Naamiointivaatteiden ja ihmisen kyynärpään ihon välisten kitkaominaisuuksien tutkimus3

1, Naamiointivaatekankaiden pinnan ominaisuudet

Kuviot 2(a~e) esittävät pintamorfologiakuvia neljästä naamiointivaatekankaasta ja yhdestä naamiointivaatteen alusvaattetyypistä. Voidaan havaita, että kankaat 1" ja 5" näyttävät suhteellisen löysiltä toimikas- ja silmukkaneulontarakenteistaan ​​johtuen, ja niissä on suuremmat huokoset. Sitä vastoin kankailla 2, 3 ja 4" on suhteellisen sileät ja tiheät pinnat, koska ne ovat neulottuja ja niissä on pienemmät huokoset.

Pinnan hydrofiilisyys/hydrofobisuus on yksi tärkeimmistä ihon kitkaominaisuuksiin vaikuttavista tekijöistä. Naamiointivaatekankaiden hydrofobisten/hydrofiilisten ominaisuuksien mittaaminen auttaa ymmärtämään tribologista käyttäytymistä erilaisten naamiointivaatekankaiden ja ihon välillä. Kankaan neulerakenteen eroista johtuen toimikkaan ja sileän rakenteen välillä on merkittävä ero hydrofiilisyydessä. Twill- ja loop-kankaille, joilla on voimakas veden imeytyminen (imeytyy täysin 2 sekunnissa), hydrofobisuus on ominaista aika, jolloin vesipisara pysyy pinnalla, jolloin lyhyempi aika osoittaa voimakkaamman veden imeytymisen. Mitä tulee tavallisiin kankaisiin, kosketuskulma mitataan 2-toisen testin jälkeen, jossa suurempi kosketuskulma osoittaa pienempää pintaenergiaa, mikä tekee materiaalista hydrofobisemman. Kuvassa 3 on kosketuskulmamittauskuvia naamiointikankaista 2", 3" ja 4".

Taulukossa 2 on lueteltu kosketuskulmatestien tulokset, jotka osoittavat, että kankaalla 2" on vahvin hydrofobisuus, jota seuraa kangas 4". Vesipisaroiden katoamisaika kankaiden 1" ja 5" pinnoilta on lueteltu taulukossa 3, mikä osoittaa, että kangas 5" imee vesipisaran täysin lyhyemmässä ajassa, mikä osoittaa parempaa hydrofiilisyyttä kuin kangas 1". Kaiken kaikkiaan vertailun kannalta kankaiden hydrofiilisyys on seuraava: 5" > 1" > 3" > 4" > 2", mikä osoittaa, että puhtaasta puuvillasta valmistetuilla kankailla, joissa on toimikas neulerakenne, on parempi hydrofiilisyys.

2, Kitkakäyttäytyminen naamiointivaatekankaiden ja ihon välillä

Naamiointivaatekankaiden ja ihon välisen tartunta- ja liukukäyttäytymisen tutkimiseksi kuvassa 4 on kuvattu tyypillisiä kitkakerroinkäyriä ja kitkavoiman siirtymäkäyriä (FD) kankaalle 1" iholla normaaleissa 1 N:n ja 5 N:n kuormissa sekä kuivassa että hikisessä tilassa. Aiempien tutkimustulostemme perusteella iholla on kolme tyyppiä FD-käyriä: suunnikkaat, pyöreät ja puolisuljetut muodot FD-käyrien eri muotojen mukaan voidaan luokitella suhteelliseen liukuvaan tilaan, välitilaan, jossa suhteellinen liukuminen ja tarttuvuus ovat rinnakkain, ja tarttuvuustilaan.

Kuten kuvasta 4 näkyy, normaalilla 1 N:n kuormituksella ja kuivassa tilassa staattinen kitkakerroin ja staattinen kitkavoima ovat pieniä, mikä osoittaa suhteellista liukumista ihon ja kankaan välillä kitkan aikana. Keinohien lisäämisen jälkeen ihon ja kankaan väliin muodostuu hien läsnäolosta johtuvia kerrosten välisiä voimia, jotka johtavat ihon ja kankaan väliseen tarttumiseen. Aluksi ne ovat liimautuvassa tilassa. Kun siirtymä kasvaa, iho rypistyy ja kerääntyy pallomaisen anturin eteen, mikä lisää ihon pintajännitystä. Kun työntövoiman ja pintajännityksen summa ylittää staattisen kitkavoiman, ihon ja naamiointikankaan välillä tapahtuu suhteellista liukumista. Siksi keinohien lisäämisen jälkeen iho kiinnittyy aluksi naamiointivaatteiden kankaaseen ja liukuu sitten.

Kun normaali kuormitus on 5 N, kasvaa suuremman kuormituksen vuoksi tartuntavoima ihon ja kankaan välillä. Naamiointikankaan ja ihon välinen rajapinta on suhteellisen liukuvan ja tarttuvan välissä sekä kuivissa että märissä ympäristöissä, ja liukuetäisyys on pienempi kuin normaalikuormituksen ollessa 1 N.

Kuva 5 havainnollistaa keskimääräisten kitkakertoimien jakautumista erilaisten naamiointivaatteiden ja ihon välillä. Normaalilla 1 N:n kuormituksella kaikilla kankailla on korkeammat kitkakertoimet hikoisissa olosuhteissa kuin kuivissa olosuhteissa. Tämä johtuu siitä, että keinohien lisääminen lisää ihon kosteutta, mikä lisää naamiointivaatteen ja ihon välistä tarttumista.

Tämän seurauksena kitkavastus, joka on voitettava, kasvaa, mikä johtaa kitkakertoimen kasvuun. Tämä on yhdenmukainen Naik et al. Normaalin kuormituksen noustessa 5 N:iin ei ole merkittävää eroa eri kankaiden ja ihon keskimääräisissä kitkakertoimissa kuivissa ja märissä olosuhteissa. Tämä johtuu siitä, että suuremmilla normaalikuormituksilla ihon ja kankaan välinen suhteellinen liike edellyttää ihon elastisen muodonmuutoksen kitkakomponentin voittamista.

Samalla myös ihon ja kankaan välinen tartuntavoima kasvaa. Kuitenkin kitkakomponentin lisäys ihon elastisesta muodonmuutoksesta on paljon suurempi kuin ihon ja kankaan välisen tartuntavoiman lisäys. Siksi kankaan materiaalilla ja rakenteella sekä kuivilla ja märillä olosuhteilla näyttää olevan vähemmän merkitystä kitkakestävyyden kannalta. Tästä johtuen erot kitkaominaisuuksissa eri kankaiden ja ihon välillä kuivissa ja märissä olosuhteissa eivät ole merkittäviä.

Normaalilla 1 N:n kuormituksella ja kuivissa olosuhteissa keskimääräiset kitkakertoimet ovat seuraavat: 3" > 2" > 1" > 5" > 4". Nämä tulokset liittyvät kankaiden materiaaliin ja neulosrakenteeseen. Analysointi Materiaalin näkökulmasta kankaat 1" ja 5" ovat 100 % puuvillaa, kun taas Fabric 4" on sekoitus 50 % nylonia ja 50 % puuvillaa. Nämä materiaalit ovat pehmeämpiä verrattuna kankaisiin, joissa on polyesteriä (2") ja viskoosia (3"), mikä johtaa alhaisempiin kitkakertoimiin ihon kanssa. Neulerakenteen näkökulmasta tasaisissa rakenteissa (2", 3") on enemmän leikkauskohtia ja lyhyempiä kellukkeita, mikä johtaa suurempiin todellisiin kosketuspintoihin ihon kanssa, mikä johtaa korkeampiin keskimääräisiin kitkakertoimiin verrattuna toimikasrakenteisiin (1", 4") ja silmukkarakenteet (5").

Lisäksi pitkien mikrokuperien kuiturakenteiden esiintyminen kankaan pinnoilla vaikuttaa myös kitkakykyyn. Kankaiden 1", 3" ja 5" pinnoilla on pitkiä mikrokuperia kuituja, jotka lisäävät vastusta kitkan aikana. Toisaalta kankaiden 2" ja 4" pinnat ovat tasaisemmat. Siksi kankaalla 2" on hieman pienempi kitka kertoimet verrattuna kankaaseen 3", ja kankaalla 4" on hieman alhaisemmat kitkakertoimet verrattuna kankaisiin 1" ja 5".

Normaalilla 1 N:n kuormituksella ja märissä olosuhteissa keskimääräiset kitkakertoimet kasvavat merkittävästi kuiviin olosuhteisiin verrattuna. Kun verrataan eri kankaiden keskimääräisiä kitkakertoimia märissä olosuhteissa, ne ovat seuraavat: 2" > 4" > 3" > 1" > 5". Nämä tulokset ovat yhdenmukaisia ​​kankaiden hydrofiilisyyden kanssa. Mitä hydrofobisempi kangas, sitä se hylkii enemmän vettä, mikä johtaa voimakkaampaan ihon kosteutukseen ja parempaan tarttumiseen naamiointikankaan ja ihon välisessä rajapinnassa, mikä johtaa korkeampiin kitkakertoimiin. Tämä johtuu siitä, että ihon kosteutus pehmentää sarveiskerrosta ja muodostaa kapillaarisiltoja todellinen kosketusalue ja tarttuvuus [3-14] Varsinaisissa sotilasoperaatioissa ja koulutuksessa hikoilu on väistämätöntä, ja suurimman osan ajasta iho on kosketuksissa hien kanssa.

Siksi, kun valitset ihon kanssa kosketuksiin joutuvia naamiointivaatteita, on parasta valita kankaat, joilla on vahva kosteutta imevä (hydrofiilisyys), kuten puuvilla, ja kankaat, joissa on toimikas tai silmukkaneulosrakenne. Tämä auttaa vähentämään kitkaa ihmisen ihon kanssa.

3, ihon pinnan morfologia

Erilaisten naamiointikankaiden kitkan aiheuttamien ihopintavaurioiden havaitsemiseksi paremmin taulukossa 4 on lueteltu pinnan karheuden muutokset ennen ja jälkeen ihon kitkaa. Verrokkiryhmän ihoon verrattuna pinnan karheus hieman kasvaa ihon kitkan jälkeen normaalilla 1 N:n kuormituksella sekä kuivissa että märissä olosuhteissa. Kasvu on kuitenkin vähäistä, mikä johtuu pienemmästä kuormituksesta, mikä johtaa pienempään kitkavoimaan ja ihon pinnan marraskeden kuoriutumiseen, mikä johtaa minimaalisiin muutoksiin ihon pinnan karheudessa.

Kuitenkin normaalilla 5 N:n kuormituksella sekä kuivissa että märissä olosuhteissa muutokset ihon pinnan karheudessa ennen ja jälkeen kitkan ovat merkittäviä. Ihon pinnan karheuden lisääntymisjärjestys sekä kuivissa että märissä olosuhteissa on seuraava: 3 > 2 > 1 > 4.

Saadakseen intuitiivisempaa ja yksityiskohtaisempaa ymmärrystä ihon pinnan morfologian muutoksista kuva 6 esittää 3D-kuvia ihosta kitkassa erilaisten naamiointivaatekankaiden kanssa normaalilla 5 N:n kuormituksella ja kuivissa olosuhteissa.

Kuvasta 6 voidaan havaita, että kontrolliryhmän ihon pinta (ilman kitkaa) on suhteellisen sileä (kuvio 6(a)), jossa näkyy selkeät rakennerakenteet minimaalisella pinnan karheudella.

Kuitenkin hankauksen jälkeen kankaiden 2 (kuva 6 (c)) ja 3 (kuva 6 (d)) kanssa ihon pinta muuttuu epätasaiseksi ja jotkut tekstuurit katoavat, mikä johtaa lisääntyneeseen pinnan karheuteen. Tämä johtuu kankaiden 2 ja 3 pitkistä ulkonevista kuiduista, joilla on sileä kudosrakenne ja suhteellisen kova rakenne, mikä johtaa korkeampiin kitkakertoimiin kitkan aikana. Tämän seurauksena ne ovat alttiita naarmuuntumaan ihoa aiheuttaen marraskeden irtoamisen ja orvaskeden repeytymistä, mikä johtaa kudosnesteen vuotamiseen.

Sitä vastoin hankauksen jälkeen kankaiden 1, 4 ja 5 kanssa ihon pinta pysyy suhteellisen sileänä, rakenteeltaan minimaalisella häiriöllä ja vähemmän ihovaurioita. Vaikka kankaiden ja ihon keskimääräisissä kitkakertoimissa ei ole merkittävää eroa kuivissa ja märissä olosuhteissa normaalin kuormituksen noustessa 5 N:iin, kankaiden materiaali ja rakenne vaikuttavat silti ihon pintavaurion laajuuteen.

Siksi naamiointivaatteiden valinnassa on suositeltavaa valita tekstuuriltaan pehmeitä kankaita, kuten puuvillaa, ja kankaita, joissa on toimikas neulosrakenne, jotta vältetään ihon kitkavauriot. Lisäksi tulisi pyrkiä minimoimaan ihon ja kankaan välinen kosketuskuormitus, mikä vähentää kitkavoimaa pinnalle ja lieventää ihokerrosten välistä leikkausvaikutusta, mikä vähentää epidermaalisen repeytymisen riskiä.

Johtopäätös:
          a. Normaalilla 1 N:n kuormituksella märkä ympäristö parantaa kankaiden ja ihon välistä tarttuvuutta, mikä johtaa korkeampiin kankaiden ja ihon välisiin kitkakertoimiin märässä tilassa verrattuna kuivaan tilaan. Normaalin kuormituksen noustessa 5 N:iin, rajapinnan kuiva/märkä-tila ei vaikuta merkittävästi kankaiden ja ihon välisiin kitkakertoimiin.

          b. Kuivassa tilassa erilaisten naamiointivaatekankaiden ja ihon välinen kitkakyky liittyy kankaiden materiaaliin ja neulosrakenteeseen. Puhdasta puuvillasta ja twill-rakenteesta valmistetuilla kankailla on pienempi kitkakerroin ihon kanssa. Märkänä erilaisten naamiointivaatekankaiden ja ihon välinen kitkakyky liittyy kankaiden hydrofiilisyyteen. Kankaat, joilla on vahvempi hydrofobisuus, lisäävät kankaiden ja ihon välistä kitkakerrointa ihon parantuneen kosteutuksen ja pintojen välisen tarttuvuuden ansiosta.

          c. Kankaat, joilla on suhteellisen kova sileä kudosrakenne, ovat alttiita aiheuttamaan karkeita ihopintoja kitkan jälkeen, mikä johtaa eriasteiseen marraskeden erottumiseen ja orvaskeden repeytymiseen, mikä lisää ihon pintavaurion riskiä.