薄絲織物彎曲剛度及延伸率與縫縮率的關(guān)系

吳巧英，蔣麗君，張文斌

(1.東華大學(xué)服裝·藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，上海200051;2.現(xiàn)代服裝設(shè)計(jì)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(東華大學(xué))，上海200051;3.浙江理工大學(xué)服裝學(xué)院，杭州310018)

深入了解織物縫紉性能對(duì)于合理選料、選款，提高服裝產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。服裝縫紉對(duì)小負(fù)荷區(qū)域的力學(xué)性能很敏感，因此關(guān)于織物力學(xué)性能對(duì)縫紉縮皺影響的研究一直備受關(guān)注并已有相關(guān)報(bào)道。Amirbayat等[1-2]推導(dǎo)出織物縫紉起皺的臨界起皺應(yīng)變條件公式，指出織物彎曲剛度、拉伸模量分別對(duì)縫紉縮皺為反向和正向影響。Kawabata等[3]通過(guò)力學(xué)分析，推導(dǎo)出織物縫紉起皺的臨界縫縮率計(jì)算公式，指出織物彎曲剛度、軸向壓縮系數(shù)分別對(duì)縫紉縮皺為反向和正向影響。上述縫紉起皺的力學(xué)研究為縫紉縮皺實(shí)驗(yàn)研究的開(kāi)展起到了積極的指導(dǎo)作用，由于織物軸向壓縮系數(shù)難以測(cè)量，織物延伸率與拉伸模量、壓縮系數(shù)關(guān)系密切，因此研究中通常采用織物延伸率來(lái)替代。在薄型織物力學(xué)性能與縫縮率關(guān)系研究方面，學(xué)者們通常采用相關(guān)分析、回歸分析探討兩者關(guān)系。高雪蓮等[4]研究發(fā)現(xiàn)，薄絲織物經(jīng)向延伸率對(duì)經(jīng)向縫縮率為顯著正向相關(guān)，而緯向延伸率與緯向縫縮率為負(fù)相關(guān)，不同紗向織物縫縮率受延伸率的影響趨勢(shì)截然相反。WU Qiaoying[5]建立了薄絲織物彎曲剛度對(duì)縫縮率的對(duì)數(shù)函數(shù)模型，并分別用二次、三次曲線模型擬合經(jīng)向和緯向延伸率與縫縮率關(guān)系。常婷[6]建立了經(jīng)向延伸率對(duì)縫縮率的三次曲線模型，亦發(fā)現(xiàn)緯向延伸率與縫縮率為低負(fù)相關(guān)關(guān)系，與經(jīng)向情況相反。但上述研究并未對(duì)模型參數(shù)的顯著性作檢驗(yàn)，影響了所建模型的可靠性。

本研究以品質(zhì)要求高、縫紉縮皺問(wèn)題較嚴(yán)重的薄絲織物為試驗(yàn)對(duì)象，通過(guò)回歸分析，建立經(jīng)向彎曲剛度、延伸率對(duì)經(jīng)向縫縮率的回歸模型，深入揭示織物力學(xué)性能對(duì)縫紉縮皺的影響機(jī)理，以期為織物性能對(duì)縫紉縮皺的預(yù)測(cè)研究奠定基礎(chǔ)，為服裝企業(yè)快速、合理地選擇薄絲織物提供參考。

1 試驗(yàn)

1.1 試 樣

選取20種具有代表性的常用薄平紋絲織物作為試驗(yàn)樣品，平方米質(zhì)量小于 86.11g/m2[7]，試樣基本覆蓋薄絲織物的平方米質(zhì)量范圍，原料包括蠶絲、蠶絲與棉交織、滌綸等，織物規(guī)格見(jiàn)表1。

表1 織物基本參數(shù)Tab.1 Basic parameters of fabrics

1.2 織物彎曲剛度和延伸率測(cè)試

在標(biāo)準(zhǔn)溫濕度條件下，采用FAST風(fēng)格儀測(cè)試負(fù)荷分別在 4.9、19.8、98.0 N/m 下的經(jīng)向延伸率 E5、E20、E100(%)，測(cè)試織物經(jīng)向抗彎長(zhǎng)度L(mm)，并通過(guò)計(jì)算得到織物經(jīng)向彎曲剛度B(μN(yùn)·m)。

1.3 織物縫紉縮皺測(cè)試

選擇縫紉皺縮程度最嚴(yán)重的經(jīng)向絲縷[4]作研究，裁剪20種試樣尺寸規(guī)格為35 cm×6 cm的經(jīng)向縫條，相同試樣準(zhǔn)備3組。為了避免縫紉參數(shù)對(duì)縫紉縮皺測(cè)試結(jié)果的影響，采用相同縫紉條件，選用DDL-8500-7兄弟牌電腦縫紉機(jī)，平車E型膠牙送布牙、E16針板、塑膠壓腳、7號(hào)球形機(jī)針，線跡密度15針/3 cm，9.8×2 tex滌綸線。由同一名絲綢服裝廠熟練技術(shù)工按上述縫紉條件進(jìn)行縫制。

體現(xiàn)織物縫紉前、后尺寸變化特征的縫縮率指標(biāo)有助于查找服裝縫紉起皺問(wèn)題產(chǎn)生的原因，是縫皺研究中最為常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)[4-6，8-10]，也被廣泛應(yīng)用于服裝生產(chǎn)的質(zhì)量控制，因此本研究采用縫縮率Ss對(duì)各試樣縫紉縮皺程度進(jìn)行客觀評(píng)定，Ss=(L0－L1)/L0×100%[3]，其中，L0為織物縫前長(zhǎng)度;L1為織物縫后長(zhǎng)度。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

織物經(jīng)向彎曲剛度、延伸率及縫紉縮皺客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)縫縮率的測(cè)試結(jié)果如表2。

2.2 數(shù)據(jù)分析

2.2.1 經(jīng)向延伸率代表性指標(biāo)的選取

由FAST測(cè)試儀得到的3個(gè)不同負(fù)荷下的延伸率指標(biāo)間相關(guān)系數(shù)均為高度正線性相關(guān)，其中E5與E20及E100、E20與 E100之間相關(guān)系數(shù)分別為 0.949、 0.886和0.990，指標(biāo)間信息重疊程度非常高。

表2 織物經(jīng)向彎曲剛度、延伸率及縫縮率的測(cè)試結(jié)果Tab.2 Test results of warp-wise bending rigidity，percentage of elongation and sewing shrink ratio

采用相關(guān)指數(shù)最大法從3個(gè)經(jīng)向延伸率指標(biāo)中選取包含信息量最豐富的代表性指標(biāo)[8]。計(jì)算第j個(gè)指標(biāo)對(duì)第i個(gè)指標(biāo)的相關(guān)指數(shù)，其中 rij為相關(guān)系數(shù)，i≠j，j=1，2，…，m，m 為指標(biāo)個(gè)數(shù)。得到 E5、E20及 E100的相關(guān)指數(shù)分別為0.843、0.925、0.867，由此選擇相關(guān)指數(shù)最大的 E20作為代表性指標(biāo)。

2.2.2 彎曲剛度與延伸率的關(guān)系

織物經(jīng)向彎曲剛度B與延伸率E20之間的回歸分析結(jié)果見(jiàn)表3，兩者之間的關(guān)系見(jiàn)圖1。由表3和圖1可知，經(jīng)向彎曲剛度B隨著經(jīng)向延伸率E20的增大先快速遞減，減速迅速減小，當(dāng)B降低至1 uN·m附近，隨著E20的繼續(xù)增大B僅略微減小，兩者為倒數(shù)曲線函數(shù)關(guān)系。表3可見(jiàn)，E20對(duì)B的倒數(shù)曲線模型的決定系數(shù)R2為0.934，接近1，表明該模型能很好地解釋兩者之間的關(guān)系。

表3 經(jīng)向延伸率E20對(duì)經(jīng)向彎曲剛度B的回歸分析結(jié)果Tab.3 Regression analysis results of warp-wise percentage of elongation E20 to warp-wise bending rigidity B

圖1 經(jīng)向延伸率E20與經(jīng)向彎曲剛度B的關(guān)系Fig.1 Relationship between warp-wise percentage of elongation E20 and warp-wise bending rigidity B

2.2.3 彎曲剛度、延伸率與縫縮率的關(guān)系

織物經(jīng)向彎曲剛度B、延伸率E20與經(jīng)向縫縮率Ss之間的回歸分析結(jié)果見(jiàn)表4、表5。由表可見(jiàn)所有回歸模型及回歸系數(shù)顯著性檢驗(yàn)的概率p值均小于顯著性水平α(α取0.05)，表明回歸模型及回歸系數(shù)有統(tǒng)計(jì)意義，經(jīng)向彎曲剛度和延伸率對(duì)縫縮率有影響顯著。比較兩個(gè)模型的決定系數(shù)R2，可見(jiàn)經(jīng)向彎曲剛度B與縫縮率Ss的關(guān)系更緊密，影響更強(qiáng)。

表4 經(jīng)向彎曲剛度對(duì)經(jīng)向縫縮率的回歸分析結(jié)果Tab.4 Regression analysis results of warp-wise bending rigidity to warp-wise sewing shrink ratio

表5 經(jīng)向延伸率對(duì)經(jīng)向縫縮率的回歸分析結(jié)果Tab.5 Regression analysis results of warp-wise percentage of elongation to warp-wise sewing shrink ratio

由表4和圖2可知，在經(jīng)向彎曲剛度B小于1μN(yùn).m左右的較低區(qū)域，經(jīng)向縫縮率Ss隨著B(niǎo)的增大呈快速遞增趨勢(shì)，在B大于1μN(yùn)·m左右的較高區(qū)域，Ss隨著B(niǎo)的增大先快速遞減，而后減速變緩，兩者為分段函數(shù)關(guān)系。由表5和圖3可知，經(jīng)向縫縮率Ss隨著經(jīng)向延伸率E20的增大呈先增后減趨勢(shì)，兩者為二次曲線函數(shù)關(guān)系。這是由于織物縫紉收縮受彎曲剛度B及延伸率E20的共同影響[1-3]，織物彎曲剛度B增加，織物對(duì)縫紉中縫線張力作用而產(chǎn)生縫縮的抵抗力增加，織物縫縮率Ss減小;與此同時(shí)，織物延伸率E20隨著彎曲剛度B的增加而降低，織物縫紉過(guò)程中伸長(zhǎng)變形能力降低，使織物產(chǎn)生縫縮的縫線張力增大，從而使織物縫縮率Ss增大。因此，當(dāng)B的增加對(duì)縫縮率Ss的降低作用強(qiáng)于延伸率E20－1的減小對(duì)縫縮率Ss的增高作用，則Ss表現(xiàn)為遞減趨勢(shì)，即與B呈反向關(guān)系而與E20呈正向關(guān)系，反之則趨勢(shì)相反。如圖1所示，對(duì)于B較高E20較低區(qū)域的織物，B的減速遠(yuǎn)高于E20的增速，故B對(duì)Ss的反向作用更強(qiáng)，表現(xiàn)為隨著B(niǎo)減小、E20增加，Ss呈遞增趨勢(shì);對(duì)于B較低E20較高區(qū)域的織物，B的減速遠(yuǎn)低于E20的增速，故隨著 B減小、E20增加，Ss呈遞減趨勢(shì)。

圖2 經(jīng)向彎曲剛度B與經(jīng)向縫縮率Ss的關(guān)系Fig.2 Relationship between warp-wise bending rigidity B and sewing shrink ratio Ss

圖3 經(jīng)向延伸率E20與經(jīng)向縫縮率S s的關(guān)系Fig.3 Relationship between warp-wise percentage of elongation E20 and sewing shrink ratio S s

3 結(jié)論

1)由FAST測(cè)試儀得到的3個(gè)不同負(fù)荷下的延伸率指標(biāo)高度相關(guān)，其中20 cN負(fù)荷下的織物延伸率E20相關(guān)系數(shù)最高，包含3個(gè)指標(biāo)的信息達(dá)92.5%，是最能體現(xiàn)薄絲織物經(jīng)向延伸率的代表性指標(biāo)。

2)薄絲織物經(jīng)向延伸率E20對(duì)彎曲剛度B的回歸模型為:B=0.63+0.68/E20，決定系數(shù)為 0.934，表明兩力學(xué)性能指標(biāo)間存在極強(qiáng)的倒數(shù)函數(shù)關(guān)系。

3)織物縫縮率受Ss彎曲剛度B和經(jīng)向延伸率E20的共同影響，當(dāng)B的增加對(duì)縫縮率Ss的降低作用強(qiáng)于延伸率E20－1的減小對(duì)縫縮率Ss的增高作用，則Ss表現(xiàn)為遞減趨勢(shì)，即與B呈反向關(guān)系而與E20呈正向關(guān)系，反之則趨勢(shì)相反。

4)分別建立了薄絲織物經(jīng)向彎曲剛度B、經(jīng)向延伸率E20對(duì)經(jīng)向縫縮率Ss的分段函數(shù)模型和二次曲線函數(shù)模型，結(jié)果表明，隨著織物B及E20的增大，Ss均呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)。由此得出，硬挺織物或易拉伸織物不易出現(xiàn)縫皺，柔軟而不易拉伸的織物易出現(xiàn)嚴(yán)重縫皺。

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