李新彤， 高 哲， 顧洪陽， 叢洪蓮

(江南大學(xué) 教育部針織技術(shù)工程研究中心， 江蘇 無錫 214122)

針織面料具有良好的延伸性與彈性，穿著舒適程度也優(yōu)于機(jī)織面料，被廣泛用于T恤衫、內(nèi)衣等貼身服裝。隨著人們對(duì)穿著舒適程度的要求不斷提高，外衣類服裝面料也要求具有針織面料良好的延伸性和穿著舒適性。西服作為商務(wù)工作服裝，具有良好的挺括和身骨的特點(diǎn)[1]，但同時(shí)傳統(tǒng)西服也存在延伸性弱，束縛感強(qiáng)，穿著舒適性不佳等缺陷。將針織面料應(yīng)用于西服等商務(wù)服裝，提高商務(wù)服裝的穿著舒適程度成為研究熱點(diǎn)。

面料的挺括風(fēng)格通?？蓮膹澢鷦偠?、折皺回復(fù)角、懸垂性以及抗彎模量等多項(xiàng)指標(biāo)綜合評(píng)判。國內(nèi)外眾多專家學(xué)者對(duì)西服面料的風(fēng)格研究逐漸深入，從基本風(fēng)格手感到綜合風(fēng)格值，采用多種工具手段、評(píng)價(jià)方法等探尋表征風(fēng)格特征的表達(dá)形式[2]。另外，還探討了原料特性、組織結(jié)構(gòu)、織物參數(shù)等因素對(duì)織物挺括風(fēng)格的影響[3]。織物中雙面組織較單面組織更為硬挺，織物密度較大，硬挺度會(huì)隨之有所改善提升[4]。織物的彎曲性能體現(xiàn)織物的挺括風(fēng)格，并且與紗線線密度、織物密度及厚度等因素有一定關(guān)系[5]。

本文通過對(duì)針織面料的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)與彎曲剛度、折皺回復(fù)角、靜態(tài)懸垂系數(shù)的探究，并與傳統(tǒng)機(jī)織西服面料的對(duì)比分析，研究了針織面料的挺括風(fēng)格特征，以期為針織面料在西服上的開發(fā)應(yīng)用提供一定的參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試樣準(zhǔn)備

薄型面料的挺括性能較差，所以試樣選擇主要針對(duì)面密度分布在175～210 g/m2之間的針織雙面面料，基于面密度限制，共搜集到15款面料。根據(jù)原料的特性主要分為毛型面料和棉型面料2類。在滿足面密度要求范圍的前提下，毛型面料按照羊毛含量分為3類：羊毛含量低于20%；羊毛含量在20%～40%之間和羊毛含量在40%～60%之間。當(dāng)羊毛含量過高時(shí)，針織面料的面密度會(huì)過大，所以在面料選擇時(shí)，控制羊毛含量在60%以內(nèi)。棉型針織面料與毛型針織面料特性差異較大，一般對(duì)于棉型面料，為保證其良好的手感，棉含量多在60%之上，同時(shí)面料中加入滌綸來保持一定的身骨。針織面料樣本中的組織結(jié)構(gòu)主要有：6路變化羅馬組織，12路小提花組織，6路變化間隔組織，8路變化間隔組織，2路棉毛組織，4路雙面珠地組織以及8路蜂巢組織。當(dāng)織物橫向密度過大如達(dá)到150線圈/(5 cm)時(shí)，多數(shù)針織面料手感較為柔軟，對(duì)挺括性有負(fù)面影響，且在編織過程和實(shí)驗(yàn)過程中難度加大，所以在選擇針織面料時(shí)考慮織物橫向密度上限為130線圈/(5 cm)。實(shí)驗(yàn)樣本的具體參數(shù)如表1所示。

表1 織物試樣參數(shù)Tab.1 Parameters of fabric samples

1.2 彎曲長度測(cè)試

對(duì)于彎曲長度的測(cè)試手段目前較為多樣。應(yīng)用較為廣泛的儀器主要有KES風(fēng)格測(cè)試儀、FAST織物風(fēng)格測(cè)試儀以及YG207型織物硬挺度儀，通過儀器測(cè)得客觀數(shù)據(jù)，獲取織物彎曲狀態(tài)，結(jié)合圖像分析[6-7]、模型建立[8]、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[9]等多種手段對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并得出一定結(jié)論。儀器間測(cè)試雖然存在一定的差異，但其結(jié)果具有較強(qiáng)的線性關(guān)系[10-11]。本文采用FAST-2型彎曲實(shí)驗(yàn)儀用于測(cè)量織物的彎曲長度[12-13]，并通過公式計(jì)算織物的彎曲剛度。工作原理如圖1所示。

圖1 織物彎曲長度測(cè)試原理Fig.1 Principle of fabric bending test

參照GB/T 18318.1—2009《紡織品 彎曲性能的測(cè)定 第1部分：斜面法》，將實(shí)驗(yàn)樣本按照經(jīng)緯方向剪取長×寬為20 cm×5 cm的試樣，并將試樣放置在滑塊下方，緩慢且勻速地移動(dòng)滑塊，直至屏幕顯示彎曲長度(mm)。經(jīng)向(縱向)與緯向(橫向)分別測(cè)試4次，并取平均值。利用彎曲長度C計(jì)算彎曲剛度：

B=W×C3×9.807×10-6

(1)

式中：B為彎曲剛度，μN(yùn)· m；W為織物面密度，g/m2。

1.3 折皺回復(fù)性測(cè)試

西服面料在使用穿著過程中無法避免出現(xiàn)變形的情況，若變形無法回復(fù)會(huì)對(duì)面料的外觀及挺括風(fēng)格造成一定的影響[14]，因此，面料的折皺回復(fù)性能是探究面料挺括風(fēng)格時(shí)不可缺少的一項(xiàng)性能指標(biāo)。

利用YG541E型數(shù)字式織物折皺彈性儀對(duì)面料折皺回復(fù)角進(jìn)行測(cè)定[15]。根據(jù)GB/T 3819—1997《紡織品 織物折痕回復(fù)性的測(cè)定 回復(fù)角法》，將試樣分別沿經(jīng)緯方向按照實(shí)驗(yàn)要求剪取“凸”字形，在數(shù)字式折皺彈性儀上分別測(cè)得急彈回復(fù)角和緩彈回復(fù)角。

1.4 懸垂性測(cè)試

懸垂性是指織物因自重而下垂的能力，其與彎曲性能有較多共通的特性。二者是影響織物風(fēng)格和外觀的重要屬性，也是織物變形能力的直接體現(xiàn)[16-17]。

織物懸垂性的測(cè)試借助織物因自重沿小圓盤周圍下垂均勻折疊成自然形狀，從小圓盤上方采用平行光線照在試樣上，得到水平投影圖，從而計(jì)算出懸垂系數(shù)。參考GB/T 23329—2009 《紡織品 織物懸垂性的測(cè)定》，將織物樣本剪取直徑為30 cm的圓，采用YG811E型織物懸垂儀測(cè)得織物的靜態(tài)懸垂系數(shù)?？椢锏撵o態(tài)懸垂系數(shù)越大，織物的硬挺程度越高[18]。

2 結(jié)果與分析

通過測(cè)試及公式計(jì)算發(fā)現(xiàn)，面料的基本參數(shù)較多，之間相互影響。借用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法對(duì)性能指標(biāo)與基本參數(shù)間的關(guān)系進(jìn)行探討，通過回歸分析可找出影響程度較大的變量[19-20]。

2.1 彎曲剛度分析

織物彎曲長度測(cè)試結(jié)果如圖2所示。當(dāng)原料含量接近的情況下，組織結(jié)構(gòu)越均勻平整，越有利于提高彎曲剛度，如圖2(a)所示；在原料含量以及組織一定的情況下，織物的密度和面密度增加，彎曲剛度同樣會(huì)增加。針織面料中，常規(guī)面料的結(jié)構(gòu)不足以使其具有一定的彎曲剛度，針織8路蜂巢組織為機(jī)織面料的40%，針織6路雙面珠地僅為機(jī)織面料的20%，而針織6路變化羅馬組織可以達(dá)到機(jī)織面料的85%，如圖2(b)所示。由于針織特殊的線圈結(jié)構(gòu)，彎曲時(shí)縱向由2根圈柱同時(shí)承受彎曲變形；而橫向由1根圈柱承受彎曲形變，所以縱向不容易彎曲，其彎曲剛度較優(yōu)于橫向，二者會(huì)有一定的差異。當(dāng)組織結(jié)構(gòu)中浮線、集圈的數(shù)量增加，使組織結(jié)構(gòu)不夠?qū)ΨQ均勻時(shí)，縱向與橫向彎曲剛度的差異會(huì)增大，如圖2(c)所示?？梢?，織物9、10的縱橫向彎曲剛度差異明顯增大。

圖2 織物彎曲剛度柱狀圖Fig.2 Histogram of fabric bending stiffness. (a) Bending stiffness of wool fabrics; (b) Bending stiffness of cotton fabrics; (c) Difference between weft bending stiffness and warp bending stiffness

利用SAS分析軟件分析得到縱橫向彎曲剛度與4項(xiàng)織物參數(shù)的相關(guān)程度，其中縱向彎曲剛度Y縱受織物縱密以及織物厚度的影響較大，橫向彎曲剛度受織物面密度及厚度的影響較大，利用測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得到回歸方程：Y縱=-53.24+0.26x1-0.16x2+0.24x3+4.95x4，其相關(guān)系數(shù)R2為50.59%，說明縱向彎曲剛度受到織物橫密、縱密、面密度及厚度的影響變化的程度在50.59%，織物厚度改變1個(gè)單位的情況下，縱向彎曲剛度隨之改變的幅度較為明顯，如每組面料中針織面料的厚度較大時(shí)其縱向彎曲剛度較為顯著。橫向彎曲剛度關(guān)于基本參數(shù)的多元回歸方程為Y橫=-64.53+0.14x1-0.07x2+0.34x3-0.27x4，其相關(guān)系數(shù)R2為64.91%，說明橫向彎曲剛度受到織物橫密、縱密、面密度及厚度的影響變化的程度在64.91%。

2.2 折皺回復(fù)角分析

以每組機(jī)織西服面料的折皺回復(fù)角為標(biāo)準(zhǔn)，懸垂程度為100%，計(jì)算各針織面料回復(fù)角占機(jī)織面料回復(fù)角的比例。且由于急彈回復(fù)角與緩彈回復(fù)角的趨勢(shì)大致相同，采用二者的平均值表示，毛型針織面料的折皺回復(fù)程度可達(dá)到80%以上，棉型針織面料達(dá)到70%左右，毛型針織面料折皺回復(fù)性優(yōu)于棉型針織面料。

當(dāng)織物面密度相近時(shí)，織物厚度增加0.1 mm，折皺回復(fù)程度提高10%左右。2號(hào)面料厚度比4號(hào)面料厚0.1 mm，其折皺回復(fù)程度從82.14%提高到91%左右；同樣對(duì)于棉型面料，12號(hào)面料厚度比14號(hào)厚0.1 mm，折皺回復(fù)程度同樣提高10%左右。當(dāng)織物厚度增加后，結(jié)構(gòu)中紗線的彎曲剛度也隨之增加，織物手感更加活絡(luò)，發(fā)生折皺后容易回復(fù)原狀[21]。

利用SAS軟件探究折皺回復(fù)程度與織物基本參數(shù)間的影響程度及回歸方程發(fā)現(xiàn)，折皺回復(fù)程度與織物基本參數(shù)的相關(guān)系數(shù)分別為-0.333 8，-0.260 6，0.621 2和-0.065 9。折皺回復(fù)程度Y與織物基本參數(shù)(x1，x2，x3，x4)的回歸方程為：Y折皺=-0.407 0-0.002 2x1-0.003x2+0.007 8x3+0.037 8x4，相關(guān)系數(shù)R2為62.42%。

2.3 懸垂系數(shù)分析

將測(cè)得的懸垂系數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，與機(jī)織西服面料對(duì)比，各針織面料占機(jī)織西服面料數(shù)據(jù)的比例如圖3所示。將機(jī)織西服面料的懸垂系數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)，其余面料懸垂程度數(shù)據(jù)采用占機(jī)織西服面料的百分比。其中2號(hào)，3號(hào)，12號(hào)3款針織面料均十分接近機(jī)織面料，懸垂系數(shù)可達(dá)到機(jī)織西服面料的90%以上，說明3款面料的挺括風(fēng)格與機(jī)織面料較為接近。利用SAS軟件得到懸垂程度與織物基本參數(shù)(x1，x2，x3，x4)的相關(guān)系數(shù)分別為0.309 6，0.238 7，0.443 7和-0.336 7。根據(jù)相關(guān)系數(shù)的大小可看出，4個(gè)參數(shù)的影響程度差異不大，當(dāng)織物密度、織物面密度逐漸增大時(shí)，懸垂程度會(huì)隨之提高。7號(hào)與9號(hào)面料達(dá)到機(jī)織西服面料的70%～80%，其余針織面料僅能達(dá)到20%～50%，如圖3所示。

圖3 織物懸垂程度比例圖Fig.3 Proportion of fabric drape

2.4 綜合分析

彎曲剛度、折皺回復(fù)角度、懸垂系數(shù)3項(xiàng)指標(biāo)都可以反映面料的挺括風(fēng)格，將3項(xiàng)指標(biāo)綜合進(jìn)行分析，利用線性綜合法判斷針織面料的挺括風(fēng)格。線性綜合法就是對(duì)各指標(biāo)的評(píng)價(jià)值求和而獲得綜合評(píng)價(jià)值的一種方法。各指標(biāo)對(duì)被評(píng)價(jià)織物的綜合水平的影響與作用不同，常采用加權(quán)求和的方式進(jìn)行計(jì)算。

設(shè)被評(píng)價(jià)的織物面料個(gè)數(shù)為n，每個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象由p個(gè)指標(biāo)進(jìn)行描述，x1，x2，x3，x4，x5分別對(duì)應(yīng)縱向彎曲剛度、橫向彎曲剛度、急彈回復(fù)角之和、緩彈回復(fù)角之和、懸垂系數(shù)5個(gè)指標(biāo)，求取各面料數(shù)據(jù)占每組機(jī)織西服面料的比例。利用式(2)～(5)分別求得各指標(biāo)的平均值、方差、變異系數(shù)和權(quán)重。

(2)

(3)

(4)

式中：v為變異系數(shù)；i取1，2，…，p。

(5)

式中：w為權(quán)重；v為變異系數(shù)；i取1，2，…，p。

計(jì)算得到各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重，采用式(6)對(duì)測(cè)得的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)格化，消除不同量綱之間的差異，將數(shù)據(jù)規(guī)范在[0，1]之間。

(6)

式中：y為評(píng)價(jià)值；xji為第j個(gè)被評(píng)價(jià)對(duì)象在第i項(xiàng)指標(biāo)上的取值；ximin，ximax分別為第i項(xiàng)指標(biāo)中的最小值與最大值。

將數(shù)據(jù)整理好后，利用線性綜合法將各指標(biāo)評(píng)價(jià)值求和獲得綜合評(píng)價(jià)值，通常采用式(7)加權(quán)求和的方式進(jìn)行計(jì)算。

(7)

式中：z為被評(píng)價(jià)織物的綜合評(píng)價(jià)值；wi為第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重；yi為i個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值；p為指標(biāo)個(gè)數(shù)。

通過計(jì)算得到15款面料的綜合評(píng)價(jià)值，結(jié)果如4所示。其中圖4(a)為毛型針織面料的綜合評(píng)價(jià)情況，將機(jī)織西服面料的綜合評(píng)價(jià)平均值作為對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)織西服面料的綜合評(píng)價(jià)值為0.79；針織面料中2號(hào)，9號(hào)，7號(hào)綜合評(píng)價(jià)值較為接近機(jī)織西服面料，達(dá)到機(jī)織西服面料的70%以上。3款面料組織循環(huán)為6路或者8路，織物密度相對(duì)較大，并且其中2號(hào)針織面料的綜合評(píng)價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其余2款。當(dāng)針織面料采用6路變化羅馬組織，高機(jī)號(hào)設(shè)備進(jìn)行編織時(shí)，其挺括程度可達(dá)到機(jī)織西服面料的要求。棉型面料中同樣以機(jī)織西服面料作為參考標(biāo)準(zhǔn)，如圖4(b)所示，機(jī)織西服面料的綜合評(píng)價(jià)值為0.67；針織面料中12號(hào)面料接近機(jī)織西服面料，達(dá)到機(jī)織西服面料的80%以上，12號(hào)面料同樣具有較大的織物密度，組織結(jié)構(gòu)同樣為6路變化羅馬組織。

圖4 針織面料綜合評(píng)價(jià)Fig.4 Comprehensive evaluation of knitted fabrics.(a) Wool knitted fabrics；(b) Cotton knitted fabrics

3 結(jié) 論

針織面料采用6路變化羅馬組織配合高織物密度能夠提升其挺括風(fēng)格。通過對(duì)面料進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)值的計(jì)算發(fā)現(xiàn)，針織面料中2號(hào)面料和12號(hào)面料的挺括風(fēng)格與機(jī)織西服面料十分接近，綜合評(píng)價(jià)值分別達(dá)到機(jī)織西服面料的70%，80%，織物密度基本達(dá)到120線圈/(5 cm)以上。組織結(jié)構(gòu)的選擇上要注意結(jié)構(gòu)的對(duì)稱均勻，盡量減少集圈和浮線的數(shù)量，6路變化羅馬組織可作為針織面料開發(fā)西服的優(yōu)選組織結(jié)構(gòu)。

折皺回復(fù)角度從側(cè)面反映織物挺括風(fēng)格。在4項(xiàng)基本參數(shù)中，折皺回復(fù)角與織物的厚度的影響程度相對(duì)明顯一些，毛型面料的折皺回復(fù)效果整體上優(yōu)于棉型面料。當(dāng)原料確定后，可在一定范圍內(nèi)增加織物的厚度。在厚度增加0.1 mm左右，折皺回復(fù)程度提高10%左右，但同時(shí)需注意織物密度差異不能過大。

懸垂程度主要受到織物密度及織物面密度的影響。當(dāng)織物密度在110～130線圈/(5 cm)時(shí)，懸垂系數(shù)基本上可以達(dá)到60%以上；面密度越大，其懸垂系數(shù)更加接近機(jī)織西服面料，挺括效果越明顯。