基于主成分分析的織物觸感性能評(píng)價(jià)研究

袁昊旻，盧 鴦，何 波，王一薇

（浙江省輕工業(yè)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，浙江 杭州 310018）

0 引言

所謂“衣食住行”衣為先，紡織服裝是人們生活的必需品之一。隨著時(shí)代的發(fā)展和進(jìn)步，人們?cè)谶x購(gòu)紡織品時(shí)，越來(lái)越多地關(guān)注使用、服用的舒適性。織物的觸感、手感性能關(guān)系到織物的質(zhì)量，一定程度上決定織物的定價(jià)。通過(guò)研究織物的性能，分析其觸感，并依此加強(qiáng)織物成品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力，對(duì)提高產(chǎn)品的質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義[1]。研究表明，構(gòu)成織物的纖維種類、織造方法、紗線線密度、織物緊度以及后整理工藝等都會(huì)影響織物的觸感[2-4]。

織物觸感客觀評(píng)價(jià)是依靠?jī)x器測(cè)試織物的某些物理性能，并通過(guò)具體的力學(xué)參數(shù)對(duì)織物的性能做出一些定性定量的表征。現(xiàn)有研究表明，織物觸感與織物的彎曲、表面摩擦、壓縮回復(fù)以及熱導(dǎo)性能等密切相關(guān)[5-7]。本研究選取16 塊不同纖維成分、不同規(guī)格的織物，分別采用FTT 織物觸感測(cè)試儀測(cè)得表征織物觸感性能的多個(gè)參數(shù)指標(biāo)，通過(guò)主成分分析，識(shí)別各組分貢獻(xiàn)率，獲得影響織物觸感的特性性能，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)中把握材料的特性提供參考。

1 試驗(yàn)部分

1.1 測(cè)試試樣選取

選取不同成分、規(guī)格的機(jī)織面料16 塊，規(guī)格與成分如表1 所示。

表1 測(cè)試面料規(guī)格和成分

1.2 測(cè)試方法

采用FTT 織物觸感測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試。從每個(gè)試樣上裁取邊長(zhǎng)為330 mm、寬110 mm 的L 型試樣2 塊，將樣品在標(biāo)準(zhǔn)大氣中放置至少24h，保持樣品表面平整。打開(kāi)儀器軟件，充分預(yù)熱后，將預(yù)處理后樣品正面朝上自然平鋪至樣品臺(tái)，選擇雙面模式，進(jìn)行測(cè)試，然后更換另一個(gè)樣品反面朝上放置，重復(fù)測(cè)試一次，測(cè)試完畢后，保存數(shù)據(jù)，得到反映該樣品正反兩面的彎曲性能、壓縮性能、表面摩擦性能以及熱導(dǎo)性能的9 項(xiàng)指標(biāo)。

2 結(jié)果與討論

2.1 織物觸感性能測(cè)試結(jié)果

16 塊不同機(jī)織物面料觸感性能相關(guān)參數(shù)的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 觸感性能相關(guān)參數(shù)測(cè)試結(jié)果

表中BAR 表示織物試樣彎曲1°圓心角所需要施加的力矩；CRR 為壓縮后回復(fù)程度；Qmax 為壓縮時(shí)的最大熱導(dǎo)量；SFC 為織物表面動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)；SRA 為表面粗糙度振幅。

2.2 主成分分析結(jié)果

采用MATLAB 軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)16 個(gè)樣品，每個(gè)樣品分正、反兩面，分別測(cè)得8 個(gè)性能指標(biāo)總共256 個(gè)測(cè)試值的主成分。通過(guò)MATLAB 中相應(yīng)的主成分分析函數(shù)對(duì)原數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，再進(jìn)行主成分分析，得到的影響織物觸感性能的主成分特征向量值見(jiàn)表3，各主成分方差、貢獻(xiàn)率與累計(jì)貢獻(xiàn)率見(jiàn)表4。

表3 主成分特征向量值

表4 主成分方差、貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率

由表3 可知：第一，主成分1 中壓縮最大熱導(dǎo)量Qmax、經(jīng)向和緯向的表面動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)有較高載荷，說(shuō)明該主成分與熱導(dǎo)和摩擦相關(guān)，可定義為“冷熱感程度因子”；第二，主成分2 中經(jīng)向彎曲剛性指標(biāo)BAR、壓縮后回復(fù)程度CRR、緯向表面粗糙度振幅SRA 有較高載荷，說(shuō)明該主成分與彎曲剛性和表面粗糙度相關(guān)，可定義為“柔軟程度因子”；第三，主成分3中壓縮后回復(fù)程度CRR、經(jīng)緯向表面粗糙度振幅SRA有較高載荷，說(shuō)明該主成分與壓縮性能和表面粗糙度相關(guān)，可定義為“豐滿程度因子”；第四，主成分4 中經(jīng)、緯向彎曲剛性指標(biāo)BAR 有較高載荷，說(shuō)明該主成分與彎曲剛性相關(guān)，可定義為“剛性程度因子”；第五，主成分5 中壓縮后回復(fù)程度CRR、經(jīng)緯向彎曲剛性指標(biāo)BAR 有較高載荷，說(shuō)明該主成分與壓縮性能和彎曲剛性相關(guān)，可定義為“硬挺程度因子”。

由表4 中累計(jì)貢獻(xiàn)率可知，前5 個(gè)主成分的累計(jì)貢獻(xiàn)率已達(dá)到88.81%,主成分個(gè)數(shù)提取原則是按照主成分對(duì)應(yīng)的累計(jì)貢獻(xiàn)率大于85%提取，故而確定主成分值為5。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)主成分分析方法，提取了5 個(gè)主成分，將影響織物觸感性能的物理性能參數(shù)轉(zhuǎn)化為5 個(gè)綜合指標(biāo)：冷熱感程度因子、柔軟程度因子、豐滿程度因子、剛性程度因子和硬挺程度因子，可以看出這5 個(gè)指標(biāo)的構(gòu)成能夠比較全面地描述織物觸感。