閆彥紅，鄭晨華，鄺野,楊陽(yáng)

(1.浙江理工大學(xué) 服裝學(xué)院，浙江 杭州 310018；2.浙江理工大學(xué) 浙江省服裝工程技術(shù)研究中心，浙江 杭州 310018)

隨著生活水平的不斷提高，人們的生活方式和出行方式趨于多樣化，夜間出行的家庭越來(lái)越多，但由于可見(jiàn)度不足、著裝不醒目等因素造成的交通事故頻頻發(fā)生。相對(duì)于成年人，兒童交通安全意識(shí)薄弱，自我保護(hù)能力差，在交通事故中的傷亡占比較高。因此，兒童出行的安全問(wèn)題越來(lái)越受到重視，提高兒童行蹤的可見(jiàn)度成為亟待解決的問(wèn)題。兒童夜光安全服裝[1]是利用夜光纖維材料開(kāi)發(fā)的兒童功能性服裝。夜光纖維作為一種新型功能性自發(fā)光纖維材料[2]，具有發(fā)光亮度高[3-5]、光色豐富[6-9]、綠色環(huán)保[10-11]等優(yōu)點(diǎn)，在中間視覺(jué)及暗視覺(jué)狀態(tài)下具有良好的可視性能[12-13]，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、國(guó)防、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。由夜光纖維開(kāi)發(fā)的紡織服裝產(chǎn)品(如夜光織物[14-15]、光譜指紋防偽纖維[16]、夜光刺繡品[17]等)，具有與夜光纖維相似的發(fā)光性能，可為實(shí)現(xiàn)服裝的多功能化提供新的途徑。

兒童夜光安全服裝的自發(fā)光性能決定了其安全警示作用的強(qiáng)弱，自發(fā)光性能好，識(shí)別度和可見(jiàn)度高，其安全警示作用就強(qiáng)，反之安全警示作用就弱。本研究團(tuán)隊(duì)前期通過(guò)分析實(shí)測(cè)亮度與等效亮度間的關(guān)系，研究了兒童夜光安全服裝的可視性能[1]，但兒童夜光安全服裝的可視性能還與可視距離及可視時(shí)間密切相關(guān)。因此，文中以夜光織物及夜光繡線為發(fā)光原料，開(kāi)發(fā)出7款兒童夜光安全服裝樣衣，對(duì)樣衣的可視距離和可視時(shí)間進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，研究可視距離和可視時(shí)間與可視性能的相關(guān)性，揭示夜光織物結(jié)構(gòu)及織物發(fā)光顏色對(duì)樣衣可視性能的影響，為開(kāi)發(fā)高效能兒童安全服裝提供理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

1.1.1材料 選用夜光纖維、滌綸磨毛織物及稀土發(fā)光材料SrAl2O4:Eu2+,Dy3+為原材料。夜光纖維為167 dtex滌綸絲，其中發(fā)光材料SrAl2O4:Eu2+,Dy3+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%；滌綸磨毛織物為斜紋單面短絨面料，以上原料均由常熟江輝纖維制品科技有限公司提供。

以夜光纖維為經(jīng)緯紗線進(jìn)行交織，制得夜光機(jī)織物；將稀土發(fā)光材料SrAl2O4:Eu2+,Dy3+通過(guò)涂層方式涂刮于滌綸磨毛織物表面制得夜光絨布；將夜光纖維加捻制得夜光繡線。

1.1.2儀器 S-7100A-303平縫機(jī)，兄弟機(jī)械(西安)有限公司制造；EM200單頭電腦繡花機(jī)，美國(guó)勝家縫紉機(jī)有限公司制造。

1.2 樣衣制作

以夜光機(jī)織物、夜光絨布及夜光繡線為原料，采用貼布繡及平針繡工藝，在基樣胸前繡織10 cm×10 cm方形發(fā)光圖案，制成第1組不同發(fā)光織物樣衣，樣衣制作方案見(jiàn)表1，樣衣如圖1所示。以粉色、白色、藍(lán)色及黃色夜光絨布為原料，采用貼布繡工藝在基樣胸前繡織10 cm×10 cm方形發(fā)光圖案，制成第2組不同發(fā)光顏色樣衣，樣衣制作方案見(jiàn)表2，樣衣如圖2所示。

表1 第1組樣衣制作方案Tab.1 First group samples

圖1 不同發(fā)光織物樣衣Fig.1 Samples with different materials

表2 第2組樣衣制作方案Tab.2 Second group samples

圖2 不同發(fā)光顏色樣衣Fig.2 Samples with different colors

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地設(shè)計(jì)如圖3所示，其中，A，B，C和D點(diǎn)分別為樣衣放置位置，可視性能的測(cè)試距離分別設(shè)置為3，5 ，10 和20 m。另外，根據(jù)夜光纖維余輝衰減性能[4]，發(fā)光亮度在光照0～5 min時(shí)衰減最快，6～10 min時(shí)衰減緩慢，10 min后發(fā)光亮度趨于穩(wěn)定。由于實(shí)驗(yàn)樣衣的主要原料是夜光纖維，因此樣衣的發(fā)光亮度具有相似的衰減規(guī)律，故將實(shí)驗(yàn)可視性能的測(cè)試時(shí)間點(diǎn)設(shè)置為停止光照后0，5 ，10 和20 min。

圖3 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地示意Fig.3 Schematic diagram of experimental site

1.3.2實(shí)驗(yàn)步驟 為了保證實(shí)驗(yàn)的精確度，實(shí)驗(yàn)前將樣衣放置在暗箱內(nèi)預(yù)處理24 h，確保余輝亮度衰減完畢。

實(shí)驗(yàn)步驟如下：①將預(yù)處理的樣衣用25 W飛利浦冷光燈照射15 min；②將照射后的樣衣分別放置在A，B，C及D處；③在距離樣衣3，5，10和20 m處分別設(shè)置5名觀察者；④根據(jù)樣衣的發(fā)光情況，觀察者進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄；⑤每組實(shí)驗(yàn)得到320組數(shù)據(jù)，使用SPSS對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。問(wèn)卷中可視性能評(píng)價(jià)采用評(píng)分制，評(píng)分范圍為1～5分，具體見(jiàn)表3。

表3 可視性能評(píng)分Tab.3 Visibility performance sheet

2 結(jié)果與討論

2.1 發(fā)光織物結(jié)構(gòu)對(duì)可視性能的影響

文中可視距離指人眼與被觀察兒童夜光安全服裝之間的距離，可視時(shí)間指人眼能夠感知到兒童夜光安全服裝的時(shí)長(zhǎng)。隨著可視距離和可視時(shí)間的變化，發(fā)光物體被感知程度也在發(fā)生變化。理論上，可視時(shí)間越長(zhǎng)，可視距離越遠(yuǎn)，可視性能越好，其功能性就越強(qiáng)，反之，則其功能性就越差。

不同結(jié)構(gòu)發(fā)光織物樣衣的可視性能評(píng)分結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可以看出，隨著測(cè)試距離的加大，樣衣可視性能減弱。白色絨布樣衣的持續(xù)可見(jiàn)時(shí)間最長(zhǎng)，可見(jiàn)效果最佳，在測(cè)試距離20 m處、光照結(jié)束20 min時(shí)，可視評(píng)分仍可達(dá)到1以上；而藍(lán)白條紋樣衣和白色繡花樣衣的持續(xù)可見(jiàn)時(shí)間最短，可見(jiàn)效果最差，在光照結(jié)束10 min、測(cè)試距離大于5 m時(shí)，可視評(píng)分小于2，在測(cè)試距離20 m處，可視評(píng)分僅為1。白色機(jī)織樣衣的可視性能處于中間位置，當(dāng)光照結(jié)束時(shí)間≥10 min、測(cè)試距離≥10 m時(shí)，可視性能才開(kāi)始變差。總體而言，樣衣的可視性能優(yōu)劣排序?yàn)椋喊咨q布樣衣>白色機(jī)織樣衣>藍(lán)白條紋樣衣>白色繡花樣衣。

對(duì)表4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視距離、可視時(shí)間與可視性能方差分析，結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可知，自變量可視距離對(duì)應(yīng)的F值為4.869，p=0.005<0.01,因此可視距離變量對(duì)可視性能有極其顯著影響；自變量可視時(shí)間對(duì)應(yīng)的F值為4.644，p=0.006<0.01,因此可視時(shí)間變量對(duì)可視性能也有極其顯著影響；可視距離和可視時(shí)間的交互作用對(duì)應(yīng)的F值為0.140，p=0.998>0.05，故交互作用對(duì)可視性能沒(méi)有顯著影響。

表4 第1組樣衣可視性能評(píng)分Tab.4 Visibility scores results of first group samples

表5 第1組樣衣數(shù)據(jù)方差分析Tab.5 Variance analysis of first group samples data

為了進(jìn)一步研究發(fā)光織物結(jié)構(gòu)對(duì)樣衣可視性能的影響，對(duì)4件樣衣可視評(píng)分結(jié)果進(jìn)行線性回歸分析，得到可視評(píng)分y與可視距離x1、可視時(shí)間x2的擬合函數(shù)關(guān)系式，具體見(jiàn)表6。

表6 第1組樣衣數(shù)據(jù)回歸分析Tab.6 Regression analysis of first group samples data

由表6可以看出，可視性能與可視時(shí)間及可視距離函數(shù)擬合優(yōu)度高，且F檢驗(yàn)明顯，擬合結(jié)果成立，可視性能與可視距離及可視時(shí)間呈負(fù)相關(guān)。從擬合函數(shù)來(lái)看，4件樣衣的初始可視評(píng)分(當(dāng)x1=x2=0時(shí))差異較大，且隨著可視時(shí)間及可視距離的改變，樣衣的可視評(píng)分變化也較大。白色絨布樣衣的初始可視評(píng)分遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他樣衣，可視距離每增加1 m，且可視時(shí)間每增加1 min，其可視評(píng)分會(huì)減少0.203；其次為白色機(jī)織布樣衣，其單位可視距離和單位可視時(shí)間的可視評(píng)分變化量為0.146；藍(lán)白條紋樣衣及白色繡花樣衣的初始可視評(píng)分較差，其可視性能不佳。

第1組樣衣可視距離與可視時(shí)間之間的關(guān)系如圖4所示。

圖4 第1組樣衣可視時(shí)間與可視距離的關(guān)系Fig.4 Relationship between visible time and visible distance of first group samples

由圖4可知，可視距離較近時(shí)，可視時(shí)間排序?yàn)椋核{(lán)白條紋樣衣>白色絨布樣衣>白色機(jī)織布樣衣>白色繡花樣衣。隨著距離的增加，藍(lán)白條紋樣衣可視時(shí)間迅速降低，在22 m處，其可視時(shí)間降為0；而其他樣衣可視時(shí)間降低速率較緩和，最大可視距離約為40 m。由前期研究可知[4]，夜光纖維持續(xù)發(fā)光10 min時(shí)，其發(fā)光亮度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。結(jié)合圖4可以推得，當(dāng)樣衣發(fā)光亮度達(dá)到穩(wěn)態(tài)亮度時(shí)(可視時(shí)間為10 min)，可視距離排序?yàn)椋喊咨q布樣衣>白色機(jī)織布樣衣>白色繡花樣衣>藍(lán)白條紋樣衣。

通過(guò)以上分析可知，發(fā)光織物結(jié)構(gòu)不同，其樣衣的可視性能隨可視距離和可視時(shí)間的變化明顯，即發(fā)光織物結(jié)構(gòu)對(duì)樣衣的可視性能影響顯著。白色絨布樣衣及白色機(jī)織布樣衣的可視性能優(yōu)于白色繡花樣衣及藍(lán)白條紋樣衣，這是因?yàn)榘咨q布面料是以涂層方式將發(fā)光材料附著于織物絨毛表面，其對(duì)光能的吸收和利用較其他織物強(qiáng)，發(fā)光性能優(yōu)于其他織物；白色機(jī)織布的經(jīng)緯紗線均為夜光纖維，但發(fā)光材料分布于纖維內(nèi)部，導(dǎo)致其發(fā)光性能弱于白色絨布面料；白色繡花織物是以夜光繡線為發(fā)光原料，夜光繡線的亮度不及夜光纖維，使得白色繡花織物視覺(jué)感知不及白色機(jī)織織物；藍(lán)白條紋織物中，由于藍(lán)色部分不發(fā)光，所以其可視性能較差。由此可得出結(jié)論：在夜行安全服裝的設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量采用全面積涂層夜光織物或由夜光纖維織造而成的織物，以實(shí)現(xiàn)服裝的功能性。

2.2 發(fā)光織物顏色對(duì)可視性能的影響

表7為不同發(fā)光顏色樣衣平均可視性能評(píng)分結(jié)果。由表7可以看出，距離越遠(yuǎn)、發(fā)光持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，可視性能越差。在3 m處，粉色絨布樣衣和黃色絨布樣衣持續(xù)發(fā)光20 min時(shí)，發(fā)光效果變差，幾乎無(wú)法從黑暗環(huán)境中辨認(rèn)出來(lái)；在5 m處，藍(lán)色絨布樣衣持續(xù)發(fā)光20 min時(shí)，發(fā)光效果開(kāi)始變差；在20 m處，4件樣衣持續(xù)發(fā)光10 min時(shí)，可視性能則開(kāi)始變差。

對(duì)表7實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視距離、可視時(shí)間與可視性能方差分析，結(jié)果見(jiàn)表8。由表8可以看出，自變量可視距離對(duì)應(yīng)的F值為16.768，p=0<0.01,因此可視距離變量對(duì)可視性能有極其顯著影響；自變量可視時(shí)間對(duì)應(yīng)的F值為69.898，p=0<0.01,因此可視時(shí)間變量對(duì)可視性能也有極其顯著影響；可視距離和可視時(shí)間的交互作用對(duì)應(yīng)的F值為1.147，p=0.35>0.05，故交互作用對(duì)可視性能沒(méi)有顯著影響。為了進(jìn)一步研究發(fā)光顏色對(duì)樣衣可視性能的影響，對(duì)4件樣衣可視評(píng)分結(jié)果進(jìn)行回歸分析，得到可視評(píng)分y與可視距離x1、可視時(shí)間x2的擬合函數(shù)關(guān)系式，具體見(jiàn)表9。

表7 第2組樣衣可視評(píng)分Tab.7 Visibility scores results of second group samples

表8 第2組樣衣數(shù)據(jù)方差分析Tab.8 Variance analysis of second group samples data

表9 第2組樣衣數(shù)據(jù)回歸分析Tab.9 Regression analysis of second group samples data

由表9可以看出，可視性能與可視時(shí)間及可視距離函數(shù)擬合優(yōu)度高，且F檢驗(yàn)明顯，擬合結(jié)果成立，可視性能與可視距離及可視時(shí)間呈負(fù)相關(guān)。與第1組樣衣的數(shù)據(jù)回歸分析結(jié)果相似，白色絨布樣衣的初始可視評(píng)分大于其他樣衣，其次為藍(lán)色絨布樣衣、粉色絨布樣衣及黃色絨布樣衣。單位可視時(shí)間及單位可視距離的可視評(píng)分變化量均為0.2左右。

第2組樣衣可視距離與可視時(shí)間之間的關(guān)系如圖5所示。

圖5 第2組樣衣可視時(shí)間與可視距離關(guān)系Fig.5 Relationship between visible time and visible distance of second group samples

由圖5可知，距離較近時(shí)，可視時(shí)間排序?yàn)椋喊咨q布>藍(lán)色絨布>粉色絨布>黃色絨布。隨著距離的增加，可視時(shí)間降低速率差別不大。當(dāng)樣衣發(fā)光亮度達(dá)到穩(wěn)態(tài)亮度時(shí)(可視時(shí)間為15 min時(shí))，白色絨布樣衣可視距離可達(dá)40 m，而粉色絨布樣衣、藍(lán)色絨布樣衣、黃色絨布樣衣的可視距離相當(dāng)，均為20 m。

通過(guò)以上分析可知，發(fā)光織物的發(fā)光顏色對(duì)樣衣的可視性能也有一定的影響，白色絨布樣衣的可視時(shí)間及可視距離均優(yōu)于其他樣衣，其可視性能優(yōu)良。究其原因，白色絨布的夜光涂層漿料中沒(méi)有添加無(wú)機(jī)顏料，其對(duì)光的吸收和利用較其他顏色絨布面料充分，因此發(fā)光效果較好。

3 結(jié)語(yǔ)

1)發(fā)光織物組織對(duì)兒童夜光安全服裝的可視性能影響明顯，白色絨布樣衣的可視時(shí)間和可視距離優(yōu)于其他樣衣，其次為白色機(jī)織布樣衣和白色繡花樣衣，藍(lán)白條紋樣衣可視性能最差。發(fā)光亮度趨于穩(wěn)定狀態(tài)后(可視時(shí)間≥10 min)，可視距離排序?yàn)椋喊咨q布樣衣>白色機(jī)織布樣衣>白色繡花樣衣>藍(lán)白條紋樣衣。

2)發(fā)光織物顏色對(duì)兒童夜光安全服裝的可視性能具有一定的影響，白色絨布樣衣的可視時(shí)間和可視距離優(yōu)于其他樣衣，其次為黃色絨布樣衣、粉色絨布樣衣及藍(lán)色絨布樣衣。發(fā)光亮度趨于穩(wěn)定狀態(tài)后(可視時(shí)間≥10 min)，白色夜光絨布樣衣的可視距離遠(yuǎn)大于其他顏色樣衣。

3)可視距離和可視時(shí)間對(duì)兒童夜光安全服裝的可視性能有極其顯著影響，可視距離與可視時(shí)間的交互作用對(duì)可視性能沒(méi)有顯著影響。可視距離越遠(yuǎn)，可視時(shí)間越長(zhǎng)，可視性能越差?？梢暰嚯x為20 m、可視時(shí)間為20 min時(shí)，可視性能達(dá)到可見(jiàn)與不可見(jiàn)的臨界值。