游泳衣在减小表面阻力方面的专利技术综述

摘要：当今游泳运动员在竞技场上的竞争不仅仅集中于体能和速度的较量，更集中于减小游泳衣表面阻力方面的竞争。本文通过对游泳衣表面阻力的影响因素进行分析，针对裁剪、材料、后处理工艺和结构四大方面，充分论述了在减小表面阻力方面的专利技术发展脉络，为今后纺织行业如何减小游泳衣表面阻力提供了参考。

关键词：游泳衣；阻力；专利技术；综述

 

游泳的阻力是提高运动成绩的最大障碍，因为游速要提高一个单位，阻力会以4倍的比率增加。游泳阻力主要有三种：形状阻力、表面阻力和波浪阻力。在减小游泳衣表面阻力方面主要涉及裁剪、材料、后处理工艺和结构这四大方面，通过对这四大方面的发展路线进行研究，有助于了解减小游泳衣表面阻力技术的发展历史和现状，明确其未来的发展方向。

1  剪裁

在减小阻力方面，最初也是从泳衣的裁剪开始入手。1974年ARENA SPORT（FR2281071 A1）设计出一款后背部采用较窄的后背部设计，泳衣的阻力得以减小，第二年该公司还申请了一款女士泳衣（DE2541297），该泳衣由前后片组成，前片有三个部分，沿着中线对称，前片的缝纫线呈弯曲状，可以更好地贴近皮肤、给予支撑，同时使胸部平坦，脖颈部分开口较高，且织入松紧带，防止水进入泳衣造成拖拽。1979年阿迪达斯公司设计出一款一体式裁剪的泳衣，减小了缝纫部分的松弛和阻力。1999年斯皮度公司（GB1999000029867）开发出一款全身覆盖的泳装，在全身获得更高的张紧力，尤其在背部下方和腰部的力量更大，使得身体更加紧绷。2006年斯皮度公司（GB2006000025102）开发出一款用于提高腹部和臀部张力的泳衣，其在泳衣腹部位置提供附加的张力，使得腹部和臀部变得更加平坦。

2  材料

在20世纪20年代后期，泳衣主要采用羊毛作为材料。1956年澳大利亚队的斯皮度泳衣引起人们注意，它们用全尼龙面料。从此之后，人们致力于采用各种弹性纤维来制作泳衣，以增加泳衣与身体之间的服帖性。1974年美国杜邦公司发明了一种能双向收缩的聚酯纤维，此种纤维富有弹性，遮住了人体凹凸布匹的部位。1978年BUSING（DE2821713A）的基层采用尼龙、莱卡、海兰纱等弹性纤维。1989年KDC采用亲水性纤维作为泳衣的表面纤维，水下评价摩擦系数在0.3以下（JPH02269869 A）。1992年斯皮度开发出一种新型泳衣，泳衣的面料采用聚酯微纤维和莱卡弹性纤维， 2004年斯皮度采用75%阳离子聚酯纤维和25%弹性丝经编织物[1]，同年VIVES（AU2003224182A）采用弹性纤维，同时结合平纹组织或绉组织。如今，新型生物基PTT泳装面料问世，有效地改变了纤维的强度、伸长、模量和弹性等性能。

3  后整理工艺

20世纪80年代，BUSING（DE2935780A）开发出一种涂层泳衣，泳衣的基层为弹性材料，表层覆盖环氧乙烷或者聚丙烯酰胺，通过覆盖层减小水中的摩擦阻力，DESANTO公司开发出了用于泳衣表面涂层的水溶性橡胶、缩甲基纤维素、环氧乙烷。之后，人们不断致力于开发各种涂层材料以进一步减小泳衣表面的阻力，从20世纪90年代的乳胶和硅胶（ITMI970287U），到21世纪初的水滑石和水玻璃（JP2002211519A），同时，美津浓株式会社采用表面疏水处理和表面沟槽相结合的形式（JP2874999A、JP20530599A），既减小了表面的摩擦阻力，又降低了表面紊流，同时该公司还采用疏水部和非疏水部间隔排列形成条状的方式（JPH0949107A）减小表面阻力。2009年，KANA开发出一种减阻泳衣（WO2011010728 A1），该泳衣表面采用包含光触媒材料的超亲水材料，2011年美津浓株式会社（CN101466280）开发了一种游泳衣，该游泳衣由伸缩性坯布构成，吸水凝胶吸附粒子与粘合剂树脂一起被固定于伸缩性坯布表面的至少一部分上。

4  结构

在减小湍流阻力产品开发初期，主要是DESANTO致力于表面凸起排列的研究，从1988年该公司开发出第一款减小紊流的泳衣（JP2001182083A），该泳衣表面有平挡圈形成的条纹，条纹从脖子到脚呈螺旋结构，其后该公司先后开发出从胸部延伸到腿部（JP2001000182104），及胳膊部位（JP2004131903 A）形成螺旋状排列的凸起或凹槽，由于凸起或凹槽呈螺旋状排列，其与水流方式相近，减小了水下的紊流阻力。

其后，各大公司主要致力于研究泳衣表面凸起的设置位置和参数。20世纪90年代东丽株式会社（JP2004222913A、JP2006037311 A）在泳衣表面凸起内部又增加了微小颗粒，以进一步减小紊流阻力。此类泳衣的出现形成了“鲨鱼皮泳衣”的雏形，它的核心技术在于模仿鲨鱼表皮的织物结构，在表面有着微小齿状水翼和v型水槽，研究发现此类表面比光滑表面具有更小的壁面摩擦阻力 [2]。而2007年东丽株式会社开发出一款泳衣（JP2010000268016），其在泳衣表面和背面涉及凸起，产生微小气泡效应，可以使水阻获得前所未有得降低。接着，2008年DESANTO KK公司（JP2007177365 A）开发出一款泳衣用背衬织物，背衬织物的上下表面均具有凹凸，以减小水中的紊流。

5  总结

通过以上分析可以看出，目前，在减小游泳衣表面阻力的方面，研发的重点已经从最初的裁剪和材料选择，转向泳衣表面后整理和表面结构设计，并且表面结构设计方面的专利数占绝大部分。中国申请人应该多研究和借鉴东丽和斯皮度公司的前沿技术，增强我国在该方面的技术实力。

 

参考文献

[1]杨楠楠,姜亚明.弹性针织物游泳发展的研究[J].应用技术,2008,12:110-112.

[2]姜楠,田砚.奇思妙想的泳衣与流体减阻[J].力学与实践,2008,30(3):109-111.

作者简介：盖芸瑚（1987—）女，山西曲沃人，研究生，研究实习员，毕业于苏州大学，现就职于国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，研究方向：纤维材料功能化改性。