趙超 劉新金 王廣斌

摘要： 目前對(duì)于織物保形性的測(cè)試方法過(guò)于繁瑣，自動(dòng)化程度較低，而KES與PhabrOmeter這兩種測(cè)試系統(tǒng)能方便地提供可靠的數(shù)據(jù)。為了探究這兩種測(cè)試系統(tǒng)保形性指標(biāo)的相關(guān)性，分別對(duì)15種全棉織物進(jìn)行了測(cè)試。利用SPSS軟件對(duì)指標(biāo)進(jìn)行多元回歸分析，得到擬合度較高的多元回歸方程。并采用灰色關(guān)聯(lián)法，分析棉織物基本參數(shù)與保形性能之間的關(guān)系。結(jié)果表明：PhabrOmeter系統(tǒng)的折皺回復(fù)率與KES風(fēng)格儀的剪切剛度G、剪切滯后量2HG、彎曲剛度B和壓縮線性度LC這幾個(gè)參數(shù)之間具有較高的可代替性；棉織物的保形性能和織物的密度關(guān)系最密切，其次是紗線的線密度，織物的組織和保形性能之間的關(guān)聯(lián)度較弱。

關(guān)鍵詞： KES；PhabrOmeter；保形性；回歸分析；灰色關(guān)聯(lián)法

中圖分類號(hào)： TS101.923.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)： 1001-7003（2017）12-0026-06

Abstract： Current methods to test fabric shape preservation are too cumbersome， and the automation level of testing methods is low. However， KES and PhabrOmeter test systems can conveniently provide reliable data. In order to explore the correlation of the shape preservation index between the two test systems，15 different kinds of cotton fabrics were measured. The multivariate regression analysis was carried out for the indexes with SPSS to gain the multiple regression with high degree of fitting. In addition， grey correlation method was used to analyze the relation between basic parameters and shape preservation of cotton fabrics. It is shown that there is a high degree of substitutability between the wrinkle recovery rate of PhabrOmeter system and the parameters of KES system including shear stiffness G， shear hysteresis 2HG， bending stiffness B and compression linearity LC. The shape preservation of cotton fabrics is most closely related to its density， followed by linear density of yarns. Fabric texture has little influence on the shape preservation.

Key words： KES； PhabrOmeter； shape preservation； regression analysis； grey correlation method

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)衣物的服用性能要求越來(lái)越高，除了舒適性、耐久性等常規(guī)性能外，衣物的保形性也越來(lái)越受到重視。衣物的保形性指織物在使用過(guò)程中能保持原有外觀特征，便于使用、易于保養(yǎng)的性能[1]。而衣物的保形性一般通過(guò)測(cè)試織物的折皺回復(fù)性能來(lái)表示，折皺回復(fù)率越大則織物的折皺回復(fù)性能越好，保形性能也越好。針對(duì)現(xiàn)有測(cè)量折皺回復(fù)性能的方法存在的測(cè)試過(guò)程自動(dòng)化程度低，測(cè)量結(jié)果精確度不高等弊端[2]，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)織物折皺回復(fù)性能進(jìn)行了一系列的研究。張曉婷等[3]找出了織物物理性能和折皺回復(fù)性能之間的線性關(guān)系；王蕾等[4]研發(fā)了一種基于視頻序列的JN-1型織物折皺回復(fù)性能動(dòng)態(tài)測(cè)試儀，能精確直觀評(píng)價(jià)織物的抗皺性能；劉成霞等[5]提出了一種可模擬實(shí)際著裝的抗皺測(cè)試方法，利用圖像處理技術(shù)來(lái)表征織物穿戴過(guò)程中的折皺能力；Xia Dong等[6]研究了織物的應(yīng)變曲線與折皺回復(fù)性的關(guān)系，并建立了回歸方程。由于這些測(cè)試方法過(guò)于繁瑣，自動(dòng)化低，本文采用KES織物風(fēng)格儀和PhabrOmeter織物風(fēng)格儀這兩種測(cè)試系統(tǒng)對(duì)織物的保形性能進(jìn)行測(cè)試評(píng)價(jià)。這兩種測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試原理差異導(dǎo)致PhahrOmeter織物風(fēng)格儀能為用戶提供更可靠的量化數(shù)據(jù)，并且在使用上更加快捷方便，費(fèi)用更低。為探討這兩種測(cè)試系統(tǒng)之間的關(guān)系，本文選用不同線密度、不同密度、不同組織結(jié)構(gòu)的15種純棉織物，分析它們所測(cè)試的指標(biāo)之間的關(guān)系和可代替性，并分析了影響棉織物保形性能的多種因素，為評(píng)價(jià)面料的保形性將起到一定的推動(dòng)作用。

1 KES與PhabrOmeter測(cè)試系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 KES測(cè)試系統(tǒng)介紹

20世紀(jì)70年代末，Kawabata研制開(kāi)發(fā)出一整套測(cè)試服裝面料低應(yīng)力力學(xué)性能和表面性能的儀器KES-F系統(tǒng)[7]，用于服裝面料手感的客觀評(píng)定，在世界范圍內(nèi)得到了應(yīng)用。以川端方法為基礎(chǔ)研制的KES-FB系列織物風(fēng)格儀，能測(cè)定織物的拉伸、剪切、彎曲、壓縮、表面、厚度六項(xiàng)基本力學(xué)性能，共16個(gè)力學(xué)指標(biāo)，從而計(jì)算出織物的風(fēng)格和綜合風(fēng)格，最后判斷織物的風(fēng)格特性。

1.2 PhabrOmeter測(cè)試系統(tǒng)介紹

美國(guó)潘寧教授對(duì)織物客觀評(píng)價(jià)進(jìn)行了大量的研究，利用抽出法研制出了PhabrOmeter織物手感評(píng)價(jià)系統(tǒng)[8]。PhabrOmeter織物風(fēng)格儀織物的測(cè)試原理很簡(jiǎn)單，類似于選購(gòu)面料時(shí)，將面料從戒指中穿過(guò)，并以穿拉過(guò)程中面料的抵抗程度來(lái)判斷面料質(zhì)量。該儀器通過(guò)模擬人拿捏紡織品使之變形，由計(jì)算機(jī)發(fā)送信號(hào)控制一推桿向下移動(dòng)，推動(dòng)樣品通過(guò)測(cè)試盤中心圓孔產(chǎn)生包括拉伸、剪切、彎曲及摩擦等機(jī)械變形，來(lái)模擬手掌做手感評(píng)價(jià)，并提取相關(guān)載荷—位移曲線，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換計(jì)算出相應(yīng)指標(biāo)，分別為硬挺度、柔軟度、光滑度、懸垂系數(shù)、手感值和折皺回復(fù)率。PhabrOmeter測(cè)試原理圖如圖1所示。

通常來(lái)講，織物的折皺可以簡(jiǎn)單看做彎曲變形和剪切變形的過(guò)程，因此選擇用KES的剪切剛度、彎曲剛度和剪切滯后量這三個(gè)參數(shù)來(lái)表征織物折皺性能。除此之外，織物的折皺回復(fù)能力還與壓縮性能有關(guān)[9]。所以，KES與PhabrOmeter測(cè)試系統(tǒng)所測(cè)的與織物保形性能有關(guān)的指標(biāo)見(jiàn)表1。

2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

2.1 試 樣

選擇不同紗支、不同紗線密度、不同織物組織結(jié)構(gòu)的15種全棉機(jī)織物（紹興市沁宇紡織品有限公司），分別使用KES織物風(fēng)格儀（加藤技研株式會(huì)社）與PhabrOmeter織物風(fēng)格儀（美國(guó)欣賽寶科技公司），對(duì)這些織物進(jìn)行織物風(fēng)格性能測(cè)試，試樣的具體規(guī)格見(jiàn)表2。

2.2 測(cè)試方法

KES風(fēng)格儀器測(cè)試：同一塊樣布取3塊20cm×20cm大小的試樣，根據(jù)FZ/T01054.1—1999《織物風(fēng)格試驗(yàn)方法 總則》，在室溫20℃、相對(duì)濕度65%的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下預(yù)調(diào)濕48h，采用KES風(fēng)格儀分別測(cè)試?yán)煨阅?、剪切性能和彎曲性能，測(cè)試3次取平均值，測(cè)試結(jié)果如表3所示。

PhabrOmeter風(fēng)格儀測(cè)試：同一塊樣布取3塊100cm2大小的圓形試樣，根據(jù)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)AATCC TM202—2012《紡織品服裝 相對(duì)手感值的評(píng)定：儀器法》，將待測(cè)織物在溫度為20℃、相對(duì)濕度為65%條件下平衡24h后，根據(jù)測(cè)試原理將試樣平鋪在測(cè)試平臺(tái)上，啟動(dòng)儀器，推桿將試樣從圓盤中心平臺(tái)穿過(guò)（圖1），接著將所測(cè)面料從儀器中取出靜置5min，然后將上述織物按原先測(cè)試順序再次放入設(shè)備測(cè)試，通過(guò)使用PhabrOmeter風(fēng)格儀自帶軟件計(jì)算織物前后差異，測(cè)得織物的折皺回復(fù)率，測(cè)試結(jié)果如表3所示。

3 測(cè)試結(jié)果與分析

3.1 建立回歸模型

為了更好地分析比較KES與PhabrOmeter測(cè)試系統(tǒng)保形性指標(biāo)之間的關(guān)系，利用SPSS軟件對(duì)1#～11#棉織物指標(biāo)進(jìn)行多元線性回歸分析。首先建立多元線性回歸方程，模型為：

Y=a+b1X1+b2X2+b3X3+b4X4（1）

式中：Y為PhabrOmeter的折皺回復(fù)率，a為常數(shù)，b1～b4為各項(xiàng)指標(biāo)的回歸系數(shù)，X1、X2、X3、X4分別代表剪切剛度、彎曲剛度、壓縮線性度和剪切滯后量。

以公因子為自變量，折皺回復(fù)角為因變量，采用進(jìn)入法，即將X1、X2、X3、X4這四個(gè)自變量全部選入回歸模型，對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行多元回歸模擬分析。得到的回歸方程為：Y=93.17+6.757X1-167.589X2-159.617X3+0.74X4。模型擬合度R為0.924，說(shuō)明PhabrOmeter的折皺回復(fù)率和KES測(cè)試系統(tǒng)的各指標(biāo)之間的回歸模型擬合度非常好?；貧w方程F檢驗(yàn)中，F(xiàn)為8.765，大于臨界值F0.05（4，11）=3.36，且P檢驗(yàn)值為0.011，小于0.05，所以，可以認(rèn)為建立的回歸方程顯著。

3.2 回歸模型檢驗(yàn)

對(duì)上文建立的回歸方程進(jìn)行驗(yàn)證，將12#～15#棉織物的測(cè)試指標(biāo)代入回歸方程，把計(jì)算值與實(shí)際測(cè)得的結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果如表4所示。

為了更顯著地比較實(shí)測(cè)值與計(jì)算值的差異，考證回歸方程的準(zhǔn)確度，以檢驗(yàn)織物樣品編號(hào)為橫坐標(biāo)，折皺回復(fù)率的計(jì)算值和實(shí)測(cè)值分別為縱坐標(biāo)，進(jìn)行比較分析，結(jié)果如圖2所示。

結(jié)合表4和圖2可以看出，兩條數(shù)據(jù)線不僅趨勢(shì)相同，峰值變化也基本一致，絕對(duì)值最大為2.16，最大誤差率絕對(duì)值為4.42，這說(shuō)明該回歸方程基本能夠預(yù)測(cè)PhabrOmeter的折皺回復(fù)率的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及變化趨勢(shì)，驗(yàn)證了經(jīng)上述方程計(jì)算的折皺回復(fù)率較為準(zhǔn)確，用來(lái)評(píng)價(jià)織物抗皺性能具有可行性。同時(shí)也說(shuō)明了PhabrOmeter的折皺回復(fù)率與KES風(fēng)格儀的剪切剛度G、剪切滯后量2HG、彎曲剛度B和壓縮線性度LC這幾個(gè)參數(shù)之間具有可代替性，該回歸方程具有較高的實(shí)用價(jià)值，能為織物折皺回復(fù)的測(cè)試提供選擇和參考依據(jù)。

4 棉織物保形性能分析

4.1 棉織物基本參數(shù)與折皺回復(fù)性能的關(guān)系分析

折皺回復(fù)率是衡量織物保形性能的一個(gè)重要指標(biāo)，為了更好地分析棉織物保形性能和織物組織結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，將表3棉織物的PhabrOmeter折皺回復(fù)率測(cè)試結(jié)果繪制成圖3。結(jié)合圖3和表2可知：1）當(dāng)棉織物的紗線線密度和織物密度基本一致時(shí)，由織物12#、13#、3#和棉織物4#、14#、5#這兩組織物可知，緞紋棉織物的折皺回復(fù)率最好，斜紋棉織物次之，平紋棉織物最差。這是因?yàn)槠郊y棉織物組織最為緊密，雖然當(dāng)它受到外力時(shí)不容易折皺變形，但是當(dāng)外力撤去時(shí)，紗線也不容易回復(fù)到原來(lái)的位置，所以平紋棉織物的保形性能較差。2）織物6#、7#、8#和織物9#、15#、10#是紗線線密度相同而密度不同的2組平紋組織，由圖3可知，織物密度越大，折皺回復(fù)率越小，棉織物的保形性越差。這是因?yàn)殡S著紗線線密度的增加，紗線之間空隙變小，當(dāng)棉織物發(fā)生折皺回復(fù)時(shí)，紗線不易相對(duì)移動(dòng)，所以當(dāng)其他條件相同時(shí)，織物密度小的保形性能好。3）棉織物6#、9#和11#是織物密度相同但紗線線密度不同的平紋組織，由圖3可知，由于紗線線密度小，紗線與紗線之間的摩擦力減小，折皺回復(fù)時(shí)容易回到原來(lái)位置，因此抗皺性能越好，保形性也越好。

4.2 棉織物基本參數(shù)與折皺回復(fù)性能灰色關(guān)聯(lián)分析

灰色關(guān)聯(lián)分析方法，是根據(jù)各個(gè)因素與結(jié)果之間的發(fā)展相似程度，對(duì)各因素與結(jié)果間的主次程度作出衡量的一種方法[10]。通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)分析法，分析棉織物紗線線密度、經(jīng)緯紗線密度、織物組織與棉織物折皺回復(fù)性之間互存在的聯(lián)系，并對(duì)關(guān)聯(lián)度進(jìn)行排序。由于不同織物組織的浮長(zhǎng)不同，因此用浮長(zhǎng)來(lái)量化不同的織物組織，平紋組織浮長(zhǎng)為1，三枚斜紋為1.5，五枚緞紋為2.5。

第一步，將棉織物折皺回復(fù)率設(shè)為參考數(shù)列，記為：Y0=（43.01，40.19，30.42，36.64，34.27，50.77，49.53，45.91，52.41，47.63，52.76，36.3，31.44，36.02，48.82），線密度、浮長(zhǎng)、經(jīng)紗線密度和緯紗線密度設(shè)為對(duì)比數(shù)列，分別記為：Y1=（18.2，18.2，14.6，11.7，11.7，9.7，9.7，9.7，7.3，7.3，5.83，14.6，14.6，11.7，7.3）， Y2=（2.5，1，1，2.5，1，1，1，1，1，1，1，2.5，1.5，1.5，1）， Y3=（130，130，133，144，144，90，110，140，90，151，90，133，133，144，133）， Y4=（70，70，72，80，80，88，110，120，88，152，88，72，72，80，100）。

第二步，對(duì)以上數(shù)列進(jìn)行初值化處理，得到：

X0=（1，0.93，0.71，0.85，0.8，1.18，1.15，1.07，1.22，1.11，1.23，0.84，0.73，0.84，1.14）， X1=（1，1，0.8，0.64，0.64，0.53，0.53，0.53，0.4，0.4，0.32，0.8，0.8，0.64，0.4）， X2=（1，0.4，0.4，1，0.4，0.4，0.4，0.4，0.4，0.4，0.4，1，0.6，0.6，0.4）， X3=（1，1，1.02，1.11，1.11，0.69，0.85，1.08，0.69，1.16，0.69，1.02，1.02，1.11，1.02）， X4=（1，1，1.03，1.14，1.14，1.26，1.57，1.71，1.26，2.17，1.26，1.03，1.03，1.14，1.43）。

第三步，求出Xi與X0的絕對(duì)差值如表5所示，得到最小絕對(duì)差值為0，最大絕對(duì)差值為1.04。

接著根據(jù)表5數(shù)據(jù)，求出線密度、浮長(zhǎng)、經(jīng)紗線密度和緯紗線密度分別對(duì)應(yīng)的關(guān)聯(lián)系數(shù)（ζ1，ζ2，ζ3，ζ4）：

ζ1=（1，0.89，0.85，0.71，0.77，0.45，0.46，0.49，0.39，0.42，0.36，0.93，0.88，0.73，0.41），

ζ2=（1，0.49，0.63，0.78，0.57，0.40，0.41，0.44，0.39，0.41，0.39，0.77，0.80，0.69，0.41），

ζ3=（1，0.89，0.62，0.67，0.63，0.52，0.63，0.98，0.50，0.95，0.49，0.74，0.64，0.66，0.82），

ζ4=（1，0.89，0.62，0.64，0.60，0.87，0.55，0.45，0.93，0.33，0.94，0.74，0.64，0.63，0.64）。

因?yàn)殛P(guān)聯(lián)系數(shù)多且分散，不便于比較，所以最后計(jì)算出紗線線密度關(guān)于折皺回復(fù)率的關(guān)聯(lián)度R1=0.65，浮長(zhǎng)關(guān)于折皺回復(fù)率的關(guān)聯(lián)度R2=0.57，經(jīng)紗線密度關(guān)于折皺回復(fù)率的關(guān)聯(lián)度R3=0.72，緯紗線密度關(guān)于折皺回復(fù)率的關(guān)聯(lián)度R4=0.70。由R3>R4>R1>R2可知，棉織物的折皺回復(fù)性能與經(jīng)紗線密度之間的關(guān)聯(lián)度最好為0.74，其次是緯紗線密度和紗線線密度，浮長(zhǎng)與折皺回復(fù)性之間的關(guān)聯(lián)度較弱。所以，棉織物的保形性能和織物的密度關(guān)系最密切，其次是紗線的線密度和浮長(zhǎng)。通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)分析可以為織物的工藝設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

5 結(jié) 論

1）PhabrOmeter系統(tǒng)的折皺回復(fù)率與KES風(fēng)格儀的剪切剛度G、剪切滯后量2HG、彎曲剛度B和壓縮線性度LC這幾個(gè)定義織物保形性能參數(shù)之間，能夠建立高擬合度的多元線性回歸方程，且具有可代替性，因此能用KES與PhabrOmeter這兩種測(cè)試系統(tǒng)來(lái)表征織物的保形性能。

2）在其他參數(shù)相同的情況下，緞紋棉織物的保形性能最好，斜紋棉織物次之，平紋棉織物最差；隨著棉織物密度的增加，保形性能變差；隨著棉織物紗線線密度的減小，棉織物的保形性能越好。

3）棉織物的保形性能和織物的密度關(guān)系最密切，其次是紗線的線密度，織物的組織和織物的保形性能之間的關(guān)聯(lián)度較弱。

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