女高中生饮用水螺纹瓶盖开启能力实验研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 女高中生饮用水螺纹瓶盖开启能力 实验研究 摘要：瓶装饮料由于其携带方便 的特点，几乎成为人们日常生活的必需 品。在实际使用中，总会发现需要他人 帮忙开盖的尴尬情况。以市场上几种主 要品牌饮用水为对象，以高中女生为目 标人群，以 BTEPrimusRS 运动测量评 估系统为手段，对螺纹瓶盖的开启力和 力矩范围进行实验测量，对实验测定的 数据进行了处理，提出应从降低瓶盖拧 开力矩和优化瓶盖外观设计两个方面改 进产品包装的建议。 中国论文网 /8/view-12899511.htm 关键词：饮用水；螺纹瓶盖；开 启能力 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 中图分类号：TP302 文献标识码： A 文章编号： 1009-3044（2016）36- 0225-03 螺纹瓶盖作为市场上最为常见的 密封形式，被广泛应用于各大品牌饮用 水的包装之中1-2。目前，饮用水的生 产厂商大多从密封角度考虑螺纹瓶盖的 结构和外观设计3，缺乏关于消费者尤 其是妇女和儿童等特殊群体对于螺纹瓶 盖开启能力的研究，导致部分消费者在 饮用过程中需要花费较大力气甚至无法 独立完成瓶盖的开启，影响了产品的消 费体验。因此，进行特征人群螺纹瓶盖 开启能力研究，有助于饮用水生产厂商 改进产品包装设计，改善消费者的使用 体验，从而提高产品在市场上的竞争力。 本文以高中女生人群作为对象，研究其 对于螺纹瓶盖的开启能力。 1 实验过程设计 1.1 实验样本 1）饮用水样本的选取 选取市面上较为常见的七种品牌 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 饮用水作为研究对象，包括农夫山泉 （380mL 和 510mL） 、娃哈哈（550mL 和 596mL） 、康师傅（550mL 和 560mL） 、百岁山（348mL 和 570mL） 、 昆仑山（350mL 和 510mL） 、恒大冰泉 （350mL 和 500mL）以及怡宝（350mL 和 555mL） 。于石家庄北国超市购买上 述七种品牌饮用水，实验样品的质量可 以得到保证。 2）特征人群样本的选取 从石家庄第三十五中学随机选择 高一至高三年级女生 30 名，每个年级 各 10 人。学生身体健康，无上肢疼痛 及外伤史，实验前无生病或身体不适症 状。经讲解和示范，受试者了解实验过 程和测量方式，并全部完成规定的实验 项目。 1.2 实验仪器与设备 1）BTEPrimusRS 运动测量评估 系统（BTETechnologies， Inc.）4 。 美国 BTE 公司生产的 BTEPrimusRS 运 动测量评估系统主要用于神经肌肉功能 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 的测试、评估和康复训练，可用于测量 评估人体运动过程中的关节肌力、活动 度和疲劳度等。BTE 系统的训练动力头 可调节高度并 360 度旋转，其测量系统 由计算机控制，能够实时显示目标时间 力曲线。本文将使用 BTE 系统完成瓶 盖拧开力矩和特征人群开启能力的测量 和记录。 2）特制测力夹具。根据 BTE 系 统的工作原理和饮用水瓶的外观特征， 设计出如图所示的测力夹具连接饮用水 瓶身和 BTE 系统以现力矩的测量。 1.3 实验方法及过程 1）饮用水螺纹瓶盖拧开力矩实 验 第一步：将被试饮用水样本放置 在夹具中心，调整四个夹头将瓶身夹紧， 并确保瓶身纵轴垂直通过夹具中心点； 第二步：通过 BTE 系统的附属 配件将夹具与训练动力头相连接； 第三步：调用 BTE 系统的静态 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 等长肌力测量模块，用手缓慢拧动瓶盖 至其与锁圈脱离并完全松开，保存并记 录力矩随时间的变化曲线； 第四步：重复上述步骤，完成所 有样本的测量和记录。 2）特征人群开启能力（最大腕 部横向力矩）实验 第一步：选取康师傅（优悦） 、 农夫山泉和昆仑山这三种具有不同瓶盖 侧面积和接触面花纹的饮用水各一瓶， 利用 502 胶水将其瓶盖紧密粘合在初始 密封位置，将被试饮用水样本放置在夹 具中心，调整四个夹头将瓶身夹紧，并 确保瓶身纵轴垂直通过夹具中心点； 第二步：通过 BTE 系统的附属 配件将夹具与训练动力头相连接，并根 据被试者的要求调整动力头的高度和角 度至其舒适开启位置； 第三步：调用 BTE 系统的静态 等长肌力测量模块，指导被试者按照日 常开启瓶盖的习惯，均衡匀速地加力旋 拧瓶盖至最大力量，记录下测量数据； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 第四步：重复上述步骤，完成所 有被试人员最大腕部横向力矩的测量和 记录。 （3）特征人群瓶盖旋拧负荷实 验 第一、二步同特征人群开启能力 实验； 第三步：调用 BTE 系统的动态 等张肌力测量模块，选取 0.34N m、0.51N m、0.68N m、0.85N m、1.02N m 等 5 种阻力水平值，指 导被试者按照日常开启瓶盖的习惯，用 手旋拧瓶盖至瓶身转动或自身最大力量， 之后立即让被试者参照 BorgsRPE- Scale6-20 量表根据主观感受对旋拧负荷 做出评判5，结果以分值表示。 第四步：重复上述步骤，完成所 有被试人员三种饮用水样本的施力负荷 测量。 2 实验数据处理与结果 2.1 饮用水螺纹瓶盖拧开力矩实 验 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 （1）饮用水瓶盖的拧开力矩 根据 1.3 节规划的实验步骤，获 得 7 种矿泉水瓶盖的开启力测量数据。 表 1 所示为农夫山泉饮用天然水瓶盖测 试数据。 测试结果显示，上述七种品牌饮 用水螺纹瓶盖的拧开力矩范围为 0.71.8Nm。按照拧开力矩的平均值从 小到大排序为：农夫山泉 380mL娃哈 哈 550mL娃哈哈（氧道）550mL农夫 山泉 510mL康师傅（优悦）560mL娃 哈哈 596mL百岁山 348mL昆仑山 350mL康师傅 550mL恒大冰泉 500mL怡宝 555mL恒大冰泉 350mL 怡宝 350mL百岁山 570mL昆仑山 510mL。 （2）饮用水瓶盖的阻力模式 通过对测量数据的观察发现，不 同品牌不同规格的饮用水螺纹瓶盖在旋 拧开启过程中会出现两个阻力峰，从而 呈现出以下两种阻力模式。 分 析两个阻力峰的产生原因，第一阻力峰 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 的产生是为了克服瓶盖与瓶口螺纹副之 间的初始静摩擦力矩，第二阻力峰的产 生则是为了克服瓶盖与锁圈之间连接桥 的拉力及带来的额外摩擦力矩。 2.2 特征人群开启能力实验 根据 1.3 节规划的实验步骤，获 得被试者最大腕部横向力矩的测试数据， 并运用 SPSS21.0 对实验数据进行处理， 得到被试者的最大腕部横向力矩分布如 下图所示。 并计算得到第 5、10、25、50、75、90、95 百分位数 值，表 2 所示为康师傅（优悦）的最大 腕部横向力矩百分位数。 2.3 特征人群瓶盖旋拧负荷实验 根据 1.3 节中的实验步骤，获得 被试者在不同力矩水平下的旋拧负荷评 价分值和相应的散点图如下所示。 通过观察散点图发现，阻力力矩 数值与负荷评价分值之间近似服从指数 分布，运用 SPSS21.0 对实验数据进行 指数分布的曲线估计，得到负荷评价分 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 值B与拧开力矩T 之间的函数关系式 为： B 康师傅（优悦） =4.62e1.40T （1） B 农夫山泉=4.15e1.50T （2） B 昆仑山=3.93e1.33T （3） 将负荷评价分值B=13（“ 比较 费力”的最低一级）代入式 （1）（3）中，求得其相应的力矩为 0.68N m、0.71N m 和 0.84N m。 3 结论与建议 3.1 饮用水螺纹瓶盖拧开力矩的 允许值 实验结果表明，为确保至少 75% 的高中女学生能够独立拧开饮用水瓶盖， 考虑到不同瓶盖外观的影响，其拧开力 矩应小于 1.1N m。然而，参与实验 的 15 种类型的饮用水中只有 6 种满足 上述要求，其余饮用水的拧开力矩均大 于这一数值，部分样本的拧开力矩甚至 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 超过了 1.7N m，这意味着至少 90% 的高中女学生在没有他人帮助的情况下 无法独立拧开瓶盖。 3.2 饮用水螺纹瓶盖拧开力矩的 建议值 针对高中女学生这一特殊人群， 为使其能够在不太费力的情况下独立拧 开饮用水瓶盖，瓶盖的拧开力矩应小于 0.84N m。在参与测试的 15 种类型饮 用水中只有一种满足这一要求，其余类 型的饮用水螺纹瓶盖对于高中女学生而 言，即使能够拧开也需要付出较大的努 力，影响了这一人群的消费体验，不利 于产品的推广和销售。 3.3 饮用水螺纹瓶盖的改进设计 建议 1）由于螺纹瓶盖在开启过程中 存在两个阻力峰，为了减小瓶盖的拧开 力矩，在改M 设计时不仅仅要考虑降 低出厂包装时的初始拧紧力矩，