近年来,人们对服装接触舒适性的追求日益提高,服装和皮肤间的摩擦行为逐渐引起了人们的广泛关注。日常生活中,皮肤与服装不可避免的会产生交互摩擦作用,摩擦力过大会带来服装款式变形、皮肤挠痒等困扰。尤其是在重体力劳动、竞技体育和野外行军中,当周围温度升高,机体活动量加大,人体皮肤将会受到严重刺激。在抗洪救灾过程中,服装和皮肤间激烈的摩擦作用导致皮肤红肿、起泡、破损的现象屡见不鲜。此外,由于躯体重压以及皮肤与织物间的摩擦作用产生的褥疮则加剧了长期卧床不起的患者的痛苦。研究织物与皮肤的摩擦性能,对于开发更好的内衣和床品材料,更好地保护皮肤健康,提高面料的穿着舒适性具有重要的意义。关于该领域的研究,国外学者曾经运用材料摩擦试验机和皮肤摩擦计进行间接测试,难以模拟衣服与皮肤间的曲面摩擦状况和动态交互作用,目前尚无专门的测试仪器及普遍适用的测量系统。为了研究织物和皮肤间的摩擦性能,本文利用负荷—伸长测试仪设计改造出一台新型织物-皮肤摩擦测试仪,研究了干湿条件下织物和皮肤间的摩擦力变化规律、测试条件和表征指标等,制定出相应的摩擦实验方法,研究了不同品种的织物和不同状况皮肤间的摩擦性差异及其影响因素。本文的主要研究内容和结论如下：(1)织物和皮肤间的摩擦力测试及干态实验方法作者在现有的负荷—伸长测试仪上加装摩擦测试装置,将其测力—变形测量系统改装成摩擦力—移动位移测试系统,可直接测量织物与皮肤或模拟皮肤间的动、静摩擦力,为探索织物与皮肤间的摩擦行为提供了实验研究手段。该仪器最大的力值量程是3000cN,最大的滑动动程为500mm,摩擦速度为100-1000mm/min。本文中干态实验的环境温度为20土3℃,相对湿度为50±5%。参加实验的志愿者为20-30岁的学生,测试部位是前臂中部内侧皮肤。为表征干态条件下织物与皮肤间的摩擦特性,制定了静摩擦力Fs、动静转折点L、平均动摩擦力Fd和动摩擦力差不匀率FMD四个指标。并根据挠性带摩擦的欧拉公式推算出与测试条件无关的摩擦系数μ,引入变异系数CV表征多根摩擦曲线间的离散程度。对比了不同测试条件下织物和皮肤间平均动摩擦力及其平均差不匀率和变异系数的变化规律,推荐出合适的测试参数。研究发现,平均动摩擦力随张力或织物与皮肤间正压力的增大而线性增大,摩擦速度对其影响较小,试样宽度与之正相关。当机织物张力为200cN(针织物张力为60cN)、摩擦速度为500mm/min、试样宽度为100mm时,单根摩擦曲线上摩擦力的波动和重复试验中数根摩擦曲线间的离散程度较小,摩擦信号稳定,织物变形小,实际可操作性和实验重现性好,故而推荐作为常规织物和皮肤间摩擦实验的标准测试参数。在该测试条件下,每对织物和皮肤的摩擦配伍进行5次摩擦实验可达到95%的置信度要求。(2)不同皮肤与织物间的摩擦性能差异由于不同性别、年龄、身高和体重的人体皮肤粗糙度迥异,为了研究不同状况的皮肤与织物间的摩擦性差异及影响规律,实验对比了单位面积内的平均动摩擦力及其差不匀率。研究选用20名青年志愿者(10名男性,10名女性)与12种织物(6种机织物,6种针织物)组成摩擦副,分别进行摩擦实验。对比发现,女性皮肤与织物的平均动摩擦力大于男性,纱线较细、条干均匀、布面较匀整的织物与男、女性皮肤间的平均动摩擦力具有显著性差异,而纱线稍粗,布面有毛羽、皱纹、凹凸或粗细节的织物与男、女性皮肤间的平均动摩擦力没有显著性差异,不同性别的皮肤与织物间动摩擦力的平均差不匀率没有显著性差异。20-30岁年龄段内,人的身高、体重和年龄与织物和皮肤间的平均动摩擦力及其平均差不匀率的相关性不显著,但在95%的置信度下,机织物和皮肤间的平均动摩擦力与体重指数显著性正相关。性别差异对各项体征参数与摩擦性能的关系影响不明显。干态条件下织物和皮肤间的摩擦力比较小,短时间内的摩擦作用不会造成皮肤的强烈不适感,也不会损伤皮肤。(3)干态织物与皮肤间摩擦力的普查及影响规律为了调查织物和皮肤间动摩擦系数的分布情况,本文收集了一批与皮肤接触较多的织物面料进行普查测试。通过对74种机织物和25种针织物与皮肤间的摩擦实验发现：机织物与皮肤间的动摩擦系数分布在0.12-0.50范围,平均值为0.38；布面光滑匀整,毛羽较少,纱线较细,回潮率较低的合纤长丝织物与皮肤间的动摩擦系数普遍较小,分布在0.34以下；而毛羽较多,纱线较粗,织物表面纹路清晰,回潮率较高的短纤织物与皮肤的动摩擦系数较大,分布在0.33以上；针织物与皮肤间的动摩擦系数分布在0.15-0.71范围,平均值为0.53；短纤类针织物与皮肤间的动摩擦系数大于合纤长丝类针织物。为了探寻影响织物和皮肤间摩擦性能的主要因素,按照原料品种和纱线类型,分别对纯棉、非纯棉短纤和长丝类机织物的结构参数与平均动摩擦力的关系进行单相关分析和多元线性逐步回归分析,结果显示：纬纱直径越大,经纱间距离越小,纯棉机织物与皮肤间平均动摩擦力越大,非纯棉机织物中的棉型短纤机织物有类似规律；纬纱直径越大,经纱直径越小,长丝类机织物和皮肤间平均动摩擦力越大。针织物和皮肤间的平均动摩擦力受横密影响较大。纬平针织物纵密和纱线直径越大,平均动摩擦力越大。(4)织物与皮肤间的湿态摩擦测试方法人体出汗时,服装吸汗变湿后会粘附在皮肤表面,造成摩擦力急剧增大,严重影响皮肤的舒适感。为了研究湿态条件下织物和皮肤间的摩擦性能,本文探索出湿态织物的制样方法。研究将完全润湿以后的织物悬挂自然晾置不同时间获得不同润湿程度的试样,并采用相对晾置时间标定织物的润湿状况,相对晾置时间=实际晾置时间／晾干所需时间。本文中湿态摩擦实验的环境温度为25±3℃,相对湿度为60±5%。总结干湿态条件下织物和皮肤间摩擦力随滑动位移的变化曲线,发现大体存在常规曲线、拱形曲线、上升曲线和下降曲线4种类型,其中常规曲线和上升曲线在机织物中平均出现的机率分别为44%和47%,常规曲线在针织物中平均出现的机率为92%。根据各种摩擦曲线的特征,在干态摩擦测试指标的基础上,增添了最大动摩擦力Fmax和动摩擦力变化速率K两个指标。为了推荐出湿态摩擦的标准测试条件,研究了整个晾晒过程中不同品种的织物和皮肤间平均动摩擦力的总体变化规律：随着织物润湿程度的降低,即织物包含液态水量的降低,机织物和皮肤间的平均动摩擦力先增大后减小,从水中拿出的织物略微滴去大水(相对晾置时间T=0.2)时的平均动摩擦力最大,完全晾干时的平均动摩擦力降到最小,天然纤维类针织物有类似的变化规律；合纤类针织物的含水量最大时(从水中拿出时刻)平均动摩擦力最大,到相对晾置时间T=0.2处进入平稳缓冲阶段,随后缓慢下降,直至完全晾干时降到最小。由于大部分织物在相对晾置时间T=0.2时的平均动摩擦力达到峰值,与最大润湿状态相比,织物中水分相对容易控制,重现性好,故而推荐该时间节点做为织物和皮肤间湿态摩擦中的标准测试条件。对比干湿态条件下织物和皮肤间的摩擦性能发现,在标准湿态条件下织物与皮肤间的平均动摩擦力约为干态条件下的3倍；织造密度较大,纱线较细,布面细腻光洁的织物与皮肤间的平均动摩擦力普遍较大；密度较小,纱线较粗,布面毛羽较多、结构疏松的织物与皮肤间的平均动摩擦力普遍较小；天然纤维类织物与皮肤间的平均动摩擦力普遍大于合纤类织物。在95%置信度下,机织物和皮肤的摩擦组合需要10次摩擦实验,针织物则需要8次。当织物和皮肤间的平均摩擦力超过1200cN时,皮肤被拉伸严重,不适感明显,甚至产生灼热的感觉。