毛織物的抗皺性能與其結(jié)構(gòu)參數(shù)關(guān)系的探討

郭 昕，許蘭杰

(遼東學(xué)院，遼寧 丹東 118003)

影響織物抗皺性能的因素很多，例如紗線種類、結(jié)構(gòu)及抗彎性能、織物的緊度、體積重量、織物組織與表面特征、厚度及后整理等。

國內(nèi)外學(xué)者對(duì)織物抗皺性能與其結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系的研究做了大量的工作，取得了豐碩的成果，為織物的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。但目前的一般做法是，對(duì)影響織物服用性能的有關(guān)因素逐一進(jìn)行分析，忽略了各因素之間的相互作用。為了更好地探討織物結(jié)構(gòu)與其性能之間關(guān)系，本文以毛織物為例，運(yùn)用SPSS軟件對(duì)織物的折皺性能與其結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行研究探討，以期為毛紡科研人員開發(fā)與生產(chǎn)精紡毛織物提供一定的科學(xué)依據(jù)。

1 試驗(yàn)條件

1.1 試驗(yàn)儀器

YG541D型數(shù)字式織物折皺彈性儀、GB425-75型電子天平、YG141D型數(shù)字式織物厚度儀。

1.2 試驗(yàn)條件

(1)選取性能相似，有代表性的17種毛織物面料。

(2)采用相同的儀器與設(shè)備對(duì)織物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，測試紗線的線密度、織物的厚度、緊度、面密度及織物密度等指標(biāo)。

(3)采用相同的儀器與設(shè)備測試面料的抗皺性能。

1.3 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及方法

1.3.1測試標(biāo)準(zhǔn)

抗皺性根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T3819—1997；按GB/T3820—1997測定試樣厚度；按FZ/T01093—2008測定織物密度。

1.3.2試驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)采用YG—541D織物折皺回復(fù)角測定儀用凸樣法測試織物折皺性，測得織物受壓后釋去外力逐漸回復(fù)過程中在較短時(shí)間(15 s)內(nèi)回復(fù)的急彈性回復(fù)角，以及在一段時(shí)間(5 min)后回復(fù)的緩彈性回復(fù)角，可評(píng)定織物的折皺彈性性能[1-3]。對(duì)于每種織物都進(jìn)行了10 次測試，取每種織物經(jīng)向平均值、緯向平均值后的折皺回復(fù)角作為各織物折皺彈性性能的評(píng)定，試樣尺寸為40 mm ×15 mm 凸型樣。計(jì)算折痕回復(fù)角的算術(shù)平均值，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1～表4。

2 試驗(yàn)結(jié)果

表1～表4為織物抗皺性能的測試結(jié)果。

表1 不同線密度織物的折皺回復(fù)角

表2 不同厚度織物的折皺回復(fù)角

表3 不同緊度織物的折皺回復(fù)角

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

針對(duì)測試結(jié)果，通過SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)織物的結(jié)構(gòu)參數(shù)與折皺性能作如下回歸分析：

所謂回歸分析即相關(guān)分析。回歸分析是假設(shè)因變量與自變量之間存在線性關(guān)系，通過確定模型參數(shù)來得到回歸方程。當(dāng)因變量與一個(gè)或兩個(gè)以上的自變量存在線性關(guān)系時(shí)，其線性回歸的數(shù)學(xué)模型為：y= ax1+ bx2+ c，本文是先研究各結(jié)構(gòu)參數(shù)分別與折皺性能的相關(guān)關(guān)系，回歸模型為：y= ax + b，再綜合分析各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)織物折皺性能的相關(guān)性，其線性回歸的數(shù)學(xué)模型為：y= ax1+ bx2+cx3+ dx4+e。

表4 不同面密度織物的折皺回復(fù)角

3.1 單一的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)折皺性能的影響

折皺恢復(fù)性能是指織物受力變形，當(dāng)外力解除后，織物的急彈性、緩彈性變形恢復(fù)為原來形狀的能力，折皺恢復(fù)性能是衡量服裝性能的重要指標(biāo)[4]。

3.1.1紗線線密度與折皺性能的關(guān)系

對(duì)紗線線密度不同而其他參數(shù)相接近的試樣進(jìn)行分析，可得到織物折皺性與紗線線密度之間的關(guān)系曲線(見圖1)及回歸方程(見表5)。

圖1 織物的折皺性與紗線線密度之間的關(guān)系

表5 回歸方程

y = 104.619+ 3.673x (相關(guān)系數(shù)R2 = 0.966)，即織物的折皺回復(fù)角與線密度之間線性關(guān)系十分顯著。在其他條件相同的情況下，線密度越大，即經(jīng)緯紗號(hào)數(shù)越大，或經(jīng)緯密度越大，折皺回復(fù)角越大。

3.1.2織物厚度與折皺性能的關(guān)系

對(duì)織物厚度不同而其他參數(shù)相接近的試樣進(jìn)行分析，可得到織物厚度與織物的折皺回復(fù)角之間的關(guān)系曲線(見圖2)及回歸方程(見表6)。

圖2 織物的折皺性與織物厚度之間的關(guān)系

y =305.493 + 29.444x(相關(guān)系數(shù)R2 = 0.471)。由圖2可知，折皺恢復(fù)性能隨織物厚度的增加而增加?？椢镌胶瘢箯潉傂栽酱?，越不易起皺。薄織物比厚織物易起皺。其次，厚織物重量較大，穿著者在站立狀態(tài)時(shí)，易拉平折皺；另外，織物發(fā)生折皺后的保持能力，隨纖維周圍空氣的相對(duì)濕度和溫度的變化而變化，在較厚的織物中，濕度、溫度傳遞較慢，變化小，因此厚織物的折皺小一些[5]。

3.1.3織物緊度與折皺性能的關(guān)系

對(duì)織物緊度不同而其他參數(shù)相接近的試樣進(jìn)行分析，可得到織物緊度與織物的折皺回復(fù)角之間的關(guān)系曲線(見圖3)及回歸方程(見表7)。

y =42.152 +1.925x(相關(guān)系數(shù)R2 = 0.612)。織物的折皺恢復(fù)性能與織物的緊度有密切的關(guān)系。在一定的條件下，即品種、紗號(hào)、原料成分和織紋組織相同的情況下，織物緊度大、結(jié)構(gòu)緊密、其紗線內(nèi)應(yīng)力大，抗彎曲壓縮性能好，去除外力后恢復(fù)速度快，彈性好。

圖3 織物的折皺性與織物緊度之間的關(guān)系

表7 回歸方程

3.1.4織物面密度與折皺性能的關(guān)系

對(duì)織物面密度不同而其他參數(shù)相接近的試樣進(jìn)行分析，可得到織物面密度與織物的折皺回復(fù)角之間的關(guān)系曲線(見圖4)及回歸方程(見表8)。

圖4 織物的折皺性與織物面密度之間的關(guān)系

y=285.607+ 14.446x(相關(guān)系數(shù)R2 = 0.82)，即織物的折皺回復(fù)角與面密度之間線性關(guān)系顯著。在其他條件相同的情況下，面密度越大，折皺回復(fù)角越大。

表8 回歸方程

3.1.5織物密度與折皺性能的關(guān)系

織物的折皺性與經(jīng)緯密度有關(guān)，適當(dāng)增加經(jīng)緯密度，可以提高折皺恢復(fù)性能和彈性。如斜紋織物要比相同覆蓋系數(shù)的平紋織物為好。無論是急彈性回復(fù)角還是緩彈性回復(fù)角，經(jīng)向回復(fù)角的平均值都小于緯向回復(fù)角，主要原因是緯向密度小于經(jīng)向密度。機(jī)織物由經(jīng)紗、緯紗交織而成，紗線由纖維或長絲通過加捻組成，因此，纖維之間或紗線之間的表面摩擦性能將影響它們之間的相對(duì)移動(dòng)，相對(duì)移動(dòng)時(shí)阻力的大小將影響纖維的受力與變形[6-7]，所以，織物的折皺性也與纖維的表面摩擦性能及纖維之間相對(duì)移動(dòng)的能力有關(guān)。緯向密度低，纖維之間的摩擦力小，容易伸展，使纖維的相對(duì)移動(dòng)更容易，所以回復(fù)角大。

3.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)織物折皺性能的綜合影響

通過上述單一因素對(duì)織物折皺性影響的分析和所建立的回歸方程，可以看出:紗線的線密度，織物厚度，緊度以及面密度都與織物的折皺性有顯著的相關(guān)關(guān)系。下面利用SPSS軟件進(jìn)行多元線性回歸分析。輸出結(jié)果如表9～表12所示。

表9 模型概要

注：a.預(yù)測變量: (常量), 面密度；

b.預(yù)測變量: (常量), 面密度, 線密度。

表9結(jié)果說明需要建立兩個(gè)回歸模型。

模型1：首先把面密度選入自變量，R方為0.775，是面密度在織物折皺性總變動(dòng)中的影響比率，即織物折皺性的變動(dòng)中有77.5%是受織物面密度的影響。

模型2：在模型1基礎(chǔ)上，將線密度追加選入自變量，R方為0.903，說明織物的折皺性變動(dòng)中有90.3%是受織物面密度和紗線線密度的共同影響，即實(shí)際上影響比率只增加12.8%，即引入線密度對(duì)織物折皺性影響不大。隨著自變量的增加，調(diào)整的R方不斷提高，回歸方程的估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)誤差不斷減小。

表10 方差

注：a.預(yù)測變量: (常量), 面密度; b.預(yù)測變量: (常量), 面密度, 線密度; c.因變量: 折皺回復(fù)角。

表10結(jié)果說明：表中兩個(gè)模型的方差情況。第二列分別是回歸平方和、剩余平方和、因變量的總平方和；第四列分別是平均的回歸平方和、平均的剩余平方和。隨著自變量的引入，均方誤差不斷減小，說明這些自變量的確為解釋因變量做出了貢獻(xiàn)。

從模型1看，驗(yàn)證回歸式顯著性的F統(tǒng)計(jì)量值是30.938，Sig.=0.000<0.001，即顯著符號(hào)是“* * *”，所以由面密度一個(gè)自變量構(gòu)成的回歸式統(tǒng)計(jì)上是非常顯著的。

從模型2看，驗(yàn)證回歸式顯著性的F統(tǒng)計(jì)量值是37.431，Sig.=0.000<0.001，即顯著符號(hào)是“* * *”，所以由面密度和線密度兩個(gè)自變量構(gòu)成的回歸式統(tǒng)計(jì)上也是非常顯著的。

表11結(jié)果說明：第一列是回歸過程中引入自變量的情況，第二列是對(duì)應(yīng)的回歸系數(shù)，根據(jù)這個(gè)回歸系數(shù)可得回歸方程。第四列是標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)，可以衡量自變量對(duì)因變量的貢獻(xiàn)程度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)，最終可得標(biāo)準(zhǔn)化回歸方程：y=176.626-0.396x1+4.179x2。其中y為折皺回復(fù)角，x1為織物面密度，x2為線密度?？梢娍椢锩婷芏葘?duì)織物折皺性起了較主要的作用。

模型1：引入一個(gè)自變量“面密度”，回歸常數(shù)是320.948，Sig.F=0.000<0.001，是十分顯著的；回歸系數(shù)是-0.511，Sig.F=0.000<0.001，是十分顯著的。因此第一步回歸式可以用y(折皺回復(fù)角)=320.948-0.511x(面密度)表示。

模型2：引入兩個(gè)自變量“面密度、線密度”，回歸式是y(折皺回復(fù)角)=176.626-0.396x1(緊度)+4.179x2(線密度)。

多元回歸分析中，如果自變量引入較少，回歸方程將無法很好地解釋說明因變量的變化，但自變量的個(gè)數(shù)越多，由于自變量間的共線性，會(huì)給回歸方程帶來許多影響。如織物緊度、厚度統(tǒng)計(jì)上沒有顯著性，因而表7～表11沒有加入它們，未引入方程的自變量見表12。

表11 回歸方程

注：a.因變量: 折皺回復(fù)角。

表12 未引入方程的自變量

注：a.預(yù)測變量: (常量), 面密度; b.預(yù)測變量: (常量), 面密度, 線密度; c.因變量: 折皺回復(fù)角。

表12結(jié)果說明：回歸分析過程中尚未引入方程的自變量情況。

從模型1看，線密度、厚度、緊度均未引入方程，第五列是在控制了方程中已有自變量的前提下計(jì)算出某自變量與因變量的偏相關(guān)系數(shù)，線密度的偏相關(guān)系數(shù)最高為0.756，可判定下一步它進(jìn)入方程。這與模型2相吻合。第六列是自變量共線性檢測中的自變量容忍度，容忍度越大，說明與其他自變量的相關(guān)關(guān)系越弱，共線性越小。從表12可看出厚度的容忍度最大，說明它與其他自變量的相關(guān)關(guān)系最弱。

從模型2看，織物緊度、厚度未引入方程，它們的偏相關(guān)系數(shù)都相當(dāng)小，沒有統(tǒng)計(jì)顯著性。即使把它們追加引入，回歸式的影響比率改善的部分也非常小。因此多重回歸分析到此為止。

從上面的分析不難發(fā)現(xiàn)，在上述眾多結(jié)構(gòu)參數(shù)中，織物面密度和紗線線密度對(duì)織物折皺性的影響最為突出。

綜合以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)認(rèn)為，抗皺性受織物面密度的影響最顯著,其次為紗線線密度、厚度、總緊度，而受經(jīng)緯密度影響較小。對(duì)某一纖維材料而言，紗線的細(xì)度、織物組織結(jié)構(gòu)對(duì)織物厚度的影響，進(jìn)而也影響織物的折皺性。線密度越小，織物的抗彎度越小，表現(xiàn)為輕薄、稀松、柔軟，織物的彈性回復(fù)性較差?？椢飭挝幻娣e質(zhì)量、厚度大,抗彎剛度較大，其抗皺性能較好。同時(shí),織物的折皺恢復(fù)性能與織物的緊度也有密切的關(guān)系。在一定條件下，即品種、原料成分和組織相同的情況下，織物緊度大，結(jié)構(gòu)緊密，其紗線內(nèi)應(yīng)力大，抗彎曲壓縮性能好，去除外力后恢復(fù)速度快，彈性好；但當(dāng)織物緊度達(dá)到一定程度時(shí)，則織物變得硬板，折皺恢復(fù)性能反而下降[8-11]。紗線彎曲程度越大，織物越豐滿厚實(shí)，彈性和抗折皺性能也越好。

4 結(jié)論

本文通過對(duì)樣品的測試和回歸分析，探討毛織物的折皺性能與其結(jié)構(gòu)參數(shù)有較大的相關(guān)性，運(yùn)用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)織物的結(jié)構(gòu)參數(shù)和服用性能指標(biāo)的相關(guān)性作了回歸分析，從理論上建立了織物的抗皺性能與其結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系式。

4.1抗皺性受織物面密度的影響最顯著，其次為紗線線密度、厚度、總緊度，而受經(jīng)緯密度影響較小。

4.2織物抗皺性能與其結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系可用y=176.626-0.396x1+4.179x2表示。其中y為折皺回復(fù)角，x1為織物面密度，x2為線密度?？梢娍椢锩婷芏葘?duì)織物折皺性起了較主要的作用。

4.3對(duì)織物進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，保持其它變量相似，改變其自變量，在一定程度上可以改善織物的某些性能。

但是實(shí)驗(yàn)也存在不足之處，由于各種織物的結(jié)構(gòu)要求相似，其性能才具備可比性，所以選擇的織物的結(jié)構(gòu)參數(shù)未必那么精確，因此，利用回歸分析的方法找出各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)服用性能影響的顯著性從而得到共性的結(jié)論，與真實(shí)存在一些誤差。

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