经编间隔织物缓压性能表征的研究

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间隔织物是一种立体结构织物,由上、下两层织物及中间通过直立状态的间隔丝连接上、下表面织物组织的中间层构成。与传统复合织物相比,它具有一次成形的特点,相比之下提高了生产效率,没有粘合剂的参与使它在具有刚度小的同时保证了较高的层间强力。由于特殊的间隔丝结构和表面良好的拉伸性,经编间隔织物在厚度方向压缩中呈现出优良的压力分散效果,能够大大缓解力的集中效应,常常被用于衬垫织物,特别是床垫、坐垫。本文主要研究了间隔织物在球面压缩中的各个参数,并针对其应用在坐垫上的各种特点,结合主观评价的方式进行了具体的理论分析。针对经编间隔织物的在球面压缩试验与人体坐姿臀部压强分布试验主要得出了以下结论:(1)在间隔织物球面压缩75%过程中,通过标准差标准化后的数据回归分析发现,总密度P、纵密PA、横密PB、厚度T、间隔丝直径d、间隔丝排列密度P、间隔丝倾斜角a、及平板压缩中最大压力N、压缩功WC、压缩曲线性度LC与球面压缩特征值相关性很高,复相关系数均达到0.99以上,且具有显著性;在间隔织物球面压缩75%得到的压缩特征值及压缩曲线与平压有明显差异,特征值间没有明显的线性相关关系,但能够与基本结构参数共同决定织物在球面压缩中的表现;而在平板压缩中对最大压力等特征值产生极大影响的间隔丝直径、排列密度、间隔织物倾斜角等性质的影响在球面压缩中有所弱化,仅对压缩曲线线性度有较明显,尤其间隔丝直径增加能大大提高曲线线性度;而球面压缩更多地与间隔织物的整体参数,特别是影响织物上表面拉伸的线圈密度紧密相关,间隔丝结构相同情况下,上表面线圈密度提高能明显增大最大压力与压缩功。(2)分析不同直径压头、不同厚度间隔织物的接触深度与压头下降距离即总压缩深度比值,发现两者比值与间隔织物的压缩性能关系较大,不同间隔织物两者关系不一样,与压头的直径的关系不大;压缩深度与接触深度的比值会因为不同结构的间隔织物本身的压缩性质不同而变化,而不会因为压头的半径变化产生变化,说明压缩深度与接触深度的比值这一几何参数可以在一定程度上反应间隔织物的压缩特性;同时,得到了最大接触深度Hmax/压头半径R及平均压强P/压缩深度C两个与压缩过程中几何关系相关的两个指标;通过试验发现两种试样的这三项几何参数与缓压性能不同造成的人体不同感受之间存在联系,结果发现接触深度H/压缩深度C及最大接触深度Hmax/压头半径R与体感压力舒适性呈正相关,与平均压强P/压缩深度C呈负相关。(3)压强梯度积分能够反应与舒适性紧密相关的压强变化剧烈程度。人体主观感受与压强峰值、压强均值、接触面积、梯度积分都有密切联系,人体舒适性与压强梯度积分呈反比例关系。以压强梯度积分的为主、结合压强峰值与均值指标能够共同表征织物的缓压性能的研究方法能够应用的研究人体压力舒适性分析中。(4)改善率和缓压百分比都可以用于表征织物在实际使用过程中缓压带来的应力分散效果。实验发现,对于轻体重间隔织物的缓压性能表现更为明显,改善率超过50%,是重体重的约1.6倍;不同织物的缓压百分率不同A2织物比A1织物的能更好缓压,缓压百分率相比A1提高了约16%。单位体重残余率可以进一步排除了体重对缓压效果的影响,得到不同织物最大利用缓压效果的目标人群。(5)以人体试验得到的压强峰值TP、压强均值AP、接触面积S、梯度积分G为自变量,通过对9名试验者对不同织物组合给出的评价进行影响因素分析,复相关系数均高于0.8,最高达到0.99891,且进行低相关度的自变量去除后,复相关系数发生了下降,说明人体主观感受与压强峰值TP、压强均值AP、接触面积S、梯度积分GI都有密切联系。(6)层叠会对织物缓压性能产生影响。薄织物的叠加对性能提升不大甚至会产生缓压性能的恶化;在实际生产中,生产厚度在20mm以上的间隔织物织造和定形工艺复杂,经济效益低。通过试验分析证明在需要最大限度发挥间隔织物缓压性能的应用领域,中等厚度(10mm-15mm)间隔织物的叠加能够产生最好的缓压效果同时生产方便,较为经济实用。(7)球面压缩试验得到的压强分布图像与人体坐姿臀尖压强分布有一定关系,可以通过试验推测实际应用中不同体重人群坐姿臀尖压强分布可能出现的状态。压缩率较低时的压强分布与轻体重人群臀尖部位吻合度高,压缩率高时与高体重人群吻合度高。
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