人造皮革與人體皮膚表面特征相似度分析

王停停 韋敏艷 陳敏之浙江理工大學服裝學院

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人造皮革與人體皮膚表面特征相似度分析

王停停 韋敏艷 陳敏之
浙江理工大學服裝學院

摘 要：人體皮膚是人體的第一道保護層，其表面特性對服裝面料接觸舒適性有重要影響，為研究能夠模擬人體皮膚表面特征的材料，選擇15種人造皮革，測試其物理性能，采用主觀評價法得出其與皮膚紋理、光澤度、柔然度、粗糙和整體表面特性的相似度，分析其物理性能和其與皮膚表面相似度的相關性，得出人造皮革與皮膚表面特征相似度的回歸模型。實驗結果表明：紋理相似度與厚度和斷裂伸長率顯著相關；柔軟度相似度與懸垂系數、彎曲剛度顯著相關；粗糙度相似度與克重、厚度、懸垂系數和斷裂伸長率顯著相關。

關鍵詞：皮膚 模擬材料 表面性能 人造皮革

前言

人體的皮膚是一種具有保護人體和體溫調節作用的敏感性組織，國內外研究者對人體皮膚與織物的觸感進行了研究，但由于人體體表曲度變化復雜，增加了試驗難度，因此，國外研究者則采取皮膚模擬材料代替人體皮膚進行摩擦試驗。目前，模擬皮膚已經在醫學、生物工程學和機械工程等領域取得了較大進展，在紡織服裝領域，科學研究者對人臺皮膚彈性、暖體假人表面皮膚等方面也有所研究，因此研究人體皮膚表面模擬材料對相關人體皮膚表面特征的研究非常必要。

一、試驗部分

（一）試樣的選擇和試樣性能測試

采用聚氯乙烯(PVC)、安酯（PU）、硅膠也作為人造皮膚的原料使用[1]，表明這些材料與皮膚具有相似性，因此共選擇15種PU和PVC人造皮革作為試驗材料，測試了其物理性能，包括：厚度、克重、拉伸性能、懸垂性能、抗彎性能和摩擦性能。

（二）人造皮革與皮膚表面特征相似度主觀評價

人體皮膚表面特征主要有紋理特征、光澤度、柔軟度、粗糙度等，因此從紋理，光澤度，柔軟度，粗糙度和整體相似度5個方面進行人造皮革與皮膚表面特征相似度評價。主觀評價實驗采用SD法，劃分相似度等級為1、2、3、4、5，對應的相似程度為很不相似、不相似、相似、較相似、非常相似。五個特征指標的評價方法如下：

（1）紋理相似度：將5mm×5mm的皮膚與相同大小的皮革均置于與眼睛相差等距離處，對比兩者的紋理間距、紋理深度、毛孔數、紋理粗細的相似程度。（2）光澤度相似度：將5mm×5mm的皮膚與相同大小的皮革均置于與眼睛相差等距離處，對比兩者的光澤強度的相似程度。（3）柔軟度相似度：評價人員用拇指與食指用相同的力輕輕捏起面料和皮膚，感受兩者彎曲度的相似度。（4）粗糙度相似度：評價人員用食指用相同的力劃過面料和皮膚表面，感受兩者表面的平滑度的相似度。（5）整體相似度：綜合四個特征，評價人造皮革與皮膚表面特征的整體相似度。

評價人員為平均年齡在25歲的40名身體健康的服裝專業大學生，對15種不同人造皮革面料和特定實驗者下胸圍皮膚依據評價量表進行評價，實驗均在自然光線充足，常溫（約20℃），相對濕度60%左右的室內日進行。評價前，首先對評價人員進行一定的訓練，以增加其對面料觸感的判別能力。為避免評價人員之間相互干擾，每人獨立進行試驗。

二、結果與討論

（一）人造皮革與皮膚表面相似度特征參數間相關分析

由于評價者的個人手感和喜好等個人因素的影響，使得各個評價結果存在一定的差異，因此需要對評價結果進行信度檢驗。克朗巴哈α系數用于檢測量表內部的一致性。當α系數大于0.9，則認為量表可信度很高。經數據統計分析得出評價結果的α值為0.919，可見該量表具有很高的可靠性。

將人造皮革與皮膚表面特征整體相似度的評價結果分別與紋理、光澤度、柔軟度和粗糙度相似度進行相關分析，得出相關系數分別為0.76、0735、0.901、0.944，因此整體相似度與其他4項有很高的相關性。采用多元線性回歸得出整體相似度與其余4項的回歸模型，得出整體相似度回歸模型的調整R方0.991，說明該模型擬合優度很高，因此整體相似度的回歸模型為：

其中，Y、W、G、R、C分別為整體、紋理、光澤度、柔軟度和粗糙度相似度。

（二）人造皮革與皮膚表面特征相似度的回歸模型建立

人造皮革與皮膚表面特征的相似度與其性能息息相關，因此需分析人造皮革性能與皮革-皮膚表面特征相似度的相關性，通過相關分析結果得出：

紋理相似度與人造皮革厚度和斷裂伸長率顯著相關；光澤度相似度與所測得的人造皮革性能無關；柔軟度相似度與懸垂系數和彎曲剛度顯著相關；粗糙度相似度與克重、厚度、懸垂系數和斷裂伸長率顯著相關。用回歸分析進得出人造皮革與人體皮膚表面特征相似度的回歸模型（見表1），回歸模型及回歸系數顯著性檢驗的概率p值均小于顯著性水平0.05，表明回歸模型擬合優度較好。

表1 人造皮革與皮膚表面特性相似度的回歸模型

三、結論

（一）人造皮革-皮膚間表面特征整體相似度與紋理、光澤度、柔軟度和粗糙度相似度均顯著線性相關，從人造皮革-皮膚間表面特征整體相似度回歸模型中的回歸系數看出：各個特征參數的回歸系數比較接近，即這些特征共同決定了整體相似度。

（二）人造皮革與皮膚紋理相似度主要取決于人造皮革的斷裂伸長率，柔軟度主要取決于懸垂系數，而粗糙度則受懸垂系數、斷裂伸長率和厚度影響。

參考文獻：

[1]Jones I,CurrieL,Martin R.A guide to biological skin substitutes[J]. Br.J.Plast.Surg,2002,55:185-193.

作者簡介：王停停，碩士研究生，研究方向為服裝技術與理論；陳敏之，副教授，研究方向為服裝舒適性、服裝數字化、服裝技術與管理。