棉氨袜衬垫组织袜口拉伸性能研究

郭怡 王革辉

摘 要：对女士棉氨短袜的袜口拉伸性能进行了研究。测试了不同衬垫组织、氨纶丝排列的不同间距，以及不同伸长率条件下袜口的拉伸力和弹性回复率。发现：棉氨短袜袜口的弹性回复率主要受到伸长率影响，其他条件相同时，袜口弹性回复率随伸长率增大而减小;拉伸力受到袜口组织结构、伸长率和氨纶丝间距3个因素影响，其他条件相同时，拉伸力随伸长率的增大而增大; 1+1衬垫组织的袜口比3+1衬垫组织袜口的拉伸力小;氨纶丝排列的间距越大，袜口受到的拉伸力越小。

关键词：棉氨短袜;衬垫组织;袜口;拉伸性能

中图分类号：TS186.3              文献标识码：B           文章编号：1674-2346（2020）01-0007-07

服装舒适性指穿着者对所穿服装的综合体验，包括生理和心理两方面的舒适，并且使穿着者达到自我实现和自我满足。[1]袜子是服装的重要组成部分，针对袜子的研究主要集中在热湿舒适性和压力舒适性两部分。

针对热湿舒适性研究，有学者提出用脚模法定量测试袜子的热湿阻，[2]通过测试可获得脚部皮肤表面舒适温度模型。[3]也有学者探讨了不同运动速度下穿运动袜脚部的热湿舒适性情况。[4]另外，面料是影响袜子热湿舒适性的重要影响因素。[5-6]

对袜子压力舒适性的研究主要集中在袜口舒适压力范围研究[7-9]和压力袜压力分布研究两方面[10-11]。其中袜口的舒适性对袜子整体的舒适性有很大影响，人们对袜子穿着要求可以归纳为穿脱顺利、松紧适度、不滑脱、不扭转4方面。[12]

袜口的延伸性影响到短袜是否能够穿脱顺利和袜口的松紧程度。通常，袜口的延伸性越好，若配合适当的袜口尺寸，可以达到既能穿脱顺利，又松紧适度，有良好的袜口压力舒适性。襪口的延伸性可以通过测试袜口的断裂伸长率来表征，也可以通过测试一定伸长率下的拉伸力来表征。相同伸长率下，拉伸力越小，则表明袜口的延伸性越好。

袜口的弹性关系到袜子穿着一段时间后是否变得松弛而容易滑脱，弹性差的袜口容易变得松弛。袜口的弹性回复能力影响短袜经过反复的穿脱后袜口尺寸的稳定性，如果袜口的弹性回复能力较差，则袜口的尺寸在多次穿脱后容易变大，导致短袜容易滑脱，造成穿着不舒适。

本文比较了1+1衬垫组织和3+1衬垫组织的女士棉氨短袜袜筒在采用不同的氨纶丝衬垫间距时的拉伸性能和弹性。

1    女士脚踝围的测量

1.1    测量对象及方法

选择成年女性110位，年龄跨度在18～30岁之间，身高体型不限，选择范围为东华大学在校的本科生与研究生。利用Human Solutions三维足部扫描仪对110位女性的左右脚进行扫描，提取左右两脚的脚踝围数据。

1.2    脚踝围测量结果与分析

共测得220个脚踝围数据，因论文篇幅限制，这里只给出对测量数据的描述性统计结果（表1）和频数分布（图1）。

由表1可知，受试女性脚踝围平均值为21.45cm，最小值为18.8cm，最大值为24.5cm，中位数为21.4cm，众数为21.4cm。由图1可知，脚踝围为20～22cm的脚踝数为144，占比65.5%，比例最大;脚踝围为22～24cm的脚踝数为58，占比26.4%，比例为第二;脚踝围为18～20cm的脚踝数为14，占比6.4%，比例为第三;脚踝围为24～26cm的脚踝数为4，占比1.8%，比例最小。

2    衬垫袜口拉伸实验

2.1    实验材料

实验用袜子的袜筒采用衬垫组织。衬垫组织结构是在普通正反针内衬入氨纶丝，结构可分为3+1衬垫组织和1+1衬垫组织，即三正一反和一正一反两种结构，如图2所示。

织袜厂设定的衬垫纱线最小间距为2mm，据此，本文采用1+1和3+1衬垫组织分别织制了衬垫纱线（氨纶丝）间距为2mm、3mm、5mm和8mm的4种袜口。制作的袜口长度为7.5cm，展开后长度为15cm。图3为袜口尺寸示意图。

2.2    实验方法

袜口拉伸力和弹性回复率的测试方案设计采用正交实验法。

实验因素取组织结构、氨纶丝间距、袜口伸长率3个因素。组织结构取1+1衬垫组织和3+1衬垫组织2个水平，氨纶丝间距取2mm、3mm、5mm和8mm共4个水平，伸长率取20%、46.7%、73.3%   3个水平。

伸长率取值依据是：根据脚踝围的测量结果得知，脚踝围最小值为18.8cm，最大值为24.5cm。脚踝围的平均值均为21.4cm。由于测量人数为110人，数量有限，将实际可能的脚踝围数据范围略作放大，取18～26cm。因此，女性穿着短袜时，袜口稳定在脚腕处的尺寸相应的处于18～26cm范围内，对应的袜口伸长率为20%和73.3%，伸长率的中间值为46.7%。

由于各因素水平个数不同，将实验设计成混合水平的正交表L24（21？1？1），即实验方案有24种。其中组织结构记为A，选取2个水平（A1，A2）;伸长率记为B，选取3个水平（B1，B2，B3），氨纶丝间距记为C，选取4个水平（C1，C2，C3，C4）。得到正交实验的因素水平表。将实验设计参数列于表2。

实验仪器采用Instron万能材料力学试验机。

本文采用的实验方法为：在温度为（20？℃），相对湿度为（65？）%的恒温恒湿室中进行。测试前，试样在上述环境中调温调湿至少24小时。上下夹头间距为5cm，预加张力为0.2N，拉伸速度为100mm/min。分别进行拉伸实验和伸长率为20%、46.7%、73.3%时的弹性实验，同样条件的实验测试3个试样，取3个试样测试结果的平均值作为实验结果。

3    实验结果与分析

3.1    实验结果

取袜口的拉伸力和弹性回复率作为实验指标。正交实验中袜口的拉伸力和弹性回复率的测试结果如表3所示。

由表3得到，9号实验（3+1衬垫组织，伸长率73.3%，氨纶丝间距2mm）测得的拉伸力最大，为4.32N;16号实验（1+1衬垫组织，伸长率20%，氨纶丝间距8mm）测得的拉伸力最小，为1.04N。10号实验（3+1衬垫组织，伸长率20%，氨纶丝间距2mm）测得的弹性回复率最大，为99.7%;24号实验（1+1衬垫组织，伸长率73.3%，氨纶丝间距8mm）测得的弹性回复率最小，为96.8%。

为了进一步分析织物组织、伸长率、氨纶丝间距及其之间的相互作用对袜口的拉伸力和弹性回复率的影响，首先对实验结果进行方差分析。方差分析实质上是研究自变量与因变量的相关关系，以辨明某个因素对因变量是否有显著性影响。本文实验是水平数不等的正交实验，可直接使用混合水平的正交表（表2）进行分析。

在多因素的正交实验中，不但每个因素单独对实验起作用，往往两个因素会联合起作用，这种作用称为这两个因素的交互作用。交互作用在多因素的方差分析中把它当作一个新因素来处理。本文在实验结果分析过程中，首先讨论是否有交互作用的影响。再进行方差分析，确定对因变量有影响的自变量。最后进行相关性分析以确定对结果有影响的自变量与因变量之间的关系。

3.2    分析讨论

3.2.1    拉伸力结果分析

首先，利用SPSS软件对组织结构、伸长率、氨纶丝间距3种因素进行交互影响检验，结果如表4所示。

在统计分析中，因素之间相互影响的显著性通常以P值作为标准，若P >0.05，则代表因素间没有显著影响。由表4可知，伸长率和氨纶丝间距存在交互作用的P值为0.997，组织结构与伸长率交互存在作用的P值为0.057，组织结构与氨纶丝间距存在交互作用的P值为0.972，P值都大于0.05，说明对于袜口的拉伸力，组织结构、伸长率、氨纶丝间距3因素中两两之间没有交互影响。

用SPSS软件对实验结果进行多因素方差分析，结果如表5所示。

从表5可知，组织结构的P值为0.001，伸长率的P值为0.000，氨纶丝间距的P值为0.041，三者的P值都小于0.05，表明三者均会对袜口的拉伸力产生显著影响。

对组织结构、伸长率、氨纶丝间距和拉伸力进行相关性分析，得到结果如表6所示。

由表6可知，伸长率与拉伸力之间的相关性系数为0.677，是正数，说明两者呈正相关关系。而组织结构与拉伸力之间的相关性系数为-0.459，是负数，说明组织结构与袜口所受拉伸力呈负相关关系。氨纶丝间距与拉伸力之间的相关性系数为-0.433，是负数，说明氨纶丝间距和袜口所受拉伸力也呈负相关关系。因此，当其他条件一定时，袜口受到的拉伸力随伸长率增大而增大;3+1衬垫组织的袜口所受拉伸力比1+1衬垫组织的袜口大;袜口所受拉伸力随氨纶丝间距增大而减小。

3.2.2    弹性回复率结果分析

用SPSS软件对组织结构、伸长率、氨纶丝间距三种因素进行交互影响检验，结果如表7所示。

由表7可知，伸长率和氨纶丝间距存在交互作用的P值为0.970，组织结构与伸长率交互作用存在的P值为0.100，组织结构与氨纶丝间距存在交互作用的P值为0.829，三者P值都大于0.05，说明对于袜口的弹性回复率，组织结构、伸长率、氨纶丝间距3因素中两两之间没有交互影响。

用SPSS软件对实验结果进行多因素方差分析，结果如表8所示。

由表8可知，组织结构的P值为0.426，氨纶丝间距的P值为0.679，组织结构和氨纶丝间距的P值都大于0.05，说明这两者对于袜口的弹性回复率没有显著影响。伸长率的P值为0.000，說明伸长率对于袜口的弹性恢复率有显著影响。

对伸长率和袜口的弹性回复率进行相关性分析后，得到伸长率对弹性回复率相关性系数为-0.743，是负数，说明伸长率与弹性回复率呈负相关关系。当其他条件相同时，袜口的弹性回复率随伸长率增大而减小。

3.2.3    不同衬垫袜口的拉伸力

由上述脚踝围测量结果的分析可知，110名受测者的脚踝围最小值为18.8cm，最大值为24.5cm。因测量人数有限，将脚踝围的范围适当扩大到18～26cm作为研究对象。则当袜口周长为15cm时，袜口在穿着时的最小伸长率为20%，最大伸长率为73.3%。

由表3可以得到，当伸长率为20%时，对于组织结构为3+1衬垫组织的袜口，氨纶丝间距为2mm的袜口拉伸力最大，为1.90N;氨纶丝间距为3mm的袜口拉伸力为1.81N;氨纶丝间距为5mm的袜口拉伸力为1.27N;氨纶丝间距为8mm的袜口拉伸力为1.05N。当伸长率为20%时，对于组织结构为1+1衬垫组织，氨纶丝间距为2mm的袜口拉伸力最大，为1.86N;氨纶丝间距为3mm的袜口拉伸力为1.33N;氨纶丝间距为5mm的袜口拉伸力为1.25N;氨纶丝间距为8mm的袜口拉伸力为1.04N。

由表3可以得到，当伸长率为73.3%时，对于组织结构为3+1衬垫组织的袜口，氨纶丝间距为2mm的袜口拉伸力最大，为4.32N;氨纶丝间距为3mm的袜口拉伸力为3.79N;氨纶丝间距为5mm的袜口拉伸力为3.12N;氨纶丝间距为8mm的袜口拉伸力为3.03N。当伸长率为73.3%时，对于组织结构为1+1衬垫组织，氨纶丝间距为2mm的袜口拉伸力最大，为2.81N;氨纶丝间距为3mm的袜口拉伸力为2.42N;氨纶丝间距为5mm的袜口拉伸力为2.23N;氨纶丝间距为8mm的袜口拉伸力为1.27N。

可以发现，当伸长率为73.3%时，由袜口组织结构的差异和氨纶丝间距的差异所引起的袜口拉伸力的差异远大于伸长率为20%时的情况。

4    结论

本文针对衬垫组织棉氨袜口的延伸性和拉伸性进行研究，得到以下结论：

1）棉氨短袜袜口的拉伸力受到袜口组织结构、伸长率和氨纶丝间距3个因素的影响。拉伸力随伸长率的增大而增大;当袜口的拉伸率相同时，氨纶丝间距越大，袜口受到的拉伸力越小;1+1衬垫组织的袜口拉伸力比3+1衬垫组织的袜口小。

2）袜口的弹性回复率主要受到伸长率影响，伸长率越大袜口弹性回复率越小。

3）当伸长率为73.3%（踝围为26cm，袜口周长为15cm）时，由袜口组织结构的差异和氨纶丝间距的差异所引起的袜口拉伸力的差异远大于伸长率为20%时的情况。

参考文献

[1]张渭源.服装舒适性与功能[M].北京：中国纺织出版社，2006.

[2]陈大志，黄秋兰，尤志勇. 应用脚模法测试慢跑鞋的热湿舒适性[J].中国皮革，2016，45（1）：37-50.

[3] Langmaier F.The health and comfort properties of shoe upper materials[J].American shoe marking，1979，332（1）：12-16.

[4]史书娜.不同运动速度下运动袜热湿舒适性研究[D].杭州：浙江理工大学，2018.

[5]Cimilli S，Nergis B，Candan C et al.A comparative study of some comfort-related properties of socks of different fiber types [J]. Textile Research Journal，2010，80（10）：948-957.

[6]王革辉，倪至颖，戚少娇.玉米纤维/棉混纺袜子穿着舒适性研究[J].浙江纺织服装职业技术学院学报，2014（1）：6-10.

[7]Momota H，Makebe H，Mitsuno T et al.A Study of clothing pressure caused by Japanese mens sock[J].Journal of the Japan Re-search Association for Textile End Uses.1993（34）：175-186.

[8]Nishimatsu T，Ohmura，Sekiguchi S et al.Comfort pressure evaluation of mens socks using an elastic optical fiber[J].Textile Re-search Journal，1998（68）：435.

[9]Matsuoka T，Nishimatsu T，Hananouchi T，et al.Influence of socks shape for wearing comfort of usual socks [J].Fiber，2001，11 （57）：333-337.

[10]Rui D，Xuerong F，Lanbing X et al.Numerical simulation of the relationship between pressure and material properties of the top part of socks[J]. The Journal of The Textile Institute，2013，104（8）：844-851.

[11]李新陽.保健压力袜工艺与压力分布的研究[D].杭州：浙江理工大学，2014.

[12]李静.短袜袜口压力舒适性研究[D].上海：东华大学，2007.