■王蒙蒙 Wang Mengmeng

(南京林業(yè)大學(xué)家具與工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院，江蘇南京 210037）

沙發(fā)作為室內(nèi)不可缺少的軟體坐具，與人們?nèi)粘５墓ぷ骱蜕钣兄懿豢煞值年P(guān)系[1]。坐感舒適的沙發(fā)可以為人們提供更好的使用體驗(yàn)。影響沙發(fā)座墊舒適度最直接的因素是其材料的選擇與搭配，即沙發(fā)座墊的墊層特性。

不同的選料與搭配會直接影響到沙發(fā)座墊的物理特性及視覺特性[2]，從而影響人們的坐感。因此，對沙發(fā)座墊材料的選擇及搭配方式進(jìn)行研究尤為重要。一般沙發(fā)的墊層材料主要由覆面材料、海綿等填充材料以及底架彈性材料等組成[3]。2012年發(fā)布的《軟體家具沙發(fā)》標(biāo)準(zhǔn)中,對沙發(fā)的覆面材料和填充材料的物理特性作了相關(guān)的規(guī)定,但僅對填充材料海綿的表面密度、回彈性能以及壓縮永久變形等予以限定[4]，并未對海綿的壓陷硬度予以規(guī)定。

因?yàn)樯嘲l(fā)軟硬度是影響沙發(fā)舒適度的最重要因素[5]，因此本文從市場上常見的兩層海綿形式的沙發(fā)座墊入手，采用最普遍和廣泛的體壓分布測試與主觀舒適性評價(jià)相結(jié)合的研究方法[6]，分析了中層海綿的壓陷硬度對坐姿舒適性的影響，為提高沙發(fā)座墊舒適度提供科依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對象

1.1.1 實(shí)驗(yàn)用沙發(fā)座墊

選取市面上沙發(fā)座墊常見的兩層海綿結(jié)構(gòu)配置方式,底層采用蛇簧和繃帶交叉組合的形式固定不變。海綿層由兩層海綿組成，表層海綿采用25%壓陷硬度為60N的海綿X，厚度為3cm，中層分別選取回彈力相當(dāng)，差值控制在5%以內(nèi)的六種海綿A、B、C、D、E、F ，25%壓陷硬度依次為60N、70N、85N、110N、125N、165N，厚度均為12cm。

1.1.2 受試者

12名大學(xué)生，其中6名女性，6名男性，均屬于正常的身體質(zhì)量指數(shù)（BMI）范圍18.5～23.9之間，年齡(23±3)歲，身體健康,實(shí)驗(yàn)前24小時未進(jìn)行劇烈體力活動,無肌肉疲勞現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)中穿著統(tǒng)一的棉質(zhì)褲子，無后兜、紐扣及硬線[7]。

1.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

室溫控制在20-24℃、濕度為50%-60%。

1.3 實(shí)驗(yàn)流程

1.3.1 體壓分布數(shù)據(jù)測試流程

①對受試者進(jìn)行身高、坐高以及體重的測量，并進(jìn)行記錄。

②將壓力傳感器平整地置于沙發(fā)座墊上。受試者端坐在沙發(fā)座墊上,雙肩放松,雙手以人體習(xí)慣方式放于大腿上，坐穩(wěn)后調(diào)整到放松狀態(tài)。

③待體壓分布數(shù)據(jù)平穩(wěn)后,記錄5分鐘[8]。記錄時,受試者保持坐姿。受試者第一次測試完成后離開座墊，待沙發(fā)座墊恢復(fù)原狀后,重復(fù)測試一次。

1.3.2 主觀評價(jià)測試流程

①實(shí)驗(yàn)開始前,向受試者說明主觀評價(jià)表的內(nèi)容和評價(jià)方式。

②在受試者保持坐姿12分鐘時，按照主觀評價(jià)表的內(nèi)容向其詢問主觀感受,并進(jìn)行打分。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 中層海綿的壓陷硬度對體壓分布的影響

舒適度高的沙發(fā)座墊可以給使用者提供良好的支撐，使其保持良好的坐姿[9]，且良好的坐姿可以通過座面壓力分布特征來反映[10]。本文主要考察中層海綿的壓陷硬度對最大壓力、平均壓力、接觸面積、最大壓力梯度、平均壓力梯度、不對稱系數(shù)這六個壓力指標(biāo)的影響。

■圖1 中層海綿壓陷硬度與各壓力指標(biāo)值的關(guān)系

取12名受試者各項(xiàng)體壓指標(biāo)的平均值，圖1為中層海綿壓陷硬度與各體壓指標(biāo)值之間的關(guān)系圖。圖中中層海綿的壓陷硬度為橫坐標(biāo)，各體壓指標(biāo)值為縱坐標(biāo)。

由圖1（a）、（b）可知，最大壓力和平均壓力隨著中層海綿壓陷硬度的增大呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢，且壓力下降趨勢較上升趨勢平緩。當(dāng)中層海綿壓陷硬度較小時，座墊的整體硬度小，受試者整個臀部陷在座墊中，下陷量較大，易出現(xiàn)觸底現(xiàn)象，因此此時的最大壓力較大。當(dāng)中層海綿壓陷硬度為110N左右時，最大壓力和平均壓力均達(dá)到最小值。此時中層海綿的壓陷硬度達(dá)到中等水平，座墊軟硬度適中，因此受試者坐骨結(jié)節(jié)點(diǎn)處所受到的最大壓力較小。受試者臀部既可以得到較好的支撐，坐姿不易傾斜，又可以和座墊表面充分接觸，分散壓力，因此平均壓力減小。當(dāng)中層海綿壓陷硬度大于125N，即整體座墊偏硬時，最大壓力和平均壓力的增大幅度由大變小。此時，隨著海綿壓陷硬度的增大，受試者坐骨結(jié)節(jié)點(diǎn)處所受到的壓迫感增強(qiáng)，最大壓力無法分散，逐漸增大，且此時接觸面積逐漸減小并趨于不變，平均壓力增大。

由圖1（c）可知，接觸面積隨著中層海綿壓陷硬度的增大而減小，總體呈負(fù)相關(guān)。接觸面積體現(xiàn)了沙發(fā)座墊的軟硬程度,一般來說,座墊越硬，接觸面積越小。中層海綿壓陷硬度較小時,臀部接觸面積較大,座墊相對柔軟,此時臀部周圍由于受擠壓，導(dǎo)致垂直方向的壓力減少從而下陷得越深。當(dāng)中層海綿壓陷硬度增大到一定程度，即整體座墊硬度較大時，接觸面積幾乎不變。

由圖1（d）、（e）可知，平均壓力梯度和最大壓力梯度隨著中層海綿壓陷硬度的增大呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢，且下降趨勢較上升趨勢平緩。人體臀部的最大壓力梯度一般在坐骨結(jié)節(jié)點(diǎn)附近產(chǎn)生，說明坐骨結(jié)節(jié)點(diǎn)處承受了人體較大的重量。當(dāng)中層海綿壓陷硬度較小時，沙發(fā)座墊過于柔軟，易發(fā)生觸底現(xiàn)象，受試者坐骨與海綿下方的彈簧接觸產(chǎn)生較大的最大壓力，因此最大壓力梯度較大。當(dāng)中層海綿壓陷硬度偏大時，受試者坐骨結(jié)節(jié)點(diǎn)處可以很明顯地感受到刺激[11]，此時受到的最大壓力增大，最大壓力梯度也隨之增大。

由圖1（f）可知，不對稱系數(shù)隨著中層海綿壓陷硬度的增加而減小，最后趨于不變。不對稱系數(shù)用以判定體壓分布的不對稱程度，不對稱系數(shù)越大說明體壓分布越不對稱，人體感覺越不穩(wěn)定。當(dāng)中層海綿壓陷硬度較小時，不對稱系數(shù)均超過0.6，說明此時座墊過于柔軟，無法為受試者提供良好的支撐，此時明顯出現(xiàn)臀部壓力集中于一側(cè)的現(xiàn)象，受試者為了保持坐姿必定要通過消耗內(nèi)力來維持，肌肉一直處于用力狀態(tài)，從而會感覺不適。當(dāng)海綿壓陷硬度達(dá)到110N后，不對稱系數(shù)均小于0.4，且隨著壓陷硬度的增加變化很小，說明隨著中層海綿壓陷硬度的增大，穩(wěn)定性越好。

2.2 中層海綿的壓陷硬度對主觀評價(jià)的影響

坐感舒適性評價(jià)采用七級量表“語義微分法”[12]，將主觀評價(jià)指標(biāo)分為:穩(wěn)定感、下陷感、調(diào)整坐姿難易度和總體舒適度,主要考察坐骨周圍、臀部、大腿內(nèi)側(cè)、大腿外側(cè)、大腿前端等部位的舒適度，從-3到3為各部位舒適度水平賦值。

中層海綿不同壓陷硬度下的主觀評價(jià)值（表1）。從表1主觀評價(jià)項(xiàng)目的得分可以看出，穩(wěn)定感、下陷感和調(diào)整坐姿難易度這三項(xiàng)的得分值隨著中層海綿壓陷硬度的增大而增加，說明當(dāng)中層海綿越來越硬時，受試者臀部的下陷感隨之減小，此時坐感趨于穩(wěn)定，且越來越容易調(diào)整坐姿。坐骨周圍、臀部、大腿內(nèi)外側(cè)、前端以及總體舒適度的得分值呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，說明中層海綿壓陷硬度過小或過大都會導(dǎo)致受試者不舒適。當(dāng)壓陷硬度為110N左右時，以上各部位的舒適度達(dá)到最佳。當(dāng)壓陷硬度為125N左右時，以上各部位的舒適度僅次于壓陷硬度為110N時的舒適度。中層海綿壓陷硬度的改變對小腿舒適度影響較小，無明顯變化趨勢。

2.3 主觀評價(jià)結(jié)果與體壓分布測試結(jié)果之間的相關(guān)性

運(yùn)用SPSS軟件將體壓實(shí)驗(yàn)測試所得的各項(xiàng)指標(biāo)值和舒適性評價(jià)值進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表2所示。

①穩(wěn)定感、下陷感與接觸面積、不對稱系數(shù)均呈非常高度負(fù)相關(guān)，即隨著接觸面積的增大，穩(wěn)定感會越來越差，下陷感也會隨之增大。此外，隨著平均壓力梯度的增加，穩(wěn)定感增強(qiáng)，下陷感減小。

②坐骨周圍、臀部、大腿外側(cè)、大腿內(nèi)側(cè)、大腿前端等身體各部位的舒適度與各體

壓指標(biāo)均呈負(fù)相關(guān)。坐骨周圍、大腿內(nèi)側(cè)的舒適度與最大壓力、平均壓力的相關(guān)性較大，臀部、大腿前端的舒適度與最大壓力、不對稱系數(shù)的相關(guān)性較大，大腿外側(cè)與不對稱系數(shù)的相關(guān)性較大。隨著最大壓力、平均壓力、最大壓力梯度、平均壓力梯度和不對稱系數(shù)的減小，臀部及大腿各部位的舒適度會有不同程度的增加。

表1 中層海綿不同壓陷硬度下的主觀評價(jià)值

表2 不同中層海綿壓陷硬度下的主觀評價(jià)值與客觀測試結(jié)果的相關(guān)性

③小腿舒適度與最大壓力和平均壓力呈較高的負(fù)相關(guān)，與其他各體壓指標(biāo)的相關(guān)性

不大，即最大壓力和平均壓力可以較好地反映小腿舒適度。

④調(diào)整坐姿難易度與接觸面積和不對稱系數(shù)呈非常高度負(fù)相關(guān)，即當(dāng)接觸面積增大、

不對稱系數(shù)增大時，調(diào)整坐姿難度增加。臀部陷在座墊中，與座面的接觸面積增大，座墊不能很好地為坐骨節(jié)點(diǎn)提供支撐力，從而導(dǎo)致臀部壓力集中于一側(cè)，阻礙坐姿的調(diào)整。

⑤總體舒適度與最大壓力和不對稱系數(shù)呈較高的負(fù)相關(guān)，即最大壓力和不對稱系數(shù)

可以較好地反映總體舒適度，隨著最大壓力、不對稱系數(shù)的減小,總體舒適度會隨之增加。

3 結(jié)語

從體壓分布實(shí)驗(yàn)和主觀評價(jià)結(jié)果分析可知：

①對于兩層海綿結(jié)構(gòu)的沙發(fā)座墊，中層海綿的壓陷硬度對體壓分布測試結(jié)果和主觀評價(jià)的結(jié)果有較大影響。

②本實(shí)驗(yàn)中隨著中層海綿壓陷硬度的增大，最大壓力、平均壓力、平均壓力梯度、最大壓力梯度都呈先減小后增大的趨勢，均在壓陷硬度為110N左右時達(dá)到最小值。接觸面積和不對稱系數(shù)隨著壓陷硬度的增大而減小，當(dāng)壓陷硬度達(dá)到110N左右時，座墊可以為臀部提供足夠的支撐，臀部受力均勻，從而達(dá)到一定的支撐性和穩(wěn)定感。

③對總體舒適度而言，隨著中層海綿壓陷硬度的增大，總體舒適度也是先增大后減小，在壓陷硬度為110N、125N時，總體舒適度較高，當(dāng)壓陷硬度高于125N時，坐骨周圍、臀部、大腿各部位就會出現(xiàn)不舒適感。即當(dāng)中層海綿壓陷硬度為中等硬度110N左右時，各壓力值達(dá)到最小，臀部與座墊的接觸面積適中，此時總體舒適度最高。當(dāng)壓陷硬度過小時，人體臀部得不到良好的支撐，且整個臀部陷在座墊中，坐骨周圍易出現(xiàn)觸底現(xiàn)象，臀部周圍和大腿均因受到周圍海綿的擠壓而感到不舒適。當(dāng)壓陷硬度過大時，臀部與座墊的接觸面積過小，總壓力得不到分散，此時坐骨周圍所受的壓力過大引起不舒適。

④由本實(shí)驗(yàn)可知對于兩層海綿結(jié)構(gòu)的沙發(fā)座墊，當(dāng)中層海綿的回彈力相當(dāng)時，應(yīng)選擇中等壓陷硬度的海綿，即25%的壓陷硬度為110N左右的中層海綿可提高坐姿舒適度。

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