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(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，江西 共青城 332020；3.福建省紡織產(chǎn)品檢測技術(shù)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(tài)作用于人的感官所產(chǎn)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(lián)合評價及生理評價。客觀評定是通過儀器測定織物有關(guān)的物理量、力學量，然后與感官評價聯(lián)系起來，其可以根據(jù)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P(guān)EIRCE[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(xiàn)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?shù)萚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(tǒng)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(tǒng)。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(jīng)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(cè)。

1.2 試樣基本性能

試樣的基本參數(shù)如表1所示。

表1 試樣基本參數(shù)

從表1可以看出，羽絨服織物質(zhì)地輕且薄，其次為襯衫織物，毛呢織物最厚，質(zhì)量也相對較重。大體上看，同種類型織物中，厚度越厚，質(zhì)量相對越大，當厚度相近時，質(zhì)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(zhì)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(shù)團隊(TMT)與南通宏大實驗儀器有限公司共同研發(fā)[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(zhì)量、彎曲、摩擦、壓縮、拉伸和剪切等性能，實現(xiàn)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(zhì)量、彎曲、摩擦、拉伸和厚度等性能；基于與經(jīng)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(shù)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(wěn)豎直下移，織物試樣被抽拔，試樣發(fā)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(shù)sST。

滑爽度(SM)：采用CHES-FY風格儀，在摩擦階段，運動壓板繼續(xù)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(tǒng)獲得試樣在50 cN定壓負荷下的抽拔力平均值yi(cN)，根據(jù)式(2)計算滑爽指數(shù)μSM。

μSM=yi/50

(2)

松緊度(LT)：采用CHES-FY風格儀，在拉伸階段，兩側(cè)壓輥給予試樣壓力增大以防止滑移，運動壓板繼續(xù)下移到設定值400 cN，可分別獲得400 cN定負荷下經(jīng)向、緯向、45°方向的力-位移曲線的一元線性擬合斜率。以經(jīng)向和緯向的一元線性擬合斜率平均值作為經(jīng)緯松緊指數(shù)SLT，45°方向的一元線性擬合斜率為斜向松緊指數(shù)ΔSLT。按照式(3)計算松緊指數(shù)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(shù)及不同種類紡織品綜合觸感權(quán)重系數(shù)見表3，由式(4)計算織物綜合指數(shù)FCH。

FCH=C0+C1×tSF+C2×sST+C3×μSM+C4×SLT

(4)

式中：C0為方程常數(shù)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(quán)重系數(shù)。

表3 不同種類紡織品綜合觸感權(quán)重系數(shù)

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

3 測試結(jié)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(jié)果如表4所示。

表4 織物客觀評價結(jié)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(chǎn)生不同結(jié)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(shù)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(shù)值偏大，可能是由于測試時發(fā)生了卷邊現(xiàn)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(shù)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(jié)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(shù)值越大，sST相對越大。但tSF數(shù)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(shù)越大其緊度越大，數(shù)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(fā)現(xiàn)，羽絨服的緊度差異大與其織造方式和是否含有涂層有關(guān)，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(jié) 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(shù)字化，從而根據(jù)結(jié)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(qū)分，并根據(jù)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(qū)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(qū)分，進行評價。

③ CHES-FY風格儀測試的客觀評價結(jié)果能較好地反映織物風格。企業(yè)可根據(jù)所需要的手感樣品，進行風格測試，依據(jù)得出數(shù)據(jù)指導生產(chǎn)加工。