不同織物彎曲性能測試儀測試結果的比較

吳巧英，胡 瀅，吳春勝，勞世慧

(1.浙江理工大學服裝學院，浙江 杭州 310018;2.浙江科技學院藝術設計學院，浙江 杭州 310023)

不同織物彎曲性能測試儀測試結果的比較

吳巧英1，胡 瀅1，吳春勝2，勞世慧1

(1.浙江理工大學服裝學院，浙江 杭州 310018;2.浙江科技學院藝術設計學院，浙江 杭州 310023)

為研究不同儀器彎曲性能測試結果的穩定性及其相關性，選取FAST-2彎曲儀和YG(B)022D型全自動織物硬挺度儀作為對比儀器，測試了15種棉織物、毛織物、絲織物在0°、45°、90°以及135°方向上的彎曲性能，計算了彎曲剛度測試結果的變異系數，并用統計分析方法進行數據處理。結果表明:硬挺度儀對3類織物的測試結果穩定性明顯優于FAST-2彎曲儀，差異程度從高到低排序依次是絲織物、毛織物和棉織物;2種儀器對毛織物的測試穩定性均優于其他2類織物，且2種儀器測試結果之間的相關系數達0.945，為強正相關。

彎曲性能;彎曲剛度;織物;誤差分析

織物的彎曲性能對服裝外觀造型、成衣可加工性及穿著舒適性等方面有較大影響［1］，準確評價彎曲性能對于合理選用織物，控制服裝產品質量有著重要的意義。國內外研究者致力于對織物彎曲性能客觀評價的研究，提出了許多測試方法和評價指標［2-3］，其中的斜面法因操作簡單，評價指標明晰而成為紡織服裝界應用最廣泛的測試方法［4］。斜面法應用懸臂梁力學模型［5］，測得彎曲長度，計算得到織物彎曲剛度，已成為各國的標準測試方法，如美國的ASTM，中國的GB等。該法也被廣泛應用于儀器的開發研制中，如澳大利亞聯邦科學與工業研究所(CSIRO)的FAST-2彎曲測試儀，國產各型號手動或自動的織物硬挺度測試儀。國內外學者的研究結果表明，斜面法中的彎曲剛度與其他方法如純彎曲法［6-7］、水滴法［8］等測得的彎曲性能指標之間具有較高程度線性相關關系。但是，斜面法存在一定局限性，該法不適于測量特別柔軟、卷曲或扭轉現象嚴重的織物，并且測試過程中容易出現誤差［3］，影響測試結果的穩定性和準確性。隨著新產品、新材料的不斷開發和應用，急需在提高儀器的測試穩定性和準確度等方面加強研究。

本文擬通過2種基于斜面法的常用彎曲剛度測試儀實驗結果的比較分析，研究2種儀器測試結果的穩定性和相關性，分析誤差產生原因和減少誤差的途徑，以期為減少織物彎曲性能測試誤差，提高測試準確性提供參考。

1 實驗部分

1.1 儀器

選取 FAST-2彎曲儀(以下簡稱儀器 1)和YG(B)022D型全自動織物硬挺度儀(以下簡稱儀器2)作為對比儀器。

1.2 實驗材料的選取

織物的選取遵循常見、多樣及代表性相結合的原則，根據織物的厚薄、織物結構組織的不同，選取生產中常見的棉織物、絲織物和毛織物各5種(不包含特別柔軟、卷曲或扭轉嚴重的織物)。織物基本參數見表1，其中棉織物、絲織物和毛織物試樣對應的編號分別為1～5、6～10和11 ～15。

1.3 實驗設計及結果評價方法

分別用FAST-2彎曲儀和YG(B)022D型全自動織物硬挺度儀，在標準大氣環境中測試織物經、緯向、45°和135°斜向等4個方向的彎曲性能，2種儀器的彎曲性能測試實驗方案見表2，其中后者的測試方法依據GB/T 18318.1—2009《紡織品彎曲性能的測定第1部分:斜面法》。

彎曲儀與硬挺度儀的評價指標相同，彎曲長度C通過測量直接得到，而后通過式(1)計算得到彎曲剛度:

式中:B為彎曲剛度，μN·m;W為織物面密度，g/m2;C為彎曲長度，mm。

表1 織物基本參數Tab.1 Specification parameters of fabric

表2 2種儀器的彎曲剛度測試實驗方案Tab.2 Experimental scheme for determination of bending behavior by using two apparatuses

2 實驗結果與分析

2.1 實驗結果

表3列出經向(0°)和緯向(90°)試樣彎曲剛度的測試結果。

2.2 測試結果的穩定性比較

由表3可見，彎曲儀(儀器1)測得的織物彎曲剛度低于硬挺度儀(儀器2)，分析原因為2種儀器測試原理相同，但采用的試樣尺寸不同，導致測得彎曲剛度數值不同［9］，因此選用變異系數來比較2種儀器測試結果的離散程度［6］，變異系數越大，測試結果波動性越大，儀器穩定性越低。變異系數的計算公式為

表3 彎曲剛度測試結果Tab.3 Test results of bending rigidity μN·m

表4 彎曲剛度測量值的變異系數CV值Tab.4 Coefficient of variation of bending rigidity%

用單因素方差分析法［10］比較相同儀器測得0°、45°、90°、135°這4 個方向的彎曲剛度測量值變異系數均值，得到儀器1和儀器2的F檢驗值分別為1.728、0.488，對應的顯著性分別為 0.172、0.692，均高于顯著水平0.05，變異系數均值無顯著差異。結果表明，用相同儀器測量織物不同方向彎曲剛度，測量結果的穩定性無顯著差異。

用單因素方差分析法比較相同儀器測得不同織物類別的彎曲剛度測量值變異系數均值。儀器2不同織物類別之間的彎曲剛度測量值變異系數方差不齊(Levene統計量的顯著性為0.012，小于顯著水平0.05)，故先將數據進行對數轉換，使其滿足方差齊性要求(對數轉換后數據的Levene統計量的顯著性為0969)［10］。由此得到儀器1和儀器2的F檢驗值分別為 4.448、9.588，對應的顯著性分別為0.016、小于0.001，可見用同一種儀器測量的不同面料類別的變異系數均值差異顯著。

用Tukey多重比較檢驗法［10］對不同類別織物彎曲剛度測量值變異系數作進一步分析，檢驗結果列于表5。可見，2種儀器測量毛織物的彎曲剛度變異系數均值分別為最小，表明毛織物的測量穩定性最好。對于儀器1，棉織物與絲織物及毛織物的彎曲剛度變異系數均值無顯著差異(顯著性分別為0.746和0.091)，而絲織物與毛織物差異顯著(顯著性為0.016)，表明儀器1測量毛織物的穩定性明顯高于絲織物。對于儀器2，絲織物與棉織物及毛織物的彎曲剛度變異系數均值無顯著差異(顯著性分別為0.108和0.185)，而棉織物與毛織物差異非常顯著(顯著性為0.001)，表明儀器2測量毛織物的穩定性明顯高于棉織物。

表5 不同類別織物彎曲剛度測量值變異系數CV的多重比較檢驗結果Tab.5 Results of multiple comparisons of CV of bending rigidity among different fabric types

用兩配對t檢驗法［10］比較2種儀器測得3類織物彎曲剛度B測量值變異系數均值，結果見表6。

由表6可見，不論哪類織物，2種儀器的彎曲剛度變異系數均值都存在顯著差異(顯著性均小于0.05)，表明儀器2(硬挺度儀)測得彎曲剛度的變異系數明顯低于儀器1(彎曲儀)，硬挺度儀的穩定性明顯較優。另根據t檢驗值大小可以看出，2種儀器的測試穩定性從高到低排序依次為絲織物、毛織物和棉織物，對應的變異系數均值差分別為5.04%、3.42%和2.93%。

表6 2種儀器彎曲剛度測量值變異系數CV的配對樣本t檢驗結果Tab.6 Results of paired sample test of CV of bending rigidity between two apparatuses

2.3 二種儀器測試結果相關分析

采用儀器1(彎曲儀)與儀器2(硬挺度儀)測得面料4個方向彎曲剛度的散點圖，結果見圖1。由圖可見，2種儀器測得的彎曲剛度呈明顯的正線性關系。2個變量間的相關系數為0.945，呈高度正相關關系。

圖1 2種儀器彎曲剛度測試結果散點圖Fig.4 Scatter diagram of bending rigidity tested by two apparatuses

通過回歸分析［10］，可建立硬挺度儀和彎曲儀彎曲剛度測量值(分別對應B1和B2)之間的回歸方程為

考察回歸方程的顯著性，得到F檢驗值為487.556，相應的顯著性小于0.001，回歸方程非常顯著。考察回歸系數的顯著性，得到t檢驗值為22.081，相應的概率p值小于0.001，回歸系數非常顯著，表明建立的回歸方程有統計意義，2個變量之間線性關系顯著，2種儀器測得的彎曲剛度具有較好的可替代性。

3 彎曲剛度測試實驗誤差分析

3.1 裝置使用誤差

彎曲儀和硬挺度儀均采用是斜面法，采用懸臂梁原理，因此彎曲長度測量準確與否非常關鍵。本文研究發現，2種儀器測試過程中，有時試樣頂端會黏著在滑板上而突然掉下［11］，或者由于摩擦太大黏在滑板上無法自然垂下使測得的彎曲長度發生誤差，因此在測量中遇到試樣黏在壓板上不能自然落下的情況，須停止測試，取出試樣后將其放置在一旁，調整一段時間后再進行測試。此外，用彎曲儀測試時，人工推鋁板的速度需勻速而緩慢，當紅燈亮起時要多來回推動幾次，使得系統記錄的值更精確。

3.2 人為誤差

硬挺度儀是用紅外線來測試織物受重力作用自然彎曲與41.5°斜面接觸時的長度，因此在測試時，絕對不能用手或者其他物品遮擋住紅外線。在測試過程中，試樣放置在測試臺上，都必須與托板前端對齊，超出或者不到托板前端，都會直接影響測試結果的穩定性。為確保實驗數據的準確性，進行多次測試取平均值［12］。

3.3 試樣誤差

試樣要求邊緣剪得干凈、平直，特別是矩形的寬度，必須要確保沒有紗線松散的現象，若有紗線松散，硬挺度儀的紅外線可能在松散的紗線接觸到斜面時就停止測試，記錄下錯誤的彎曲長度，從而產生誤差。且織物的彎曲剛度會受到織物試樣平整度的影響，因此在裁剪試樣時，必須先熨燙織物，待其平整后再進行裁剪。

3.4 環境誤差

彎曲儀和硬挺度儀都要求在標準大氣狀態，即溫度為20℃、相對濕度為65%的環境下進行織物彎曲性能的測試，因此要控制好測試環境的濕度與溫度，并且將試樣在該環境下調濕24 h。

4 結論

1)用相同儀器測量織物在4個不同方向的彎曲剛度，測量結果的穩定性無顯著差異。

2)棉、絲、毛3類織物彎曲剛度測量結果的穩定性存在差異，2種儀器對于毛織物彎曲剛度測量結果的穩定性均優于其他2類織物，且彎曲儀和硬挺度儀測量毛織物的穩定性分別明顯高于絲織物和棉織物。

3)硬挺度儀對3類織物的測試結果穩定性明顯優于彎曲儀，差異程度從高到低排序依次是絲織物、毛織物和棉織物。

4)彎曲儀與硬挺度儀測試彎曲剛度的原理相同，采用的試樣尺寸不同，因此測得彎曲剛度數值不同，硬挺度儀測試結果高于彎曲儀，但2種儀器的測試結果之間的相關系數達0.945，為強正相關，并建立了二者之間的回歸模型。

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Comparative analysis on test results of different fabric bending behavior test apparatus

WU Qiaoying1，HU Ying1，WU Chunsheng2，LAO Shihui1
(1.School of Fashion Design and Engineering，Zhejiang Sci-Tech University，Hangzhou，Zhejiang 310018，China;2.School of Art and Design，Zhejiang University of Science and Technology，Hangzhou，Zhejiang 310023，China)

In order to compare the difference in test stability of bending property and find out the relationship among different apparatus，the FAST-2 bending instrument and the automatic fabric stiffness tester were chosen to acquire bending data of fabrics.Fifteen fabrics including cotton，silk and wool fabrics were selected and the bending properties at 0°，45°，90°and 135°were tested.The coefficient of variation of bending rigidity was calculated.Then the data were processed with statistical analysis.It is found that the test stability of stiffness tester is better than that of FAST-2 bending instrument for all three types of fabric.The degree of difference from highest to lowest is silk，wool and cotton fabrics.Both of the stabilities of wool fabric tested by these two apparatus are the best among three types of fabric.The bending rigidity tested by these two apparatus has a strong positive correlation，and the correlation coefficient between them is 0.945.

bending property;bending rigidity;fabric;error analysis

TS 941.2

A

10.13475/j.fzxb.20140705305

2014-07-24

2014-11-20

“紡織科學與工程”重中之重一級學科中青年拔尖人才和中青年骨干人才培養計劃資助項目(11110532241411);浙江理工大學科研啟動基金項目(14072098-Y)

吳巧英(1972—)，女，教授，博士。主要研究方向為服裝設計與技術、服裝消費科學。E-mail:qywu@zstu.edu.cn。