李玉鹏　王　其　刘昌杰　郭超群

1.东华大学 纺织面料技术教育部重点实验室(中国) 2.无锡百和织造股份有限公司(中国)



丙纶乳胶丝交织自黏运动绷带基布弹性回复率计算模型

李玉鹏1王其1刘昌杰2郭超群2

1.东华大学 纺织面料技术教育部重点实验室(中国) 2.无锡百和织造股份有限公司(中国)

摘要：以丙纶乳胶丝交织自黏运动绷带基布为研究对象，忽略丙纶纬纱及编链线圈对绷带基布回弹性的影响，建立运动绷带基布弹性回复率计算模型，通过修正得到其弹性回复率计算式。修正后计算模型的偏差百分率小于0.3%，可用于此类运动绷带基布弹性回复率的实际计算和预测。

关键词：运动绷带基布；弹性回复率；计算模型

自黏运动绷带具有良好的回弹性和舒适性，广泛应用于体育运动与防护领域，对加强运动中的关节固定、预防运动中关节的扭伤等具有一定作用，同时对维持运动员的运动机能性具有良好的辅助作用。

丙纶是制备绷带基布的一种常用材料[1]，丙纶乳胶丝交织自黏运动绷带基布(后文简称绷带基布)的组织结构图如图1所示。其中，上层纬纱、下层纬纱及针织编链线圈采用丙纶低弹丝，经纱采用乳胶丝。纬纱分为上下两层,分别与闭口编链线圈交织，上层纬纱位于圈柱与乳胶丝间，下层纬纱位于延展线与乳胶丝间。绷带基布的弹性主要取决于乳胶丝的弹性。

图1　丙纶乳胶丝交织自黏运动绷带基布组织结构图

弹性回复率是评价弹性织物性能的一个重要指标，对于绷带基布而言，较高的弹性回复率对于防止运动损伤和维持运动机能性具有重要的意义。

1绷带基布弹性回复率计算模型

1.1绷带基布弹性回复率模型假设

假设丙纶纬纱与编链线圈对绷带基布的弹性作用可以忽略不计，乳胶丝的弹性对绷带基布的弹性起决定作用，即绷带基布的弹性回复率仅取决于乳胶丝的弹性回复率，则绷带基布的弹性回复率可以表示为

ρ=kρ1

(1)

式中：ρ——绷带基布的弹性回复率；

k——修正系数；

ρ1——乳胶丝的弹性回复率。

1.2乳胶丝弹性回复率确定

本文绷带基布的经、纬纱均选用150 dtex/70 f的丙纶低弹丝，乳胶丝号数分别为23、30、32、37、42号(乳胶丝号数是指25.4 mm宽度范围内能并列排列的胶丝根数)，对应的乳胶丝直径分别为1.10、0.85、0.79、0.69和0.60 mm,共编织5种绷带基布。

按照FZ/T 50007—2012[2]，在AL-7000S型拉力试验机上分别测定5种型号的乳胶丝的弹性回复率。设定上下钳口夹持距离为50 mm，拉伸速度为500 mm/min，试样从初始长度被拉伸至300%伸长处，然后回复至初始长度，拉伸回复循环4次。在第5次拉伸至300%伸长时，停留30 s，再回复至初始长度，停留30 s，进行第6次拉伸，记录试样拉伸至预加张力(使拉伸后的乳胶丝伸直而无伸长所需的力)时的长度。根据记录的数据，再通过式(2)计算乳胶丝的弹性回复率。

(2)

式中：l0——乳胶丝试样的初始长度，mm；

l1——伸长300%时乳胶丝试样的长度，mm；

l2——第6次拉伸后将乳胶丝试样拉伸至预加张力时试样的长度，mm。

测得的5种不同型号的单根乳胶丝的弹性回复率如表1所示。

从表1可以看出，随着乳胶丝号数的增加，其弹性回复率逐渐减小。参照文献[3]，以乳胶丝直径为自变量，乳胶丝弹性回复率为因变量，得到乳胶丝弹性回复率与乳胶丝直径间的拟合关系曲线(图2)。

表1　5种乳胶丝的直径与弹性回复率

图2　乳胶丝直径与乳胶丝弹性回复率的关系曲线

式(3)为乳胶丝弹性回复率与乳胶丝直径间的拟合关系式。

ρ1=-8.159d2+18.037d+84.539

(3)

1.3绷带基布理论弹性回复率确定

假设绷带基布的弹性回复率不受纬纱及编链线圈结构的影响，仅由乳胶丝的弹性回复率确定，此时修正系数k为1，将式(3)代入式(1)，得绷带基布的理论弹性回复率ρL如式(4)所示。

ρL=1×(-8.159d2+18.037d+84.539)

(4)

将5种不同乳胶丝直径代入式(4)进行计算，得到5种绷带基布的理论弹性回复率(表2)。

表2　5种绷带基布的理论弹性回复率

1.4绷带基布实际弹性回复率确定

按照FZ/T 60021—2010[4]，在AL-7000S型拉力试验机上测定5种绷带基布的实际弹性回复率，设置定伸长为50%，反复拉伸5次，根据式(5)计算实际弹性回复率ρS，共测3次，取平均值。

(5)

式中：L0——钳口夹持间距，mm；L1——绷带基布试样拉伸至定伸长时的长度，mm；L2——试样回复至零位停置3 min后自然伸直状态下的长度，mm。

测试结果如表3所示。

表3　5种绷带基布的实际弹性回复率

1.5系数修正及绷带基布弹性回复率计算模型确定

根据试验结果，用绷带基布实际弹性回复率与理论弹性回复率的比值来计算修正系数k1。

(6)

通过计算得到的修正系数如表4所示。

表4　计算得到的修正系数

计算5个不同修正系数的算术平均值，得到最终修正系数k=0.993。

将k=0.993及式(3)代入式(1)并计算整理，绷带基布的弹性回复率计算模型如式(7)所示。

ρ=-8.103d2+17.911d+83.947

(7)

2绷带基布弹性回复率模型的理论偏差

为了评价绷带基布的弹性回复率计算模型的计算值与实测值的偏差，引入偏差百分率ω，计算式如式(8)所示。

(8)

修正后绷带基布的弹性回复率及计算偏差百分率如表5所示。

表5　修正后绷带基布的弹性回复率及偏差百分率

人为约定偏差百分率 ≤5.00%时，模型可以用于实际预测[5]。由表5可知，采用本文的绷带基布弹性回复率计算模型计算弹性回复率，其偏差百分率均小于0.3%，表明模型有较高的计算精度，可用于计算和预测此类绷带基布的弹性回复率。

3结论

通过忽略纬纱及编链线圈的作用，建立了丙纶乳胶丝交织自黏运动绷带基布的弹性回复率模型，经修正得到其弹性回复率计算式为ρ=-8.103d2+17.911d+83.947。进一步的研究表明，该计算模型可用于计算和预测此类丙纶乳胶丝交织自黏运动绷带基布的弹性回复率，且计算模型的偏差百分率小于0.3%，表明计算精度较高。

参考文献

[1] 王建刚，于春阳，王亚丽.丙纶纤维产品的开发及应用[J].天津纺织科技，2006，45(1)：38-41．

[2]上海市纺织工业技术监督所．FZ/T 50007—2012 氨纶丝弹性实验方法[S]．北京：中国标准出版社，2012.

[3] 牛晓会，王其.针织松紧带弹性回复率模型研究[J].国际纺织导报,2013，41(11)：43-46．

[4] 上海纺织工业技术监督所．FZ/T 60021—2010松紧带[S]．北京：中国标准出版社，2010.

[5] 庄楚强，何春雄.应用数理统计基础[M].广州：华南理工大学出版社，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