彈性針織物服裝壓力的測試研究

陳紅娟

（蘇州工藝美術(shù)職業(yè)技術(shù)學院，江蘇蘇州 214105）

科技博覽

彈性針織物服裝壓力的測試研究

陳紅娟

（蘇州工藝美術(shù)職業(yè)技術(shù)學院，江蘇蘇州 214105）

文章對彈性針織物進行了拉伸試驗，分析針織物拉伸性能與織物原料及組織結(jié)構(gòu)的關(guān)系；在此基礎上，用圓柱模擬人的四肢和腰，采用自行研制的服裝壓力測試系統(tǒng)對所選擇針織物對人體壓力進行測試，進而分析服裝壓力與彈性針織物的抗拉剛度及織物伸長率之間的關(guān)系。

彈性針織物；拉伸性能；抗拉剛度；伸長率；服裝壓力

對于針織物的服用性能，除了保暖性、透濕透氣等性能以外，服裝壓力是一個非常重要的指標。客觀地對織物進行測試，評定性能是紡織生產(chǎn)過程中的一個重要環(huán)節(jié)。而測試方法的科學性是關(guān)系到所測織物指標是否能夠正確地、客觀地反映實際服用性能的關(guān)鍵。本文采用圓柱模型模擬人體部位，利用自行研制開發(fā)的測試系統(tǒng)來測試織物的服裝壓力。

1 彈性針織物試樣的拉伸性能

針織物以其特別的延伸性能，貼身舒適，在內(nèi)衣服用方面獲得了很多的應用。

1.1 針織物試樣

本試驗所采用的織物為三槍內(nèi)衣公司提供的緯編氨綸織物，根據(jù)組織結(jié)構(gòu)和彈性紗線的百分含量不同，我們選擇了氨綸汗布（平針組織）、氨綸羅紋組織、氨綸羅紋刷絨織物、氨綸燈芯布（2＋2羅紋組織）、以及氨綸電腦提花織物等七塊織物。各織物的參數(shù)如表1所示。

各塊織物的氨綸含量大致在3%～9%之間，平方米克重分布在200～300 g／m2。

1.2 織物拉伸實驗

織物的拉伸形式（或儀器類型）目前有三種，包括：等速牽引（CRT）、等加負荷（CRL）、等速伸長（CRE），其中最后一種方法現(xiàn)在為國際推廣方法［1］。

試驗儀器采用HD026N電子織物強力儀，該測試儀帶有自動記錄裝置，并能繪出負荷伸長曲線的等速拉伸試驗結(jié)果，試驗選用等速伸長拉伸測試。

試驗前將試樣在標準狀態(tài)下進行松弛處理，溫度為200℃±20℃，相對濕度65%±2%。實驗前試樣在此狀態(tài)下調(diào)濕，棉型織物為24 h，化纖織物為4 h。儀器拉伸的速度200 mm／min。預加張力為0.2 N。試樣尺寸：10 cm×5 cm，試樣如圖1所示，試樣兩端留5 cm作為試驗儀器夾持端。

圖1 拉伸試樣

1.3 拉伸試驗結(jié)果及分析

在拉伸試驗過程中，每種試樣拉伸五次取其平均值，七塊緯編織物沿緯方向的拉伸圖如圖2所示。

圖2 織物拉伸圖

表1 緯編織物的各項參數(shù)

在實驗中，我們注意到由于織物都具有較好的彈性，所以每塊織物的斷裂伸長率都超出了所使用儀器的測量范圍之外（即當達到儀器最大的拉伸量300%，而此時織物仍然沒有斷裂）。并且此類織物在拉伸100%后，去掉拉力，織物都能回到未變形前的狀態(tài)。

由圖2中拉伸曲線可以看出，拉伸性能主要是受織物組織結(jié)構(gòu)和氨綸紗線用量的影響。以50%的拉伸率為例，當七種織物伸長為原來長度的50%時，拉伸該織物所需的拉力從大到小依次為：7＞6＞5＞4＞3＞2＞1。從整體上看，延伸性能依次是：羅紋組織＞平紋組織＞提花組織。而組織結(jié)構(gòu)、密度相同的織物，除紗線原料不同外，織物中氨綸的用量是導致試樣拉伸性能不同的主要因素。

圖3是羅紋、平紋、提花織物的線圈結(jié)構(gòu)圖。由圖3可以看出，羅紋織物組織的正反兩面線圈不在同一平面上，沉降弧由前到后或由后到前地把正反面線圈相連。當外力沿緯向拉伸時，首先是圈柱趨于同一平面，使織物從立體趨向平面；再繼續(xù)拉伸，線圈彎曲處逐漸伸直，線圈間的紗線發(fā)生轉(zhuǎn)移；當線圈段被拉直以后，再繼續(xù)拉伸則主要是紗線的伸長。平紋組織基本處于同一平面狀態(tài)，受緯向拉伸時，沒有羅紋從立體面到水平面轉(zhuǎn)移這一過程，而直接是沉降弧和圈柱之間的相互轉(zhuǎn)移。所以在相同情況下，平紋組織的延伸率比羅紋組織差。提花組織由于織物組織中存在浮線的影響，緯向受力時，組織結(jié)構(gòu)中的線圈較難發(fā)生轉(zhuǎn)移，所以該組織在相同條件下，延伸性最小。

圖3 羅紋平紋提花織物的線圈結(jié)構(gòu)圖

2 彈性織物服裝壓力的測試

2.1 服裝壓力測試方法

考慮到人體的較多的部位（四肢、腰）接近圓柱形，因此選用圓筒來模擬人體，筒的直徑為10 cm。在試驗前，氨綸織物試樣須經(jīng)過數(shù)次拉伸松弛后，再進行測量，以確保得到穩(wěn)定的數(shù)值［2］。

織物裁剪縫紉成寬5 cm，直徑為5 cm的圓筒狀，邊長留有1 cm的縫頭。將待測織物裁剪縫紉成圓筒形狀織物套在粘貼有傳感器的圓柱模型上。如圖4所示的圓柱形狀結(jié)構(gòu)圖。

圖4 服裝壓測試示意圖

由圖4可以看出，圓筒的直徑是固定的，所以織物拉伸后的周長為一恒定的值，為了方便計算，織物伸長率的變化采用織物的縮率Se來表達。

根據(jù)測試參數(shù)，按照（1）式可以知道，織物的服裝壓力測量是在縮率（Se）為50%，相當于100%拉伸率的條件下測量的。

此外，由于選用的傳感器厚度非常薄，因此織物對傳感器的壓力可以近似地看成織物對圓柱形模型的壓力。

傳感器的感應面積為71.33 mm2。在測量緯編織物的時候，首先對傳感器的電路進行靜態(tài)標定，以確定電路的線性度。標定的加載方式為直接加標準砝碼，通過改變載荷，測出壓敏傳感器電路的電壓輸出值，用最小二乘法擬合出壓力－電壓關(guān)系公式，測試電路的標定關(guān)系式：y＝0.3213x＋0.0835。得出服裝壓力的計算公式如下：

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式中：P—服裝壓力（k Pa），

V—加彈性織物后測試電路輸出值（10 m V），其中拉伸后的筒狀織物周長近似看成圓柱筒的周長（31.4 cm）

k—相關(guān)系數(shù)（10 m V／g），

V0－不加彈性織物時測試電路的輸出值，（10 m V）。

2.2 織物抗拉剛度與服裝壓

前面分析了織物組織結(jié)構(gòu)對織物拉伸性能的影響，另外從拉伸曲線上看，不難看出織物彈性模量關(guān)系大致為：織物7＞織物6＞織物5＞織物4＞織物3＞織物2＞織物1。彈性模量是反映材料形變與內(nèi)應力關(guān)系的物理量，是決定織物抗拉、抗彎性能的重要因素。我們所做的服裝壓力測試是在織物伸長率為35%～100%的條件下，根據(jù)圖2的拉伸曲線，來計算織物的拉伸模量。它用織物在彈性極限范圍內(nèi)應力與應變之比來表示。而彈性極限是指材料在拉伸時，所加應力去掉后還能回到未變形前的狀態(tài)，材料保持彈性變形的最大應力稱為彈性極限?？椢飶?5%～100%范圍內(nèi)抗拉剛度的計算：

其中：F100%為伸長率100%時的織物單位寬度的張力；F35%為伸長35%時的織物單位寬度的張力。

根據(jù)式（3）計算出編號織物的抗拉剛度，如表2所示：

表2 緯編織物的抗拉剛度

圖5 織物抗拉剛度與服裝壓

2.3 服裝壓力與伸長率關(guān)系分析

在七塊織物中，選擇具有代表性的汗布織物、羅紋織物和電腦提花織物三種，即編號為3、5、7號織物，將織物裁剪縫制成寬5 cm，周長分別為：15.7 cm、18.8 cm、22 cm不等的長度，將其同樣套在直徑為10 cm的圓柱上，則三種不同縮率分別為：30%、40%、50%。測試方法為：每種織物測四塊，每塊測四個不同的位置，得到不同拉伸率條件下的電壓值如表3所示。

表3 不同伸長率下測得的電壓值

根據(jù)公式（2）得出不同伸長率條件下服裝壓力值，如圖6所示。同一織物隨著其伸長加大，由此所帶來的服裝壓是增大的。

3 結(jié)論

本文是在建立服裝壓力測試四系統(tǒng)的基礎上，對針織物及服裝壓力的測試，測試的方法將織物裁剪成筒狀織物套在模擬人體四肢的圓柱形模型上，進行間接測量，獲得一些初步的結(jié)論，從實際測得的數(shù)據(jù)與對模型的理論分析發(fā)現(xiàn)，服裝壓與織物的結(jié)構(gòu)、彈性紗的用量有關(guān)。

圖6 織物的伸長率與服裝壓

（1）在相同的伸長率下，產(chǎn)生服裝壓力大小為：電腦提花織物＞平紋織物＞羅紋織物。

（2）在極限彈性范圍內(nèi)，服裝壓力隨著織物的伸長率變大而變大。

［1］李汝勤，宋鈞才.纖維和紡織品的測試與儀器［M］.上海：中國紡織大學出版社，1995.

［2］Ng－SF，Hui－CL，Pressure model of elastic fabric for producing pressure garment［J］.Textile Research Journal，2001，71（3），272—275.

Study on Stress Test of Elastic Knitted Fabric

ChenHongjuan
（Suzhou Art ＆Design Technology Institute，Suzhou 214105，China）

Tensile property of elastic knitted fabrics was tested to analyse the relationship of tensile property and fabric structure.A set of self developed clothing stress test system was used to test the stress properties of knitted fabrics with a cylinder device to imitate arms，legs and waist.The relationship of clothing stress，extensional rigidity and fabric extension percentage were analysed.

elastic knitted fabric；tensile property；extensional rigidity；extension percentage，clothing stress

TS101.92＋3.1

A

1009－3028（2012）02－0049－04

2011－12－19

陳紅娟（1980—），女，江蘇宿遷人，講師。