可自由变换单双人形态雨伞的特殊结构与新型面料

　　佛山科学技术学院

      摘 要：为解决生活中因伞面过大而造成的出行不便、因突发情况下需要增加遮雨人数以及因单人雨伞伞面过小导致使用者被淋湿等的实际情况，重点解决雨伞的结构和面料上的问题。通过对市面上雨伞的研究和调查以及对部分市民的问卷调查，确定了实验的方向，并通过实验证明了该雨伞结构的可行性以及面料上与市面雨伞的不同之处。

　　关键词：雨伞，发条，齿轮，超高密针织面料，防水涂膜一、产品新型结构首先保持三折伞的结构基础，但为了雨伞可以自由变换单双人形态，则在第三节伞骨末端进行改良。第三节伞骨与第四节的连接方式与第二第三节的相似，但在第三节伞骨末端的加上改良轴承，并且是第三节伞骨包住固定，即从内到外依次是轴承 - 第四节伞骨 - 第三节伞骨。如下图图 1 所示，黑色区域为第四节伞骨，绿色区域为第三节伞骨。

　　图 1

　　轴承改良区域如下：宽度相对增大，以便在轴承内部加入发条。假设轴承左面添加圆形挡板与轴承外圆相连运动，并与左固定柱连接。左固定柱与第三节伞骨有一定空隙，利于伞骨内部的轴承转动。如图 2 所示：

　　图 2

　　圆形挡板内面设置可以固定一末端发条的结构，而另一末端发条的固定由轴承右面圆形挡板负责。如图 3 所示，图中黑点为右面挡板上一根小固定柱，其用途是前文所说：固定另一末端发条。

　　图 3

　　轴承右面添加挡板与内圆、小固定柱相连，右面挡板要比轴承内圆半径大而钢珠体积尽量小。钢珠的作用主要减少摩擦力，但要控制住重量。右固定柱不与第四节伞骨旋转，即两者有空隙；和第三节伞骨相连且固定不动。另外，右面挡板内部再加小固定柱但不与轴承左面挡板接触，这里的固定柱作用是固定另一端发条。至此为止，上述改动实现了拉动钢线是带动发条产生力矩的效果。

　　对于拉动发条的钢线，则顺着伞骨并且在各伞骨中段设置防止钢线掉落装置。然后从收缩杆内部与第四节收缩杆绑定。第四节收缩杆结构与前三节一致，第四节收缩杆长度与第四节伞骨运动的弧长一样，第四节与第三节收缩杆联动方式与第二、三节一样。这样，抵抗发条力矩和固定第四节伞骨和收缩杆的问题都得到了较好的解决。

　　二、产品制作用料

　　对于雨伞面料的选择，要优先考虑其防水性能，其次是柔韧性（是否利于雨伞的收缩和开启）、质量手感等等性能。

　　目前市面上常见伞的制作材料有涤纶、PG布、尼龙、透明塑料，不同材料的优缺点比较如表 1。

　　表 1

　　当前市面上也有着许多不错的伞面材料，但是它们也不可避免地有着自身的缺点，这一定程度上会影响使用者的使用体验。

　　因此在材料上最终选择的是由超细纤维制成的超高密针织面料新型材料。超细纤维在当前的纺织市场是十分热门的纺织原料，它的使用可以提高产品的档次和附加值。同时，超高密针织面料有着许多优异的性能，是适用于防水雨伞的新型面料。

　　尽管超细纤维目前在国际上尚未有统一的标准，但一般认为单丝细度小于 1.0 dtex 的为超细纤维。 [1] 超细纤维具有许多特殊的优良性能，最显著的是其单丝密度远远低于普通纤维。因此特殊性质，超细纤维具有拒水、防风等功能。同时，超细纤维的单丝细度小而纱的总密度大，从而使织物有着较低的抗弯硬挺度和绝对强力，如此使得织物更加平滑、柔韧性大、手感好。如果将其作为伞面的面料，超细纤维可以一定程度上解决了伞面收缩困难、布料透水漏水以及不抗皱等问题。柔韧性大，低抗弯曲度可使使用者更加轻便地折叠携带雨伞，利于雨伞多次伸缩使用，延长雨伞使用寿命。

　　又因为超细纤维的纤度小、柔软，在制备高密度织物时更容易与织物相互缠结，形成良好的致密性，使织物拥有更好的防水防风性能。由超细纤维制成的超高密针织面料，纤维间的空隙仅介于水滴直径和水蒸气微滴直径之间。而雨滴的最小粒度在 100μm 以上，因而超高密针织面料足以挡住最小的雨滴。 [2] 如此超高密针织面料，即便没有其他的防水涂层或者复合膜，也能起到拒水、防风、透气等作用。

　　近年迅速发展的编织结构复合材料整体性强，力学结构合理。其在剪切强度、抗冲击力损伤、拉伸强度、耐高温等方面性能远优异于传统复合材料。 [3] 采用具有良好空间延伸变性能力和较强结构稳定性的多维编织经编面料作为伞面材料可以提高伞面的抗冲击性、拉伸强度等性能。

　　最后，在伞面面料表层再加上一层防水涂膜，可以进一步提高雨伞的防水性和耐水性，延长雨伞伞面的使用寿命。

　　三、产品的应用价值

　　（一）可灵活满足单人或多人撑伞需求。

　　（二）出门不必预备多把伞或随身携带相对较重的双人雨伞，减轻出行负担。

　　（三）目前市面上并没有一款可以切换单双人形态的雨伞，因此本产品不仅可以解决使用者的需求，还可以因为其新鲜感，吸引追求时尚的人的注意，作为产商的新系类产品，快速进入市场。

　　（四）产品的主要受众为情侣，家人（带小孩的人），职场人士，以及最求新鲜感的人四、产品前景方面：

　　伞作为一种遮阳或遮雨的工具，广泛被人们在日常生活中使用。本产品除了普遍的遮阳、遮雨的功能外，其具有的便携性，独特性，新颖性，社交性更符合现在人们的使用需求，以及其材料的高技术含量和新颖性，以及结构的独创性更加符合市场需求和发展。

　　作者对大学生进行了雨伞问卷的抽样调查，通过调查结果分析产品前景。

　　图 4

　　图 4 显示人们购买雨伞最看重的是伞的质量，而本产品在面料上的改进正是提高了产品的质量。

　　本产品多运用超细纤维制作的超高密针织面料制作，符合市场材料的发展前景。可灵活转变伞面大小的功能特点是本产品的最大特色。伞面运用了超细纤维制作的超高密针织面料等高新工业技术制作的面料，使产品的附加值大大提升。

　　相较普通雨伞采用尼龙、塑料等作为伞面材料，本产品大胆创新地运用超细纤维制作的超高密针织面料作为伞面主要面料，即具有新颖的美观时尚性，又使手感爽滑并因面料提高了雨伞的功能特性。

　　图 5

　　图 5 显示人们希望市场上的雨伞在设计中加入更多人性化的设计，而我们的产品在结构上的创新正是一种人性化的设计，提升人们对雨伞的使用感。

　　本产品具有转换形态的特点，一方面具有新颖性，市面上目前并没有类似的产品，可以很快的引起追求时尚的人群的注意；另一方面，可增加使用者的社交性，可在不影响便携性的情况下，转换成双人形态，可增加遮雨人数，方便社交时出现下雨、雪等情况，可在轻便的同时实现遮挡双人。

　　图 6

　　图 6 显示有 66.67% 的人出门时会携带单人伞，但 91.31%的人经常或偶尔需要和朋友共搭一把伞。日常生活中，人们需要相对更便捷的单人伞，但也因为社交等各种原因，要和朋友同搭一把伞，这时使用者很容易被淋，而本产品，就能很好地解决这类问题，既具有单人伞的便携性，也可变为双人模式，增大遮雨面积。

　　对雨伞公司而言，目前市面上并没有一款可以切换单双人形态的雨伞，也并没有公司购买本产品的专利，因此以雨伞的独特性，新颖性，社交性以及便携性，可作为新系列投入市场，迅速占领先机，从而扩大品牌的市场占有率。

　　注释：

　　[1] 王 妮 . 超 细 纤 维 的 生 产 与 应 用 [J]. 棉 纺 织 技术 ,2001(07):27-30.

　　[2] 刘树英 . 国际超细纤维开发动向与发展趋势 ( 一 )[J]. 中国纤检 ,2016(05):134-138.

　　[3] 钟智丽 , 苏大伟 . 编织结构复合材料的编织原理 [J]. 天津纺织科技 ,1995(01):7-9+6.

　　作者简介：林晓筠，女，广东佛山人，佛山科学技术学院在读本科生，数字媒体技术专业。