自由式滑雪競(jìng)賽服面料優(yōu)化及其壓力舒適性評(píng)價(jià)

袁圍圍，孫 超，劉 莉，衣衛(wèi)京

(1.北京服裝學(xué)院 服裝藝術(shù)與工程學(xué)院，北京 100029； 2.中華女子學(xué)院 藝術(shù)學(xué)院，北京 100101)

自由式滑雪空中技巧項(xiàng)目隸屬于技能類(lèi)表現(xiàn)項(xiàng)群，需要根據(jù)完成動(dòng)作的難度和質(zhì)量予以評(píng)分[1]。滑雪服需要在保證人體著裝舒適的前提下提供運(yùn)動(dòng)保障，面對(duì)寒冷的戶(hù)外環(huán)境，滑雪服外層面料的選擇和使用要符合生理機(jī)能、防護(hù)機(jī)能、耐久性能的需要，應(yīng)以質(zhì)輕、保暖、防風(fēng)雪、舒適合身、不妨礙行動(dòng)為原則，具有一定的抗磨損、抗拉伸、抗撕裂等性能[2-4]。運(yùn)動(dòng)時(shí)，人體與服裝之間形成了動(dòng)態(tài)接觸，人體的活動(dòng)對(duì)服裝產(chǎn)生牽引導(dǎo)致變形[5-6]，衣料變形產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力對(duì)人體接觸部位產(chǎn)生束縛力，使人體感受到服裝壓力，當(dāng)壓力超出一定范圍會(huì)影響服裝舒適性，進(jìn)而影響運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)[7-9]。

自由式滑雪運(yùn)動(dòng)員訪(fǎng)談結(jié)果表示目前所使用的競(jìng)賽服在面料彈性方面仍需要改進(jìn)，本文針對(duì)這一問(wèn)題，選取不同的滑雪服面料進(jìn)行性能測(cè)試，并運(yùn)用因子分析法選擇綜合性能較好的2種面料制作版型相同的滑雪服，并針對(duì)靜止站立以及運(yùn)動(dòng)關(guān)鍵動(dòng)作進(jìn)行服裝壓力舒適性評(píng)價(jià)。

1 面料實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

選用7種梭織面料和3種針織面料進(jìn)行測(cè)試，面料的規(guī)格參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 梭織面料規(guī)格參數(shù)Tab.1 Woven fabric specification parameters

表2 針織面料規(guī)格參數(shù)Tab.2 Knit fabric specification parameters

1.2 面料性能測(cè)試方法

滑雪服面料的性能測(cè)試：防水性能(沾水法)根據(jù)GB/T 4745—2012《紡織品 防水性能的檢測(cè)和評(píng)價(jià) 沾水法》，使用YG813型織物沾水測(cè)定儀(寧波紡織儀器廠(chǎng))測(cè)試；防水性能(靜水壓法)根據(jù)GB/T 4744—2013《紡織品 防水性能的檢測(cè)和評(píng)價(jià) 靜水壓法》，使用YG812L型數(shù)字式滲水性測(cè)定儀(萊州市電子儀器有限公司)測(cè)試；織物耐磨性根據(jù)GB/T 21196.3—2007《紡織品 馬丁代爾法織物耐磨性的測(cè)定 第3部分：質(zhì)量損失的測(cè)定》，使用YG401L型織物平磨儀(萊州市電子儀器有限公司)測(cè)試；織物透氣性根據(jù)GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測(cè)定》，使用YG461Z型全自動(dòng)透氣性能測(cè)試儀(萊州市電子儀器有限公司)測(cè)試；織物透濕性根據(jù)GB/T 12704.2—2009《紡織品 織物透濕性試驗(yàn)方法 第2部分：蒸發(fā)法》，使用YG601H型電腦式織物透濕儀(寧波紡織儀器廠(chǎng))測(cè)試；斷裂性與拉伸性根據(jù)GB/T 3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能 第1部分 斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定(條樣法)》，織物回彈性根據(jù)FZ/T 01034—2008《紡織品 機(jī)織物拉伸彈性試驗(yàn)方法》，三者均使用YG065C型電子織物強(qiáng)力儀(萊州市電子儀器有限公司)測(cè)試。

1.3 面料性能結(jié)果與分析

面料性能測(cè)試結(jié)果如表3所示。

由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出2#、3#、8#面料的抗沾濕性能較差，其他面料都具有優(yōu)異的抗沾濕性能。

結(jié)合自由式滑雪項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)環(huán)境，根據(jù)GB/T 32614—2016《戶(hù)外運(yùn)動(dòng)服裝 沖鋒衣》對(duì)于戶(hù)外運(yùn)動(dòng)服裝靜水壓的要求，將自由式滑雪競(jìng)賽服面料的靜水壓要求定為大于13 kPa，可見(jiàn)10種面料幾乎都滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，說(shuō)明面料經(jīng)過(guò)一定的涂層處理之后，其抗靜水壓防水性能可以滿(mǎn)足自由式滑雪空中技巧競(jìng)賽服面料的防水需求。

面料的耐磨性與面料所用纖維的種類(lèi)、紗線(xiàn)結(jié)構(gòu)、組織結(jié)構(gòu)、密度等因素有關(guān)，在多種因素綜合影響下，3#、4#、5#、6#面料的耐磨性能較好，10種面料在耐磨指數(shù)上雖有不同，但整體上的差異并不大。

表3 面料性能測(cè)試結(jié)果Tab.3 Fabric performance test results

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,10種面料的透氣率均小于10 mm/s，根據(jù)FZ/T 01149—2009《紡織品 防風(fēng)透濕性能的評(píng)定》防風(fēng)性能的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，10種面料的防風(fēng)性能都達(dá)到了3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，具有優(yōu)異的防風(fēng)性能，其中透氣率最大的為4#面料。大多數(shù)面料的正面都是不透氣的，這不僅與織物材料、組織結(jié)構(gòu)有關(guān)，還可能與織物防水層的處理工藝有關(guān)。

防水透濕面料的透濕性能不僅與面料的孔隙率相關(guān)，還與織物的吸濕能力以及防水層處理工藝有關(guān)系。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果示出，透濕率較大的是1#、4#、6#面料，透濕率最小的是2#面料，可能是因?yàn)殄\綸比滌綸的吸濕性好?？障堵蚀蟮目椢锔菀淄高^(guò)水汽，但其最大的透濕率也僅達(dá)到戶(hù)外運(yùn)動(dòng)服裝透濕率的1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明目前滑雪服所用的面料在透濕性能方面還有待提高。

10種面料的斷裂強(qiáng)力在406～835 N之間，經(jīng)向斷裂強(qiáng)力最大的面料為4#，緯向斷裂強(qiáng)力最大的面料為2#。

面料彈性與面料氨綸的含量、染整加工工藝、織物組織結(jié)構(gòu)有關(guān)。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，8#針織面料橫向伸長(zhǎng)率大于其他梭織面料，但是縱向伸長(zhǎng)率相較于其他梭織面料并沒(méi)有顯著的優(yōu)勢(shì)，主要是因?yàn)楸敬螌?shí)驗(yàn)的8#針織面料為單向彈力面料。9#針織面料的斷裂伸長(zhǎng)率相對(duì)較小，原因在于9#針織面料的覆膜不具有彈性，限制了面料本身的彈性。10#針織面料經(jīng)過(guò)加大氨綸的含量和采用彈性覆膜后，其橫向縱向伸長(zhǎng)率都顯著大于其他梭織面料?？芍媪系膹椥圆粌H與面料本身紗線(xiàn)的彈性和組織結(jié)構(gòu)有關(guān)，還與覆膜的彈性有關(guān)。

面料的回復(fù)率主要與織物的密度、厚度和紗線(xiàn)捻度有關(guān)，織物的密度、厚度和紗線(xiàn)捻度越大，回復(fù)率就越高。因此在多種因素綜合影響下，1#、3#、10#面料的回彈性能較好，雖然在回復(fù)率上有一定的差異，但整體上的差異并不大。

1.4 基于因子分析法的面料優(yōu)選方案

由單項(xiàng)指標(biāo)來(lái)看，10種面料的性能基本上可以滿(mǎn)足滑雪服的面料需求，但制作競(jìng)賽服需要考慮面料的綜合性能。

將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入IBM SPSS Statistics 21軟件中，進(jìn)行因子分析，所得數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。由KMO和Bartlett的檢驗(yàn)結(jié)果可知，sig為0.000小于顯著性水平0.050,且KMO的值為0.803，在0.8～0.9之間，表明面料性能的數(shù)據(jù)可以做因子分析。

表4 KMO和Bartlett統(tǒng)計(jì)量檢驗(yàn)Tab.4 KMO and Bartlett′s test

相關(guān)系數(shù)矩陣的特征與貢獻(xiàn)率見(jiàn)表5,碎石圖見(jiàn)圖1。由表5、圖1示出，當(dāng)主成分為4個(gè)時(shí)，因子對(duì)變量解釋的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到了85.412%，符合變量的表達(dá)。經(jīng)計(jì)算，試樣1#～10#的綜合得分為1.03、0.59、0.72、0.84、0.75、0.93、0.71、0.89、0.74、1.28，篩選出排名靠前的2款面料分別是1#面料、10#面料，進(jìn)行后續(xù)的壓力實(shí)驗(yàn)。

2 服裝實(shí)驗(yàn)

2.1 服裝壓力實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)用服裝款式為2018年冬奧會(huì)中國(guó)隊(duì)隊(duì)員所穿的競(jìng)賽服，分為連體式與分體式滑雪服，將選取的2種面料作為外層面料制作滑雪服，其規(guī)格尺寸、輔料以及工藝基本一致，共4套服裝，分別用A1、A2、B1、B2表示1#面料分體競(jìng)賽服、1#面料連體競(jìng)賽服、10#面料分體競(jìng)賽服、10#面料連體競(jìng)賽服。

表5 相關(guān)系數(shù)矩陣的特征與貢獻(xiàn)率Tab.5 Characteristics and contribution rate of correlation coefficient matrix

圖1 碎石圖Fig.1 Crushed stone diagram

以自由式滑雪空中技巧國(guó)家代表隊(duì)身穿165/88A競(jìng)賽服的女運(yùn)動(dòng)員的體型為參照，選取8名青年女性作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。受試者基本信息見(jiàn)表6。

表6 受試者基本信息統(tǒng)計(jì)表Tab.6 Statistical table of basic information of subjects

實(shí)驗(yàn)分為主觀(guān)評(píng)價(jià)和客觀(guān)服裝壓力測(cè)試，實(shí)驗(yàn)儀器采用AMI3037-10-II氣囊式接觸壓力測(cè)試儀(日本AMI TECHNO公司)。

根據(jù)對(duì)自由式滑雪空中技巧運(yùn)動(dòng)的分析，選取8個(gè)關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)動(dòng)作，請(qǐng)實(shí)驗(yàn)者穿著服裝后按要求依次完成，分別為Z1(靜止站立)、Z2(出臺(tái))、Z3(助滑)、Z4(空中團(tuán)身)、Z5(空中轉(zhuǎn)體)、Z6(空中直立)、Z7(著陸前期)、Z8(著陸后期)，分別對(duì)P1(肩部)、P2(背部)、P3(胸部)、P4(肘部)、P5(腰部)、P6(虎口部位)、P7(臀部)、P8(膝蓋)壓力感覺(jué)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)該動(dòng)作的壓力舒適性進(jìn)行評(píng)價(jià)，當(dāng)穿著一套滑雪服完成所有的動(dòng)作后對(duì)這件服裝的總體壓力舒適性進(jìn)行量化評(píng)價(jià)。圖2為10#面料競(jìng)賽服的主觀(guān)評(píng)價(jià)示意圖，圖2(a)～(h)分別對(duì)應(yīng)Z1～Z8這8個(gè)實(shí)驗(yàn)動(dòng)作。

圖2 主觀(guān)評(píng)價(jià)示意圖Fig.2 Schematic diagram of subjective evaluation

主觀(guān)壓力評(píng)價(jià)采用心理學(xué)中廣泛使用的心理量表，將評(píng)價(jià)指標(biāo)分為5個(gè)級(jí)別進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表7所示，當(dāng)評(píng)價(jià)等級(jí)達(dá)不到整級(jí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，將采用半級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，如1.5、2.5、3.5和4.5。

表7 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Tab.7 Evaluation Criteria

2.2 服裝實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.2.1 主觀(guān)評(píng)價(jià)一致性檢驗(yàn)

由8位實(shí)驗(yàn)對(duì)象得出服裝壓力舒適性的主觀(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)對(duì)象之間的些許差異會(huì)對(duì)主觀(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，為評(píng)判主觀(guān)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的有效性，采用SPSS數(shù)據(jù)分析軟件里的多變量Kendall(肯德?tīng)?協(xié)和系數(shù)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

協(xié)和系數(shù)檢驗(yàn)見(jiàn)表8，示出，肯德?tīng)枀f(xié)和系數(shù)的值為0.905,且漸進(jìn)顯著性P值為0.000，小于顯著性水平0.05，表明8位實(shí)驗(yàn)對(duì)象對(duì)于4套滑雪服服裝壓力的主觀(guān)評(píng)價(jià)具有一致性，即服裝壓力的主觀(guān)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)具有一定的可信度，可用于展開(kāi)后續(xù)的分析。

表8 協(xié)和系數(shù)檢驗(yàn)Tab.8 Concordance coefficient test

2.2.2 服裝壓力舒適性主觀(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果及分析

圖3為受試者穿著1#和10#面料制作的滑雪服在8個(gè)動(dòng)作下的8個(gè)壓力測(cè)量點(diǎn)的服裝壓力舒適性主觀(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果，4套服裝的主觀(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 4套服裝主觀(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.3 Subjective evaluation results of 4 sets of clothing. (a) Split race suit made by 1#; (b) One-piece race suit made by 1#; (c) Split race suit made by 10#; (d) One-piece race suit made by 10#

由圖3可知，針對(duì)動(dòng)作評(píng)分較低的壓力部位有P4、P6、P7、P8，這些評(píng)分較低的結(jié)果主要集中于Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7，主要是由于各動(dòng)作對(duì)于手臂的拉伸以及膝部和臀部的變化造成的，其中P8即膝蓋骨中點(diǎn)的主觀(guān)壓力評(píng)分結(jié)果由低至高分別是Z7、Z4、Z3，即穿著舒適性由低至高分別為Z7、Z4、Z3，而其他動(dòng)作對(duì)于P8的評(píng)分沒(méi)有明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)，可見(jiàn)其穿著舒適性主要還是與膝蓋部位的彎曲程度有關(guān)；圖3(a)中P7主觀(guān)壓力評(píng)分結(jié)果的由低至高分別是Z7、Z4、Z3，即梭織面料分體款滑雪服穿著舒適性由低至高分別為Z7、Z4、Z3；圖3(b)中由低至高分別是Z4、Z7、Z3，即梭織面料連體滑雪服穿著舒適性由低至高分別為Z4、Z7、Z3；圖3(c)中P7主觀(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果Z3=Z7

對(duì)整套滑雪服A1、A2、B1、B2服裝壓力的主觀(guān)評(píng)價(jià)值分別為2.69、3.63、4.00、4.50，可以看出，無(wú)論是梭織面料還是針織面料，連體款競(jìng)賽服的主觀(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果都高于分體款，說(shuō)明連體款競(jìng)賽服的穿著舒適性要優(yōu)于分體款；針對(duì)同款不同面料的整套服裝的主觀(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看，無(wú)論是分體款還是連體款，10#針織面料材質(zhì)的整套競(jìng)賽服的服裝壓力主觀(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果都比1#梭織面料材質(zhì)的高，說(shuō)明10#針織面料材質(zhì)的競(jìng)賽服的整體穿著舒適性比1#梭織面料材質(zhì)的競(jìng)賽服要好。

2.2.3 服裝壓力舒適性客觀(guān)測(cè)量結(jié)果及分析

選取8位受試者在60 s內(nèi)的一段穩(wěn)定數(shù)據(jù)并取平均值，得到各運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下各測(cè)試點(diǎn)的客觀(guān)測(cè)量結(jié)果，不同動(dòng)作下的服裝壓力見(jiàn)圖4。圖4(a)～(h)分別表示Z1～Z8這8個(gè)動(dòng)作的客觀(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果。

圖4 不同動(dòng)作下的服裝壓力Fig.4 Clothing pressure under different actions

服裝壓力的舒適范圍為1.96～3.92 kPa，當(dāng)服裝壓力大于這個(gè)范圍時(shí)，人體就會(huì)感覺(jué)不舒服，令人不舒服的服裝壓力臨界值為5.88～9.81 kPa[10-11]。綜合圖4(a)～(h)示出，當(dāng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，人體各個(gè)部位的受力情況也會(huì)隨之發(fā)生改變。

當(dāng)人體處于Z1(靜止站立)時(shí)，受力最大的部位是肩點(diǎn)(P1)，這是由于人體位于靜止站立狀態(tài)時(shí)肩部承受了大部分的服裝重量，其壓力最大值也僅為0.69 kPa，在人體服裝壓力舒適范圍內(nèi)。

當(dāng)人體處于Z2(出臺(tái))時(shí)，虎口部位(P6)受力較大，這是因?yàn)閆2(出臺(tái))的手臂上舉導(dǎo)致袖子部位產(chǎn)生拉伸，虎口部位與袖套完全貼合，使其受力增大，梭織面料材質(zhì)的滑雪服的虎口部位服裝壓力達(dá)到5.73 kPa，已經(jīng)超出了服裝壓力舒適范圍，針織面料材質(zhì)的滑雪服的虎口部位壓力達(dá)到3.81 kPa，位于服裝壓力舒適范圍邊緣，針織面料的滑雪服要比梭織面料的滑雪服穿著舒適性好。

當(dāng)人體處于Z3(助滑)和Z4(空中團(tuán)身)時(shí)，臀部后突點(diǎn)(P7)與膝蓋骨中點(diǎn)(P8)受力較大，這是由于下蹲時(shí)，服裝與臀部和膝蓋部位完全貼合，面料受到較大拉伸，受力增大。此時(shí)梭織面料滑雪服臀部與膝蓋部位的服裝壓力在5.59～6.95 kPa之間，已經(jīng)超出了人體服裝壓力的舒適范圍，針織面料滑雪服的服裝壓力在2.37～3.53 kPa之間，位于人體服裝壓力舒適范圍內(nèi)。其中當(dāng)人體處于Z3(助滑)時(shí)，梭織面料滑雪服虎口部位(P6)的受力也明顯的增大，其原因與Z2(出臺(tái))相同，由于手臂的前伸產(chǎn)生。

當(dāng)人體處于Z5(空中轉(zhuǎn)體)時(shí)，虎口部位受力較大，其原因也與Z2(出臺(tái))相同，由于手臂上舉產(chǎn)生。

當(dāng)人體處于Z6(空中直立)時(shí)，肘頭點(diǎn)(P4)受力較大，這是由于人體兩臂彎曲時(shí)，服裝與肘部完全貼合，皮膚變形較大，故其受力較大。梭織面料滑雪服此部位的服裝壓力分別為5.95、4.11 kPa，已經(jīng)超出了人體服裝壓力的舒適范圍，針織面料滑雪服此處的服裝壓力都位于人體服裝壓力的舒適范圍內(nèi)。

當(dāng)人體處于Z7(著陸前期)時(shí)，可以看出人體的臀部后突點(diǎn)(P7)與膝蓋骨中點(diǎn)(P8)受力較大，其受力較大的原因與Z3(助滑)和Z4(空中團(tuán)身)原因相同，此時(shí)梭織面料滑雪服臀部的服裝壓力分別為6.30、8.10 kPa，膝蓋部位的服裝壓力分別為8.10、9.11 kPa，均已超過(guò)人體服裝壓力的舒適范圍，針織面料滑雪服臀部的服裝壓力分別為3.18、2.78 kPa，膝蓋部位的服裝壓力分別為4.31、4.09 kPa，臀部的服裝壓力處于人體服裝壓力舒適范圍內(nèi)，膝蓋部位的服裝壓力雖未處于壓力舒適范圍內(nèi)，但也沒(méi)有達(dá)到令人體感到不舒適的程度。

當(dāng)人體處于Z8(著陸后期)時(shí)，除了虎口部位(P6)的服裝壓力值大一些以外，其他部位受力較小，主要是因?yàn)榛┓姆b款式較寬松，當(dāng)人體處于Z8(著陸后期)時(shí)，服裝與其他部位不完全貼合，故其他部位的受力較小，而此時(shí)虎口部位壓力最大值為1.43 kPa，在人體服裝壓力舒適性范圍內(nèi)，說(shuō)明當(dāng)人體處于Z8時(shí)，4套滑雪服的著裝舒適性都處于良好的狀態(tài)。

3 結(jié) 論

本文測(cè)試比較了10種滑雪服面料的性能，并選取性能較好的1種梭織面料和1種針織面料做成連體款和分體款滑雪服，針對(duì)自由式滑雪空中技巧的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)選取關(guān)鍵動(dòng)作進(jìn)行人體穿著實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)主觀(guān)和客觀(guān)方法評(píng)價(jià)滑雪服的壓力舒適性。得出以下結(jié)論：連體款的競(jìng)賽服的著裝舒適性比分體款競(jìng)賽服的要好，針織面料的彈性可以滿(mǎn)足自由式滑雪空中技巧運(yùn)動(dòng)的需求，采用針織面料制作的競(jìng)賽服，在不同的動(dòng)作下都具有較合適的壓力舒適性，有利于運(yùn)動(dòng)員在比賽中動(dòng)作的發(fā)揮。