運(yùn)動(dòng)壓力襪編織參數(shù)與壓力關(guān)系的研究

劉雪艷 蔣高明

摘要： 為深入研究編織運(yùn)動(dòng)壓力襪時(shí)各個(gè)參數(shù)對其壓力的影響，文章首先根據(jù)運(yùn)動(dòng)壓力襪常用原料、襪機(jī)的構(gòu)造特點(diǎn)及相應(yīng)軟件的可設(shè)計(jì)性，確定原料、組織、橡筋線送紗速度三個(gè)參數(shù)，然后設(shè)計(jì)了144組運(yùn)動(dòng)壓力襪襪筒實(shí)驗(yàn)樣品，并進(jìn)行彈性回復(fù)率和壓力測試，最后利用SPSS軟件進(jìn)行分析。得出結(jié)論：編織時(shí)提高橡筋線送紗速度，會(huì)增加單位時(shí)間內(nèi)送紗量，使得織物下機(jī)之后比較松弛，因此運(yùn)動(dòng)壓力襪的橡筋線送紗速度和壓力值呈負(fù)相關(guān);織物彈性回復(fù)率和壓力值呈正相關(guān);進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)分析得到壓力與紗線模量、織物彈性回復(fù)率、橡筋線送紗速度的回歸方程，在實(shí)際生產(chǎn)過程中可以預(yù)測運(yùn)動(dòng)壓力襪的壓力值，減少工序節(jié)約成本。

關(guān)鍵詞： 運(yùn)動(dòng)壓力襪;橡筋線送紗速度;襯墊組織;彈性回復(fù)率;壓力

中圖分類號(hào)： TS184.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)： 10017003（2021）07006908

引用頁碼： 071111

DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2021.07.011（篇序）

Research on the relationship between knitting parameters and pressure of sports compression socks

LIU Xueyana， JIANG Gaomingb

（a.College of Textile and Engineering; b.Engineering Research Center for Knitting Technology， Ministry of Education，Jiangnan University， Wuxi 214122， China）

Abstract： In order to deeply study the influence of various parameters on the pressure of knitted sports compression socks， the raw material， weave， and elastic yarn feeding speed were determined according to the common raw materials of sports compression socks， the structural characteristics of the hosiery machine， and the designability of the corresponding software. Then， 144 groups of test samples of sports compression sock tubes were designed， and elastic recovery rate and pressure test were carried out. Finally， SPSS software was used for analysis. It is concluded that the increase of elastic yarn feeding speed during knitting would increase yarn feeding amount in the unit time， making fabric loose. Thus， the elastic yarn feeding speed is negatively correlated with the pressure value， and the elastic recovery rate of the fabric is positively correlated with the pressure value. Through the further statistical analysis， the regression equation of pressure and yarn modulus， elastic recovery rate and elastic yarn feeding speed was obtained. In practical production process， the pressure value of sports compression socks can be forecasted to reduce the process and save cost.

Key words： sports compression socks; elastic yarn feeding speed; cushion weave; elastic recovery rate; pressure

收稿日期： 20210120;

修回日期： 20210610

基金項(xiàng)目： 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（61772238）;泰山產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人才項(xiàng)目（tscy20180224）

作者簡介： 劉雪艷（1996），女，碩士研究生，研究方向?yàn)楝F(xiàn)代紡織技術(shù)。通信作者：蔣高明，教授，jgm@jiangnan.edu.cn。

隨著全民健身熱潮的來臨，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品迎來了新的機(jī)遇與市場，其中運(yùn)動(dòng)壓縮產(chǎn)品備受青睞。運(yùn)動(dòng)壓力襪是在醫(yī)療壓力襪的基礎(chǔ)上進(jìn)行革新形成的腿部運(yùn)動(dòng)壓縮產(chǎn)品，它既保留了醫(yī)療壓力襪的基本特征，又根據(jù)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)做了相應(yīng)的改變[1]，具有結(jié)構(gòu)緊致透氣、有助于運(yùn)動(dòng)后修復(fù)等優(yōu)點(diǎn)。

目前關(guān)于運(yùn)動(dòng)壓力襪的研究主要集中在兩方面：一是對運(yùn)動(dòng)壓力襪幫助運(yùn)動(dòng)恢復(fù)效果的研究。例如，Stuarta Armstrong等[2]發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)員在馬拉松比賽后穿壓縮襪48 h比不穿壓縮襪再次進(jìn)行力竭型耐力測試的時(shí)間延長了6%。H Jorn Bovenschen等[3]通過對13名休閑跑步者進(jìn)行對照實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明穿著漸進(jìn)式壓力襪跑步可以有效減小小腿體積變化。Ned Brophy Williams等[4]選擇12名男運(yùn)動(dòng)員作為測試對象，分別進(jìn)行穿著運(yùn)動(dòng)壓力襪及裸腿跑步5 km實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論：在高強(qiáng)度跑步過程中，穿著運(yùn)動(dòng)壓力襪對于以后的跑步具有積極影響。楊柯等[5]認(rèn)為，運(yùn)動(dòng)壓力襪能夠改善心臟輸出，在相同的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下減少心臟的負(fù)擔(dān)，并且減少肌肉的橫向運(yùn)動(dòng)。二是對運(yùn)動(dòng)壓力襪本身力學(xué)性能與壓力的研究。例如，隨健美等[6]對運(yùn)動(dòng)壓力襪的橫拉和壓力進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果顯示橫拉與壓力呈顯著負(fù)相關(guān);陳娜[7]通過研究調(diào)整型束褲服裝壓力與面料彈性回復(fù)性關(guān)系，得出彈性回復(fù)是影響服裝壓力大小的關(guān)鍵因素。

與普通運(yùn)動(dòng)襪不同的是，運(yùn)動(dòng)壓力襪通過襪筒產(chǎn)生彈性變形對人體皮膚實(shí)現(xiàn)自下而上的梯度減壓，其發(fā)揮作用的關(guān)鍵是：根據(jù)人體具體尺寸產(chǎn)生相應(yīng)的梯度壓力。本文以小腿腿圍最大處為例，探究壓力的影響因素。理論上運(yùn)動(dòng)壓力襪在腳踝處產(chǎn)生15～20 mmHg（100%）的壓力，在小腿腿圍最大處產(chǎn)生75%的壓力值[1]。在運(yùn)動(dòng)壓力襪的織造過程中，編織時(shí)設(shè)置的機(jī)器參數(shù)與產(chǎn)生的壓力直接關(guān)聯(lián)，其中橡筋線的送紗速度影響極為重要。但目前的研究鮮有涉及橡筋線送紗速度的具體影響，而且目前市場上銷售的運(yùn)動(dòng)壓力襪是根據(jù)統(tǒng)計(jì)的人體尺寸和形態(tài)設(shè)計(jì)進(jìn)行批量生產(chǎn)的[8]，運(yùn)動(dòng)壓力襪的壓力值不完全符合FZ/T 7301—2009《壓力襪測試標(biāo)準(zhǔn)》，甚至產(chǎn)生逆梯度壓力值的現(xiàn)象仍然存在，購買者很難買到真正適合自己的產(chǎn)品。因此，針對運(yùn)動(dòng)壓力襪編織參數(shù)與壓力關(guān)系的研究十分必要。本文綜合織物及機(jī)器參數(shù)研究運(yùn)動(dòng)壓力襪，得到原料、組織、橡筋線送紗速度對于運(yùn)動(dòng)壓力襪壓力的具體影響，為得到運(yùn)動(dòng)壓力襪特定部位壓力值的準(zhǔn)確性提供依據(jù)。

1 樣品織造

1.1 紗線原料

參照FZ/T 7301—2009，壓力襪按照原料可分為彈力滌綸

絲（棉）、氨綸包芯紗交織壓力襪。因此，綜合考慮壓力襪行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和襪機(jī)用紗要求，實(shí)驗(yàn)分別采用18.22 tex（32S）棉紗和33.33 tex（300 D）滌綸作面紗，11.11 tex（100#）橡筋線作襯墊紗，30/70氨綸包覆紗作地紗。

1.2 編織儀器

實(shí)驗(yàn)選用MD-C312A一體襪機(jī)（振興機(jī)械公司），進(jìn)行實(shí)驗(yàn)樣品的編織，其針筒直徑為1.14 m（3.75英寸），針數(shù)為144針，可自主調(diào)節(jié)橡筋線的送紗速度和張力，同時(shí)配有相應(yīng)的設(shè)計(jì)軟件，方便隨時(shí)修改樣品組織。

1.3 實(shí)驗(yàn)織物

運(yùn)動(dòng)壓力襪產(chǎn)生作用的部位主要是襪筒，因此本實(shí)驗(yàn)針對襪筒進(jìn)行組織設(shè)計(jì)。采用編織運(yùn)動(dòng)壓力襪常用的添紗襯墊組織，設(shè)置6種襯墊比1︰1、1︰2、1︰3、2︰1、2︰2、3︰1，形成直條和斜紋兩種外觀（圖1）。圖1（a）中，紗線1為面紗，紗線2為地紗，紗線3為襯墊紗。

改變橡筋線的送紗速度，設(shè)置為400、450、500、550、600、650 r/min。共設(shè)計(jì)編織144個(gè)直徑為10 cm、高為30 cm的圓筒形針織物，并分別依據(jù)GB/T 3820—1997《紡織品和紡織制品厚度的測定》、FZ/T 70010—2006《針織物平方米干燥重量的測定》和FZ/T 70002—1991《針織物線圈密度測量法》，對上述144個(gè)針織物試樣的厚度、面密度（干燥）、線圈密度進(jìn)行測試，以上織物基本規(guī)格參數(shù)如表1所示。

1.4 下機(jī)整理

樣品下機(jī)后，均在蒸汽熨燙機(jī)上進(jìn)行整燙定型，使其自由收縮后進(jìn)行彈性回復(fù)率和壓力測試。

2 樣品測試

2.1 紗線拉伸力學(xué)性能測試

根據(jù)GB/T 3916—1997《紡織品卷裝紗單根紗線斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定》及GB/T 14344—2008《化學(xué)纖維長絲拉伸性能試驗(yàn)方法》，采用XL-2型紗線強(qiáng)伸度儀（上海新纖儀器有限公司），隔距為25 mm，儀器自動(dòng)給出所測樣品的初始模量值，最終結(jié)果取3組平均值。

2.2 彈性回復(fù)率測試

參照FZ/T 70006—2004《針織物拉伸回復(fù)率試驗(yàn)方法》，采用YG028織物強(qiáng)力儀（寧波紡織儀器廠），預(yù)加張力為1 N，隔距為100 mm，試樣尺寸為200 mm×50 mm，橫向試樣3塊，拉伸到預(yù)定50%的伸長率時(shí)，停置1 min，以50 mm/min速度回到起點(diǎn)后，停置3 min，再加上1 N的預(yù)加張力，測試結(jié)果以3塊試樣數(shù)據(jù)的平均值表示。

2.3 壓力測試

采用壓力測試儀-邁茲襪業(yè)壓力服裝性能測試系統(tǒng)（無錫市佐佑公司），進(jìn)行壓力測試。壓力測試點(diǎn)根據(jù)FZ/T 7301—2009《壓力襪測試標(biāo)準(zhǔn)》選取（圖2）。試樣為直徑10 cm，高30 cm的圓筒形織物?？紤]到研究成本及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，

本實(shí)驗(yàn)從在校大學(xué)生中隨機(jī)挑選30名身高158～165 cm、體重48～55 kg的女生作為測試樣本，測試其小腿圍度最大值（標(biāo)準(zhǔn)上測試點(diǎn)C）。結(jié)果取平均值30 cm，計(jì)算得出儀器拉伸長度設(shè)置為95 mm，通過位移傳感器測得樣品壓力值。

3 結(jié)果與分析

3.1 實(shí)驗(yàn)樣品的初始模量

測得18.22 tex（32 S）棉紗初始模量為313.52 MPa，33.33 tex（300 D）滌綸初始模量為430.02 MPa，11.11 tex（100#）橡筋線初始模量為4.72 MPa。

3.2 實(shí)驗(yàn)樣品的彈性回復(fù)率

對以上144個(gè)織物試樣進(jìn)行彈性回復(fù)測試，結(jié)果如表2所示。

由表2可以看出，對于直條外觀的織物，添紗襯墊組織的襯墊比為1︰1時(shí)，1#～6#棉紗織物的彈性回復(fù)率逐漸減小;73#～78#滌綸織物的彈性回復(fù)率也在逐漸減小。分析其他襯墊比時(shí)，發(fā)現(xiàn)織物彈性回復(fù)率有相同的變化趨勢?？傻贸觯簾o論織物的面紗為棉還是滌綸，當(dāng)襯墊比確定時(shí)，提高橡筋線送紗速度，單位時(shí)間內(nèi)橡筋線的送紗量增加，添紗襯墊組織的浮線長度會(huì)相應(yīng)地增加，因而織物的彈性回復(fù)率隨之降低。另外，因?yàn)闇炀]的彈性較棉好，所以對于具有相同直條外觀的兩類織物，直條外觀滌綸織物的彈性回復(fù)率較棉紗織物彈性回復(fù)率大，綜合1#～36#及73#～108#織物可看出此規(guī)律。其中，7#棉紗織物、79#滌綸織物的彈性回復(fù)率相對較大。

由表2還可以看出，襯墊比形成斜紋外觀的織物，無論棉紗織物還是滌綸織物，其彈性回復(fù)率均整體呈現(xiàn)隨橡筋線送紗速度增加而減小的趨勢;同樣地，由于滌棉本身的彈性差異，棉紗織物的彈性回復(fù)率仍然較滌綸織物的彈性回復(fù)率小，其中43#棉紗織物、121#滌綸織物彈性回復(fù)率較大。進(jìn)一步對比表2中直條外觀織物和斜紋外觀織物的彈性回復(fù)率數(shù)值可以發(fā)現(xiàn)，直條外觀織物下機(jī)后，回縮力集中在兩邊比較均勻，顯示出較好的彈性回復(fù);而斜紋織物由于相鄰線圈橫列之間線圈形成交錯(cuò)，彼此之間的回縮力使得線圈增大，從而增加織物的挺括性，因而其彈性回復(fù)能力減弱，呈現(xiàn)直條外觀織物的彈性回復(fù)率整體較斜紋外觀織物的彈性回復(fù)率大的現(xiàn)象。

綜合以上結(jié)果，可得出直條外觀滌綸織物的彈性回復(fù)效果最好，因此只需以此為例分析襯墊比的影響。對73#～108#織物的彈性回復(fù)率每6個(gè)一組求平均值，結(jié)果表明襯墊比為1︰2時(shí)，即79#～84#直條外觀滌綸織物的彈性回復(fù)率最大。當(dāng)以恒定的橡筋線送紗速度上機(jī)編織試樣時(shí)，定量的送紗長度下，襯墊比1︰2形成織物的可回縮空間大于1︰1;浮線短于1︰3;且懸弧少于2︰1、2︰2、3︰1，即形成的線圈相對較小，織物較為平整，因而織物的彈性回復(fù)率較大。

3.3 實(shí)驗(yàn)樣品的壓力值

圖3為橡筋線送紗示意圖。圓1表示從動(dòng)輪，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng);圓2表示主動(dòng)輪，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng);l1表示橡筋線。橡筋線送紗速度設(shè)置為400 r/min時(shí)，即主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為400 r/min。

以上144個(gè)織物試樣的壓力測試結(jié)果如圖4—圖9所示。

綜合圖4—圖9可以看出，編織時(shí)保持橡筋線送紗速度恒定，無論織物面紗和外觀效應(yīng)如何，隨著襯墊比由1︰1增加到1︰3，襯墊紗橡筋線在地紗上形成的懸弧不變而浮線增加，織物背面受到的拉力變大，對于人體的作用力逐漸增大，所以試樣的壓力值均呈增加的趨勢;襯墊比顯示斜紋外觀的添紗襯墊組織，較直條外觀的添紗襯墊組織對人體產(chǎn)生的作用力均勻，因此前者的壓力值整體大于后者，襯墊比為1︰3時(shí)斜紋效應(yīng)織物的壓力值最大。然而當(dāng)襯墊比由2︰1增加到2︰2及設(shè)置為3︰1時(shí)，橡筋線較多形成懸弧掛在地紗上，背面的浮線較短，產(chǎn)生的作用力變小，于是試樣壓力值呈現(xiàn)隨之減小的趨勢;此時(shí)雖然斜紋效應(yīng)織物產(chǎn)生更加均勻的作用力，但是由于襯墊比形成的懸弧會(huì)吸收部分作用力，因此直條效應(yīng)織物的壓力值反而比斜紋織物大，當(dāng)襯墊比設(shè)置為3︰1時(shí)斜紋效應(yīng)織物的壓力值最小。

3.4 實(shí)驗(yàn)樣品織物參數(shù)與壓力相關(guān)性分析

運(yùn)用SPSS軟件分別對原料、彈性回復(fù)率、橡筋線送紗速度和壓力進(jìn)行相關(guān)分析和回歸分析，結(jié)果見表3、表4。

通過表3可以看出，編織運(yùn)動(dòng)壓力襪時(shí)，襯墊組織的面紗無論為棉紗還是滌綸，調(diào)節(jié)的橡筋線送紗速度和壓力值均呈負(fù)相關(guān)，最終織物的彈性回復(fù)率和壓力值呈正相關(guān)。雖然如此，但是對于棉紗和滌綸兩種織物，其相關(guān)性具體數(shù)值并不相同，這說明面紗也是影響織物壓力的重要因素。于是，對原料、彈性回復(fù)率、橡筋線送紗速度和壓力進(jìn)一步回歸分析。由表4可以看出，紗線的模量、織物彈性回復(fù)率、橡筋線送紗速度和壓力均呈現(xiàn)顯著回歸，顯著性P<0.01，回歸方程為Y=0.758X1-0021X2+0.021X3-36.132;Y為壓力（mmHg），X1為彈性回復(fù)率（%），X2為橡筋線送紗速度（r/min），X3為紗線模量（MPa）。

4 結(jié) 論

實(shí)驗(yàn)變換原料、組織和橡筋線送紗速度三個(gè)參數(shù)，設(shè)計(jì)編織144個(gè)運(yùn)動(dòng)壓力襪襪筒試樣。通過對不同試樣進(jìn)行彈性回復(fù)和壓力測試，結(jié)果表明：織物的彈性回復(fù)率增大時(shí)，其對于人體施加的作用力隨之增加，因此織物的壓力和彈性回復(fù)率表現(xiàn)為正相關(guān);上機(jī)編織時(shí)逐漸提高橡筋線送紗速度，使得織物下機(jī)后尺寸變大、比較松弛，因此織物壓力和橡筋線送紗速度負(fù)相關(guān)。利用SPSS軟件分析得到運(yùn)動(dòng)壓力襪壓力與織物彈性回復(fù)率、橡筋線送紗速度、紗線的模量之間的回歸方程，在實(shí)際編織時(shí)，可用來預(yù)測其壓力值，降低生產(chǎn)成本的同時(shí)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)壓力襪壓力的可控性。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫毅仁， 張愛萍， 楊皓. 新型壓力襪關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 針織工業(yè)， 2017（7）： 1-6.

SUN Yiren， ZHANG Aiping， YANG Hao. Study of the key technology of new compressive sockings[J]. Knitting Industries， 2017（7）： 1-6.

[2]ARMSTRONG S A， TILL E S， MALONEY S R， et al. Compression socks and functional recovery following marathon running： a randomized controlled trial[J]. Journal of Strength and Conditioning Research， 2015， 29（2）： 528-533.

[3]BOVENSCHEN H J， BOOIJ M T， VAN D. Graduated compression stockings for runners： friend， foe， or fake[J]. Journal of Athletic Training， 2013， 48（2）： 226-232.

[4]NED Brophy-Williams， MATTHEW W Driller D， CECILIA M Kitic， et al. Wearing compression socks during exercise aids subsequent performance[J]. Journal of Science and Medicine in Sport， 2019， 22（1）： 123-127.

[5]楊柯， 宋婧， 王朝暉. 梯度壓力襪發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用[J]. 產(chǎn)業(yè)用紡織品， 2019， 37（5）： 1-5.

YANG Ke， SONG Jing， WANG Chaohui. Development status and application of graduated compression stockings[J]. Technical Textiles， 2019， 37（5）： 1-5.

[6]隨建美， 謝紅. 運(yùn)動(dòng)壓力襪橫拉與壓力的相關(guān)性[J]. 上海紡織科技， 2020， 48（10）： 31-33.

SUI Jianmei， XIE Hong. Correlation between horizontal tension and pressure of sports compression stocking[J]. Shanghai Textile Science & Technology， 2020， 48（10）： 31-33.

[7]陳娜. 調(diào)整型束褲服裝壓力舒適性與面料彈性回復(fù)性關(guān)系研究[D]. 上海： 東華大學(xué)， 2009.

CHEN Na. Research on Relationship between Fabric Elastic Recovery and Clothing Pressure Comfort by Girdles[D]. Shanghai： Donghua University， 2009.

[8]林樺， 袁景， 季亞崢， 等. 三維掃描定制壓力襪結(jié)合康復(fù)訓(xùn)練對老年患者下肢水腫的療效觀察[J]. 中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志， 2020， 35（10）： 1203-1208.

LIN Hua， YUAN Jing， JI Yazheng， et al. The use of gradient compression stockings custom made with three dimension scanning in the management of eldly lower extremities edema[J]. Chinese Journal of Rehabilitation Medicine， 2020， 35（10）： 1203-1208.