基于馬鞍法的機織物彎曲性能測試方法的有效性研究

程浩南

（江西服裝學院工程分院，江西南昌 330201）

織物的彎曲性能是評價織物風格的一項重要力學性能指標，受到人們的廣泛關注[1]。在穿著中彎曲性能直接影響著內衣的貼身性、柔軟性和懸垂特性，也影響著外衣的挺括性、抗皺性、保形與造型等特征[2-4]。

現有織物測試方法有多種，其中包括中國紡織工業聯合會提出，全國紡織品標準化技術委員會基礎標準分會歸口，紡織工業標準化研究所、國家紡織品質量監督檢驗中心起草的GB18318—2009 中的6種方法，斜面法、心形法、格萊法、懸臂法、純彎曲法以及馬鞍法[5]。

馬鞍法雖然被寫進國家標準中作為織物彎曲性能測試的第六部分，但是具體的測試方法并沒有給出[5]。根據織物馬鞍狀彎曲的特點，在楊振威等人的研究基礎上[6]，本文自制了一套馬鞍狀織物彎曲的測試裝置，該裝置與Instron萬能強力機相配合，將最大抗彎曲力FM和彎曲遲滯A作為測試指標[7]，然后再利用KES風格儀對織物的測試，分別將KES風格儀測試指標中的平均彎曲剛度B和平均彎曲滯后量2HB進行線性相關性分析，探討織物基于馬鞍法對織物彎曲性能進行測試的有效性，為織物彎曲性能測試方法的研究提供一些理論參考。

1 實驗

1.1 實驗材料

本實驗過程選用純棉、化纖和毛織物3種不同材料的機織物，每種織物各取2種試樣，其具體規格參數見表1。

表1 試樣規格具體參數

1.2 實驗儀器及實驗參數

KES織物風格儀織物（日本KATO公司生產）；自制織物馬鞍狀彎曲測試夾具，如圖1所示，試樣長度選擇65mm，試樣寬度30mm，馬鞍肩寬25mm，加載速度20mm/min；Instron 5966型萬能材料試驗機（美國英斯特朗公司），該儀器使用Bluehill 2軟件，力傳感器有2.5 N，載荷精度 ± 0.1%，加載速度范圍0.05-1000 mm/min，傳感器識別模式可用于載荷傳感器和引伸計的自動傳感器識別。

圖 1 馬鞍法織物彎曲性能試樣夾持裝置

1.3 織物彎曲性測試

1.3.1 KES織物風格儀彎曲測試

織物在受到力或力矩作用時會產生彎曲變形，織物的彎曲性能就是織物本身抵抗彎曲變形的能力。風格儀的原理便是令織物在經/緯向產生規定程度的彎曲變形，然后測試織物在規定彎曲變形下的抗彎剛度等指標。

1.3.1.1 試樣制作：在織物經過低溫熨燙、自然干燥、消除內應力后將織物裁剪成20cm×20cm的試樣，經緯向分別做好標記，后調濕24小時,測試環境保持在溫度為(20±2) 和相對濕度為(65±2) %，夾距為1cm,實驗速度為（曲率）0.5cm-1，試樣彎曲曲率擺動范圍為2.5cm-1。

1.3.1.2 測試指標和測試結果的記錄：平均彎曲剛度BK(cN·cm2/cm)，其風格含義為織物的身骨（剛柔性）。平均彎曲滯后量2HB（cN·cm/cm)，其風格含義為織物的活絡（彈跳性），其值越小，變形回復能力越好。

1.3.2 自制馬鞍法織物彎曲裝置彎曲測試

1.3.2.1 試樣制作及要求。將織物經過低溫熨燙、自然干燥、消除內應力。根據正交試驗設計表的內容，將6種織物按照經緯向和實驗要求尺寸（長度65mm，寬度30mm）進行裁剪，做好標記，然后調濕24小時，測試環境保持在溫度為(20±2) 和相對濕度為(65±2) %。

1.3.2.2 將試樣按一定肩寬彎曲成馬鞍狀，固定在加持面上。將加載面與Instron傳感器相連。當加載面隨著萬能強力機橫梁一定速度勻速下降，加載面與試樣接觸并出現一定負荷時位移計為0，當彎曲到一定位移之后，加載面隨著橫梁按同一速度返回，返回到位移0值處。Instron自動記錄位移與載荷，并且輸出載荷—位移曲線，這樣完成了數據的采集過程。1.3.2.3 測試指標和測試結果的記錄。只要記錄最大抗彎曲力FM（cN/mm），表示織物彎曲位移為20mm時試樣上的抗彎力；彎曲遲滯A（cN/mm）表示織物彎曲過程中彎曲曲線和恢復曲線的最大差值。

2 實驗數據及分析

2.1 織物彎曲性測試數據

分別采用自制的馬鞍法織物彎曲測試裝置和KES織物風格儀對6種不同織物的經緯向進行彎曲性能測試，其具體測試數據見表2。

2.2 實驗數據分析

分別將表中FM與BK和A與2HB相對應的測試數據數據進行線性相關分析，在置信度為95%的情況下，得出兩組測試指標的線性相關曲線、相關方程以及各項系數，具體見表3。

表2 兩種彎曲測試方法具體測試結果

表3 FM與BK和A與2HB兩組測試指標的相關性

圖2顯示:馬鞍法最大抗彎力與KES彎曲剛度呈顯著的正線性相關關系，即彎曲剛度越大的織物，也就越硬挺，是越不容易彎曲的織物，在馬鞍法中最大抗彎力也就相應越大。對應的回歸方程是：BK=0.014+0.018×FM，判定系數為R2=0.982。

圖 2 最大彎曲力FM與彎曲剛度BK線性相關曲線

圖3 彎曲遲滯A與彎曲滯后HB的線性相關曲線

圖3顯示，馬鞍法彎曲遲滯A與KES的彎曲滯后矩成明顯的線性相關關系，彎曲滯后矩增大，彎曲遲滯也明顯增大，表示織物抵抗彎曲的能力越弱，對應的回歸方程是：2HB=0.032+0.026×A，判定系數R2=0.907。

由查F檢驗表知，在置信度為95%的情況下，F0.05(1，12-2)=4.96；表3-9中的F值均大于4.96，這表明線性相關方程都有效，說明了利用自制的馬鞍法測試裝置對機織物進行彎曲測試的結果與利用KES測試結果之間具有良好的線性相關，即驗證了機織物基于馬鞍法進行彎曲性能測試具有實測有效性。

3 結論

將自制實驗裝置的實驗結果與KES風格儀進行相關性線性分析，發現單次循環測試結果相關性較好，說明內在抗彎機理是一致的，進一步驗證織物基于馬鞍法進行彎曲性能測試的有效性。但是由于時間和成本的原因，自制馬鞍法織物彎曲裝置稍顯粗糙，實驗的試樣也較少，不能準確地表達實驗的目的，在以后的研究中，還需要進一步提高該測試裝置的加工精度，增加試樣的種類和數量，才能更準確地驗證織物基于馬鞍法進行彎曲性能測試的有效性。

[1]姚 穆．紡織材料學[M]．北京：中國紡織出版社.1996.

[2]楊 萍．紗線與織物的彎曲剛度研究［D]．上海: 東華大學.2002: 23－47．

[3]KANG Taejin， JOO Kiho． Analyzing fabric bucking based on nonlinear bending properties[J]．Textile Research Journal.2004(74): 172 － 177．

[4]劉成霞，韓永華，張才前.基于圖像處理的織物彎曲性能測試方法[J].紡織學報.2013,34(7):52-56.

[5]GB/T 18318.1-2009,紡織品彎曲性能的測定第六部分:馬鞍法[S].北京:北京標準出版社.2009.

[6]楊振威，燕紅雁，張 輝．織物馬鞍狀彎曲試驗研究[J]．紡織科技進展.2014(1):40-43.

[7]劉延波.紡織材料彎曲性能測試新方法[J].紡織學報.1992.13(6):27-29.