基于CHES-FY風格儀的織物力學觸感風格評價

田 源，鄭冬明，潘行星，鄒昊宸，劉真銳，劉 貴，杜趙群

(1.東華大學 紡織學院，上海 201620； 2.江西省羽絨制品質量監督檢驗中心，江西 共青城 332020；3.福建省紡織產品檢測技術重點實驗室(福建省纖維檢驗局)，福建 福州 350026)

織物風格是織物本身所固有的力學性能及幾何形態作用于人的感官所產生的綜合效應[1]。織物風格的評價方法分為主觀評定法、客觀評定法、主客觀聯合評價及生理評價。客觀評定是通過儀器測定織物有關的物理量、力學量，然后與感官評價聯系起來，其可以根據測定織物的物理量、力學量，計算得到織物風格的特性和等級。

1926年BINNS[2]提出織物風格的研究問題。1930年PEIRCE[3]采用懸臂梁法測得試樣的彎曲長度和彎曲剛度，以表示織物的風格。20世紀70年代出現的KES織物風格儀，以及90年代的FAST風格儀將織物風格的客觀評定推向了更高的水平。朱聰聰等[4]采用KES對新型羊毛織物的風格進行了測試與分析；趙杰文等[5]采用FAST織物風格儀探討了納米復合織物與傳統的防酸透濕織物風格之間的差異。

織物風格的客觀評價方法，主要是通過織物風格儀進行測量。織物風格儀分為單臺單測單指標式、多臺多測多指標式、單臺多測多指標式以及單臺單測多指標式[6]。單臺單測單指標式風格儀，包括YG541B折皺彈性儀，YG(B)811E型織物懸垂性能測試儀等。多臺多測多指標式風格儀，以KES-FB織物風格儀和FAST織物風格儀為代表。單臺多測多指標式風格儀，如YG821織物風格儀。單臺單測多指標式風格儀，典型的如CHES-FY紡織材料手感風格測試儀和PhabrOmeter織物手感評價系統。本文選用多種類型的織物，使用CHES-FY紡織材料手感風格測試儀對織物進行測試，得到織物風格的客觀評價。

1 試樣及其基本性能

1.1 試樣準備

試驗選取市面上較為流行的羽絨服織物8塊、毛呢織物3塊、牛仔織物3塊、襯衫織物3塊、針織物3塊以及家紡織物4塊，總計24塊。將布樣熨燙平整，平衡24 h后，在經向、緯向和45°方向各裁剪3塊，每塊試樣寬度為5.5 cm，長度為(49±1)cm。裁剪后，將試樣平鋪放置，被測面朝上，測試面為織物正面，即著裝后朝外側。

1.2 試樣基本性能

試樣的基本參數如表1所示。

表1 試樣基本參數

從表1可以看出，羽絨服織物質地輕且薄，其次為襯衫織物，毛呢織物最厚，質量也相對較重。大體上看，同種類型織物中，厚度越厚，質量相對越大，當厚度相近時，質量可能因原材料、密度以及織造方法不同而有所差異。家紡織物大多為窗簾織物以及帆布織物等，由于家紡織物中并不都屬于同一種織物類型，所以織物厚度并不是影響織物質量的主要因素。

2 試驗部分

2.1 試驗儀器

CHES-FY紡織材料手感風格測試儀(以下簡稱CHES-FY風格儀)，由東華大學紡織材料與技術團隊(TMT)與南通宏大實驗儀器有限公司共同研發[7-8]。CHES-FY風格儀是基于三點梁彎曲原理，單次測量即可獲得織物的質量、彎曲、摩擦、壓縮、拉伸和剪切等性能，實現原位組合表征織物的硬挺度等風格[9]。通過1個拉力傳感器和1次變形測量可測量織物或紗線的質量、彎曲、摩擦、拉伸和厚度等性能；基于與經向成一定角度的織物拉伸可以測量織物的剪切性能[10]。CHES-FY風格儀測試原理見圖1。

圖1 CHES-FY風格儀測試原理

2.2 織物風格的描述與評價

使用CHES-FY風格儀可測試和評價織物的柔軟度、硬挺度、滑爽度、松緊度和綜合觸感。織物基本風格指標描述如表2所示。

表2 織物基本風格指標描述

以下為各基本風格指標的測試方法及表征：

柔軟度(SF)：采用CHES-FY風格儀，在壓縮階段，左右壓輥以相同的速率豎直下移到設定的負荷值，分別得到10 cN壓縮負荷和200 cN壓縮負荷下的織物厚度T0(mm)和T1(mm)，采用式(1)計算柔軟指數tSF。

tSF=T1-T0

(1)

硬挺度(ST)：采用CHES-FY風格儀，在彎曲階段，運動壓板以一定速率平穩豎直下移，織物試樣被抽拔，試樣發生彎曲變形，在此過程中獲得最大抗彎力(力-位移曲線峰值)，此值為硬挺指數sST。

滑爽度(SM)：采用CHES-FY風格儀，在摩擦階段，運動壓板繼續下移，左右壓輥均給予試樣50 cN負荷，壓板下移到設定值后，系統獲得試樣在50 cN定壓負荷下的抽拔力平均值yi(cN)，根據式(2)計算滑爽指數μSM。

μSM=yi/50

(2)

松緊度(LT)：采用CHES-FY風格儀，在拉伸階段，兩側壓輥給予試樣壓力增大以防止滑移，運動壓板繼續下移到設定值400 cN，可分別獲得400 cN定負荷下經向、緯向、45°方向的力-位移曲線的一元線性擬合斜率。以經向和緯向的一元線性擬合斜率平均值作為經緯松緊指數SLT，45°方向的一元線性擬合斜率為斜向松緊指數ΔSLT。按照式(3)計算松緊指數SLT。

SLT=0.007SLT+ 0.01ΔSLT+ 1.320

(3)

綜合觸感(CH)：表示織物壓縮、彎曲、摩擦和拉伸綜合抵抗外界變形的性能，通過柔軟度、硬挺度、滑爽度和松緊度指數及不同種類紡織品綜合觸感權重系數見表3，由式(4)計算織物綜合指數FCH。

FCH=C0+C1×tSF+C2×sST+C3×μSM+C4×SLT

(4)

式中：C0為方程常數項；C1、C2、C3、C4分別為柔軟度、硬挺度、滑爽度和松緊度對應的綜合觸感權重系數。

表3 不同種類紡織品綜合觸感權重系數

柔軟指數tSF值越低表示織物越柔軟；硬挺指數sST值越高表示織物越硬挺；滑爽指數μSM值越低表示織物越滑爽；松緊指數SLT值越高表示織物越緊；綜合觸感指數FCH值越高表示織物綜合觸感越好。

3 測試結果與分析

在溫度(20±2) ℃，相對濕度為65%±3%條件下，采用CHES-FY風格儀，對24塊織物的力學性能，包括壓縮性能、彎曲性能、拉伸性能、摩擦性能等進行測試，織物客觀評價結果如表4所示。

表4 織物客觀評價結果

3.1 織物滑爽度分析

由表4可以看出，各織物滑爽度存在差異。羽絨服織物滑爽度Y3>Y2>Y5>Y1>Y4>Y7>Y6>Y8；襯衫織物滑爽度T2>T1>T3；牛仔織物滑爽度N3>N2>N1；毛呢織物滑爽度M2>M1>M3；針織物滑爽度Z2>Z1>Z3；家紡織物滑爽度R2>R1>R3>R4。總體來看，滑爽度：襯衫>針織>毛呢>牛仔>日用家居織物，而羽絨服織物滑爽度差異較大。從織物手感來說，大多羽絨服織物和襯衫織物較為輕薄，表面較為光滑，給人一種滑爽感；而牛仔織物和日用家居織物較為厚重，表面紋理明顯，滑爽感覺較弱。羽絨服織物因為用途不同，如戶外羽絨服、功能羽絨服等，不同的羽絨服織物會產生不同結果且差異較為明顯。

3.2 織物柔軟度與硬挺度分析

由表4可以看出，羽絨服織物柔軟度Y3>Y6>Y1=Y4>Y2=Y7>Y8>Y5，硬挺度Y5>Y8>Y7>Y4>Y2>Y6>Y1>Y3；襯衫織物柔軟度T2=T3>T1，硬挺度T2>T1>T3；牛仔織物柔軟度N1>N2>N3，硬挺度N3>N2>N1；毛呢織物柔軟度M2>M1>M3，硬挺度M3>M1>M2；針織物柔軟度Z2>Z3>Z1，硬挺度Z1>Z2>Z3；家紡家居織物柔軟度R1>R3>R2>R4，硬挺度R4>R2>R3>R1。織物柔軟度和硬挺度散點圖見圖2，羽絨服織物柔軟度和硬挺度散點圖見圖3。

圖2 不同織物柔軟度-硬挺度散點圖

圖3 羽絨服織物柔軟度-硬挺度散點圖

從圖2(a)可以看出，單從柔軟度指標來看，tSF數值越大表示該織物越不柔軟，即各類織物柔軟程度羽絨服>襯衫>針織>毛呢>家紡>牛仔，其中部分針織與襯衫織物柔軟度差異不大，個別針織物tSF數值偏大，可能是由于測試時發生了卷邊現象。家紡織物與牛仔織物柔軟度較為接近；織物硬挺度：牛仔>家紡>毛呢>針織>襯衫，多數針織與襯衫織物硬挺度相近，羽絨服織物的硬挺度有一定差異。柔軟度與硬挺度指標是一對相反的指標，得出的結論也很好的驗證了這一點。

由圖2、3可知，織物的柔軟度與硬挺度有很好的一致性，即tSF數值越大，sST相對越大。但tSF數值越大，代表該織物越不柔軟，即織物越不柔軟，其硬挺度越好。

3.3 織物松緊度分析

織物松緊指數越大其緊度越大，數值越小則織物相對越松弛。由表4可以看出，羽絨服織物緊度Y4>Y6>Y8>Y7>Y5>Y3>Y1>Y2；襯衫織物緊度T3>T1>T2；牛仔織物緊度N1>N3>N2；毛呢織物緊度M3>M1>M2；針織物緊度Z1>Z3>Z2；家紡織物緊度R4>R3>R1>R2。總體來看，織物緊度：羽絨服>襯衫>家紡>牛仔>毛呢>針織，其中牛仔與毛呢織物緊度相近，羽絨服織物緊度差異較大，但總體相對其他織物來說也很大。分析發現，羽絨服的緊度差異大與其織造方式和是否含有涂層有關，針織物因為其編織特點具有很大的彈性與伸縮性。

3.4 綜合觸感分析

由表4可以看出，對于同種類型織物，羽絨服織物綜合觸感Y8>Y5>Y7>Y2>Y1>Y3>Y4>Y6；襯衫織物綜合觸感T1>T2=T3；牛仔織物綜合觸感N2=N3>N1；毛呢織物綜合觸感M3>M1>M2；針織物綜合觸感Z1>Z3>Z2；家紡織物綜合觸感R4>R2>R3>R1。總體來看，織物綜合觸感：牛仔>家紡織物>毛呢>針織>襯衫>羽絨服。

4 結 論

通過對6種不同類型共24塊織物的分析得出，風格測試可以將抽象的感覺具體化、數字化，從而根據結果選擇所需要的織物風格。

① CHES-FY風格儀具有適用性。對不同種類的織物，可通過測試將其區分，并根據風格指標值對比評價各類型織物的織物風格。

② CHES-FY風格儀靈敏度較高。不僅可以區分不同種類的織物風格，還可以對同種類的織物風格加以區分，進行評價。

③ CHES-FY風格儀測試的客觀評價結果能較好地反映織物風格。企業可根據所需要的手感樣品，進行風格測試，依據得出數據指導生產加工。