與其他體育休閑活動相比,登山運動表現出參與過程中人與自然的高度融合性、參與過程受環境的影響和控制性、活動的探索性和挑戰性等幾個方面的特征。[1]登山服作為人與環境之間的“屏障”,在設計的過程中須充分考慮“人-服裝-環境”的因素(圖1)。

圖1 基于功能性設計要求的登山服設計原則

(1)舒適性設計原則。張夢妮[2]的研究表明,在環境溫度-2 ℃,風速大于7.53 m/s的條件下,人處于4 MET 運動強度時,50 g/m2和80 g/m2的羽絨服均無法達到保暖要求,但搭配沖鋒衣穿著時均可提供足夠的保暖性。[2]從上述分析可知,如果想要使登山服達到良好的舒適性,服裝還應具有排汗導濕、保暖等特性。

(2)安全防護性設計原則。由于登山環境多變及登山運動員個人因素的影響,登山服安全防護性設計主要體現在服裝置入智能器件和服裝面料2個方面。林同濤等[3]為解決登山者安全保障問題,通過采集多種環境因素與人體信息,設計了一款多環境人體機能檢測登山服;在面料方面,例如GORE-TEX ePE(膨體聚乙烯)薄膜,具有輕盈、纖薄且強韌等特點,它的防水、防風及透氣性能可以在極端環境下給登山運動員帶來很好的防護效果。

(3)美觀性設計原則。美觀性設計原則是所有服裝設計都需要遵循的設計原則,它要求服裝的造型、色彩與智能系統協調統一。對于服裝的造型而言,分割線的設計尤為重要,它不僅是影響服裝整體美感的重要因素,也是穿著者在穿著狀態下影響運動舒適度的首要因素。色彩作為人的第一視覺感知,對產品本身具有詮釋功能,有助于提高產品的價值,在設計的過程中充分考慮服裝的色彩搭配組合。另外,服裝具有美觀性的前提下還應具備野外環境中的高度辨識性。

2 登山服功能性設計

2.1 登山服面料功能性設計

面料功能性指標包括面料表面的抗濕性、透濕率、靜水壓(包括面料靜水壓和面料接縫處靜水壓)等。登山服區別于普通服裝的穿著差異性,依據沖鋒衣的功能性指標對產品進行了等級劃分(表2),對用于專業戶外活動I級產品有更嚴格的要求,對于用于日常戶外休閑活動的II級產品相對于I級產品的功能性指標稍低。[4]

表2 面料功能性指標要求[4]

不同的登山環境對服裝的要求不同,近年來隨著紡織、化工等行業的發展,功能性面料層出不窮(表3)。例如Direct VentingTM作為eVent研發的功能性面料,可以減少人們的身體在體力消耗期間所經歷的劇烈波動,盡量維持人體和服裝之間溫度和濕度的平衡。

表3 功能性面料應用現狀

2.1.1 外層面料

受登山環境因素的影響,登山服的外層面料要求具有耐磨性強的同時還需兼具防風、防雨和防污等性能。

(1)基本性能

登山服面料應具備良好的防風、防水、透濕性能,避免穿著者身體受到傷害。另外,在劇烈運動后織物對水分的控制能力是影響人體舒適度的關鍵性因素,因此登山服還應具備調節體溫、排出汗液的功能。目前防水透濕功能性面料大致可分為3類(表4):高密度織物類、涂層微孔膜類、致密親水膜類。登山服要想獲得更好的服用性能,還需要面料研發人員不斷開發更合適的功能性面料。

表4 防水透濕面料類別

(2)耐磨與防污性能

一方面,由于登山運動員在登山過程中關節運動幅度范圍較大,在3層著裝狀態下會導致皮膚與服裝之間、服裝與服裝之間的摩擦力增大;另一方面,登山運動大多是在野外進行,服裝易受樹枝等尖銳物摩擦及天氣變化的影響。所以在肩肘、膝蓋等易磨損部位局部采用CORDURA?ULTRALITE FABRIC 超輕材料2.22 tex輕薄高密度錦綸面料,保證服裝的耐磨性能與防污性能。

2.1.2 填充料與里料

在極寒地區進行登山運動時,登山服除了具備防風、防水等性能,還要加強保暖性,中間層通常為填充材料。目前大體上歸為2大類,即主動產熱式和被動隔熱式(表5)。主動產熱式是通過增加額外的產熱裝置實現人體主動加熱從而達到保暖效果,被動隔熱式是通過添加填充材料調節服裝內部空氣含量阻止人體熱量散發來達到保暖效果。市場上高端的防寒服、羽絨服通常選用鵝絨為填充料,鵝絨的絨朵比鴨絨更大,能夠捕獲的靜止空氣更多,具有更好的變形回復率和蓬松度,因此質量更輕、隔熱性能更好。[5]

表5 保暖填充料分類

登山服里料通常與人體皮膚或速干衣直接接觸、相互摩擦,因此需要具有良好的耐磨、表面光滑、干爽舒適等特點。大部分里料均為錦綸紡、滌絲紡、塔夫綢等。錦綸紡(Nylon Taffeta),為錦綸長絲織制的紡類絲織物,面料成分為100%錦綸,被廣泛應用于風衣、勞動防寒服、登山服等服裝的內層。

2.2 登山服色彩功能性設計

登山環境作為影響人衣空間的關鍵因素之一,與之相適應的色彩搭配設計強化了服裝的功能性[6],即易辨識性和警示性。

(1)易辨識性。戶外登山運動具有一定的危險性,一旦在運動過程中發生意外只能求助同伴獲得外部救援。野外搜救環境需要服裝色彩本身具有較高的易辨識性,尤其是在空中救援時,如果被救援者穿著的服裝色彩與周圍環境相同或者屬同類色系,則很難被發現。研究表明,登山服色彩運用最多的為藍色系和紅色系,黑白灰色系與黃色系持平,其次為綠色系、紫色系,最后為粉色系。[6]

(2)警示性。通過增加反光材料的運用,可以讓服裝具有警示性,同時讓身處多變的登山環境的運動員更安全。

反光色可以體現在拉鏈、Logo圖案或袖子、背部等各個部位(圖2),這樣不僅實現了反光的功能還具有修飾性,有利于在夜間運動的時候起到安全警示的作用,成為服裝色彩的一部分。

圖2 反光色

2.3 登山服款式功能性設計

服裝的款式造型是由服裝的內部結構、外部廓形組成。登山服設計的要點在于外部造型(廓形)與內部結構(結構)相協調設計。

(1)登山服廓形設計

廓形(Silhouette),即輪廓、外形、形狀的意思,在服裝用語中指的是著裝后在逆光下整體外輪廓剪影所呈現的形態,體現服裝的結構、風格及款式等含義。[7]根據GB/T 41565—2022《服裝廓形的判定方法》可將廓形按字母分為A 型、H 型、X 型、T 型、V 型、O 型、S型等。通過選取凱樂石、MAMMUT 和Jack Wolfskin登山服(圖3)款式對比分析得出,登山服的廓形設計基本以H 型為主,男女裝廓形基本一致,比較保守,變化不大。原因在于H 型服裝的造型特點是平肩、不收腰、筒形下擺、松量較大;登山運動員動作幅度大,需要寬松的結構。

圖3 不同品牌登山服

(2)登山服結構設計

戶外登山服裝對于運動舒適性要求較高,而結構設計是研發登山服的關鍵。因此,一些學者基于靜、動態人體尺寸,根據體表皮膚形變率對服裝進行結構設計。[8-9]例如凱樂石登山褲(圖4)采用一片式鉆石立襠搭配立體膝位、臀位結構性裁剪,穿著合體,滿足運動員大幅度運動需求,抬腿、橫跨運動無緊繃感。

圖4 凱樂石登山褲

2.4 登山服智能系統設計

可穿戴設備除了應用在醫療、軍事等領域,登山運動由于路途遠、消耗大,同樣也需要新興科技產品的帶動。如沈雷等[10]設計了一款新型太陽能充電登山服,可滿足登山愛好者在登山過程中對電子設備輕松充電的需求。目前市場上的設計研究主要是在現有的登山服中加入太陽能環保發電、智能防護與智能人機交互等現代科技功能,讓其具有智能防護性能。但如何協調電子元件與登山服的融合統一,開發體積更小、更薄、更安全的電子元件將是未來的發展方向。

3 結束語

國家級登山健身步道相繼建成,登山運動隨著科學考察和體育事業的發展逐漸變得火熱。登山服的設計越來越注重功能性,未來登山服的設計可以從功能性面料和功能性結構2 方面出發,進行功能性設計。在面料方面,功能性面料的研發不僅要求具有防風、防雨、保暖、防污、吸濕透氣及特殊的防護性能,同時對面料的柔軟性、伸縮性和耐久性也有較高的要求。在結構方面,需要考慮“人-衣-環境”和體表拉伸率進行優化設計,保證運動員的著裝舒適性。設計美觀與實用性兼具的功能性登山服。