运动压力袜编织参数与压力关系的研究

刘雪艳 蒋高明

摘要： 为深入研究编织运动压力袜时各个参数对其压力的影响，文章首先根据运动压力袜常用原料、袜机的构造特点及相应软件的可设计性，确定原料、组织、橡筋线送纱速度三个参数，然后设计了144组运动压力袜袜筒实验样品，并进行弹性回复率和压力测试，最后利用SPSS软件进行分析。得出结论：编织时提高橡筋线送纱速度，会增加单位时间内送纱量，使得织物下机之后比较松弛，因此运动压力袜的橡筋线送纱速度和压力值呈负相关;织物弹性回复率和压力值呈正相关;进一步统计分析得到压力与纱线模量、织物弹性回复率、橡筋线送纱速度的回归方程，在实际生产过程中可以预测运动压力袜的压力值，减少工序节约成本。

关键词： 运动压力袜;橡筋线送纱速度;衬垫组织;弹性回复率;压力

中图分类号： TS184.5

文献标志码： A

文章编号： 10017003（2021）07006908

引用页码： 071111

DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2021.07.011（篇序）

Research on the relationship between knitting parameters and pressure of sports compression socks

LIU Xueyana， JIANG Gaomingb

（a.College of Textile and Engineering; b.Engineering Research Center for Knitting Technology， Ministry of Education，Jiangnan University， Wuxi 214122， China）

Abstract： In order to deeply study the influence of various parameters on the pressure of knitted sports compression socks， the raw material， weave， and elastic yarn feeding speed were determined according to the common raw materials of sports compression socks， the structural characteristics of the hosiery machine， and the designability of the corresponding software. Then， 144 groups of test samples of sports compression sock tubes were designed， and elastic recovery rate and pressure test were carried out. Finally， SPSS software was used for analysis. It is concluded that the increase of elastic yarn feeding speed during knitting would increase yarn feeding amount in the unit time， making fabric loose. Thus， the elastic yarn feeding speed is negatively correlated with the pressure value， and the elastic recovery rate of the fabric is positively correlated with the pressure value. Through the further statistical analysis， the regression equation of pressure and yarn modulus， elastic recovery rate and elastic yarn feeding speed was obtained. In practical production process， the pressure value of sports compression socks can be forecasted to reduce the process and save cost.

Key words： sports compression socks; elastic yarn feeding speed; cushion weave; elastic recovery rate; pressure

收稿日期： 20210120;

修回日期： 20210610

基金項目： 国家自然科学基金项目（61772238）;泰山产业领军人才项目（tscy20180224）

作者简介： 刘雪艳（1996），女，硕士研究生，研究方向为现代纺织技术。通信作者：蒋高明，教授，jgm@jiangnan.edu.cn。

随着全民健身热潮的来临，运动产品迎来了新的机遇与市场，其中运动压缩产品备受青睐。运动压力袜是在医疗压力袜的基础上进行革新形成的腿部运动压缩产品，它既保留了医疗压力袜的基本特征，又根据运动特点做了相应的改变[1]，具有结构紧致透气、有助于运动后修复等优点。

目前关于运动压力袜的研究主要集中在两方面：一是对运动压力袜帮助运动恢复效果的研究。例如，Stuarta Armstrong等[2]发现，运动员在马拉松比赛后穿压缩袜48 h比不穿压缩袜再次进行力竭型耐力测试的时间延长了6%。H Jorn Bovenschen等[3]通过对13名休闲跑步者进行对照实验，结果表明穿着渐进式压力袜跑步可以有效减小小腿体积变化。Ned Brophy Williams等[4]选择12名男运动员作为测试对象，分别进行穿着运动压力袜及裸腿跑步5 km实验，得出结论：在高强度跑步过程中，穿着运动压力袜对于以后的跑步具有积极影响。杨柯等[5]认为，运动压力袜能够改善心脏输出，在相同的运动强度下减少心脏的负担，并且减少肌肉的横向运动。二是对运动压力袜本身力学性能与压力的研究。例如，随健美等[6]对运动压力袜的横拉和压力进行相关分析，结果显示横拉与压力呈显著负相关;陈娜[7]通过研究调整型束裤服装压力与面料弹性回复性关系，得出弹性回复是影响服装压力大小的关键因素。

与普通运动袜不同的是，运动压力袜通过袜筒产生弹性变形对人体皮肤实现自下而上的梯度减压，其发挥作用的关键是：根据人体具体尺寸产生相应的梯度压力。本文以小腿腿围最大处为例，探究压力的影响因素。理论上运动压力袜在脚踝处产生15～20 mmHg（100%）的压力，在小腿腿围最大处产生75%的压力值[1]。在运动压力袜的织造过程中，编织时设置的机器参数与产生的压力直接关联，其中橡筋线的送纱速度影响极为重要。但目前的研究鲜有涉及橡筋线送纱速度的具体影响，而且目前市场上销售的运动压力袜是根据统计的人体尺寸和形态设计进行批量生产的[8]，运动压力袜的压力值不完全符合FZ/T 7301—2009《压力袜测试标准》，甚至产生逆梯度压力值的现象仍然存在，购买者很难买到真正适合自己的产品。因此，针对运动压力袜编织参数与压力关系的研究十分必要。本文综合织物及机器参数研究运动压力袜，得到原料、组织、橡筋线送纱速度对于运动压力袜压力的具体影响，为得到运动压力袜特定部位压力值的准确性提供依据。

1 样品织造

1.1 纱线原料

参照FZ/T 7301—2009，压力袜按照原料可分为弹力涤纶

丝（棉）、氨纶包芯纱交织压力袜。因此，综合考虑压力袜行业标准和袜机用纱要求，实验分别采用18.22 tex（32S）棉纱和33.33 tex（300 D）涤纶作面纱，11.11 tex（100#）橡筋线作衬垫纱，30/70氨纶包覆纱作地纱。

1.2 编织仪器

实验选用MD-C312A一体袜机（振兴机械公司），进行实验样品的编织，其针筒直径为1.14 m（3.75英寸），针数为144针，可自主调节橡筋线的送纱速度和张力，同时配有相应的设计软件，方便随时修改样品组织。

1.3 实验织物

运动压力袜产生作用的部位主要是袜筒，因此本实验针对袜筒进行组织设计。采用编织运动压力袜常用的添纱衬垫组织，设置6种衬垫比1︰1、1︰2、1︰3、2︰1、2︰2、3︰1，形成直条和斜纹两种外观（图1）。图1（a）中，纱线1为面纱，纱线2为地纱，纱线3为衬垫纱。

改变橡筋线的送纱速度，设置为400、450、500、550、600、650 r/min。共设计编织144个直径为10 cm、高为30 cm的圆筒形针织物，并分别依据GB/T 3820—1997《纺织品和纺织制品厚度的测定》、FZ/T 70010—2006《针织物平方米干燥重量的测定》和FZ/T 70002—1991《针织物线圈密度测量法》，对上述144个针织物试样的厚度、面密度（干燥）、线圈密度进行测试，以上织物基本规格参数如表1所示。

1.4 下机整理

样品下机后，均在蒸汽熨烫机上进行整烫定型，使其自由收缩后进行弹性回复率和压力测试。

2 样品测试

2.1 纱线拉伸力学性能测试

根据GB/T 3916—1997《纺织品卷装纱单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定》及GB/T 14344—2008《化学纤维长丝拉伸性能试验方法》，采用XL-2型纱线强伸度仪（上海新纤仪器有限公司），隔距为25 mm，仪器自动给出所测样品的初始模量值，最终结果取3组平均值。

2.2 弹性回复率测试

参照FZ/T 70006—2004《针织物拉伸回复率试验方法》，采用YG028织物强力仪（宁波纺织仪器厂），预加张力为1 N，隔距为100 mm，试样尺寸为200 mm×50 mm，横向试样3块，拉伸到预定50%的伸长率时，停置1 min，以50 mm/min速度回到起点后，停置3 min，再加上1 N的预加张力，测试结果以3块试样数据的平均值表示。

2.3 压力测试

采用压力测试仪-迈兹袜业压力服装性能测试系统（无锡市佐佑公司），进行压力测试。压力测试点根据FZ/T 7301—2009《压力袜测试标准》选取（图2）。试样为直径10 cm，高30 cm的圆筒形织物。考虑到研究成本及实验结果的可靠性，

本實验从在校大学生中随机挑选30名身高158～165 cm、体重48～55 kg的女生作为测试样本，测试其小腿围度最大值（标准上测试点C）。结果取平均值30 cm，计算得出仪器拉伸长度设置为95 mm，通过位移传感器测得样品压力值。

3 结果与分析

3.1 实验样品的初始模量

测得18.22 tex（32 S）棉纱初始模量为313.52 MPa，33.33 tex（300 D）涤纶初始模量为430.02 MPa，11.11 tex（100#）橡筋线初始模量为4.72 MPa。

3.2 实验样品的弹性回复率

对以上144个织物试样进行弹性回复测试，结果如表2所示。

由表2可以看出，对于直条外观的织物，添纱衬垫组织的衬垫比为1︰1时，1#～6#棉纱织物的弹性回复率逐渐减小;73#～78#涤纶织物的弹性回复率也在逐渐减小。分析其他衬垫比时，发现织物弹性回复率有相同的变化趋势。可得出：无论织物的面纱为棉还是涤纶，当衬垫比确定时，提高橡筋线送纱速度，单位时间内橡筋线的送纱量增加，添纱衬垫组织的浮线长度会相应地增加，因而织物的弹性回复率随之降低。另外，因为涤纶的弹性较棉好，所以对于具有相同直条外观的两类织物，直条外观涤纶织物的弹性回复率较棉纱织物弹性回复率大，综合1#～36#及73#～108#织物可看出此规律。其中，7#棉纱织物、79#涤纶织物的弹性回复率相对较大。

由表2还可以看出，衬垫比形成斜纹外观的织物，无论棉纱织物还是涤纶织物，其弹性回复率均整体呈现随橡筋线送纱速度增加而减小的趋势;同样地，由于涤棉本身的弹性差异，棉纱织物的弹性回复率仍然较涤纶织物的弹性回复率小，其中43#棉纱织物、121#涤纶织物弹性回复率较大。进一步对比表2中直条外观织物和斜纹外观织物的弹性回复率数值可以发现，直条外观织物下机后，回缩力集中在两边比较均匀，显示出较好的弹性回复;而斜纹织物由于相邻线圈横列之间线圈形成交错，彼此之间的回缩力使得线圈增大，从而增加织物的挺括性，因而其弹性回复能力减弱，呈现直条外观织物的弹性回复率整体较斜纹外观织物的弹性回复率大的现象。

综合以上结果，可得出直条外观涤纶织物的弹性回复效果最好，因此只需以此为例分析衬垫比的影响。对73#～108#织物的弹性回复率每6个一组求平均值，结果表明衬垫比为1︰2时，即79#～84#直条外观涤纶织物的弹性回复率最大。当以恒定的橡筋线送纱速度上机编织试样时，定量的送纱长度下，衬垫比1︰2形成织物的可回缩空间大于1︰1;浮线短于1︰3;且悬弧少于2︰1、2︰2、3︰1，即形成的线圈相对较小，织物较为平整，因而织物的弹性回复率较大。

3.3 实验样品的压力值

图3为橡筋线送纱示意图。圆1表示从动轮，逆时针转动;圆2表示主动轮，顺时针转动;l1表示橡筋线。橡筋线送纱速度设置为400 r/min时，即主动轮的转速为400 r/min。

以上144个织物试样的压力测试结果如图4—图9所示。

综合图4—图9可以看出，编织时保持橡筋线送纱速度恒定，无论织物面纱和外观效应如何，随着衬垫比由1︰1增加到1︰3，衬垫纱橡筋线在地纱上形成的悬弧不变而浮线增加，织物背面受到的拉力变大，对于人体的作用力逐渐增大，所以试样的压力值均呈增加的趋势;衬垫比显示斜纹外观的添纱衬垫组织，较直条外观的添纱衬垫组织对人体产生的作用力均匀，因此前者的压力值整体大于后者，衬垫比为1︰3时斜纹效应织物的压力值最大。然而当衬垫比由2︰1增加到2︰2及设置为3︰1时，橡筋线较多形成悬弧挂在地纱上，背面的浮线较短，产生的作用力变小，于是试样压力值呈现随之减小的趋势;此时虽然斜纹效应织物产生更加均匀的作用力，但是由于衬垫比形成的悬弧会吸收部分作用力，因此直条效应织物的压力值反而比斜纹织物大，当衬垫比设置为3︰1时斜纹效应织物的压力值最小。

3.4 实验样品织物参数与压力相关性分析

运用SPSS软件分别对原料、弹性回复率、橡筋线送纱速度和压力进行相关分析和回归分析，结果见表3、表4。

通过表3可以看出，编织运动压力袜时，衬垫组织的面纱无论为棉纱还是涤纶，调节的橡筋线送纱速度和压力值均呈负相关，最终织物的弹性回复率和压力值呈正相关。虽然如此，但是对于棉纱和涤纶两种织物，其相关性具体数值并不相同，这说明面纱也是影响织物压力的重要因素。于是，对原料、弹性回复率、橡筋线送纱速度和压力进一步回归分析。由表4可以看出，纱线的模量、织物弹性回复率、橡筋线送纱速度和压力均呈现显著回归，显著性P<0.01，回归方程为Y=0.758X1-0021X2+0.021X3-36.132;Y为压力（mmHg），X1为弹性回复率（%），X2为橡筋线送纱速度（r/min），X3为纱线模量（MPa）。

4 结 论

实验变换原料、组织和橡筋线送纱速度三个参数，设计编织144个运动压力袜袜筒试样。通过对不同试样进行弹性回复和压力测试，结果表明：织物的弹性回复率增大时，其对于人体施加的作用力随之增加，因此织物的压力和弹性回复率表现为正相关;上机编织时逐渐提高橡筋线送纱速度，使得织物下机后尺寸变大、比较松弛，因此织物压力和橡筋线送纱速度负相关。利用SPSS软件分析得到运动压力袜压力与织物弹性回复率、橡筋线送纱速度、纱线的模量之间的回归方程，在实际编织时，可用来预测其压力值，降低生产成本的同时实现运动压力袜压力的可控性。

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