蔣慧敏， 柯寶珠

(上海工程技術(shù)大學(xué) 紡織服裝學(xué)院,上海 201620)

彈性針織護腕可緩解劇烈運動對腕部帶來的沖擊，有助于保持腕關(guān)節(jié)在運動中的穩(wěn)定性[1]。目前，關(guān)于護腕的研究主要在于防護性、智能化與新型材料的應(yīng)用上。如吳旭波等[2]模擬球撞擊人體時3款不同彈性護腕對人體的防護性能。朱生群[3]發(fā)現(xiàn)，筒狀緯編彈力針織物在實際著裝過程中存在不同程度的縱向拉伸情況。在材料方面，郭秋晨[4]采用6種不同導(dǎo)電紗線作為原料進行智能護腕的編織，并采用智能無縫護腕監(jiān)測人體心跳、呼吸和脈搏跳動。熊志農(nóng)[5]通過臨床護理觀察發(fā)現(xiàn)，用遠紅外線紡織品制成的護腕在改善微循環(huán)方面有顯著效果。

人們通常在運動或勞作時佩戴針織護腕，但隨著腕關(guān)節(jié)的屈伸、收展、內(nèi)外旋活動，護腕的各點壓力及整體舒適性會發(fā)生不同變化，尤其在腕關(guān)節(jié)與虎口處易產(chǎn)生不適感。而送紗速度、紗線原料和組織結(jié)構(gòu)等針織工藝參數(shù)的合理設(shè)定能夠改善針織面料的觸感與壓力舒適性。文中出于優(yōu)化目的，探索針織工藝參數(shù)對無縫針織護腕穿著舒適性及各點壓力的影響，根據(jù)送紗速度5個水平、紗線原料5個水平和組織結(jié)構(gòu)3個水平設(shè)計正交方案，并編織25個試樣進行動靜態(tài)人體穿著實驗。該實驗以主觀評價為主，壓力實驗評價為輔，得到無縫針織護腕各因素壓力舒適性的最佳水平。

1 實驗設(shè)計

1.1 材料

1.1.1原料

針織彈性護腕通常由氨綸包覆紗編織成筒狀織物。選擇目前市場上常見的紗線，包括錦綸纖維、滌綸纖維、棉纖維、羊毛纖維、遠紅外發(fā)熱滌綸+黏膠混紡紗纖維5種，均由上海圣東尼有限公司生產(chǎn)。

1.1.2儀器 YG141數(shù)字織物厚度儀、LE-104E電子天平、Y511B密度鏡，均由寧波紡織儀器廠制造；WANMEI襪機，圣東尼公司制造；AMI氣囊壓力測試儀,日本AMI公司制造。

1.2 正交方案設(shè)計

將5種紗線編號為A1～A5；設(shè)置起口送紗速度為250～950 m/min，收口送紗速度為550～250 m/min，檔距50 m/min共5個水平，編號為B1～B5；采用1×1羅紋結(jié)構(gòu)、2隔2網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)、毛圈組織3種常見組織結(jié)構(gòu)，編號為C1～C3。 針織組織效果如圖1所示。

圖1 針織組織效果Fig.1 Knitting organization charts

根據(jù)以上因素水平設(shè)計正交方案，正交因素及因素水平見表1。并根據(jù)正交方案，編織25個實驗樣品，編號為W1～W25。

表1 因素水平

1.3 織物基本性能測試

在標(biāo)準(zhǔn)溫濕度下，織物的基礎(chǔ)服用性能測試依據(jù)紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 70010—2006《針織物平方米干燥重量的測定》[6]和GB/T 3923.1—2013《紡織品 織物拉伸性能第1部分：斷裂強力和斷裂伸長率(條樣法)》[7]進行，分別測試25個針織織物的基本性能參數(shù)厚度與線密度，測試結(jié)果見表2。

表2 織物參數(shù)

續(xù)表

1.4 樣品護腕制作

實驗樣品護腕由圣東尼WANMEI襪機(200針筒徑)編織的一體成型針織管狀織物。統(tǒng)一采用氨綸包覆紗，并利用添紗技術(shù)加入140D/25/25/橡筋，完成25個試樣的織造。所有護腕樣品經(jīng)測量縱向尺寸為11.8～12.1 cm，橫向尺寸為6.0～8.6 cm，都經(jīng)過燙縮后整理。此外，在起口(較寬一端)下方2 cm處縱向剪開3 cm并包邊縫合，形成大拇指出口，制作的實驗樣品如圖2所示。

圖2 護腕樣品實物Fig.2 Physical picture of the wrist guard

1.5 實驗過程

實驗選取10名22～26歲，腕圍在14～15.2 cm，手部號型為160/70F的青年女性作為受試者，手型標(biāo)準(zhǔn)參照GB/T 16252—1996《成年人手部號型》[8]。實驗在溫度(22±1)℃，相對濕度(55.5±1)%的恒溫恒濕實驗室進行。

1.5.1主觀評價實驗 實驗之前被測人員靜坐10 min，其后依次穿戴25個護腕樣品，動靜態(tài)舒適性的評價指標(biāo)為腕關(guān)節(jié)屈伸、收展、內(nèi)外旋、靜止4種手部狀態(tài)下的主觀舒適感受，每種狀態(tài)持續(xù)1 min后填寫主觀舒適性表格，并采用5級評價法對所穿戴護腕的主觀舒適性進行評價。其中舒適性差的感受可分為過松(不貼體，活動時關(guān)節(jié)處堆褶多)與過緊(緊縛感強，血液不暢)兩種。

1.5.2客觀壓力實驗

客觀實驗作為主觀舒適性實驗的輔助實驗，采用氣囊壓力測試儀測試壓力值，具體測試點如圖3所示。實驗之前受試者將氣囊傳感器固定在受試者手部的相應(yīng)測試點，后依次戴上試樣進行壓力測試，并記錄60 s的壓力數(shù)據(jù)，每位受試者測3次，每次間隔1 min，結(jié)果取平均值。

圖3 實驗測試點Fig.3 Test points

1.6 模糊綜合評價方法

1.6.1定義模糊集合并確定權(quán)重

為了檢驗受試者的評判是否具有可靠性，對主觀評價采用Kendall協(xié)同系數(shù)進行一致性檢驗，結(jié)果具有較顯著的一致性。模糊綜合評價具體步驟如下：

1)確定對象集：25個護腕樣品構(gòu)成模糊綜合評價對象集：W={W1,W2,W3,W4,W5,W6,W7,W8,W9,W10,W11,W12,W13,W14,W15,W16,W17,W18,W19,W20,W21,W22,W23,W24,W25}。

2)定義舒適性因素：U={U1,U2,U3，U4}={靜止，屈伸，收展，內(nèi)外旋}。

3)定義評語集：V={V1,V2,V3,V4,V5}={很差，較差，中等，較好，很好}，評語賦值QZ={1, 2, 3, 4, 5}。

1.6.2確定各評價因素權(quán)重系數(shù) 由5名從事服裝人體工程學(xué)、服裝舒適性、針織服裝工藝研究與教學(xué)的教授、副教授及相關(guān)專家對主客觀評價指標(biāo)進行權(quán)重系數(shù)確定。根據(jù)層次分析法，分值1，3，5，7，9分別對應(yīng)同等重要、稍微重要、較強重要、強烈重要、極端重要，對指標(biāo)之間進行兩兩比較并打分，得到判斷矩陣，歸一化處理后，經(jīng)過一致性檢驗，得到舒適性各指標(biāo)權(quán)重為A={靜止，屈伸，收展，內(nèi)外旋}={0.082 6，0.495 8，0.267 1，0.154 4}。

2 結(jié)果與分析

2.1 模糊綜合評價結(jié)果

由于試樣過多，以試樣W1為例，由W1各評價指標(biāo)的主觀得分可以得出試樣W1的主觀評價矩陣，歸一化處理為

加權(quán)評價值為Y=A·R。

式中：Y為主觀模糊綜合評價矩陣；A為指標(biāo)權(quán)重系數(shù)向量；R為主觀評價矩陣。

由此得到W1的主觀模糊綜合評價結(jié)果為

YW1=A·RW1={0 0.138 0.719 0.143 0}。

式中：S為主觀綜合評價得分；ai為評語賦值向量QZ的元素；Yi為主觀模糊綜合評價向量Y的元素，n為元素數(shù)目。

由此得到護腕試樣W1的主觀綜合評價得分為：SW1=1×0+2×0.138+3×0.719+4×0.143+5×0=3.005。

同理得到所有試樣W1～W25的主觀綜合評價得

分(3.005 3.579 4.647 4.205 3.050 2.842

3.981 4.384 4.141 3.215 2.900 3.308

4.105 4.080 3.040 2.848 3.514 4.282

3.629 2.644 2.854 3.678 4.364 4.0612.817)。

據(jù)此初步判斷，在主觀舒適性評分中最優(yōu)的護腕試樣為W3，其編制方案為A1，B3，C1，模糊綜合評分為4.647。

2.2 單因素方差分析

將主觀評分結(jié)果與3個因素進行單因素方差分析，得到因素A與因素B的p值<0.05，說明紗線、原料、送紗速度因素對主觀評分結(jié)果的影響具有顯著性，因素C的p=0.118>0.05，不顯著。為了直觀顯示因素A和B對主觀結(jié)果的影響，繪制折線如圖4所示。

圖4 因素A和B主觀評分得分折線示意Fig.4 Line plot of the subjective score of factor Aand B

由圖4可知，因素B送紗速度中間水平的主觀評分較高，B3和B4兩個水平的主觀評價綜合得分基本在4以上，說明收口的送紗速度設(shè)置為850～900 m/min之間，起口的送紗速度設(shè)置為650～700 m/min之間是合適的，低于或高于這個水平時主觀模糊綜合評價得分驟減。因素A的主觀評價綜合得分排序為A1>A2>A5>A3>A4，說明紗線原料舒適性排序為錦綸>滌綸>遠紅外發(fā)熱纖維>棉>羊毛。

2.3 正交實驗綜合評價

計算每個試樣5個測試點的平均壓力，并計算各因素水平的主觀綜合評價得分與極差，通過極差分析法進行綜合評價，具體見表3。

表3 主觀評分正交分析

由表3可知，主觀評價時，3 個因素對主觀舒適性影響程度從大到小依次為B>A>C。由此可知，送紗速度對主觀評分影響較大，紗線原料次之，組織結(jié)構(gòu)影響最小。因此，手部號型160/70F的護腕最優(yōu)針織工藝參數(shù)方案為錦綸紗線，起口送紗速度650 m/min,收口送紗速度850 m/min，1×1羅紋組織，與模糊綜合評分最佳的W3試樣方案一致。

主觀評分散點如圖5所示。由圖5可知，主觀模糊綜合評價得分在4以上的樣品對應(yīng)的平均壓力基本在15.5～17 kPa，據(jù)此可以判斷無縫針織護腕的壓力舒適閾值大致在15.5～17 kPa。

圖5 主觀評分散點Fig.5 Subjective score scatter plot

3 結(jié)語

文中設(shè)置紗線原料、送紗速度與組織結(jié)構(gòu)3個針織工藝參數(shù)因素進行正交實驗，主觀模糊綜合評價得到手部號型160/70F無縫針織護腕的最優(yōu)針織工藝參數(shù)為：A1水平錦綸紗線原料最優(yōu)；B3水平送紗速度中起口送紗速度為650 m/min、收口送紗速度850 m/min最優(yōu)；C1水平1×1羅紋組織最優(yōu)。在客觀壓力實驗的輔助評價下，得到無縫針織護腕的壓力舒適性閾值在15.5～17 kPa之間。本次正交實驗尚有以下不足之處：

1)僅選取了手部號型為160/70F的女性受試者，未體現(xiàn)不同手部號型與男女間的差異。

2)由于本次正交實驗組織結(jié)構(gòu)僅選擇了3個水平，因素C組織結(jié)構(gòu)對主觀評價綜合得分的影響不顯著并不能說明組織結(jié)構(gòu)不影響無縫針織護腕的主觀舒適性評分，還需要加入更多具有代表性的組織結(jié)構(gòu)進行實驗。