自由式滑雪競賽服面料優化及其壓力舒適性評價

袁圍圍，孫 超，劉 莉，衣衛京

(1.北京服裝學院 服裝藝術與工程學院，北京 100029； 2.中華女子學院 藝術學院，北京 100101)

自由式滑雪空中技巧項目隸屬于技能類表現項群，需要根據完成動作的難度和質量予以評分[1]。滑雪服需要在保證人體著裝舒適的前提下提供運動保障，面對寒冷的戶外環境，滑雪服外層面料的選擇和使用要符合生理機能、防護機能、耐久性能的需要，應以質輕、保暖、防風雪、舒適合身、不妨礙行動為原則，具有一定的抗磨損、抗拉伸、抗撕裂等性能[2-4]。運動時，人體與服裝之間形成了動態接觸，人體的活動對服裝產生牽引導致變形[5-6]，衣料變形產生的內應力對人體接觸部位產生束縛力，使人體感受到服裝壓力，當壓力超出一定范圍會影響服裝舒適性，進而影響運動表現[7-9]。

自由式滑雪運動員訪談結果表示目前所使用的競賽服在面料彈性方面仍需要改進，本文針對這一問題，選取不同的滑雪服面料進行性能測試，并運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，并針對靜止站立以及運動關鍵動作進行服裝壓力舒適性評價。

1 面料實驗

1.1 實驗材料

選用7種梭織面料和3種針織面料進行測試，面料的規格參數見表1。

表1 梭織面料規格參數Tab.1 Woven fabric specification parameters

表2 針織面料規格參數Tab.2 Knit fabric specification parameters

1.2 面料性能測試方法

滑雪服面料的性能測試：防水性能(沾水法)根據GB/T 4745—2012《紡織品 防水性能的檢測和評價 沾水法》，使用YG813型織物沾水測定儀(寧波紡織儀器廠)測試；防水性能(靜水壓法)根據GB/T 4744—2013《紡織品 防水性能的檢測和評價 靜水壓法》，使用YG812L型數字式滲水性測定儀(萊州市電子儀器有限公司)測試；織物耐磨性根據GB/T 21196.3—2007《紡織品 馬丁代爾法織物耐磨性的測定 第3部分：質量損失的測定》，使用YG401L型織物平磨儀(萊州市電子儀器有限公司)測試；織物透氣性根據GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》，使用YG461Z型全自動透氣性能測試儀(萊州市電子儀器有限公司)測試；織物透濕性根據GB/T 12704.2—2009《紡織品 織物透濕性試驗方法 第2部分：蒸發法》，使用YG601H型電腦式織物透濕儀(寧波紡織儀器廠)測試；斷裂性與拉伸性根據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的測定(條樣法)》，織物回彈性根據FZ/T 01034—2008《紡織品 機織物拉伸彈性試驗方法》，三者均使用YG065C型電子織物強力儀(萊州市電子儀器有限公司)測試。

1.3 面料性能結果與分析

面料性能測試結果如表3所示。

由實驗數據可以看出2#、3#、8#面料的抗沾濕性能較差，其他面料都具有優異的抗沾濕性能。

結合自由式滑雪項目的運動環境，根據GB/T 32614—2016《戶外運動服裝 沖鋒衣》對于戶外運動服裝靜水壓的要求，將自由式滑雪競賽服面料的靜水壓要求定為大于13 kPa，可見10種面料幾乎都滿足標準要求，說明面料經過一定的涂層處理之后，其抗靜水壓防水性能可以滿足自由式滑雪空中技巧競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、紗線結構、組織結構、密度等因素有關，在多種因素綜合影響下，3#、4#、5#、6#面料的耐磨性能較好，10種面料在耐磨指數上雖有不同，但整體上的差異并不大。

表3 面料性能測試結果Tab.3 Fabric performance test results

由實驗結果可知,10種面料的透氣率均小于10 mm/s，根據FZ/T 01149—2009《紡織品 防風透濕性能的評定》防風性能的評定標準，10種面料的防風性能都達到了3級標準，具有優異的防風性能，其中透氣率最大的為4#面料。大多數面料的正面都是不透氣的，這不僅與織物材料、組織結構有關，還可能與織物防水層的處理工藝有關。

防水透濕面料的透濕性能不僅與面料的孔隙率相關，還與織物的吸濕能力以及防水層處理工藝有關系。由實驗結果示出，透濕率較大的是1#、4#、6#面料，透濕率最小的是2#面料，可能是因為錦綸比滌綸的吸濕性好。空隙率大的織物更容易透過水汽，但其最大的透濕率也僅達到戶外運動服裝透濕率的1級標準，說明目前滑雪服所用的面料在透濕性能方面還有待提高。

10種面料的斷裂強力在406～835 N之間，經向斷裂強力最大的面料為4#，緯向斷裂強力最大的面料為2#。

面料彈性與面料氨綸的含量、染整加工工藝、織物組織結構有關。由實驗結果可知，8#針織面料橫向伸長率大于其他梭織面料，但是縱向伸長率相較于其他梭織面料并沒有顯著的優勢，主要是因為本次實驗的8#針織面料為單向彈力面料。9#針織面料的斷裂伸長率相對較小，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#針織面料經過加大氨綸的含量和采用彈性覆膜后，其橫向縱向伸長率都顯著大于其他梭織面料。可知面料的彈性不僅與面料本身紗線的彈性和組織結構有關，還與覆膜的彈性有關。

面料的回復率主要與織物的密度、厚度和紗線捻度有關，織物的密度、厚度和紗線捻度越大，回復率就越高。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選方案

由單項指標來看，10種面料的性能基本上可以滿足滑雪服的面料需求，但制作競賽服需要考慮面料的綜合性能。

將實驗數據導入IBM SPSS Statistics 21軟件中，進行因子分析，所得數據見表4。由KMO和Bartlett的檢驗結果可知，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，表明面料性能的數據可以做因子分析。

表4 KMO和Bartlett統計量檢驗Tab.4 KMO and Bartlett′s test

相關系數矩陣的特征與貢獻率見表5,碎石圖見圖1。由表5、圖1示出，當主成分為4個時，因子對變量解釋的累計貢獻率達到了85.412%，符合變量的表達。經計算，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，進行后續的壓力實驗。

2 服裝實驗

2.1 服裝壓力實驗

實驗用服裝款式為2018年冬奧會中國隊隊員所穿的競賽服，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#面料分體競賽服、1#面料連體競賽服、10#面料分體競賽服、10#面料連體競賽服。

表5 相關系數矩陣的特征與貢獻率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家代表隊身穿165/88A競賽服的女運動員的體型為參照，選取8名青年女性作為實驗對象。受試者基本信息見表6。

表6 受試者基本信息統計表Tab.6 Statistical table of basic information of subjects

實驗分為主觀評價和客觀服裝壓力測試，實驗儀器采用AMI3037-10-II氣囊式接觸壓力測試儀(日本AMI TECHNO公司)。

根據對自由式滑雪空中技巧運動的分析，選取8個關鍵運動動作，請實驗者穿著服裝后按要求依次完成，分別為Z1(靜止站立)、Z2(出臺)、Z3(助滑)、Z4(空中團身)、Z5(空中轉體)、Z6(空中直立)、Z7(著陸前期)、Z8(著陸后期)，分別對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)壓力感覺進行評價，并對該動作的壓力舒適性進行評價，當穿著一套滑雪服完成所有的動作后對這件服裝的總體壓力舒適性進行量化評價。圖2為10#面料競賽服的主觀評價示意圖，圖2(a)～(h)分別對應Z1～Z8這8個實驗動作。

圖2 主觀評價示意圖Fig.2 Schematic diagram of subjective evaluation

主觀壓力評價采用心理學中廣泛使用的心理量表，將評價指標分為5個級別進行評價。評價標準如表7所示，當評價等級達不到整級標準時，將采用半級標準，如1.5、2.5、3.5和4.5。

表7 評價標準Tab.7 Evaluation Criteria

2.2 服裝實驗結果與分析

2.2.1 主觀評價一致性檢驗

由8位實驗對象得出服裝壓力舒適性的主觀評價結果，實驗對象之間的些許差異會對主觀評價結果產生一定的影響，為評判主觀評價數據的有效性，采用SPSS數據分析軟件里的多變量Kendall(肯德爾)協和系數進行一致性檢驗。

協和系數檢驗見表8，示出，肯德爾協和系數的值為0.905,且漸進顯著性P值為0.000，小于顯著性水平0.05，表明8位實驗對象對于4套滑雪服服裝壓力的主觀評價具有一致性，即服裝壓力的主觀評價數據具有一定的可信度，可用于展開后續的分析。

表8 協和系數檢驗Tab.8 Concordance coefficient test

2.2.2 服裝壓力舒適性主觀評價結果及分析

圖3為受試者穿著1#和10#面料制作的滑雪服在8個動作下的8個壓力測量點的服裝壓力舒適性主觀評價結果，4套服裝的主觀評價結果見圖3。

圖3 4套服裝主觀評價結果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，針對動作評分較低的壓力部位有P4、P6、P7、P8，這些評分較低的結果主要集中于Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7，主要是由于各動作對于手臂的拉伸以及膝部和臀部的變化造成的，其中P8即膝蓋骨中點的主觀壓力評分結果由低至高分別是Z7、Z4、Z3，即穿著舒適性由低至高分別為Z7、Z4、Z3，而其他動作對于P8的評分沒有明顯的增長趨勢，可見其穿著舒適性主要還是與膝蓋部位的彎曲程度有關；圖3(a)中P7主觀壓力評分結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主觀評價結果Z3=Z7

對整套滑雪服A1、A2、B1、B2服裝壓力的主觀評價值分別為2.69、3.63、4.00、4.50，可以看出，無論是梭織面料還是針織面料，連體款競賽服的主觀評價結果都高于分體款，說明連體款競賽服的穿著舒適性要優于分體款；針對同款不同面料的整套服裝的主觀評價結果來看，無論是分體款還是連體款，10#針織面料材質的整套競賽服的服裝壓力主觀評價結果都比1#梭織面料材質的高，說明10#針織面料材質的競賽服的整體穿著舒適性比1#梭織面料材質的競賽服要好。

2.2.3 服裝壓力舒適性客觀測量結果及分析

選取8位受試者在60 s內的一段穩定數據并取平均值，得到各運動狀態下各測試點的客觀測量結果，不同動作下的服裝壓力見圖4。圖4(a)～(h)分別表示Z1～Z8這8個動作的客觀評價結果。

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

服裝壓力的舒適范圍為1.96～3.92 kPa，當服裝壓力大于這個范圍時，人體就會感覺不舒服，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，當運動狀態發生變化時，人體各個部位的受力情況也會隨之發生改變。

當人體處于Z1(靜止站立)時，受力最大的部位是肩點(P1)，這是由于人體位于靜止站立狀態時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。

當人體處于Z2(出臺)時，虎口部位(P6)受力較大，這是因為Z2(出臺)的手臂上舉導致袖子部位產生拉伸，虎口部位與袖套完全貼合，使其受力增大，梭織面料材質的滑雪服的虎口部位服裝壓力達到5.73 kPa，已經超出了服裝壓力舒適范圍，針織面料材質的滑雪服的虎口部位壓力達到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。

當人體處于Z3(助滑)和Z4(空中團身)時，臀部后突點(P7)與膝蓋骨中點(P8)受力較大，這是由于下蹲時，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。其中當人體處于Z3(助滑)時，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)相同，由于手臂的前伸產生。

當人體處于Z5(空中轉體)時，虎口部位受力較大，其原因也與Z2(出臺)相同，由于手臂上舉產生。

當人體處于Z6(空中直立)時，肘頭點(P4)受力較大，這是由于人體兩臂彎曲時，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。

當人體處于Z7(著陸前期)時，可以看出人體的臀部后突點(P7)與膝蓋骨中點(P8)受力較大，其受力較大的原因與Z3(助滑)和Z4(空中團身)原因相同，此時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，膝蓋部位的服裝壓力雖未處于壓力舒適范圍內，但也沒有達到令人體感到不舒適的程度。

當人體處于Z8(著陸后期)時，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，主要是因為滑雪服的服裝款式較寬松，當人體處于Z8(著陸后期)時，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，說明當人體處于Z8時，4套滑雪服的著裝舒適性都處于良好的狀態。

3 結 論

本文測試比較了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，針對自由式滑雪空中技巧的運動特點選取關鍵動作進行人體穿著實驗，并通過主觀和客觀方法評價滑雪服的壓力舒適性。得出以下結論：連體款的競賽服的著裝舒適性比分體款競賽服的要好，針織面料的彈性可以滿足自由式滑雪空中技巧運動的需求，采用針織面料制作的競賽服，在不同的動作下都具有較合適的壓力舒適性，有利于運動員在比賽中動作的發揮。