徐立雙 王利君 孫曉楠

摘要： 針對(duì)防切割手套性能評(píng)價(jià)問題，文章以聚乙烯纖維為原料，設(shè)計(jì)了18種防切割手套用針織物，并利用TDM100耐切割性能測(cè)試儀測(cè)試了織物的耐切割性能，結(jié)合灰色近優(yōu)法對(duì)織物防護(hù)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)與甄選，構(gòu)建了織物綜合得分的評(píng)價(jià)模型，并驗(yàn)證了其適用性。該模型顯示：織物的性能與其厚度、橫密、縱密、平方米質(zhì)量等因素存在定量關(guān)系，其中厚度影響最為顯著。初步實(shí)現(xiàn)以結(jié)構(gòu)參數(shù)來評(píng)價(jià)織物性能，研究結(jié)果可為聚乙烯防切割手套的設(shè)計(jì)與性能評(píng)價(jià)提供參考。

關(guān)鍵詞： 聚乙烯;防切割手套用針織物;結(jié)構(gòu)參數(shù);回歸分析;綜合評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)： TS186.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)： 1001-7003（2021）12-0017-06

引用頁碼： 121104

DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2021.12.004（篇序）

Abstract： To address the evaluation problems of cut-resistant gloves， 18 types of knitted fabric for cut-resistant gloves were designed using polyethylene fiber as raw material， then the anti-cutting performance of the fabric was tested using TDM100 cutting resistance tester. The protection performance of fabric was evaluated and selected based on grey near optimal method， the evaluation model of fabric comprehensive scores was established， and then its applicability was verified. This model has shown that there exists a quantitative relationship between fabric performance and its thickness， transverse density， longitudinal density， the mass of each square meter， among which thickness has the most obvious impact. The study has preliminarily achieved the goal of evaluating fabric performance by structural parameters and the research results can provide references for the design and performance evaluation of the polyethylene cut-resistant gloves.

Key words： polyethylene; knitted fabric for cut-resistant gloves; structural parameters; regression analysis; comprehensive evaluation

據(jù)統(tǒng)計(jì)，手部傷害事故占到了各類工傷事故數(shù)量的25%[1]。防切割手套在安保行業(yè)、玻璃生產(chǎn)加工制造業(yè)、機(jī)械生產(chǎn)行業(yè)等具有較高的應(yīng)用價(jià)值。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)聚乙烯防切割針織物進(jìn)行了不同的研究。楊豆豆等[2]在7針全自動(dòng)手套機(jī)上采用添紗組織結(jié)構(gòu)方法，應(yīng)用分離編織和轉(zhuǎn)移技術(shù)，編織了聚乙烯防切割手套，得出聚乙烯纖維防切割手套編織的最佳條件：聚乙烯紗線線密度1 665 dtex，捻度200 捻/m，織物平方米質(zhì)量200 g/m2。方圓等[3-4]發(fā)現(xiàn)在聚乙烯紗線線密度一定時(shí)，隨著紗線捻度的增加，織物的防切割性能呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。劉柳等[5]詳細(xì)解讀了幾種機(jī)械防護(hù)手套的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，得出了不同的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)與方法對(duì)防切割手套的測(cè)試結(jié)果有影響。黃俊峰等[6]以聚乙烯、錦綸、氨綸纖維為原料，組合搭配3種結(jié)構(gòu)的成紗方式，研究紗線結(jié)構(gòu)對(duì)織物性能的影響，結(jié)果顯示：以氨綸為芯，外層分布以S、Z捻包覆錦綸、聚乙烯纖維雙層結(jié)構(gòu)包覆紗編織的手套織物性能最佳;同時(shí)利用電子強(qiáng)力機(jī)和馬丁代爾儀測(cè)試了防切割手套的綜合性能，并利用模糊綜合評(píng)價(jià)對(duì)手套防護(hù)性進(jìn)行了綜合排序。姜亞明等[7]將聚乙烯纖維與芳綸纖維運(yùn)用一定的復(fù)合方法形成多種復(fù)合結(jié)構(gòu)的防刺材料，并加工成防刺織物，得出織物性能優(yōu)異且具有防切割、防刺等性能。

Alireza Mollaei等[8]研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)芳綸和聚乙烯緯編針織物耐切割性能的影響，得出密度較高時(shí)，芳綸和聚乙烯混合紗線的耐切割性能較好。Mustafa Ertekin等[9]將芳綸紗線與高舒適性紗線結(jié)合，設(shè)計(jì)并測(cè)試了所用原料不同的手套耐切割性能和舒適性（透氣性、導(dǎo)熱性、透濕性），將聚乙烯紗線與滌綸紗線混合，保證手套耐切割性的同時(shí)提高了手套的舒適性。Pyo Kyeong Deok等[10]研究了不同纖維、不同的加捻方法對(duì)防切割織物物理性能的影響，得出凱夫拉與聚乙烯纖維混合使用得到的手套耐切割性能達(dá)到四級(jí)。

為滿足手部安全防護(hù)需求，各種防機(jī)械傷害的手套被不斷開發(fā)與應(yīng)用，各種防切割手套測(cè)試與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不斷頒布，但防切割手套的測(cè)試與評(píng)價(jià)過程是對(duì)實(shí)物進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，造成手套開發(fā)周期長(zhǎng)、成本高。因此，本文在前人研究的基礎(chǔ)上選用聚乙烯纖維包覆紗，為實(shí)現(xiàn)用織物的結(jié)構(gòu)參數(shù)預(yù)測(cè)織物綜合得分，設(shè)計(jì)編織了18種防切割針織物，并測(cè)定織物規(guī)格及性能。利用灰色近優(yōu)法對(duì)織物防切割性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，計(jì)算綜合得分，評(píng)選最佳工藝參數(shù)。通過回歸分析，深入探究織物的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)與性能的關(guān)系，構(gòu)建防切割手套用針織物性能與織物結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的評(píng)價(jià)模型。

1?試?驗(yàn)

1.1?材料與儀器

超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯纖維（北京同益中特種纖維技術(shù)開發(fā)有限公司），氨綸、錦綸（上海凱威有限公司）。

YG（B）141D數(shù)字式織物厚度儀（寧波紡織儀器廠），精密度電子天平（上海天美天平儀器有限公司），LLY-27纖維細(xì)度分析儀（溫州大榮紡織儀器有限公司），TDM100耐切割性能測(cè)試儀（南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司），馬丁代爾法織物耐磨性測(cè)試儀、YG 026型多功能強(qiáng)力機(jī)（溫州方圓儀器有限公司），12針手搖橫機(jī)（義烏市同宏機(jī)械設(shè)備有限公司）。

1.2?防切割針織物的設(shè)計(jì)與編織

緯編針織物的設(shè)計(jì)主要包括原料的選擇、織物組織設(shè)計(jì)、色彩和圖案、工藝設(shè)計(jì)四方面，而服用針織品的力學(xué)性能、手感、風(fēng)格受紗線線密度的影響[11]。結(jié)合防切割針織物性能要

求，本文選用聚乙烯、錦綸、氨綸為原料，設(shè)置牽引倍數(shù)為3.2倍，加工捻度為250 捻/m，進(jìn)行包覆加工得到不同規(guī)格的包覆紗，具體規(guī)格如表1所示。

為探究織物的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)織物綜合性能的影響，本文選擇組織結(jié)構(gòu)、密度作為基本結(jié)構(gòu)參數(shù)。手套口通常采用羅紋組織，其余部位多采用緯平針組織[12]，因此選擇緯平針、1+1羅紋、2+2羅紋三種組織結(jié)構(gòu)，根據(jù)紗線的線密度，選擇合適的手搖橫機(jī)，通過多次試驗(yàn)確定合適的密度值范圍（橫密和縱密各選三水平）作為針織物的工藝參數(shù)，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)如表2所示，并編織不同規(guī)格的試樣。針織物在編織過程中，由于紗線受到的拉力不能完全保持一致，因此防切割針織物的實(shí)際密度與設(shè)定密度存在差異，以實(shí)測(cè)密度為準(zhǔn)。

1.3?織物規(guī)格及性能測(cè)試

1.3.1?規(guī)格測(cè)試

根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 3820—1997《紡織品和紡織制品厚度的測(cè)定》、GB/T 4669—2008《紡織品針織物單位長(zhǎng)度質(zhì)量和單位面積質(zhì)量的測(cè)定》、GB/T 4668—1995《針織物密度的測(cè)定方法》對(duì)防切割織物的厚度、平方米質(zhì)量、橫密、縱密進(jìn)行測(cè)定，測(cè)試結(jié)果如表3所示。

1.3.2?性能測(cè)試

根據(jù)EM388《手部防護(hù)機(jī)械危害防護(hù)手套》測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)整試驗(yàn)溫度與濕度，將試樣在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下平衡24 h后，對(duì)織物進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表3所示。

1） 耐磨性。使用馬丁代爾儀，設(shè)置壓強(qiáng)為（9±0.2） kPa，選定為平方米質(zhì)量（300±30） g/m2的磨料，對(duì)直徑不少于38 mm的圓形試樣進(jìn)行測(cè)試，得到織物的耐磨周期。

2） 耐切割性。使用耐切割性測(cè)試儀，對(duì)尺寸長(zhǎng)為（100±10） mm、寬（60±6） mm的試樣進(jìn)行試驗(yàn)，設(shè)定TMD1003耐切割性能測(cè)試儀壓力為（5±0.05） N，記錄循環(huán)周期T，計(jì)算織物耐切割指數(shù)。

3） 抗撕裂性。使用電子強(qiáng)力機(jī)，對(duì)尺寸為200 mm×50 mm的試樣進(jìn)行試驗(yàn)，設(shè)置電子強(qiáng)力機(jī)測(cè)試參數(shù)，選定單縫撕裂法，設(shè)定織物撕裂伸長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的夾距200 mm和拉伸速度100 mm/min，獲得織物的撕裂強(qiáng)力。

4） 耐穿刺性。使用電子強(qiáng)力機(jī)，對(duì)直徑不少于40 mm的圓形試樣進(jìn)行試驗(yàn)，設(shè)置電子強(qiáng)力機(jī)量程500 N，設(shè)定鋼針?biāo)俣?00 mm/min，期間最大的作用力即織物的耐穿刺力。

2?織物性能評(píng)價(jià)

2.1?灰色近優(yōu)評(píng)價(jià)

選用灰色近優(yōu)法對(duì)18種試樣進(jìn)行評(píng)價(jià)。該方法具有樣本需求量小、對(duì)分布服從無要求、避免賦權(quán)不同時(shí)對(duì)判定結(jié)果的干擾、定量分析結(jié)果與定性分析結(jié)果相同等優(yōu)勢(shì)[13-14]，廣泛應(yīng)用于紡織服裝性能評(píng)價(jià)過程。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，本文將織物的耐磨性能、耐切割性能、抗撕裂性能和耐穿刺性能（依次標(biāo)為A1、A2、A3、A4）來評(píng)價(jià)防切割手套的綜合性[15-16]。列出18個(gè)試樣4項(xiàng)指標(biāo)的白化灰矩陣18×4，織物的耐磨性能、耐切割性能、抗撕裂性能和耐穿刺性能越好，織物的綜合得分越高，因此均采用上限效果測(cè)度，將試驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)按照相應(yīng)的效果測(cè)度換算為′18×4，再進(jìn)行綜合性能評(píng)價(jià)，綜合得分越高，防切割針織物的綜合性能越好。

利用灰色近優(yōu)法可得到18種織物的綜合得分。1#～18#織物的具體得分如上述矩陣所示，對(duì)比分析可以發(fā)現(xiàn)：同種組織結(jié)構(gòu)，密度相同或接近的前提下，所用聚乙烯纖維線密度為400 dtex的織物綜合得分明顯高于聚乙烯纖維線密度為200 dtex的織物;織物的組織結(jié)構(gòu)不同，織物的綜合得分也不同，相同或密度接近的前提下，緯平針組織結(jié)構(gòu)的織物綜合得分高于其他兩種組織結(jié)構(gòu);同種組織結(jié)構(gòu)的前提下，織物的橫密、縱密越大，織物的綜合得分越高。因此，本文設(shè)計(jì)編織的防切割手套用針織物最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)為紗線線密度400 dtex，緯平針組織，橫密49行/5 cm，縱密41.5列/5 cm。

2.2?評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

2.2.1?相關(guān)分析

為了進(jìn)一步分析防切割手套用針織物的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)與綜合得分的關(guān)系，本文運(yùn)用SPSS軟件計(jì)算相關(guān)系數(shù)，對(duì)綜合得分與變量之間的線性關(guān)系進(jìn)行分析，結(jié)果如表4所示。

由表4可知，防切割針織物性能的綜合得分與織物的厚度、平方米質(zhì)量，橫密、縱密顯著相關(guān)。防切割織物被破壞的整個(gè)過程中，針尖、刀片等外力對(duì)織物橫截面線圈的剪切占主導(dǎo)作用，織物抵抗外力的沖擊破壞能力直接受紗線力學(xué)性能的影響;織物的厚度、平方米質(zhì)量受紗線線密度的影響，聚乙烯紗線的力學(xué)性能又與紗線的線密度成正比，紗線線密度越大，織物能夠吸收的破壞能越大，綜合性能越好;織物的橫密、縱密直接影響織物的緊密程度，織物的尺寸穩(wěn)定性受織物緊密程度的影響，織物越緊密，紗線的抱和力和摩擦力越大，紗線之間的交織點(diǎn)越不容易發(fā)生滑移，織物的性能越好。其中，織物中線圈的狀態(tài)更多受織物橫密的影響，橫密對(duì)綜合得分的影響大于縱密對(duì)織物綜合得分的影響;紗線的滑移起到一定的緩沖作用，在一定程度上減輕外力對(duì)織物的破壞[7]。因此，織物的厚度、平方米質(zhì)量、橫密、縱密共同影響織物的綜合得分，影響防切割手套用針織物的性能。

2.2.2?回歸分析

為更加客觀、簡(jiǎn)便地評(píng)價(jià)織物的綜合性能，本文以織物性能的綜合得分為因變量，厚度、平方米質(zhì)量、橫密、縱密為自變量，進(jìn)行回歸分析，建立防切割針織物的評(píng)價(jià)模型，結(jié)果如表5所示。

由表5可知，防切割手套用針織物的評(píng)價(jià)模型調(diào)整R2為0.687，接近0.7，模型具有實(shí)際意義，回歸方程顯著性檢驗(yàn)的概率P值小于顯著水平α（置信區(qū)間95%，顯著水平α為005），說明模型整體擬合良好。根據(jù)系數(shù)的絕對(duì)值可知，織物的厚度對(duì)防切割織物綜合得分的影響最大，得防切割織物性能評(píng)價(jià)模型：

針織物性能綜合得分=1.434-0.321×織物厚度+0.001×平方米質(zhì)量-0.007×橫密-0.003×縱密

2.2.3?模型驗(yàn)證

為檢驗(yàn)所建模型的準(zhǔn)確性及適用性，本文另取LGDX-585的包覆紗，編織6種不同規(guī)格的聚乙烯防切割手套，并測(cè)得基本結(jié)構(gòu)參數(shù)與性能，計(jì)算織物性能的實(shí)際得分，如表6所示。將試樣的實(shí)際得分與模型得分進(jìn)行比較，結(jié)果如圖1所示。

由圖1可以看出，試樣B1～B6實(shí)際得分分布在模型預(yù)測(cè)得分兩側(cè)且與模型數(shù)據(jù)接近，說明實(shí)際值與預(yù)測(cè)值相差不大。調(diào)整后的R2為0.72，說明模型擬合度良好，具有一定的預(yù)測(cè)性，優(yōu)化了聚乙烯防切割手套的評(píng)價(jià)過程，可為防切割手套的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)提供參考。

3?結(jié)?論

聚乙烯防切割針織物作為近年來使用廣泛的防護(hù)紡織品，其性能綜合得分受織物多個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)的共同影響。具體結(jié)論如下：

1） 借助灰色近優(yōu)法，得出了聚乙烯防切割手套用針織物的綜合得分，選出了最佳的編織工藝參數(shù)為：緯平針組織結(jié)構(gòu)，紗線線密度400 dtex，橫密49行/5 cm，縱密41.5列/5 cm。

2） 織物的性能與織物的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)存在定量關(guān)系，其中織物的厚度對(duì)防切割織物綜合得分的影響最大，在原料同為聚乙烯、錦綸、氨綸纖維的前提下，可得防切割手套用針織物的評(píng)價(jià)模型。該模型有效簡(jiǎn)化了手套的評(píng)價(jià)過程，初步實(shí)現(xiàn)了以織物的結(jié)構(gòu)參數(shù)來評(píng)價(jià)綜合性能，減小了對(duì)手套樣本的破壞性，具有更高的實(shí)用性，為進(jìn)一步提高防切割手套的性能提供參考。

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