Истраживање о карактеристикама трења између маскирне одеће и коже људског лакта3

1, Површинске карактеристике камуфлажних одевних тканина

На сликама 2(а~е) приказане су морфолошке слике површине четири врсте маскирних одевних тканина и једне врсте маскирног доњег веша. Може се приметити да тканине 1" и 5" изгледају релативно лабаве због својих кеперових и петљастих структура за плетење, са већим порама. Насупрот томе, тканине 2, 3 и 4" показују релативно глатке и густе површине због своје обичне структуре плетења, са мањим порама.

Хидрофилност/хидрофобност површине је један од важних фактора који утичу на фрикциона својства коже. Мерење хидрофобних/хидрофилних својстава камуфлажних одевних тканина помаже да се разуме триболошко понашање између различитих камуфлажних одевних тканина и коже. Због разлика у структури плетења тканине, постоји значајна разлика у хидрофилности између кепера и обичних структура. За тканине од кепера и петље са јаком апсорпцијом воде (потпуно апсорбоване у року од 2 секунде), хидрофобност се карактерише временом задржавања капљице воде на површини, при чему краће време указује на јачу апсорпцију воде. Што се тиче обичних тканина, мери се контактни угао после 2-другог теста, где већи контактни угао указује на мању површинску енергију, чинећи материјал хидрофобнијим. Слика 3 приказује фотографије мерења контактног угла камуфлажних тканина 2", 3" и 4".

У табели 2 наведени су резултати испитивања контактног угла, показујући да Тканина 2" показује најјачу хидрофобност, а затим Тканина 4". Време нестанка капљица воде на површинама тканина 1" и 5" је наведено у табели 3, што указује да тканина 5" потпуно апсорбује капљицу воде за краће време, показујући бољу хидрофилност од тканине 1". Све у свему, у смислу поређења, хидрофилност тканина рангирана је на следећи начин: 5" > 1" > 3" > 4" > 2", што указује да тканине направљене од чистог памука и са структуром кепера за плетење показују бољу хидрофилност.

2, Трење између камуфлажних одевних тканина и коже

Да би се истражило понашање пријањања и клизања између камуфлажних одевних тканина и коже, слика 4 илуструје типичне криве коефицијента трења и криве померања силе трења (ФД) за тканину 1" са кожом под нормалним оптерећењем од 1 Н и 5 Н, како на сувом тако и на зноју. Услови На основу наших претходних резултата истраживања, кожа под различитим условима клизајућег трења показује три типа кривуља ФД: паралелограмске, кружне и полузатворене облике може се класификовати у релативно клизно стање, средње стање где релативно клизање и адхезија коегзистирају и адхезивно стање.

Као што је приказано на слици 4, под нормалним оптерећењем од 1 Н иу сувом стању, коефицијент статичког трења и статичка сила трења су мали, што указује на релативно клизање између коже и тканине током трења. Након додавања вештачког зноја, међуслојне силе се формирају између коже и тканине због присуства зноја, што доводи до приањања између коже и тканине. У почетку су у адхезивном стању. Како се померање повећава, кожа се набора и акумулира испред сферне сонде, повећавајући површински напон коже. Када збир силе гурања и површинског напона премашује статичку силу трења, долази до релативног клизања између коже и маскирне одевне тканине. Због тога, након додавања вештачког зноја, кожа се у почетку залепи за камуфлажну одевну тканину, а затим клизи.

Када је нормално оптерећење 5 Н, због већег оптерећења повећава се сила лепљења између коже и тканине. Интерфејс између маскирне одевне тканине и коже је у средњем стању релативног клизања и приањања у сувим и влажним срединама, са смањеним растојањем клизања у поређењу са нормалним оптерећењем од 1 Н.

Слика 5 илуструје расподелу просечних коефицијената трења између различитих камуфлажних одевних тканина и коже. Под нормалним оптерећењем од 1 Н, све тканине показују веће коефицијенте трења у условима зноја у поређењу са сувим условима. То је зато што додавање вештачког зноја повећава хидратацију коже, што доводи до повећања адхезије између камуфлажне одевне тканине и коже.

Као резултат, расте отпор трења који треба савладати, што доводи до повећања коефицијента трења. Ово је у складу са налазима Наика ет ал. Када се нормално оптерећење повећа на 5 Н, нема значајне разлике у просечним коефицијентима трења између различитих тканина и коже у сувим и влажним условима. То је зато што при већим нормалним оптерећењима, релативно кретање између коже и тканине захтева превазилажење фрикционе компоненте еластичне деформације коже.

Истовремено се повећава и сила лепљења између коже и тканине. Међутим, повећање компоненте трења услед еластичне деформације коже је много веће од повећања силе лепљења између коже и тканине. Стога се чини да материјал и структура тканине, као и суви и влажни услови, имају мањи значај у утицају на отпор трења. Сходно томе, разлике у перформансама трења између различитих тканина и коже у сувим и влажним условима нису значајне.

При нормалном оптерећењу од 1 Н иу сувим условима просечни коефицијенти трења су следећи: 3" > 2" > 1" > 5" > 4". Ови резултати се односе на материјал и структуру плетења тканина. из перспективе материјала, тканине 1" и 5" су направљене од 100% памука, док је тканина 4" мешавина 50% најлона и 50% памука. Ови материјали су мекши у поређењу са тканинама од полиестера (2") и вискозе (3"), што резултира мањим коефицијентом трења са кожом. Из перспективе структуре плетења, равне структуре (2", 3") имају више пресека и краће пловке, што доводи до већих стварних површина контакта са кожом, а самим тим и виших просечних коефицијената трења у поређењу са структурама од кепера (1", 4") и структуре петље (5").

Поред тога, присуство дугих микро-конвексних влакнастих структура на површинама тканине такође утиче на перформансе трења. Тканине 1", 3" и 5" имају дуга микро-конвексна влакна на својим површинама, која повећавају отпор током трења. С друге стране, тканине 2" и 4" имају глаткије површине. Због тога тканина 2" има нешто мање трење коефицијенти у поређењу са тканином 3", а тканина 4" има нешто ниже коефицијенте трења у поређењу са тканинама 1" и 5".

При нормалном оптерећењу од 1 Н иу влажним условима, просечни коефицијенти трења значајно расту у поређењу са сувим условима. Упоређујући просечне коефицијенте трења различитих тканина у влажним условима, они су следећи: 2" > 4" > 3" > 1" > 5". Ови резултати су у складу са хидрофилношћу тканина. Што је тканина хидрофобнија, то је више воде одбија, што резултира јачом хидратацијом коже и већим приањањем на граници између маскирне одевне тканине и коже, што доводи до већих коефицијената трења. То је зато што хидратација коже омекшава рожнати слој и формира капиларне мостове, повећавајући стварна контактна површина и приањање [3-14 У стварним војним операцијама и обуци, знојење је неизбежно и већину времена је кожа у контакту са знојем.

Због тога је при одабиру маскирне одеће која долази у контакт са кожом најбоље изабрати тканине са јаким упијањем влаге (хидрофилност), као што је памук, и тканине са кепер или петљастим структурама за плетење. Ово помаже да се смањи трење о људској кожи.

3, Морфологија површине коже

Да би се боље сагледало оштећење површине коже изазвано трењем са различитим камуфлажним одевним тканинама, у табели 4 су наведене промене у храпавости површине пре и после трења коже. У поређењу са кожом контролне групе, храпавост површине се незнатно повећава након трења коже под нормалним оптерећењем од 1 Н иу сувим и у влажним условима. Међутим, повећање је мало, што је последица мањег оптерећења које резултира мањом силом трења и мање љуштења површинског слоја коже, што доводи до минималних промена у храпавости површине коже.

Међутим, под нормалним оптерећењем од 5 Н у сувим и влажним условима, промене у храпавости површине коже пре и после трења су значајне. Редослед повећања храпавости површине коже у сувим и влажним условима је следећи: 3 > 2 > 1 > 4.

Да бисмо стекли интуитивније и детаљније разумевање промена у морфологији површине коже, слика 6 илуструје 3Д слике коже у трењу са различитим камуфлажним одевним тканинама под нормалним оптерећењем од 5 Н иу сувим условима.

Са слике 6, може се приметити да је површина коже контролне групе (без трења) релативно глатка (слика 6(а)), показујући различите структуре текстуре са минималном храпавостом површине.

Међутим, након трења са тканинама 2 (Слика 6(ц)) и 3 (Слика 6(д)), површина коже постаје неуједначена, а неке текстуре нестају, што доводи до повећане храпавости површине. Ово се приписује дугим избоченим влакнима тканина 2 и 3, која имају структуру равног ткања и релативно тврду текстуру, што резултира већим коефицијентима трења током трења. Сходно томе, они су склони гребању коже, узрокујући одвајање рожнатог слоја и цепања епидерме, што доводи до цурења ткивне течности.

Насупрот томе, након трења са тканинама 1, 4 и 5, површина коже остаје релативно глатка, са минималним поремећајем структуре текстуре и мање трауме за кожу. Упркос томе што нема значајне разлике у просечним коефицијентима трења између тканине и коже у сувим и влажним условима када се нормално оптерећење повећа на 5 Н, материјал и структура тканина и даље утичу на степен оштећења површине коже.

Због тога је при избору маскирне одеће препоручљиво одабрати тканине које су меке текстуре, као што је памук, и тканине са структуром кепера за плетење како би се смањило оштећење коже трењем. Поред тога, треба уложити напоре да се минимизира контактно оптерећење између коже и тканине, чиме се смањује сила трења на површини и ублажава ефекат смицања између епидермалних слојева, чиме се смањује ризик од цепања епидерме.

Закључак:
          a. Под нормалним оптерећењем од 1 Н, влажна средина повећава адхезију између тканине и коже, што доводи до виших коефицијената трења између тканине и коже у влажном стању у поређењу са сувим. Када се нормално оптерећење повећа на 5 Н, суво/мокро стање интерфејса нема значајан утицај на коефицијенте трења између тканине и коже.

          b. У сувом стању, учинак трења између различитих камуфлажних одевних тканина и коже је повезан са материјалом и структуром плетења тканина. Тканине од чистог памука и са структуром кепера показују ниже коефицијенте трења са кожом. У влажном стању, учинак трења између различитих камуфлажних одевних тканина и коже је повезан са хидрофилношћу тканина. Тканине са јачом хидрофобношћу повећавају коефицијенте трења између тканине и коже због побољшане хидратације коже и међуфазне адхезије.

          c. Тканине са релативно тврдом структуром обичног ткања су склоне изазивању храпавих површина коже након трења, што резултира различитим степеном одвајања стратум цорнеума и цепања епидерме, чиме се повећава ризик од оштећења површине коже.