一种基于人体工学分区的棉绒填充保暖服装及制备方法与流程

本发明涉及保暖服装，尤其涉及一种基于人体工学分区的棉绒填充保暖服装及制备方法。

背景技术：

1、保暖服装,尤其是羽绒服的保暖能力,依赖于填充材料所固定的静止空气层，传统羽绒服普遍采用全羽绒均匀填充的方案,这一方案在真实穿着工况下存在一组相互关联的缺陷:

2、其一,人体肩部在背负背包时受肩带持续压迫,肘部在弯臂动作中反复受到挤压,受压处羽绒的空气层被破坏,且羽绒受压后极易跑位、向绒仓两侧堆积,在肩部与肘部形成保暖失效的冷点,羽绒的硬质绒杆还易在肘部反复弯折中戳破面料造成钻绒;

3、其二,腋下与后背脊柱沿线是人体的主要出汗区域,羽绒纤维吸湿后相互粘连、蓬松度急剧下降而塌陷,出汗后遇冷风时穿着者反而在这些区域快速失温,产生湿冷问题;

4、其三,传统平面绗缝的大横条绒仓跨度大,羽绒在重力作用下向绒仓底部沉积,造成上部欠充、外观塌陷,且密集绗缝线本身构成冷桥并限制抬臂、弯臂等活动;

5、其四,全羽绒均匀填充未区分人体各部位的实际热量需求,在腹部等低需求区域保暖性能过剩,而在真正需要防护的部位反而失效,造成羽绒填充资源的错配与浪费。

6、故而提出一种基于人体工学分区的棉绒填充保暖服装及制备方法用以解决或缓解上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于人体工学分区的棉绒填充保暖服装及制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种基于人体工学分区的棉绒填充保暖服装，包括面料层、里料层、以及由面料层与里料层围合形成的多个填充腔，且该服装划分为承压抗塌区、透湿导汗区、核心保暖区和防风锁温区；

4、所述承压抗塌区包括肩部区域和肘部区域，所述透湿导汗区包括腋下区域和后中脊柱区域，所述承压抗塌区和透湿导汗区的填充腔内填充有片状的合成纤维保暖棉；

5、所述核心保暖区包括前胸区域和后背区域，所述核心保暖区的填充腔构造为立体捏褶绒仓，所述立体捏褶绒仓内填充有羽绒；

6、所述防风锁温区为沿后腰延伸至下摆并环绕衣身一周的环形填充腔，所述环形填充腔内填充有羽绒，且其单位面积充绒量高于所述核心保暖区的单位面积充绒量；

7、填充所述合成纤维保暖棉的区域与填充所述羽绒的区域之间通过拼接缝拼接为一体，且所述合成纤维保暖棉与羽绒在服装厚度方向上互不重叠。

8、优选地，所述羽绒为蓬松度不低于800的鹅绒，所述合成纤维保暖棉的克重为200～300g/m2，所述腋下区域和后中脊柱区域填充的合成纤维保暖棉为具有单向导湿性能的高分子纤维棉，其导湿方向为由所述里料层指向面料层。

9、优选地，所述肘部区域的合成纤维保暖棉为整片式棉片以覆盖除肘窝以外的肘关节外周区域，所述腋下区域采用一片式立体剪裁裁片，所述后中脊柱区域为由后颈延伸至后腰上方的纵向凹陷通道，所述纵向凹陷通道处由内至外依次由透气网布、里料层、合成纤维保暖棉和面料层四层同形裁片压合缝制而成。

10、本发明还提供一种基于人体工学分区的棉绒填充保暖服装制备方法，用以制备如上所述的基于人体工学分区的棉绒填充保暖服装，包括如下步骤：

11、在彼此不同的多种人体工况下分别采集人体体表的承压分布数据、出汗分布数据和热量需求分布数据，对多态采集的各分布数据进行工况加权融合，根据融合后的分布数据将服装划分为承压抗塌区、透湿导汗区、核心保暖区和防风锁温区，标定各分区之间的边界不确定带，并按照避让边界不确定带的划线约束规则确定棉绒拼接缝的位置；

12、根据各分区的功能需求确定各分区的填充材料种类及其单位面积克重，对按所确定的填充方案形成的热阻分布进行体表温度分布复核，复核结果不满足收敛判据时修正分区边界和/或单位面积克重并重新复核，直至满足收敛判据；

13、按照分区分别制备各分区的裁片，其中核心保暖区以模板捏褶方式制备立体捏褶绒仓裁片，并对成形后的立体捏褶绒仓的实际容积进行标定；

14、在静电消除条件下，标定的实际容积对确定的单位面积充绒量进行容积和克重联动修正后，向核心保暖区和防风锁温区的填充腔充入羽绒，对承压抗塌区和透湿导汗区的裁片填充并固定合成纤维保暖棉，并将棉填充部分与绒填充部分通过拼接缝拼接为一体；

15、将大身、袖部和领部组装成衣；

16、对成衣进行包含剖检式充绒均匀度抽检在内的多项性能检测，检测不合格时按照缺陷溯源规则判定缺陷成因所属的步骤，并返回所判定的步骤进行调整。

17、优选地，所述在彼此不同的多种人体工况下分别采集人体体表的承压分布数据、出汗分布数据和热量需求分布数据，对多态采集的各分布数据进行工况加权融合，根据融合后的分布数据将服装划分为承压抗塌区、透湿导汗区、核心保暖区和防风锁温区，标定各分区之间的边界不确定带，并按照避让边界不确定带的划线约束规则确定棉绒拼接缝的位置，具体包括如下步骤：

18、分别在静态负重工况和动态行进负重工况下采集人体体表的压力分布数据，其中动态行进负重工况包含负重装备随步态摆动的受压状态；

19、在设定运动强度的产热工况下采集人体体表的出汗率分布数据；

20、在静息稳态工况下采集人体穿着基准款服装时的体表温度分布数据，以表征热量需求分布；

21、按照各工况在目标使用场景中的发生占比对多态采集的各分布数据赋予权重并加权融合，得到融合承压分布、融合出汗分布和融合热量需求分布；

22、根据设定阈值在各融合分布上划分承压抗塌区、透湿导汗区、核心保暖区和防风锁温区，并将融合分布数值处于设定阈值的设定波动范围之内的区域标定为边界不确定带；

23、按照划线约束规则确定棉绒拼接缝的位置，划线约束规则至少为拼接缝不落入边界不确定带之内，且拼接缝不与融合承压分布中的承压路径交叠。

24、优选地，所述根据各分区的功能需求确定各分区的填充材料种类及其单位面积克重，对按所确定的填充方案形成的热阻分布进行体表温度分布复核，复核结果不满足收敛判据时修正分区边界和/或单位面积克重并重新复核，直至满足收敛判据，具体包括如下步骤：

25、为承压抗塌区和透湿导汗区匹配受压后可回弹复位的片状合成纤维保暖棉，为核心保暖区和防风锁温区匹配羽绒；

26、以同款式的全羽绒填充服装为基准款，测定基准款在各分区处的静态保温值；

27、按照等效静态保温温区原则，将承压抗塌区和透湿导汗区原有的羽绒单位面积充绒量换算为合成纤维保暖棉的单位面积克重；

28、将承压抗塌区和透湿导汗区因换算而节省的羽绒总克重，按照各区域的热量需求权重再分配至核心保暖区和防风锁温区，得到再分配后的填充方案；

29、获取按再分配后的填充方案形成的体表温度分布，将其与所得的融合热量需求分布进行比对，偏差超过设定判据时修正分区边界和/或各分区单位面积克重，并重复本步骤，直至相邻两次复核之间的分区边界位移量与克重修正量均小于设定收敛值，且复核累计次数不超过设定次数上限。

30、优选地，所述按照分区分别制备各分区的裁片，其中核心保暖区以模板捏褶方式制备立体捏褶绒仓裁片，并对成形后的立体捏褶绒仓的实际容积进行标定，具体包括如下步骤：

31、将核心保暖区的每一绒仓裁片逐片置于捏褶模板上捏制立体褶，并记录每一捏褶模板的累计使用次数；

32、以一片式立体剪裁方式制备腋下区域的裁片；

33、按同一形状分别裁制后中脊柱区域的透气网布裁片、里料裁片、合成纤维保暖棉裁片和面料裁片，共四层同形裁片；

34、制备覆盖除肘窝以外的肘关节外周区域的整片式肘部棉片；

35、按捏褶模板的累计使用次数和/或生产批次，对成形后的立体捏褶绒仓的实际容积进行抽样标定，得到实际容积相对于设计容积的容积偏差。

36、优选地，所述在静电消除条件下，标定的实际容积对确定的单位面积充绒量进行容积和克重联动修正后，向核心保暖区和防风锁温区的填充腔充入羽绒，对承压抗塌区和透湿导汗区的裁片填充并固定合成纤维保暖棉，并将棉填充部分与绒填充部分通过拼接缝拼接为一体，具体包括如下步骤：

37、将各分区的合成纤维保暖棉棉片与对应的面料裁片、里料裁片定位缝合固定；

38、在设定的热压温度与压力窗口内将后中脊柱区域的四层同形裁片精准对位后压合缝制，热压温度与压力窗口以不破坏合成纤维保暖棉的单向导湿性能为限；

39、袖部先在肘部区域完成整片式肘部棉片的局部缝合，再将袖部与大身拼接；

40、根据标定的容积偏差对确定的单位面积充绒量进行联动修正，得到修正充绒量，并按修正充绒量向立体捏褶绒仓及防风锁温区的环形填充腔充入羽绒并封口；

41、在充绒工位设置静电消除装置，并对充绒工位的局部环境湿度进行控制，以抑制羽绒绒朵在立体褶内的静电偏聚。

42、优选地，所述将大身、袖部组装成衣，具体包括如下步骤：

43、将大身与袖部缝合；

44、安装门襟拉链及下摆收口结构，使防风锁温区的环形填充腔沿下摆闭合成环。

45、优选地，所述对成衣进行包含剖检式充绒均匀度抽检在内的多项性能检测，检测不合格时按照缺陷溯源规则判定缺陷成因所属的步骤，并返回所判定的步骤进行调整，具体包括如下步骤：

46、在设定低温环境下测定成衣各分区的温降曲线；

47、测定腋下区域和后中脊柱区域的透湿率；

48、测定成衣经设定次数机洗后各填充区域的蓬松度衰减率和保暖衰减率；

49、对肩部区域和肘部区域施加设定次数的循环压力，测定卸压后填充层的厚度回复率；

50、按批次抽取成衣剖开立体捏褶绒仓，检测立体褶褶谷处与鳞片凸起处的充绒均匀度；

51、任一项测试不满足设定合格判据时，按照缺陷溯源规则判定缺陷成因，并返回所判定的步骤，其中，充绒克重记录合格且外观饱满而核心保暖区保温不足的，判定为容积和克重失配，返回重新标定容积；褶谷充绒均匀度不合格的，判定为静电偏聚欠充，返回调整静电消除条件；保温不足或冷点集中出现于分区边界的，判定为分区错位，返回重新融合分区；其余保温性或透湿性整体性不合格的，返回调整填充方案。

52、本发明具有以下有益效果：

53、1、本发明的保暖服装先弄清楚人体哪里长期受压、哪里容易出汗、哪里最需要保暖，再按这个规律把衣服划分为承压抗塌区、透湿导汗区、核心保暖区和防风锁温区，在肩部、肘部这些常被压住的部位以及腋下、后背中线这些出汗多的部位不再填羽绒，改用压过之后能弹回来、受潮之后也不塌陷的片状合成纤维棉，棉和绒之间拼在一起缝合、不作上下叠放，既不会像叠加覆盖的老做法那样又厚又闷，也不会在同一部位重复堆放两种填料，换下来的羽绒全部补到真正需要保暖的前胸后背和后腰下摆，配合前胸后背做成立体捏褶样式的绒仓把羽绒撑住、不让其往下坠，整件衣服做到该暖的地方更暖、该透气的地方透得出去，总填充量没有增加，保暖、排汗、活动方便程度和外观的挺括感却都得到提升；

54、2、本发明采用分状态测量、按比例合成的方式来确定分区，测受压时让试穿者背着包，测出汗时让试穿者运动起来，测体温时让试穿者安静坐着，三类数据各自测好之后，按实际穿着中各种状态所占的时间比例合成一张分布图，几次测量之间的偏差在合成时相互抵消，据此画出的分区线更贴近人体的真实情况，同时把数值在分界线附近来回摇摆、划给哪边都勉强的地带专门标出来，规定棉绒接缝不许缝进这种地带、也不许压在肩带受力的线路上，让材料交界的位置躲开身体最敏感和受力最大的地方，即使分界稍有画偏，肩上发凉、后背湿冷这类毛病也不会在分区边缘出现；

55、3、本发明把分区和克重的确定做成了几轮就能定稿的核对过程，省下的羽绒补到前胸后背之后，衣服各处的厚薄变了，人穿上后身上的温度分布跟着变，当初用来划区的数据便对不上了，本发明每回定完填充方案就做样衣实测一次或用计算方式核对一遍，温度分布对不上就修一修边界或克重，修的幅度小到一定程度就算定稿，并规定最多核几轮必须收口，分区和克重在有限几轮内就能敲定，既不陷入反复循环也不拖长开发时间，每个部位填什么、填多少都是照着数据一步步算出来的，换一批人按同样办法做也能得到同样的结果；

56、4、本发明在生产环节给每副捏褶模板记录使用次数，用到一定次数就抽查压出来的绒仓实际大小，充绒时按查出的实际大小相应增减充绒量，让绒仓里羽绒的松紧始终保持在预定水平，模板慢慢磨损或布料干湿变化把绒仓悄悄做小时，不会再出现绒照旧充那么多、结果被挤得死实不保暖的情况，立体绒仓撑住蓬松、锁住空气的作用不会被生产波动毁掉，同时针对干燥车间里羽绒带静电、绒朵被吸进褶子深处挤成一团而别处充不够的毛病，本发明在输绒管道和充绒口设置离子风装置消除静电，并且只对充绒工位加湿、不动缝纫工位的环境，既治了静电，又不让怕潮的导湿棉在缝制时吸湿受损，把消除静电和保护棉料这两件原本互相妨碍的事同时办妥；

57、5、本发明在检验环节补上了常规手段查不出的漏洞，褶子深处没充够绒的衣服拿在手里照样分量足、外观饱满，仅靠称重、看外观和抽测蓬松度发现不了，本发明在常规的保温、透湿、耐洗、承压检测之外定期剪开绒仓抽查褶谷里的绒是否充匀，并把衣服打湿、压上模拟肩带的力、放到低温环境里用红外热像照一遍，专门查出干燥新衣上显不出来的缝线冷带，查出毛病后也不是一律加绒了事，而是按毛病的表现找根源，分量足、外观饱满却不保暖的，去查模板和绒仓大小；褶谷里绒充得不匀的，去调静电措施；冷点总出现在分区边界的，去核对分区数据；整体不保暖的才去调克重，找准根源再改，不会把充得太实误当成充得不够、越加绒越压实、越修越坏，从测人体数据到成衣出厂一路有查有改，设计的性能能够落实到每一件衣服上。