基于PhabrOmeter的毛巾織物手感風格評價

屠吉利，劉今強，2

(1.浙江理工大學先進紡織材料與制備技術教育部重點實驗室，浙江杭州 310018;2.浙江理工大學生態染整技術教育部工程研究中心，浙江杭州 310018)

織物風格是人的感覺器官對織物所作的綜合評價，有狹義和廣義之分。通過手感得出織物的風格稱為狹義風格;結合觸覺、視覺及聽覺等方面做出的織物風格評價即為廣義風格。

織物手感風格的評價方法有主觀評價和客觀評價［1］。主觀評價是依靠觸覺，獲取織物的風格評價。該方法是織物風格評價最基礎和最原始的方法，但存在較嚴重的缺陷:無法排除主觀任意性，不能定量描述。而客觀評價是指通過儀器的測試，獲得與織物風格有關的力學性能，計算得到織物的風格特征。該法克服了主觀評價任意性的缺點，是更為科學的評價方法［2］。

目前，客觀評價織物手感風格的方法主要有日本川端法(KES織物風格儀)、澳大利亞織物質量簡易測試法(FAST法)以及美國潘寧教授研制的PhabrOmeter織物手感評價法。其中，PhabrOmeter織物手感評價法是一種用模式識別方法提取織物手感本質特性，并與人的觸覺相標定的快速可靠的軟材料舒適度質量檢測技術，是全新的科學評價方法，可以針對手感對織物進行客觀評價和分級［3］。

本文將PhabrOmeter織物手感評價系統用于研究柔軟處理對毛巾織物手感風格的影響。

1 實驗部分

1.1 材料和儀器

織物為100%純棉毛巾，紗線線密度分別為:經紗28.1 tex，地經紗36.9 tex，緯紗28.1 tex，市購。柔軟劑A、B、C均由美國寶潔公司提供。

實驗儀器包括美式標準洗衣機(美國Kenmore公司)，NH45-19T滾筒排氣式干衣機(日本松下公司)，織物評價系統 PhabrOmeter3(美國 Nucybertek公司)等。

1.2 試樣柔軟處理工藝

配置工作液，浸漬→脫水(3 min)→烘干(45 min)。

考慮到毛巾織物的手感與其自身的含水量有關，為獲得穩定的測試效果，將柔軟整理后的試樣在恒溫恒濕(溫度(20±2)℃，濕度(65±3)%)環境中放置24 h。在距布邊5 cm處裁取3塊直徑約12 cm的圓進行PhabrOmeter風格測試，剩余部分用于主觀評價實驗。

1.3 織物風格測試

1.3.1 織物手感主觀評價

隨機選擇30人(男女比例為1∶1)，對實驗試樣進行手感觸摸以評價其柔軟程度。以未經柔軟處理的試樣1為參照物，柔軟程度記為0，并以5分為進制進行評價，分值越高表明柔軟程度越高。將30人的評分取平均值，得到織物手感的主觀評價［4］。實驗在恒溫恒濕房中進行。

1.3.2 PhabrOmeter織物風格儀測試

PhabrOmeter織物手感評價體系根據所測織物的厚度及質量，將織物分成4大類，即超輕織物(S＜280μg/cm)、輕織物(L在 280～1 200μg/cm之間)、中等重織物(M在1 200～3 440μg/cm之間)和厚重織物(H大于3 440μg/cm)，不同類型的織物測試方法不同。本文中使用的毛巾織物，屬于厚重織物范疇，測試時在試樣上放3個壓重盤。

測試項目包括織物載荷-位移曲線及曲線特征值、織物手感指紋圖、織物手感特性、織物相對手感值、織物懸垂系數。

2 結果與討論

2.1 織物風格主觀評價試驗結果

表1 試樣風格的主觀評價結果Tab.1 Subjective evaluation of fabric hand

由表1可知，試樣手感的排序為:試樣5＞試樣6＞試樣2＞試樣3＞試樣4＞試樣1。結合柔軟整理工藝發現:同質量濃度0.75 g/L下，經柔軟劑A整理的試樣手感最好，其次為柔軟劑B，柔軟劑C整理后試樣的手感較差;對于柔軟劑B、C來說，高濃度整理的試樣手感較好。

2.2 PhabrOmeter織物風格儀測試結果

圖1示出織物通過儀器測試環時，在相對應的108個位移點處受到的抽取力(各種小負荷力，如拉伸、彎曲、剪切、摩擦等)與位移關系曲線。該曲線包含了所有與織物手感相關的信息［5－6］。曲線的峰高、峰位置、曲線的上升斜率、曲線與橫坐標間的面積如表2所示。

表2 試樣載荷與位移曲線的相關特征值Tab.2 Characteristic values of samp les'force-disp lacement curves

圖1 與織物手感相關的載荷與位移曲線Fig.1 Force-displacement curves containing all information for fabric hand

將曲線上的點用軟件經過一系列統計分析，得到8個因子，結合織物性能相關理論，可知這8個因子可能與織物8種基本風格(織物畸變度、豐滿度、硬挺度、爽糙度、拉伸回彈度、柔軟度、壓縮回彈性、光滑度)相關，如圖2所示。該圖定義為織物的手感指紋圖，像人的指紋一樣，每種織物的手感指紋圖也是唯一的。但是在實際的驗證過程中，由于織物手感特征的復雜性，并缺乏較好的標準，無法完全明確地將這8個因子與8種不同手感特征一一對應。但研究發現，有3個因子分別與3個手感特征有很好的相關性，并且與川端系統中的相應手感特征值也有較好的相關性，因此，到目前為止，PhabrOmeter系統只定義了這3個手感特征值，分別為硬挺度(stiffness)、光 滑 度 (smoothness)和 柔 軟度(softness)［7］，其他未定義的特征值暫以 Vi(i=4～8)表示。分析指紋圖可發現，與經柔軟整理的樣品相比，原樣的硬挺度值明顯較小，光滑度值和柔軟度值明顯較大，說明柔軟劑明顯改變了試樣的手感風格;試樣5和試樣6的手感特征值與原樣的差異最大，說明其手感風格與原樣相差最遠;試樣5與試樣6的光滑度較接近，說明質量濃度為1.5 g/L的柔軟劑B和C的光滑整理效果相似。由此說明，指紋圖可以較直觀地揭示各試樣手感風格間的差異與相似之處。各試樣手感特征值的具體數值見表3。

圖2 所測試樣的手感指紋圖Fig.2 Fingerprints of samples

表3 試樣的手感特性值Tab.3 Characteristic values of fabric hand

通過計算被測織物與參照織物8個手感特征值的加權歐式距離，得到織物的相對手感特征值，如表3所示。其實際意義為被測織物相對于預先選定的參照織物的一種整體感覺或舒適度的描述，相對手感特征值越大，表明被測織物與參照織物在手感方面的差異越大［8］。

此外，該系統還提供了織物的懸垂系數與褶皺回復度。將參照試樣由系統設為0，則計算得到的相對手感值便成為所測試樣的等效懸垂系數，可用于評價織物的懸垂能力，試樣的懸垂系數如表3所示。褶皺回復度則是對試樣進行2次測試，2次懸垂系數間的差異則反映了織物的褶皺回復能力，其中2次測試間需提供試樣標準的回復時間。對本文測試的毛巾來說，其褶皺恢復能力對本身的使用性能無太大意義，故本文中未測試毛巾織物的褶皺回復度。

由表2、3數據可知，經柔軟處理后，織物的各項手感特征值都有改變，從而影響到毛巾織物使用時與人體皮膚間的觸感。結合圖1及表2數據可知，經柔軟整理后，試樣通過測試環時所受到的抽取力均變小，且高濃度柔軟整理后的試樣所受的力更小。結合PhabrOmeter測試原理可知，曲線的面積反映了織物通過測試環時需要的能量。曲線的面積越少，表明織物通過測試環所需的總能量越小，結合用手掌做手感評價的情況可知，此時手受到織物多種變形時所產生的綜合應力的刺激作用小，反饋到精神或者心理上時，便會覺得織物的整體手感好［9］，因此，在改善織物綜合手感方面，柔軟劑A效果最好，其次為柔軟劑B。這與表1中試樣主觀評價結果一致。

由圖2及表3可看出，未經柔軟劑處理后的毛巾織物硬挺度數值較小，光滑度、柔軟度、懸垂指數數值較大，意味著原樣織物手感較硬，光滑度、柔軟度、懸垂性較差［10］。經柔軟處理后，織物的光滑度和柔軟度提高，硬挺度降低，這可能與柔軟劑附著在纖維表面，降低纖維間的動摩擦阻力有關［11］。比較試樣5和試樣6可知，在高濃度時，試樣5的光滑度和柔軟度均好于試樣6。由日常經驗可知，較光滑和較柔軟的織物通過某個狹小的圓環時，所需的能量較少，這與實際測試的結果一致，即試樣5的載荷與移曲線峰面積較試樣6小。說明試樣6的綜合性能較試樣5差，這與相對手感值的排序有偏差，但與主觀評價結果一致，綜合分析知柔軟劑B的整理效果較柔軟劑C好。

3 結論

1)PhabrOmeter織物風格儀測試的是織物小應力下的物理力學性能，最終顯示的數值表示各種風格的程度值。該系統操作簡單，測試快捷，且測試原理與實際人手觸摸毛巾時對毛巾織物的施力方式一致，能夠準確有效地反映其手感風格，是一種客觀且定量的評價方法，具有較好的實際應用價值，發展前景較好。

2)PhabrOmeter可以方便地應用于柔軟劑對毛巾類織物手感風格影響的評價。根據指紋圖，可以清楚知道不同柔軟劑處理效果的差異或相似之處，以及柔軟劑對織物風格的影響趨勢。

3)PhabrOmeter織物風格儀的測試結果表明:柔軟劑A改善毛巾織物綜合風格的效果較好，其次為柔軟劑B。

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