男性針織內(nèi)衣面料壓力及拉伸性能的評(píng)價(jià)分析

程 哲，庫茨米切夫·維克多，李 月

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男性針織內(nèi)衣面料壓力及拉伸性能的評(píng)價(jià)分析

程 哲，庫茨米切夫·維克多，李 月

(武漢紡織大學(xué) 服裝學(xué)院，湖北 武漢 430073)

通過對(duì)應(yīng)用Flexi Force傳感器在男性人體上的靜態(tài)壓力實(shí)驗(yàn)及運(yùn)用KES-F儀器對(duì)面料的物理性能進(jìn)行測試，分析了數(shù)據(jù)之間的密切關(guān)系并建立相關(guān)數(shù)學(xué)預(yù)測方程，為解決男性內(nèi)衣用彈性針織面料在設(shè)計(jì)中的松量取值及對(duì)人體產(chǎn)生的面料壓力提供理論模型。最終實(shí)現(xiàn)了以KES-F實(shí)驗(yàn)參數(shù)為基礎(chǔ)的面料壓力能力評(píng)價(jià)技術(shù)，它可以幫助消費(fèi)者及設(shè)計(jì)師僅由參數(shù)來選擇內(nèi)衣針織面料，以降低成本和提高效率。

針織面料；KES-F；預(yù)測；張力；拉伸度

當(dāng)穿著緊身男性針織內(nèi)衣（緊身彈性貼體長短款內(nèi)衣及緊身彈性內(nèi)褲等）時(shí)，穿者不可避免地會(huì)受到其對(duì)人體產(chǎn)生的壓力[1]，所以在市場上，有多男性內(nèi)衣品牌及種類，男性內(nèi)褲僅僅按種類就有：三角褲、緊身四角褲、緊身長款四角褲、丁字褲、Y字褲等。即使同一尺碼下，因其功能性、面料種類及人體結(jié)構(gòu)的不同[2]，也有著不同的造型和松緊度，所以緊身內(nèi)衣對(duì)人體產(chǎn)生的壓力也是不同的。近年，國內(nèi)外學(xué)者已研究了在男性人體靜態(tài)下的壓力與緊身針織內(nèi)衣、襯衣（人體下部[3]、人體上部[4]）的關(guān)系，平均最大可接受壓力平均值為2.675 kPa；而按個(gè)體差異、身體部位及服裝的不同，舒適的服裝壓力可為范圍為1.196~3.192 kPa[5-6]。在本項(xiàng)研究先前的壓力測試中得出，在男性彈力針織內(nèi)衣面料下可獲得的最大可接受壓力區(qū)間為1.923~2.409 kPa[7]。盡管如此，男性內(nèi)衣和面料的研究還不是夠的。

男性內(nèi)衣設(shè)計(jì)松量的取值必須符合面料的可拉伸度和內(nèi)衣的功能[8]。由于普通合體內(nèi)衣由于相對(duì)寬松，所以對(duì)人體只產(chǎn)生很小的壓力，不便于測量實(shí)驗(yàn)與研究。因此只研究壓力型內(nèi)衣（緊身內(nèi)衣、功能性內(nèi)衣）對(duì)人體軟組織產(chǎn)生的壓力效果[9]。

1 實(shí)驗(yàn)步驟

本研究以面料的力學(xué)性能測試及在靜態(tài)人體上的面料拉伸性與壓力實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，建立數(shù)學(xué)方程來預(yù)測針織內(nèi)衣面料對(duì)人體的壓力，來評(píng)價(jià)針織面料應(yīng)用于緊身男性內(nèi)衣的壓力舒適性能。目的為改變舊的人體試穿主觀評(píng)價(jià)方式。從而結(jié)合理論模型（參數(shù)化的角度）和實(shí)際應(yīng)用，可降低成本和提高效率[10]。

1.1 壓力實(shí)驗(yàn)

測量15位23~26歲之間的標(biāo)準(zhǔn)男體，平均身高為170.2cm、胸圍88.7cm、腰圍75.2cm、低腰圍78.4cm、臀圍91.9cm。對(duì)以下人體部位進(jìn)行測量：大臂（最粗處）、小臂（最粗處）、自然腰圍處（最細(xì)處）、低腰圍處（臍下4cm）、大腿（襠水平線）和小腿（最粗處），均為圓或橢圓的表面。這些選定的部分屬于不同內(nèi)衣的覆蓋領(lǐng)域（緊身彈性貼體長短款內(nèi)衣及緊身彈性內(nèi)褲等）。壓力傳感儀器采用Flexi Force A201傳感器，其長度為197mm，厚度0.203mm，傳感器感應(yīng)范圍直徑為9.53mm，采集感應(yīng)面積為70mm2，壓力采集范圍0~1 lb (0~4.4 N)，測量誤差< ± 3%。同一時(shí)間用4個(gè)傳感器左右對(duì)稱點(diǎn)測量。設(shè)置測量為每秒采集10次，單次時(shí)長為15秒，每個(gè)圍度處有6個(gè)測量點(diǎn)（正反面4點(diǎn)，側(cè)面2點(diǎn)）。測試前，已檢查及校準(zhǔn)傳感器靈敏度，并在系統(tǒng)上設(shè)置測試范圍。面料樣品的寬度為8厘米，長度以所測量的人體圍度為依據(jù)，并標(biāo)注松量尺寸于面料。測試面料橫向包裹測試部位，然后依照刻度單軸拉伸變更面料松量，不斷拉伸面料，直到人體不舒適狀態(tài)，即為面料樣本的最大拉伸度[11]。

由實(shí)驗(yàn)得出，面料經(jīng)向測試P=1.923~2.383 kPa，且在此壓力之下針織面料樣本的最大平均拉伸度為15.56~18.33%；面料緯向測試中P=1.962~2.409 kPa，且最大平均拉伸度（緯向）為15~17.5%。由于實(shí)驗(yàn)中面料拉伸度在5%以下壓力值較小，難以測量，所以參照5%~20%這一范圍來研究，面料超過20%的拉伸壓力、張力的數(shù)據(jù)值較大[12-15]。

1.2 實(shí)驗(yàn)面料樣本

所選男性彈性針織內(nèi)衣面料為在國內(nèi)外市場上銷售所用（武漢愛帝集團(tuán)公司提供），面料特性如表1所示。面料樣品力學(xué)性能測試由KATO TECH公司的KES-FB1~4（拉伸、剪切、壓縮、表面）系統(tǒng)測試。

表1 針織面料成分

2 結(jié)果分析

2.1 面料的壓力性能

為實(shí)現(xiàn)對(duì)“人體-面料”體系的舒適壓，不能只依照面料帶來的壓力為依據(jù)去設(shè)計(jì)松量，也要取決于面料的結(jié)構(gòu)，它將對(duì)軟組織的產(chǎn)生不同影響。因此，從“人體-面料”體系中提出一個(gè)新的參考指數(shù)，表示為：針織面料壓縮壓力性能指數(shù)─（Compression Performance）

式中E為面料在P下的最大拉伸值（單位：%），E= 100 [(CS-BS)/BS]，（BS：body size，人體圍度尺寸大小；CS：clothing size，服裝尺寸大?。蛔畲髩毫χ?i>P：人體壓力測試實(shí)驗(yàn)中的平均最大壓力值（不舒適狀態(tài)，單位：kPa）。

表2 壓力性能指數(shù)

注：warp為面料經(jīng)向，weft為面料緯向

表3 面料張力性能

指數(shù)反映的是針織面料提供的壓力能力：此數(shù)值較高，則說明面料壓力能力差，需要加大的松量設(shè)計(jì)，以獲得更大的壓力；此數(shù)值較低，說明面面料壓力能力強(qiáng)，在較小的松量下就能獲得很高的壓力值[15]。實(shí)驗(yàn)得出面料壓力性能指數(shù)如表2?？梢钥闯鯩2面料的壓力性能最高，M4面料的經(jīng)向壓力性能最差，但緯向較好。

2.2 面料的力學(xué)性能

通過KES-FB1的張力測試，面料最大拉伸度為，經(jīng)向：14.65~37.5%；緯向：27.69~47.3%。

依據(jù)面料在人體測量實(shí)驗(yàn)中的可接受拉伸度范圍5~20%，間隔為3%作研究，從KES-FB1儀器測試數(shù)據(jù)中獲得張力數(shù)值F(5~20)如表3所示。由于在KES-FB1經(jīng)向張力測試中M2面料的最大拉伸度為14.65%，且張力值為F(14)達(dá)到448.46 cN/cm，其結(jié)果與其它面料差異較大，所以在面料經(jīng)向的研究中不考慮M2的張力，以減少偏差。

表3中結(jié)果可以看出經(jīng)、緯向的張力(11)到(20)的數(shù)值有較大的差值，而且增漲很快。由于實(shí)驗(yàn)面料在人體壓力試驗(yàn)中緯向的平均最大拉伸度為17.4%；經(jīng)向?yàn)?6.48%，因此選擇較合理的拉伸度范圍5-17%來分析，以17%為面料在人體上實(shí)驗(yàn)的最大可拉伸度。

由SPSS分析了面料的最大壓力值、與KES-FB測試數(shù)據(jù)之間較高的相關(guān)性得到表4?？梢钥闯觯诶於确秶鸀?4~17%之間的數(shù)據(jù)間相關(guān)性較高。

表4 面料力學(xué)性能與壓力、壓縮性能的相關(guān)系數(shù)

注：warp為面料經(jīng)向，weft為面料緯向；F(Emax)為面料至最大松量（Ease max.）所需的張力F

2.3 預(yù)測方程

表4表明，指數(shù)（P和壓力性能指數(shù)）、張力與面料參數(shù)之間，只與少部分?jǐn)?shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)較高。

()是面料在張力()下的壓力值（單位：kPa），即(11)、(14)、(17)分別KES-FB-1是拉伸面料至11、14、17%時(shí)，所需的張力cN/cm。根據(jù)試驗(yàn)平均值，將拉伸度17%視為最大拉伸度，即(17) 為F。由SPSS分析可得，面料壓力預(yù)測方程的線性模型。

根據(jù)SPSS方差分析值檢驗(yàn)得知，只有以上7組方程0.001≤≤0.05，具有較高的顯著性及統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表5 預(yù)測方程式

注：warp為面料經(jīng)向，weft為面料緯向

由式（1）及式（3-4、7-8）可得面料設(shè)計(jì)松量（Ease）值的檢驗(yàn)公式

3 結(jié) 論

預(yù)測方程是為了省去人體試穿評(píng)價(jià)這一過程，是一個(gè)依據(jù)實(shí)驗(yàn)理論得出的面料評(píng)估模式和標(biāo)準(zhǔn)，可將設(shè)計(jì)值控制在舒適壓力范圍內(nèi)。此方程可以用于設(shè)計(jì)緊身（壓力較大的）男性內(nèi)衣設(shè)計(jì)。首先，使用儀器KES-F獲得面料力學(xué)數(shù)據(jù)，計(jì)算得出某種針織面料在固定拉伸下可產(chǎn)生最大壓力值及最大（不舒適）可設(shè)計(jì)松量，從而確定松量的取值范圍。也可用于面料壓力性能的評(píng)價(jià)測試。如，在儀器KES-FB1的測量下面料緯向拉伸到最大17%時(shí)的張力F為63cN/cm，面料拉伸線性度為0.43，可由式（5）計(jì)算出壓力數(shù)值P為2.127 kPa，之后可通過式（12）計(jì)算出面料在人體上的最大設(shè)計(jì)松量值應(yīng)（Ease）≤ 17.44%；且面料壓力性能指數(shù)為8.2（與均值比較，此面料的壓力性能較弱）。

在傳統(tǒng)意義上，男性內(nèi)衣設(shè)計(jì)僅考慮面料的單軸彈性能力。因此，男性針織內(nèi)衣面料壓力性能及松量預(yù)測方程的研究，為男性內(nèi)衣的設(shè)計(jì)提供了重要的手段與參考，將面料的選擇以實(shí)現(xiàn)對(duì)人體的舒適壓力為標(biāo)準(zhǔn)，并使這一結(jié)果被實(shí)驗(yàn)者接受。

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Evaluation Analysis on Pressure and Tensile Property of Knitted Materials for Men’s Underwear

CHENG Zhe, KUZMICHEV V. E., LI Yue

(Institute of Clothing, Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073, China)

Through the experimental of pressure and elongation between male body and materials, test materials mechanical properties by KES-FB instrument, analysis the closely relationship between the data, provides models, to solve the pressure and ease for men’s underwear structural design. Finally achieved the material selection and pressure evaluation techniques only based on the KES-FB parameters, it will help consumers and designers to select material for men’s underwear by the parameters, in order to reduce costs and improve efficiency.

Knitted Materials; KES-FB; Prediction; Tension; Elongation

程哲（1989-），男，碩士研究生，研究方向：服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與舒適度.

武漢紡織大學(xué)研究生創(chuàng)新基金項(xiàng)目（201402001）.

TS941.6

A

2095－414X(2014)06－0032－04