1.本发明属于针织面料及其编织方法领域，特别涉及一种仿生羽毛结构透气保暖针织物及 其编织方法。
背景技术：
2.在寒冷气候条件下，贴身穿着的针织内衣应具有良好的防寒保暖和运动排汗性能。
3.国外市场上高端运动内衣借助无缝针织技术，根据人体不同部位的生理特征，利用新型 纱线或组织结构设计开发功能性针织面料，使冬季运动内衣能更好地贴合人体并具备一定的 热湿调节功能性，可以满足人体在不同气候、活动状态下的热湿舒适性。因此开发低温环境 下调节热湿性能的针织面料，对于国内提升冬季体育运动技术特别是生产冬季运动内衣具有 重要价值。
4.仿生针织面料有效融合了仿生学与无缝针织技术，进一步提升运动内衣的外观和舒适性， 赋予针织面料更加优异的生物功能性。仿生学作为一门新兴学科，近年来受到人们广泛关注， 通过研究生物优异能力的产生原理，设计和生产功能性应用。仿生针织面料借鉴生物的功能、 结构、造型、色彩等元素，依托针织物集圈、提花、吊针、网孔等多种表现手法，达到模拟 生物特性的效果。国内外有提取仿生羽毛形态结构特征，并运用于仿生飞行器技术、机械端 面密封技术、复合材料结构设计领域的创新研究，但在针织面料开发领域，目前还未有融合 天然羽毛微观特点于针织物形貌，从而提升面料保暖性、透气性的尝试。
技术实现要素：
5.本发明所要解决的技术问题是提供一种仿生羽毛结构透气保暖针织物及其编织方法，以 克服现有技术中运动内衣面料组织结构较单一，防寒透气性不佳的缺陷。
6.本发明提供一种仿生羽毛结构透气保暖针织物，包括面层和里层，所述面层上设置有若 干斜向排列的循环单元，所述循环单元包括仿生羽轴、仿生羽枝和仿生羽小枝，所述仿生羽 轴呈现均匀斜向间隔细密孔洞，所述仿生羽轴垂直于里层形成凸起，所述仿生羽轴两侧平行 排列仿生羽枝和仿生羽小枝相互交错，所述仿生羽枝和仿生羽小枝垂直于里层形成凹槽，在 皮肤与织物之间形成中空通道，留存更多静止空气。
7.优选地，上述针织物中，所述细密孔洞为均匀斜向间隔排列的提花组织，构成面层纵向 的仿生羽轴，促进面料内外部空气流动，有效管控人体微气候的温度和汗水，提高面料透气 性。
8.优选地，上述针织物中，所述仿生羽轴两侧平行排列仿生羽枝和仿生羽小枝相互交错为： 仿生羽枝平行分布在仿生羽轴两侧，仿生羽小枝也平行分布在仿生羽枝两侧，尾端交错形成 交叉结构，是由牵伸相连线圈形成。
9.优选地，上述针织物中，所述里层凸起是由仿生羽轴牵伸相连线圈造成的不规则
褶皱， 在织物里层凸起与皮肤接触，快速吸收转移汗滴，保持皮肤清爽舒适。
10.优选地，上述针织物中，所述里层凹槽是仿生羽枝和仿生羽小枝被牵伸线圈造成的凹陷， 增加与皮肤接触的微空间高度，在体温带动下，将静止空气保留在中空通道中，维持身体的 有效体温。
11.本发明还提供一种仿生羽毛结构透气保暖针织物的编织方法，以功能性纱线为地纱，以 普通纱线为面纱进行编织，其中部分面纱和地纱编织成圈，部分面纱不成圈从而拉长线圈， 部分地纱在未成圈的织针后面纱线以浮线的形式呈现。
12.优选地，上述方法中，所述面层由功能性纱线编织，里层由普通纱线编织。
13.优选地，上述方法中，所述功能性纱线为丙纶纱线包覆氨纶，普通纱线为锦纶。
14.优选地，上述方法中，所述织物采用无缝针织技术，在针织单面提花圆机上织造而成。
15.优选地，上述方法中，所述编织方法步骤为：
16.如图3所示，在一个循环单元内，面纱在成圈系统中不参与编织形成区域
④
，面纱和地 纱在成圈系统中连续参与编织形成区域
⑤
、区域
⑥
和区域
⑦
。所述循环单元由提花线圈和平 针线圈构成提花组织；所述平针线圈由区域
⑤
、区域
⑥
和区域
⑦
成圈系统连续参与编织构成； 所述提花线圈由区域
④
成圈系统不参与编织构成。所述面层仿生羽轴细密孔洞由成圈系统不 参与编织的区域
④
牵伸区域
⑤
构成，为面料里层空气流通提供通道，增加透气性；所述里层 仿生羽枝和仿生羽小枝
③
凹槽深度通过设置区域
④
、区域
⑥
和区域
⑦
成圈系统路数实现，保 留更多静止空气，提高织物保暖性。
17.如图4所示，所述提花组织结构按花纹要求有选择地将面纱和地纱垫放在某些织针上编 织成圈，而未垫放纱线的织针上面纱不成圈从而拉长线圈，地纱在未成圈的织针后面纱线以 浮线的形式呈现，浮线的存在增加了面料的保暖性。
18.如图5所示，所述面层仿生羽轴
①
、仿生羽枝
②
、仿生羽小枝
③
的形成，主要依托提花 组织1枚织针连续8个横列不编织，就形成了拉长的线圈，这些拉长的线圈抽紧了与之相连 的平针线圈，从而在面层形成仿生羽轴
①
细密孔洞、仿生羽枝
②
平行排列、仿生羽小枝
③
交 叉结构，同时在里层呈现出凹凸效应。其中编织过程中线圈连续不编织次数越大，连续不脱 圈导致线圈拉伸越长，凹凸效应越明显。
19.本发明还提供一种仿生羽毛结构透气保暖针织物在冬季运动内衣中的应用。
20.本发明从仿生学角度出发，有效借鉴天然防寒隔热羽毛微观形态，结合羽轴、羽枝、羽 小枝等复杂多分支构造特点，提供一种仿生羽毛结构透气保暖针织物，通过改变织针成圈排 列方式构造功能性组织结构，从而提高织物的保暖性、透气性。
21.本发明里层与面层凹凸效应相互对应，便于织物与皮肤间微气候调节。在织物里层凸起 与皮肤接触，快速吸收转移汗滴，保持皮肤清爽舒适。织物里层凹槽增加与皮肤接触的微空 间高度，在体温带动下，将静止空气保留在中空通道中，维持身体的有效体温。静止时，里 层凹凸效应有助于温度调控，延长冷空气入侵路径，便于防寒保暖；运动时，面层细密孔洞 促进皮肤表面与外界空气流通，有效透气排汗，保持皮肤清爽。
22.本发明采用质轻保暖丙纶纱线包覆氨纶作为地纱，调节体热不过度散失，采用弹性较好、 耐磨、可染色锦纶作为面纱，织物采用两种不同性质和规格的纱线编织，赋予服装美观性与 防寒功能性。
23.有益效果
24.本发明基于仿生羽毛结构，将织物面层设计为复杂多分支结构包括羽轴、羽枝、羽小枝， 里层设计为具有凹凸效应的斜向空气传输通道，从而实现防寒保暖、透气排汗等功能性。在 运动时仿生羽轴里层凸起快速吸收水分，面层均匀间隔细密孔洞促进空气流通，有助于湿气 导出，提高织物透气性。在休息时仿生羽枝及仿生羽小枝里层凹槽形成斜向空气传输通道， 人体与织物之间保留更多静止空气，当寒冷时阻止外部冷空气进入，维持人体的有效体温， 增加织物保暖性。
25.本发明织物由单面针织提花圆机织造，生产效率高，贴身柔软，造型美观，保暖透气性 好，克服了国内运动内衣面料组织结构较单一，防寒透气性待提高问题，适合用作冬季运动 针织内衣的开发。
附图说明
26.图1为本发明织物组织结构示意图；
27.图2为本发明织物仿生羽毛结构示意图，其中(3)为羽轴，(4)为羽枝，(5)为羽小 枝；
28.图3为本发明一个循环单元组织结构示意图；
29.图4为本发明织物编织意匠图；
30.图5为本发明织物实物形态图，其中a为面层，b为里层。
具体实施方式
31.下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不 用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可 以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
32.实施例1
33.如图1所示，本实施例提供一种仿生羽毛结构透气保暖针织物，包括面层1和里层2， 面层1编织在织物上部，里层2编织在织物内侧，面层1上设置有若干斜向排列的循环单元， 循环单元包括仿生羽轴
①
、仿生羽枝
②
和仿生羽小枝
③
，仿生羽轴
①
呈现均匀斜向间隔细密 孔洞，仿生羽轴
①
垂直于里层2形成凸起，仿生羽枝
②
平行分布在仿生羽轴
①
两侧，仿生羽 小枝
③
也平行分布在仿生羽枝
②
两侧，尾端交错形成交叉结构，仿生羽枝
②
和仿生羽小枝
③ꢀ
垂直于里层2形成凹槽。
34.细密孔洞为均匀斜向间隔排列的提花组织，构成面层1纵向的仿生羽轴
①
。
35.里层2凸起是由仿生羽轴
①
牵伸相连线圈造成的不规则褶皱。
36.里层2凹槽是仿生羽枝
②
和仿生羽小枝
③
被牵伸线圈造成的凹陷。
37.本实施例还提供一种仿生羽毛结构透气保暖针织物的编造方法，采用地纱和面纱两种纱 线织造织物，地纱采用50dtex丙纶包覆20dtex氨纶(国兴化纤制品有限公司)，面纱采用 70dtex/24f/2锦纶(南通市华鼎特种纱线有限公司)，由单面针织提花圆机织造，编造方法具 体为：
38.如图3所示，织物有若干斜向排列的循环单元，在面层表现为仿生羽轴
①
细密孔
洞、仿 生羽枝
②
平行排列、仿生羽小枝
③
交叉结构，在一个循环单元内，面纱在成圈系统中不参与 编织形成区域
④
，面纱和地纱在成圈系统中连续参与编织形成区域
⑤
、区域
⑥
和区域
⑦
。所 述循环单元由提花线圈和平针线圈构成提花组织；所述平针线圈由区域
⑤
、区域
⑥
和区域
⑦ꢀ
成圈系统连续参与编织构成；所述提花线圈由区域
④
成圈系统不参与编织构成。所述面层仿 生羽轴
①
细密孔洞由成圈系统不参与编织的区域
④
牵伸区域
⑤
构成，为面料里层空气流通提 供通道，增加透气性；所述里层仿生羽枝
②
和仿生羽小枝
③
凹槽深度通过设置区域
④
、区域
ꢀ⑥
和区域
⑦
成圈系统路数实现，保留更多静止空气，提高织物保暖性。
39.如图4所示，提花组织结构按仿生羽毛结构设计要求有选择地进行编织，其中编织不成 圈区域用黑色线框表示，编织成圈区域用非黑色线框表示。将面纱和地纱垫放在某些织针上 编织成圈，而未垫放纱线的织针上面纱不成圈从而拉长线圈，地纱在未成圈的织针后面纱线 以浮线的形式呈现，浮线的存在增加了面料的保暖性。
40.如图5所示，面层仿生羽轴
①
、仿生羽枝
②
、仿生羽小枝
③
的形成，主要依托提花组织 1枚织针连续8个横列不编织，就形成了拉长的线圈，这些拉长的线圈抽紧了与之相连的平 针线圈，从而在面层形成仿生羽轴
①
细密孔洞、仿生羽枝
②
平行排列、仿生羽小枝
③
交叉结 构，同时在里层呈现出凹凸效应。其中编织过程中线圈连续编织次数为12针，线圈连续不编 织次数为8针和7针，连续不脱圈导致线圈拉伸越长，凹凸效应越明显。
41.对比例1
42.本对比例和实施例1采用相同的纱线配比和上机参数进行织造作为对照样，但本对比例 组织结构为平针组织，设置实施例1与本对比例的变化因子为面料组织结构，从而分析仿生 羽毛透气保暖针织物的组织结构对面料性能的影响。
43.实施例1和对比例1使用的设备参数为：
44.机器编号：e000002
45.型号：hs-ex8
46.公称直径/标号：356mm/14inch
47.针数：1248
48.针距(机号)：0.907mm(e28)
49.出厂年月：2020.7中国制造
50.出厂公司：圣东尼(上海)针织机器有限公司
51.编织注意事项：
52.设置织物的牵拉张力和给纱张力应小而均匀，否则易产生断纱。
53.实施例1和对比例1的性能测试如下：
54.织物调湿24h和实验环境温度为(20
±
2)℃，相对湿度为(65
±
2)％。
55.织物厚度的测定：
56.参照标准gb3820-1997《纺织品和纺织制品厚度的测定》，织物厚度的测定采用 yg(b)141d型数字式织物厚度仪，压脚面积为2000mm2，加压压力为2kpa，取每块面料5 次测试结果平均值计算织物厚度。织物厚度测试结果如表1所示。
57.表1织物规格参数
58.试样厚度/mm实施例12.473
对照样0.802
59.织物保暖性的测试：
60.参照标准gb/t 11048
‑‑
2008《纺织品生理舒适性稳态条件下热阻和湿阻的测定》，织物保 暖性的测试采用yg606e型纺织品热阻测量仪，通过仪器测试热阻、保温率等指标，从而表 征织物保暖性能。为减少实验误差，分别裁剪3块正方形试样，尺寸为35cm
×
35cm，取每种 试样3块面料测试结果的平均值，进行面料保暖性对比。织物保暖性测试结果如表2所示。
61.织物透气性的测试：
62.参照标准gb/t 5453-1997《纺织品织物透气性的测定》，织物透气性的测试选择yg461g 全自动透气量仪。试样两面空气压差为2kpa，自动选择合适的喷嘴进行测试，试样面积为 20cm2，距布边10cm以上的不同部位重复测试10次，取10次测试结果平均值计算面料透气 率。织物透气性测试结果如表2所示。
63.表2织物保暖性和透气性测试结果
64.试样热阻(m2·
k/w)保温率/％透气率/(mm/s)实施例163.7053.30247.10对照样22.9929.1774.31
65.由表2可知，实施例1按照仿生羽毛透气保暖针织面料所述编织方法进行织造，以平针 组织为对照组，实施例1中织物厚度明显增加，热阻和保暖率均有明显的提高，满足国家保 暖内衣标准超过30％的保温率要求，同时由于细密孔洞和复杂多分支结构作用下，透气率在 织物厚度增加的条件下反而有所增加，说明本发明仿生羽毛透气保暖针织物及编织方法能够 充分借鉴鸟羽复杂多分支结构，该组织结构赋予针织物显著提高的透气性和保暖性。