男性針織內衣面料壓力及拉伸性能的評價分析

程 哲，庫茨米切夫·維克多，李 月

?

男性針織內衣面料壓力及拉伸性能的評價分析

程 哲，庫茨米切夫·維克多，李 月

(武漢紡織大學 服裝學院，湖北 武漢 430073)

通過對應用Flexi Force傳感器在男性人體上的靜態(tài)壓力實驗及運用KES-F儀器對面料的物理性能進行測試，分析了數(shù)據(jù)之間的密切關系并建立相關數(shù)學預測方程，為解決男性內衣用彈性針織面料在設計中的松量取值及對人體產生的面料壓力提供理論模型。最終實現(xiàn)了以KES-F實驗參數(shù)為基礎的面料壓力能力評價技術，它可以幫助消費者及設計師僅由參數(shù)來選擇內衣針織面料，以降低成本和提高效率。

針織面料；KES-F；預測；張力；拉伸度

當穿著緊身男性針織內衣（緊身彈性貼體長短款內衣及緊身彈性內褲等）時，穿者不可避免地會受到其對人體產生的壓力[1]，所以在市場上，有多男性內衣品牌及種類，男性內褲僅僅按種類就有：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、面料種類及人體結構的不同[2]，也有著不同的造型和松緊度，所以緊身內衣對人體產生的壓力也是不同的。近年，國內外學者已研究了在男性人體靜態(tài)下的壓力與緊身針織內衣、襯衣（人體下部[3]、人體上部[4]）的關系，平均最大可接受壓力平均值為2.675 kPa；而按個體差異、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]。在本項研究先前的壓力測試中得出，在男性彈力針織內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，男性內衣和面料的研究還不是夠的。

男性內衣設計松量的取值必須符合面料的可拉伸度和內衣的功能[8]。由于普通合體內衣由于相對寬松，所以對人體只產生很小的壓力，不便于測量實驗與研究。因此只研究壓力型內衣（緊身內衣、功能性內衣）對人體軟組織產生的壓力效果[9]。

1 實驗步驟

本研究以面料的力學性能測試及在靜態(tài)人體上的面料拉伸性與壓力實驗為基礎，建立數(shù)學方程來預測針織內衣面料對人體的壓力，來評價針織面料應用于緊身男性內衣的壓力舒適性能。目的為改變舊的人體試穿主觀評價方式。從而結合理論模型（參數(shù)化的角度）和實際應用，可降低成本和提高效率[10]。

1.1 壓力實驗

測量15位23~26歲之間的標準男體，平均身高為170.2cm、胸圍88.7cm、腰圍75.2cm、低腰圍78.4cm、臀圍91.9cm。對以下人體部位進行測量：大臂（最粗處）、小臂（最粗處）、自然腰圍處（最細處）、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衣的覆蓋領域（緊身彈性貼體長短款內衣及緊身彈性內褲等）。壓力傳感儀器采用Flexi Force A201傳感器，其長度為197mm，厚度0.203mm，傳感器感應范圍直徑為9.53mm，采集感應面積為70mm2，壓力采集范圍0~1 lb (0~4.4 N)，測量誤差< ± 3%。同一時間用4個傳感器左右對稱點測量。設置測量為每秒采集10次，單次時長為15秒，每個圍度處有6個測量點（正反面4點，側面2點）。測試前，已檢查及校準傳感器靈敏度，并在系統(tǒng)上設置測試范圍。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]。

由實驗得出，面料經向測試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%。由于實驗中面料拉伸度在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 實驗面料樣本

所選男性彈性針織內衣面料為在國內外市場上銷售所用（武漢愛帝集團公司提供），面料特性如表1所示。面料樣品力學性能測試由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 結果分析

2.1 面料的壓力性能

為實現(xiàn)對“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)去設計松量，也要取決于面料的結構，它將對軟組織的產生不同影響。因此，從“人體-面料”體系中提出一個新的參考指數(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??；CS：clothing size，服裝尺寸大?。蛔畲髩毫χ?i>P：人體壓力測試實驗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，需要加大的松量設計，以獲得更大的壓力；此數(shù)值較低，說明面面料壓力能力強，在較小的松量下就能獲得很高的壓力值[15]。實驗得出面料壓力性能指數(shù)如表2。可以看出M2面料的壓力性能最高，M4面料的經向壓力性能最差，但緯向較好。

2.2 面料的力學性能

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

依據(jù)面料在人體測量實驗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)達到448.46 cN/cm，其結果與其它面料差異較大，所以在面料經向的研究中不考慮M2的張力，以減少偏差。

表3中結果可以看出經、緯向的張力(11)到(20)的數(shù)值有較大的差值，而且增漲很快。由于實驗面料在人體壓力試驗中緯向的平均最大拉伸度為17.4%；經向為16.48%，因此選擇較合理的拉伸度范圍5-17%來分析，以17%為面料在人體上實驗的最大可拉伸度。

由SPSS分析了面料的最大壓力值、與KES-FB測試數(shù)據(jù)之間較高的相關性得到表4。可以看出，在拉伸度范圍為14~17%之間的數(shù)據(jù)間相關性較高。

表4 面料力學性能與壓力、壓縮性能的相關系數(shù)

注：warp為面料經向，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，只與少部分數(shù)據(jù)的相關系數(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，所需的張力cN/cm。根據(jù)試驗平均值，將拉伸度17%視為最大拉伸度，即(17) 為F。由SPSS分析可得，面料壓力預測方程的線性模型。

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

表5 預測方程式

注：warp為面料經向，weft為面料緯向

由式（1）及式（3-4、7-8）可得面料設計松量（Ease）值的檢驗公式

3 結 論

預測方程是為了省去人體試穿評價這一過程，是一個依據(jù)實驗理論得出的面料評估模式和標準，可將設計值控制在舒適壓力范圍內。此方程可以用于設計緊身（壓力較大的）男性內衣設計。首先，使用儀器KES-F獲得面料力學數(shù)據(jù)，計算得出某種針織面料在固定拉伸下可產生最大壓力值及最大（不舒適）可設計松量，從而確定松量的取值范圍。也可用于面料壓力性能的評價測試。如，在儀器KES-FB1的測量下面料緯向拉伸到最大17%時的張力F為63cN/cm，面料拉伸線性度為0.43，可由式（5）計算出壓力數(shù)值P為2.127 kPa，之后可通過式（12）計算出面料在人體上的最大設計松量值應（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，男性內衣設計僅考慮面料的單軸彈性能力。因此，男性針織內衣面料壓力性能及松量預測方程的研究，為男性內衣的設計提供了重要的手段與參考，將面料的選擇以實現(xiàn)對人體的舒適壓力為標準，并使這一結果被實驗者接受。

[1] 王強, 陳東生,魏取福. 服裝壓對人體影響的研究現(xiàn)狀與前景[J]. 紡織學報, 2009,30(4):139-144.

[2] Sybilska Wioletta, NAPIERALSKA Lidia. Analysis of body measurements using a 3D contactless scanning method[J]. AUTEX Research Journal, 2010，(10): 77-79.

[3] 高磊. 基于男性生理特征的內褲結構舒適性研究[D].上海：上海工程技術大學, 2012，(12): 69-77.

[4] 金子敏，羅曉菊. 男士無縫上衣壓力分布規(guī)律及舒適壓范圍[J]. 紡織學報，2010，(31): 104-109.

[5] Teruko Tamura. A basic study for design functional sportswear: effect of clothing pressure on the human body[J]. Bunka women’s University Journal, 2010: 94-107.

[6] Takaya Kobayashi, Shuya Oi. Analysis of Clothing Pressure on the Human Body[C]. SIMULIA Customer Conference, 2011.11-15.

[7] Denton M J. Fit stretch and comfort [J]. Textiles, 1972(3): 12-17.

[8] L.N. Flerova, Surikova. Materials science[J]. Light Industry, 1972. 182.

[9] CHENG Zhe, KUZMICHEV V E. Art and constructive design database of men’s underwear (Part.1) [J]. Sewing Industry, 2013(6): 26-29.

[10]覃蕊, 陳東生,范雪榮, 等.服裝壓力分布及預測的研究與進展[J]. 紡織學報, 2010，31(4): 139-144.

[11]GUO Mengna. Pressure and comfort perception in the system “female body-dress” [J]. AUTEX Research Journal, 2013, (13):71-78.

[12]KUZMICHEV V, CHENG Zhe, ADOLPH D. Analysis of pressure distribution in system “Men –Underwear” [C]. Recep EREN. 14th AUTEX World Textile Conference, 2014. 45.

[13]程哲, 李月. 男式內衣壓力測試分析[J]. 浙江紡織服裝職業(yè)技術學院學報, 2014, (1): 42-45.

[14]CHENG Zhe, KUZMICHEV V. Design of Corrective Men’s Underwear[C]. KALININ E N. Young Scientists - The Development of Textile, 2014.125-127.

[15]CHENG Zhe, KUZMICHEV V, ADOLPH D. Choosing of knit materials for men’s compression (Part.2) [J]. Sewing Industry, 2014, (5): 25-29.

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：服裝結構設計與舒適度.

武漢紡織大學研究生創(chuàng)新基金項目（201402001）.

TS941.6

A

2095－414X(2014)06－0032－04