精紡毛織物最大縫縮率與面料的紗向角度相關(guān)性模型的討論

劉冠彬，王玉嶺，張文斌

（1.廈門理工學(xué)院 設(shè)計(jì)藝術(shù)系，福建 廈門 361024；2.東華大學(xué) 服裝和藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，上海 200051）

精紡毛織物最大縫縮率與面料的紗向角度相關(guān)性模型的討論

劉冠彬1，2，王玉嶺2，張文斌2

（1.廈門理工學(xué)院 設(shè)計(jì)藝術(shù)系，福建 廈門 361024；2.東華大學(xué) 服裝和藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，上海 200051）

在精紡毛織物縫合工藝體系中，縫邊的不同紗向角度對(duì)縫合的最大縫縮率的影響是結(jié)構(gòu)和工藝立體配伍的基礎(chǔ).為構(gòu)建最大縫縮率的理論方程，從力學(xué)平衡角度探討面料力學(xué)性能對(duì)縫縮率的影響，分析不同紗向角度的面料之間縫合最大縫縮率的關(guān)系.研究表明，在紗向角度為0°～45°時(shí)，面料的最大縫縮率隨紗向角度的增大而增大；在紗向角度為45°～90°時(shí)，面料的最大縫縮率隨紗向角度的增大而減小.試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果表明，本文提出的輕薄精紡毛織物不同紗向角度面料最大縫縮率理論模型具有一定的實(shí)用操作性.

精紡毛織物；最大縫縮率；紗向角度；面料力學(xué)性能

基于服裝工藝技術(shù)角度，面料縫合成型性的研究在近10年已成為關(guān)注的熱點(diǎn)，但是基于結(jié)構(gòu)工藝立體配伍角度的研究并不多.關(guān)于探討最大縫縮率和面料物理力學(xué)性能關(guān)系的研究已有相關(guān)報(bào)道.MASAKO［1］探討了新合纖織物縫縮率與力學(xué)性能的關(guān)系，并得到了不同服裝面料縫紉起皺的預(yù)測(cè)方程.YANADA［2］從實(shí)用性出發(fā)探討了縫紉起皺等級(jí)與織物力學(xué)性能的關(guān)系，導(dǎo)出了男西裝與女裝服用面料的回歸方程，用于對(duì)面料縫制品質(zhì)的預(yù)測(cè)及選擇，并建立相關(guān)模型.楊建忠等［3］根據(jù)彈性體的屈曲變形理論，對(duì)輕薄織物屈曲變形作了理論分析，計(jì)算了輕薄織物水平方向屈曲最短理論長(zhǎng)度，分析了輕薄織物屈曲最短理論長(zhǎng)度與實(shí)測(cè)縫紉厚度應(yīng)變和AATCC評(píng)級(jí)相關(guān)性.在羊毛面料超喂縫縮率與力學(xué)性能的關(guān)系中，許同洪等［4］以FAST測(cè)試儀測(cè)得相關(guān)數(shù)據(jù)來預(yù)測(cè)毛面料超喂縫制下的縫縮率，建立了面料超喂縫紉時(shí)縫縮率與織物彎拉模量比之間的理論方程.但這些研究并沒有從面料的幾何形狀的縫合關(guān)系來討論不同面料、不同紗向角度等關(guān)鍵因素之間的相關(guān)性，分析其對(duì)縫合工藝的影響，也沒有深入到建立工藝配伍模型的縫合規(guī)則，來指導(dǎo)服裝造型結(jié)構(gòu)工藝的設(shè)計(jì).

1 精紡毛織物最大縫縮率的理論模型

圖1所示為面料A及B縫合力學(xué)平衡分析圖，其中，lA為縫合時(shí)較長(zhǎng)面料的長(zhǎng)度；lB為縫合時(shí)較短面料的長(zhǎng)度.

圖1 試樣A和B縫合力學(xué)平衡分析圖Fig.1 The analysis figure on the mechanics balance of sewing between sample Aand B

f1＋f2＝0，得

故M（x）＝－f（x）y，

又f（x）＝kΔx ＝k（x－lB），得到f（l0）＝k（l0－lB），則

其中：EI為面料的彎曲模量；k為面料的拉伸彈性系數(shù)；l0為最大縫縮時(shí)穩(wěn)定的長(zhǎng)度；n表示縫合單元數(shù)；x為面料縫縮橫向的改變量.

2 紗向角度對(duì)面料縫縮率影響的相關(guān)因子分析

由于面料具有各向異性，因此，面料的紗向角度對(duì)面料的力學(xué)性能有較大的影響，由式（1）可知，值基本上決定了織物的最大縫縮率時(shí)平衡量l0，所以討論面料紗向角度對(duì)值的影響具有較高的現(xiàn)實(shí)意義.

服裝制作過程中，結(jié)構(gòu)線的縫合很少沿經(jīng)向或緯向縫合，大部分是不同角度紗線間的縫合，因此，不同角度紗線間縫合的縫縮率對(duì)服裝造型影響的研究相當(dāng)重要.

2.1 紗向角度與B值的關(guān)系

由文獻(xiàn)［5］有式（2）和（3）.

其中：BFAST（θ）為用FAST測(cè)試得到的彎曲剛度；BKES（θ）為用KES測(cè)試得到的彎曲剛度；B（θ）B為面料彎曲后形成圓柱面時(shí)平行于圓柱面軸線的彎曲剛度；B（θ）T為垂直于圓柱面的彎曲剛度；θ為紗向角度；B（90°）和B（0°）分別為面料經(jīng)向和緯向彎曲剛度；J（90°）和J（0°）分別為經(jīng)向紗線和緯向紗線在斜向彎曲時(shí)呈現(xiàn)的抗扭剛度.

通常情況下，B（θ）T隨面料斜向變化程度較小，因此，需測(cè)量的面料彎曲剛度主要是平行于圓柱面軸線的B （θ）B.

由式（3）和（4）可知，當(dāng)V ＝0時(shí)，J（90°）和J（0°）可忽略，面料在經(jīng)、緯向之間的斜向彎曲剛度會(huì)出現(xiàn)明顯最小值，此時(shí)

當(dāng)V ＝ 1 時(shí)，J（90°）＝ B（90°），J（0°）＝B（0°），面料的彎曲剛度除在0°和90°時(shí)沒有最小值，此時(shí)

在0°≤θ≤90°范圍內(nèi)，B（θ）值單調(diào)遞增.

當(dāng)0＜V ＜1時(shí)，令4B（45°）－ ［B（90°）＋B（0°）］＝ M，則

在0°≤θ≤45°時(shí)，cosθ＞sinθ；在45°≤θ≤90°時(shí)，cosθ＜sinθ.通過對(duì)14種面料經(jīng)緯向和斜45°的B值測(cè)量可知：2B（90°）－M＞0；M－2B（0°）＜0且｜2B（90°）－M｜＞｜M－2B（0°）｜.因此，B（θ）在45°≤θ≤90°時(shí)單調(diào)遞增，在0°≤θ≤45°范圍內(nèi)，只有當(dāng)sin2θ［2B（90°）－M］＋cos2θ［M－2B（0°）］≥0時(shí)，θ≥arctan，即B（θ）在0°≤θ≤arctan時(shí)單調(diào)遞減，在

2.2 紗向角度與k值的關(guān)系

由于織物的彈性系數(shù)k與織物小負(fù)荷下的彈性模量E的10倍在數(shù)值上近似相等，因此，本文采用面料在定負(fù)荷（4.9和19.6cN/cm）下的彈性模量，計(jì)算彈性系數(shù)k值.由文獻(xiàn)［6］有式（5）.其中：E（θ）為定負(fù)荷下面料沿與緯向θ角度下的彈性模量；E（90°）和E（0°）分別為定負(fù)荷下面料沿經(jīng)、緯向下的彈性模量；G為面料在平面內(nèi)的剪切模量；ν12為泊松比.

對(duì)于寬5cm、長(zhǎng)30cm的試樣面料，在定負(fù)荷下，其45°斜向的彈性模量可由INSTRON織物強(qiáng)力測(cè)試儀測(cè)得.

對(duì)面料 （FA，［λX·λY－θ1］）和 （FB，［λX·λ1Y－θ2］）之間進(jìn)行吃勢(shì)的縫合，其中：λX，λY和θ分別為面料A和B的縫合長(zhǎng)度和寬度及面料的紗向角度.最大縫縮率sUA＝×100%.

由式（2）知，EI值與B 值呈正比，在0°≤θ≤90°范圍內(nèi)，EI值與B值同步變化，且EI值隨θ值的增大而呈現(xiàn)出先遞減再遞增的趨勢(shì).由于k在小負(fù)荷力作用下與10 E值近似相等，因此k值的變化與E值同步，即在0°≤θ≤90°范圍內(nèi)，k值隨θ值的增大呈現(xiàn)先遞減再遞增的趨勢(shì).綜上所述，由≥0可知：0°≤θ≤45°時(shí)，隨θ值的增大而遞減，最大縮縫率sUA隨θ值的增大而遞增；45°＜θ≤90°范圍附近，（θ）隨θ值的增大而遞增，sUA隨θ值的增大而遞減.

2.4 不同紗向角度的面料之間縫合的縫縮率分析

λ1Y≥λY且θ1≠θ2，由縫縮平衡方程l0＝π·可知，得到縫縮后平衡點(diǎn)時(shí)，其中 （FB，［λX·－θ2］）決 定 EI 值大 小，（FA，［λX·λY－θ1］）決定k值，即由于面料的各向異性，不同紗向使值產(chǎn)生比較大的變化，被吃勢(shì)的面料（較長(zhǎng)的面料）決定EI值，吃勢(shì)的面料（較短的面料）決定k值.

在0°≤θ≤45°時(shí)，不同紗向角度面料間的縮縫采取縮縫較大角度的試樣，因此，對(duì)于被吃勢(shì)的面料，其角度固定后，EI值為定值；隨著吃勢(shì)的面料紗向角度的增加，其k值逐漸增大，被吃勢(shì)的面料和吃勢(shì)的面料經(jīng)縮縫組合后，組合體的隨吃勢(shì)的面料紗向角度的增大而減小，被吃勢(shì)面料的縮縫率隨之增大.在45°＜θ≤90°時(shí)，不同紗向角度面料的縮縫采取縮縫較小角度的試樣，因此對(duì)于被吃勢(shì)的面料，其紗向角度固定后，EI值為定值；隨著吃勢(shì)的面料紗向角度的增加，其k值逐漸減小，被吃勢(shì)的面料和吃勢(shì)的面料經(jīng)縮縫組合后，組合體的隨

吃勢(shì)的面料紗向角度的增加而增大，被吃勢(shì)的面料的縮縫率隨之減小.

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

為檢驗(yàn)同種輕薄精紡毛織物的不同紗向角度的面料縫縮率關(guān)系，本文從14種試驗(yàn)面料選取4種具有不同結(jié)構(gòu)規(guī)格參數(shù)的面料，以驗(yàn)證不同紗線角度面料縫縮率的理論值與實(shí)測(cè)值的關(guān)系.

3.1 試驗(yàn)

試樣面料在0°，45°和90°（如圖2（a）所示）的B（θ）和E（θ）值分別由 KES－FB系統(tǒng)和INSTRON織物強(qiáng)力儀（如圖2（b）所示）測(cè)得，結(jié)果如表1所示.

圖2 INSTRON織物強(qiáng)力儀及試樣圖Fig.2 Fabric tensile strength instrument and sample

表1 織物理論縫縮率測(cè)量值Table 1 Sewing shrinkage values of fabric in theory

3.2 B和k值的計(jì)算

由式（3）和（5）可得4種試驗(yàn)面料不同角度下的B和k值如圖3和4所示.由圖3和4可知，輕薄精紡毛織物的彎曲剛度在0°～90°范圍內(nèi)呈現(xiàn)先減小再增大的趨勢(shì)，與前面理論分析結(jié)果基本一致；其拉伸彈性系數(shù)在0°～90°范圍內(nèi)呈現(xiàn)先減小再增大的趨勢(shì)，試驗(yàn)結(jié)果與前面理論分析結(jié)果一致.

圖3 4種不同精紡毛織物的紗向角度與織物彎曲剛度的變化關(guān)系圖Fig.3 The relationship between yarn angle and fabric bending ligidity of four different worsted fabrics

圖4 4種不同精紡毛織物的紗向角度與織物拉伸彈性系數(shù)的變化關(guān)系圖Fig.4 The relationship between yarn angle and fabric tensile elastic coefficient of four different worsted fabrics

3.3 理論值與實(shí)測(cè)值的關(guān)系

4種試樣的不同紗向角度縫合時(shí)的最大縫縮率理論值與實(shí)測(cè)值比較關(guān)系如圖5所示.由圖5可以看出，試樣的理論值與實(shí)測(cè)值趨于一致，說明輕薄精紡毛織物不同紗向角度面料最大縫縮率的理論方程具有一定的實(shí)用操作性.由于本文主要研究面料力學(xué)性能對(duì)縫縮率的影響，沒有考慮縫線張力對(duì)面料縫合的影響，因此，縫縮率的理論計(jì)算值與實(shí)測(cè)值之間有一定的誤差，應(yīng)用時(shí)應(yīng)考慮縫線的張力給予修正.

4 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)縫合最大縫縮率的理論方程，對(duì)影響縫縮率的面料紗向角度進(jìn)行分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，得到如下結(jié)論.

（1）在0°≤θ≤45°時(shí)，不同紗向角度面料間的縮縫采取縮縫較大紗向角度的試樣，因此，在被吃勢(shì)的面料紗向角度固定后，其EI值為定值；隨著吃勢(shì)的面料紗向角度的增加，其k值逐漸增大，被吃勢(shì)的面料和吃勢(shì)的面料經(jīng)縮縫組合后，組合體的隨吃勢(shì)的面料紗向角度的增大而減小，被吃勢(shì)的面料的縮縫率隨之增大.

（2）在45°＜θ≤90°時(shí)，不同紗向角度面料的縮縫采取縮縫較小紗向角度的試樣，因此，在被吃勢(shì)的面料紗向角度固定后，其EI值為定值；隨著吃勢(shì)的面料紗向角度的增加，其k值逐漸減小，被吃勢(shì)的面料和吃勢(shì)的面料經(jīng)縮縫組合后，組合體的隨吃勢(shì)的面料紗向角度的增加而增大，被吃勢(shì)的面料的縮縫率隨之減小.

［1］MASAKO N.Sewability of new synthetic fabric［J］.Jpn Res Assn Text End－Uses，1994，35（1）：20－－29.

［2］YANADA Y.A study on seam pucking［J］.Jpn Res Assn Text End－Uses，1993，34（3）：37－45.

［3］楊建忠，王善元.輕薄織物屈曲變形與縫紉起皺關(guān)系的研究［J］.西北紡織工學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，15（1）：5－10.

［4］許同洪，顧平.羊毛面料的超喂縫縮率與力學(xué)性能的關(guān)系［J］.紡織學(xué)報(bào)，2009，30（7）：47－50.

［5］COOPER D N E.The effect of twist upon bending properties［J］.Textile Research Journal，1960，30：150－151.doi：10.1177/004051756003000207.

［6］COOPER D N E.The stiffness of woven textile［J］.Journal of the Textile Institute Transactions，1960，51（8）：317－335.

The Discussion of the Relativity Model of Maximum Sew Shrinkage by Sewing Worsted Fabric and the Fabric's Yarn Angle

LIU Guan－bin1，2，WANG Yu－ling2，ZHANG Wen－bin2
（1.Faculty of Design Arts，Xiamen University of Technology，F(xiàn)ujian Xiamen 361024，China；2.Fashion and Art Design Institute，Donghua University，Shanghai 200051，China）

In the worsted fabrics suture technical system，different seam yarn angles lead to different maximum sew shrinkage，which is the foundation of the compatibility between structure and technician.In order to get the theory equation of the maximum sew shrinkage，the effects of the fabric mechanical properties to the maximum sew shrinkage are discussed based on the mechanical balance.The effects of the yarn angles to the maximum sew shrinkage are also analyzed.The research result indicates that while the yarn angle is 0°－4 5°，the maximum sew shrinkage of fabric is increased with the increase of yarn angle，but decreased while the yarn angle is 4 5°－9 0°.The experiment verifies that the proposed worsted fabric with different yarn angle of maximum sew shrinkage theoretical model has certain practical operation.

worsted fabrics；maximum sew shrinkage；yarn angle；fabric mechanical properties

TS 941.63

A

2011－04－14

劉冠彬（1971—），男，湖南邵東人，副教授，博士，研究方向?yàn)閿?shù)字化服裝技術(shù)和高級(jí)服裝設(shè)計(jì).E－mail：liuguanbingfd＠163.com

1671－0444（2012）03－0303－05