丙綸乳膠絲交織自黏運動繃帶基布彈性回復率計算模型

李玉鵬　王　其　劉昌杰　郭超群

1.東華大學 紡織面料技術教育部重點實驗室(中國) 2.無錫百和織造股份有限公司(中國)

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丙綸乳膠絲交織自黏運動繃帶基布彈性回復率計算模型

李玉鵬1王其1劉昌杰2郭超群2

1.東華大學 紡織面料技術教育部重點實驗室(中國) 2.無錫百和織造股份有限公司(中國)

摘要：以丙綸乳膠絲交織自黏運動繃帶基布為研究對象，忽略丙綸緯紗及編鏈線圈對繃帶基布回彈性的影響，建立運動繃帶基布彈性回復率計算模型，通過修正得到其彈性回復率計算式。修正后計算模型的偏差百分率小于0.3%，可用于此類運動繃帶基布彈性回復率的實際計算和預測。

關鍵詞：運動繃帶基布；彈性回復率；計算模型

自黏運動繃帶具有良好的回彈性和舒適性，廣泛應用于體育運動與防護領域，對加強運動中的關節固定、預防運動中關節的扭傷等具有一定作用，同時對維持運動員的運動機能性具有良好的輔助作用。

丙綸是制備繃帶基布的一種常用材料[1]，丙綸乳膠絲交織自黏運動繃帶基布(后文簡稱繃帶基布)的組織結構圖如圖1所示。其中，上層緯紗、下層緯紗及針織編鏈線圈采用丙綸低彈絲，經紗采用乳膠絲。緯紗分為上下兩層,分別與閉口編鏈線圈交織，上層緯紗位于圈柱與乳膠絲間，下層緯紗位于延展線與乳膠絲間。繃帶基布的彈性主要取決于乳膠絲的彈性。

圖1　丙綸乳膠絲交織自黏運動繃帶基布組織結構圖

彈性回復率是評價彈性織物性能的一個重要指標，對于繃帶基布而言，較高的彈性回復率對于防止運動損傷和維持運動機能性具有重要的意義。

1繃帶基布彈性回復率計算模型

1.1繃帶基布彈性回復率模型假設

假設丙綸緯紗與編鏈線圈對繃帶基布的彈性作用可以忽略不計，乳膠絲的彈性對繃帶基布的彈性起決定作用，即繃帶基布的彈性回復率僅取決于乳膠絲的彈性回復率，則繃帶基布的彈性回復率可以表示為

ρ=kρ1

(1)

式中：ρ——繃帶基布的彈性回復率；

k——修正系數；

ρ1——乳膠絲的彈性回復率。

1.2乳膠絲彈性回復率確定

本文繃帶基布的經、緯紗均選用150 dtex/70 f的丙綸低彈絲，乳膠絲號數分別為23、30、32、37、42號(乳膠絲號數是指25.4 mm寬度范圍內能并列排列的膠絲根數)，對應的乳膠絲直徑分別為1.10、0.85、0.79、0.69和0.60 mm,共編織5種繃帶基布。

按照FZ/T 50007—2012[2]，在AL-7000S型拉力試驗機上分別測定5種型號的乳膠絲的彈性回復率。設定上下鉗口夾持距離為50 mm，拉伸速度為500 mm/min，試樣從初始長度被拉伸至300%伸長處，然后回復至初始長度，拉伸回復循環4次。在第5次拉伸至300%伸長時，停留30 s，再回復至初始長度，停留30 s，進行第6次拉伸，記錄試樣拉伸至預加張力(使拉伸后的乳膠絲伸直而無伸長所需的力)時的長度。根據記錄的數據，再通過式(2)計算乳膠絲的彈性回復率。

(2)

式中：l0——乳膠絲試樣的初始長度，mm；

l1——伸長300%時乳膠絲試樣的長度，mm；

l2——第6次拉伸后將乳膠絲試樣拉伸至預加張力時試樣的長度，mm。

測得的5種不同型號的單根乳膠絲的彈性回復率如表1所示。

從表1可以看出，隨著乳膠絲號數的增加，其彈性回復率逐漸減小。參照文獻[3]，以乳膠絲直徑為自變量，乳膠絲彈性回復率為因變量，得到乳膠絲彈性回復率與乳膠絲直徑間的擬合關系曲線(圖2)。

表1　5種乳膠絲的直徑與彈性回復率

圖2　乳膠絲直徑與乳膠絲彈性回復率的關系曲線

式(3)為乳膠絲彈性回復率與乳膠絲直徑間的擬合關系式。

ρ1=-8.159d2+18.037d+84.539

(3)

1.3繃帶基布理論彈性回復率確定

假設繃帶基布的彈性回復率不受緯紗及編鏈線圈結構的影響，僅由乳膠絲的彈性回復率確定，此時修正系數k為1，將式(3)代入式(1)，得繃帶基布的理論彈性回復率ρL如式(4)所示。

ρL=1×(-8.159d2+18.037d+84.539)

(4)

將5種不同乳膠絲直徑代入式(4)進行計算，得到5種繃帶基布的理論彈性回復率(表2)。

表2　5種繃帶基布的理論彈性回復率

1.4繃帶基布實際彈性回復率確定

按照FZ/T 60021—2010[4]，在AL-7000S型拉力試驗機上測定5種繃帶基布的實際彈性回復率，設置定伸長為50%，反復拉伸5次，根據式(5)計算實際彈性回復率ρS，共測3次，取平均值。

(5)

式中：L0——鉗口夾持間距，mm；L1——繃帶基布試樣拉伸至定伸長時的長度，mm；L2——試樣回復至零位停置3 min后自然伸直狀態下的長度，mm。

測試結果如表3所示。

表3　5種繃帶基布的實際彈性回復率

1.5系數修正及繃帶基布彈性回復率計算模型確定

根據試驗結果，用繃帶基布實際彈性回復率與理論彈性回復率的比值來計算修正系數k1。

(6)

通過計算得到的修正系數如表4所示。

表4　計算得到的修正系數

計算5個不同修正系數的算術平均值，得到最終修正系數k=0.993。

將k=0.993及式(3)代入式(1)并計算整理，繃帶基布的彈性回復率計算模型如式(7)所示。

ρ=-8.103d2+17.911d+83.947

(7)

2繃帶基布彈性回復率模型的理論偏差

為了評價繃帶基布的彈性回復率計算模型的計算值與實測值的偏差，引入偏差百分率ω，計算式如式(8)所示。

(8)

修正后繃帶基布的彈性回復率及計算偏差百分率如表5所示。

表5　修正后繃帶基布的彈性回復率及偏差百分率

人為約定偏差百分率 ≤5.00%時，模型可以用于實際預測[5]。由表5可知，采用本文的繃帶基布彈性回復率計算模型計算彈性回復率，其偏差百分率均小于0.3%，表明模型有較高的計算精度，可用于計算和預測此類繃帶基布的彈性回復率。

3結論

通過忽略緯紗及編鏈線圈的作用，建立了丙綸乳膠絲交織自黏運動繃帶基布的彈性回復率模型，經修正得到其彈性回復率計算式為ρ=-8.103d2+17.911d+83.947。進一步的研究表明，該計算模型可用于計算和預測此類丙綸乳膠絲交織自黏運動繃帶基布的彈性回復率，且計算模型的偏差百分率小于0.3%，表明計算精度較高。

參考文獻

[1] 王建剛，于春陽，王亞麗.丙綸纖維產品的開發及應用[J].天津紡織科技，2006，45(1)：38-41．

[2]上海市紡織工業技術監督所．FZ/T 50007—2012 氨綸絲彈性實驗方法[S]．北京：中國標準出版社，2012.

[3] 牛曉會，王其.針織松緊帶彈性回復率模型研究[J].國際紡織導報,2013，41(11)：43-46．

[4] 上海紡織工業技術監督所．FZ/T 60021—2010松緊帶[S]．北京：中國標準出版社，2010.

[5] 莊楚強，何春雄.應用數理統計基礎[M].廣州：華南理工大學出版社，2007：32-83．

Elastic recovery rate calculation model of interwoven sport bandage fabric by PP and rubber latex thread

Li Yupeng1，Wang Qi1，Liu Changjie2，Guo Chaoqun2

1.Key Lab of Textile Science and Technology,Ministry of Education,Donghua University，Shanghai/China 2.Wuxi Paiho Textile Co.,Ltd.,Wuxi/China

Abstract:PP and rubber latex thread interwoven sport bandage fabrics were taken as the research object，the effect of weft yarn and pillar stitch were ignored，and an elastic recovery rate model was established and the calculation formula was gotten based on revision of the model.The amended calculation model can be used to calculate and predict the elastic recovery rate of this kind of sport bandage fabrics,with the deviation of less than 0.3%.

Key words:sport bandage fabric; elastic recovery rate; calculation model