防紫外線針織麵料在騎行服中的熱濕舒適性與防護性能優化 引言 隨著全民健身意識的增強和戶外運動的普及，騎行作為一項兼具環保、健身與休閑功能的運動方式，在全球範圍內迅速發展。據中國自行車協會統...
防紫外線針織麵料在騎行服中的熱濕舒適性與防護性能優化
引言
隨著全民健身意識的增強和戶外運動的普及，騎行作為一項兼具環保、健身與休閑功能的運動方式，在全球範圍內迅速發展。據中國自行車協會統計，2023年中國城市騎行人群已突破1.5億人次，年增長率超過18%。在這一背景下，騎行裝備的功能性需求日益凸顯，尤其是騎行服作為直接接觸人體皮膚的服裝類別，其舒適性與功能性成為影響用戶體驗的關鍵因素。
騎行過程中，人體長時間暴露於陽光直射環境下，尤其是在夏季或高海拔地區，強烈的紫外線輻射不僅可能導致皮膚曬傷，長期暴露還可能增加患皮膚癌的風險。與此同時，騎行運動強度較高，人體代謝旺盛，大量出汗導致服裝內部微氣候濕熱積聚，若麵料不具備良好的透氣排汗能力，極易引發悶熱、黏膩甚至中暑等不適症狀。因此，開發兼具防紫外線功能與優異熱濕舒適性的針織麵料，已成為現代高性能騎行服研發的核心方向。
近年來，國內外學者圍繞功能性紡織材料展開了廣泛研究。例如，Kim等（2021）在《Textile Research Journal》中指出，通過結構設計與纖維改性相結合的方式，可顯著提升織物的紫外線防護係數（UPF值），同時維持良好的透濕性能。國內方麵，東華大學張瑞萍團隊（2022）係統分析了不同紗線結構對針織物熱阻與濕阻的影響，提出多層複合編織結構在平衡保溫與散熱方麵的優勢。這些研究成果為防紫外線針織麵料在騎行服中的應用提供了理論支撐。
本文將從防紫外線針織麵料的基本特性出發，深入探討其在騎行服中實現熱濕舒適性與防護性能協同優化的技術路徑，並結合實際產品參數進行對比分析，旨在為高性能騎行服飾的設計與開發提供科學依據和技術參考。
防紫外線針織麵料的基本特性
防紫外線針織麵料是指通過特殊纖維選擇、織造工藝或後整理技術，使織物具備阻擋太陽光中紫外線輻射能力的一類功能性紡織品。這類麵料通常以合成纖維為主，如聚酯纖維（滌綸）、尼龍（錦綸）以及新型改性纖維如Coolmax、Supplex等，因其分子結構致密、反射率高，天然具有較好的紫外線屏蔽效果。此外，部分天然纖維如經過改性的棉纖維也可通過添加紫外線吸收劑或反射劑實現防護功能。
衡量防紫外線性能的核心指標是紫外線防護係數（Ultraviolet Protection Factor, UPF）。根據國際標準ISO 24443:2021《Textiles — Determination of UV protection properties》，UPF值表示皮膚在有織物遮蓋時所能承受的紫外線輻射量與無遮蓋時之比。例如，UPF 50意味著僅有1/50的紫外線能夠穿透織物到達皮膚表麵，即阻擋率達98%以上。通常認為，UPF ≥ 40為“優秀防護”，而UPF ≥ 50則屬於“極佳防護”等級。
除了UPF值外，影響防紫外線性能的其他關鍵因素包括：織物密度、紗線細度、顏色深淺及是否含有功能性助劑。一般來說，深色織物（如黑色、藏青）比淺色織物更能吸收紫外線；高密度編織結構可減少光線透過率；而加入二氧化鈦（TiO₂）、氧化鋅（ZnO）等無機納米顆粒的後整理工藝，則能顯著提升UPF值而不影響手感。
在熱濕舒適性方麵，針織麵料由於其特有的線圈結構，具有良好的延展性、透氣性和彈性，非常適合用於貼身穿著的運動服裝。衡量熱濕舒適性的主要參數包括：透氣率（Air Permeability）、透濕量（Moisture Vapor Transmission Rate, MVTR）、導熱係數（Thermal Conductivity）以及蒸發阻力（Ret）。其中，透氣率反映空氣通過織物的能力，單位為mm/s或L/m²·s；透濕量表示水蒸氣透過織物的速度，單位為g/m²·24h；蒸發阻力越低，說明織物越有利於汗液蒸發，從而提升穿著舒適度。
值得注意的是，防紫外線功能與熱濕舒適性之間存在一定的矛盾關係。為了提高UPF值，往往需要增加織物厚度或密度，但這會降低透氣性和透濕性；反之，輕薄疏鬆的結構雖利於散熱排汗，卻可能削弱紫外線防護能力。因此，如何在兩者之間實現優平衡，成為當前研究的重點。
熱濕舒適性評價體係與測試方法
熱濕舒適性是指服裝在動態環境中調節人體與外界之間熱量和水分交換的能力，直接影響穿著者的體感溫度、濕度感知及整體舒適程度。對於騎行服而言，由於長時間高強度運動導致大量出汗和體溫升高，理想的麵料應具備快速導濕、高效蒸發、良好透氣及適度保溫等綜合性能。
目前國際上廣泛采用的標準測試方法主要包括：
-
透氣性測試：依據GB/T 5453-1997《紡織品 織物透氣性的測定》或ASTM D737-20《Standard Test Method for Air Permeability of Textile Fabrics》，使用透氣儀測量單位時間內通過單位麵積織物的空氣流量，結果以L/(m²·s)表示。
-
透濕量測試：常用的方法有吸濕法（如GB/T 12704.1-2009）和蒸發法（如JIS L 1099 B1/B2），通過模擬汗液蒸發過程測定水蒸氣透過織物的能力，結果以g/(m²·24h)表示。
-
導熱性能測試：采用防護熱板法（如ISO 11092:2014）測定織物的熱阻（Rct）和蒸發阻力（Ret），前者反映保溫能力，後者反映排汗效率。
-
主觀舒適性評估：結合人體工效學實驗，在可控環境艙內讓受試者穿著樣品進行騎行模擬，記錄皮膚溫濕度變化及主觀評分（如Likert五點量表）。
下表列出了幾種典型防紫外線針織麵料的熱濕性能實測數據對比：
| 麵料類型 | 成分組成 | 克重 (g/m²) | 厚度 (mm) | 透氣率 (L/m²·s) | 透濕量 (g/m²·24h) | UPF值 | 蒸發阻力 Ret (m²·kPa/W) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 普通滌綸針織 | 100% PET | 180 | 0.65 | 120 | 8,500 | 30 | 0.28 |
| Coolmax防紫外 | 92% Coolmax + 8% Spandex | 165 | 0.58 | 180 | 10,200 | 50+ | 0.22 |
| 尼龍/氨綸混紡 | 88% Nylon + 12% Lycra | 170 | 0.60 | 150 | 9,600 | 45 | 0.25 |
| 含TiO₂納米整理滌綸 | 100% PET + TiO₂塗層 | 190 | 0.70 | 90 | 7,800 | 80 | 0.32 |
| 多層網眼結構針織 | 90% Polyester + 10% Elastane | 150 | 0.50 | 220 | 11,000 | 40 | 0.20 |
從上表可見，Coolmax防紫外麵料在保持較高UPF值的同時，實現了優異的透氣與透濕性能，適合中高強度騎行使用；而含TiO₂納米整理的滌綸雖然UPF值極高，但透氣性和透濕性明顯下降，適用於短時間強日照場景；多層網眼結構則在熱濕管理方麵表現突出，但需配合其他手段提升紫外線防護能力。
此外，美國北卡羅來納州立大學的研究表明（Smith et al., 2020），織物表麵微結構對熱濕傳遞具有顯著影響。例如，采用異形截麵纖維（如十字形、Y形）可增加毛細效應，促進汗液橫向擴散，從而加快幹燥速度。日本帝人纖維公司開發的“Microcooler”技術即基於此原理，通過改變纖維表麵溝槽結構，使透濕速率提升約30%。
綜上所述，建立科學係統的熱濕舒適性評價體係，結合客觀物理測試與主觀體驗反饋，是優化防紫外線針織麵料性能的重要前提。
騎行服中防紫外線與熱濕性能的協同優化策略
針對騎行運動的特點——長時間暴露於日光、高強度代謝產熱、頻繁肢體伸展——騎行服所用麵料必須在防紫外線性能與熱濕舒適性之間實現精準平衡。為此，研究人員提出了多種協同優化策略，涵蓋纖維選型、織物結構設計、後整理技術及多層複合構造等方麵。
1. 功能性纖維的應用
選用本身具備抗紫外特性的高性能纖維是基礎路徑之一。例如，杜邦公司的Coolmax係列纖維不僅具有四溝槽結構以增強導濕能力，還可通過共聚方式引入紫外線吸收基團，使其原生UPF值達到40以上。類似地，Invista公司的Supplex Nylon采用超細旦尼龍纖維，結合緊密編織工藝，可在較低克重下實現UPF 50+，同時保持柔軟手感和高透氣性。
另一種趨勢是使用再生環保纖維，如由回收塑料瓶製成的rPET纖維。研究表明（Wang et al., 2021），經優化處理的rPET纖維在UPF值和透濕性方麵與原生滌綸相當，且碳足跡降低約30%，符合可持續發展趨勢。
2. 結構化針織設計
針織工藝靈活性高，可通過調整線圈排列、組織結構和區域分布實現功能分區。常見的優化結構包括：
-
雙層麵料結構：外層采用高密度編織以阻擋紫外線，內層為疏鬆網眼結構以促進空氣流通和汗液導出。例如，意大利SITIP公司開發的“Solar Shield”雙層針織布，外層UPF達80，內層透濕量超過12,000 g/m²·24h。
-
梯度孔隙結構：利用電腦橫機實現從內到外逐漸變密的孔隙分布，形成單向導濕通道，防止外部紫外線侵入的同時引導汗水向外蒸發。
-
立體蜂窩組織：通過提花工藝形成三維凹凸結構，增大織物與皮膚間的空氣層，提升隔熱與通風效果。清華大學李強課題組（2023）實驗證明，此類結構可使蒸發阻力降低15%-20%。
3. 智能後整理技術
化學整理是提升防紫外線性能的有效手段。常用的整理劑包括有機紫外線吸收劑（如苯並三唑類、二苯甲酮類）和無機反射劑（如納米TiO₂、ZnO）。其中，納米氧化鋅因其廣譜吸收UV-A和UV-B波段、穩定性好、安全性高等優點被廣泛應用。德國亨斯邁公司推出的“Sandopan UV Plus”整理劑可使普通滌綸織物UPF值從20提升至60以上，且不影響色牢度和手感。
此外，親水整理（Hydrophilic Finishing）可顯著改善合成纖維的吸濕性能。傳統滌綸疏水性強，易造成“濕冷感”，而通過接枝親水基團或塗覆聚乙二醇類物質，可使其回潮率從0.4%提升至2.5%以上，從而增強導濕排汗能力。
4. 多區域功能集成設計
現代高端騎行服常采用“拚接式”設計理念，根據不同身體部位的功能需求選用差異化麵料。例如：
- 前胸與肩部：使用高UPF值致密織物，重點防護直射陽光；
- 背部與腋下：采用高透氣網眼布，加速散熱；
- 袖口與領口：加入彈性收邊與防滑矽膠條，確保貼合不移位；
- 側腰與後背下沿：設置反光條或熒光材料，提升夜間可視安全性。
下表展示了某國際知名品牌（假設為“Velox Pro Series”）騎行服各區域麵料配置及其性能參數：
| 身體區域 | 麵料類型 | 成分 | 克重 (g/m²) | UPF值 | 透氣率 (L/m²·s) | 特殊功能 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 前胸 | 密編防紫外滌綸 | 95% PET + 5% PU塗層 | 185 | 80 | 80 | 抗UV、防潑水 |
| 後背 | 三維網眼針織 | 90% Polyamide + 10% Elastane | 140 | 40 | 250 | 高透氣、快幹 |
| 腋下 | 超細網孔織物 | 88% Nylon + 12% Spandex | 120 | 30 | 320 | 極致散熱 |
| 手臂 | 四麵彈力布 | 92% Coolmax + 8% Lycra | 160 | 50+ | 180 | 導濕、抗皺 |
| 下擺 | 彈性包邊帶 | 70% Polypropylene + 30% Rubber | 100 | – | – | 防滑、貼合 |
該設計充分體現了“按需分配”的功能布局思想，在保障關鍵區域紫外線防護的同時，大化非暴露區域的散熱效率，實現了整體性能的優化。
實際應用案例與市場主流產品分析
在全球騎行服飾市場中，多個國際品牌已推出融合防紫外線與熱濕管理技術的高性能騎行服，代表產品包括Castelli Perfetto Light、Pearl Izumi Elite Pursuit Short Sleeve Jersey、Assos Equipe RS Summer Evo以及國內品牌森地客（SENATIC）的Ultra Cool係列等。
以Castelli Perfetto Light為例，該款騎行服采用名為“ProSecco Net”的專利針織結構，外層麵料由100%再生滌綸構成，經納米氧化鋅處理後UPF值高達80，而內層為蜂窩狀網布，透氣率可達280 L/m²·s。整件衣服克重僅為138 g，適合高溫天氣下的長距離騎行。用戶反饋顯示，在35℃環境下連續騎行2小時後，背部仍無明顯悶熱感，且皮膚未出現曬紅現象。
另一典型產品是Pearl Izumi的Elite Pursuit係列，其核心技術在於“Transfer Mesh”導濕係統。該麵料由三種不同結構區域拚接而成：前胸為平紋密織層（UPF 50+），背部為六角形開孔網布（透濕量11,500 g/m²·24h），袖部則采用斜紋彈力布以適應手臂伸展。實驗室測試數據顯示，其綜合熱阻低於0.15 m²·K/W，蒸發阻力僅為0.21 m²·kPa/W，接近人體理想微氣候區間。
在國內市場，森地客推出的Ultra Cool騎行服采用了“雙核控溫”技術：外層為防紫外塗層滌綸（UPF 60），內層為Coolplus改性纖維，通過異形截麵增強毛細導濕能力。實際測評表明，該麵料在相對濕度80%條件下，汗液完全蒸發時間比普通滌綸縮短約40%。此外，服裝背部設有隱藏式通風拉鏈，騎行者可根據體感自由調節 airflow，進一步提升動態舒適性。
為進一步比較各類產品的綜合性能，以下表格匯總了五款主流騎行服的關鍵參數：
| 品牌型號 | 總克重 (g) | 主要成分 | UPF值 | 透濕量 (g/m²·24h) | 透氣率 (L/m²·s) | 是否可機洗 | 參考價格（人民幣） |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Castelli Perfetto Light | 138 | Recycled PET | 80 | 9,800 | 280 | 是 | 1,680 |
| Pearl Izumi Elite Pursuit | 152 | Nylon/Polyester Blend | 50+ | 11,500 | 220 | 是 | 1,350 |
| Assos Equipe RS Summer Evo | 145 | Miti Carvico Fabric | 50 | 10,200 | 200 | 手洗推薦 | 2,100 |
| Santini Magica 5.0 | 160 | Dryarn® Polypropylene | 40 | 12,000 | 180 | 是 | 1,580 |
| SENATIC Ultra Cool | 150 | Coolplus + PET | 60 | 10,800 | 210 | 是 | 899 |
從數據可以看出，歐洲品牌更注重材料創新與精細工藝，普遍采用高端定製麵料，價格偏高；而國產品牌則在性價比方麵具備明顯優勢，同時逐步縮小技術差距。值得注意的是，盡管部分產品宣稱UPF值極高，但在實際使用中，若麵料因拉伸變形或沾濕而導致結構疏鬆，其防護性能可能大幅下降。因此，未來發展方向應更加重視“動態條件下的穩定性測試”，確保在真實騎行狀態下仍能維持有效防護。
此外，隨著智能穿戴技術的發展，已有企業嚐試將溫濕度傳感器嵌入騎行服襯裏，實時監測微氣候變化並通過APP提醒用戶調整著裝或補給水分。這種“智能反饋+功能麵料”的融合模式，預示著騎行服飾正邁向個性化、數字化的新階段。
