彈力針織物的疲勞測試方法

陳麗華

(北京服裝學院 服裝藝術(shù)與工程學院， 北京 100029)

近年來，人們對內(nèi)衣的要求越來越高，既要使人感覺穿著舒適，活動自如，又不能過于寬松或給人以束縛感。在實際穿著過程中，氨綸彈力針織內(nèi)衣有時會出現(xiàn)布面起泡、氨綸絲斷頭[1]等現(xiàn)象，從而影響彈力內(nèi)衣的外觀和服用性能[2-4]，所以對氨綸彈力針織物的疲勞測試十分必要，但是有時彈力針織物疲勞和抽拔的測試結(jié)果沒有問題，而在實際穿著中彈力內(nèi)衣卻出現(xiàn)疲勞和抽拔問題，導致顧客的不滿。到目前為止，對于氨綸彈力針織物中氨綸絲疲勞的測試方法沒有統(tǒng)一的標準，大部分企業(yè)采用的測試方法是基于非彈力織物疲勞測試原理，因此，測試結(jié)果與實際穿著情況不相符合。高彈的氨綸針織緊身內(nèi)衣在人體穿著靜止的狀態(tài)下即有一定的伸長，穿著在人體上的內(nèi)衣隨著人體的運動，在一定伸長的基礎(chǔ)上再進行拉伸，總的伸長量要在人體承受壓力的舒適范圍內(nèi)。

為解決彈力織物疲勞測試方法不夠完善，不能切實反映高彈內(nèi)衣在實際穿著時疲勞與抽拔的情況，本文對彈力針織物疲勞測試方法進行研究，分析不同初伸長和往復拉伸動程對經(jīng)編氨綸彈力網(wǎng)眼針織物疲勞和抽拔的影響，對比有初伸長和無初伸長時疲勞測試的氨綸絲疲勞和抽拔的差異，同時結(jié)合試穿，確定更符合實際穿著情況的彈力針織物疲勞測試方法，即試樣在有一定初伸長的基礎(chǔ)上進行往復疲勞試驗。其研究結(jié)果對氨綸彈力針織物疲勞測試具有一定指導作用，為氨綸彈力針織物疲勞試驗方法標準的制定提供了一定參考。

1 氨綸彈力針織物疲勞測試

1.1 試樣準備

選擇內(nèi)衣生產(chǎn)常用的氨綸線密度為77 dtex、含量為17.4%的合成纖維經(jīng)編彈力網(wǎng)眼針織物。同品種不同批次的樣品分別為試樣1、2、3和4，每個樣品準備2塊平行試樣。

試樣縱向與彈性紗線的方向平行，試樣規(guī)格為350 mm×100 mm；將試樣對折裁開，根據(jù)不同縫跡的工藝要求用低彈線在試樣的中間縫合，夾持時確?？p跡居中[3-4]。

試樣1、2：四線包縫線跡，針跡密度為 20針/3 cm，針高為5 mm；試樣3、4：四點人字形線跡，針跡密度為 5 山/3 cm，山高為5 mm[3-4]。

1.2 初伸長率和往復拉伸率的確定

1.2.1初伸長率的確定

經(jīng)過對大量內(nèi)衣的測試研究，內(nèi)衣的伸長率大都在30%～60%[5]，因此，根據(jù)彈性織物拉伸伸長率不同，將疲勞試驗的試樣初伸長率確定為30%～60%。

1.2.2往復拉伸率的確定

為確定皮膚拉伸量，查閱了大量的文獻，人體穿著的服裝隨著人體的運動而不停的運動，為使人體與衣服的相對位置不因運動的變化而變化，衣服穿著后的拉伸量應與皮膚伸長量相吻合，尤其是高彈內(nèi)衣，因此，已知人體皮膚的伸長量，就可確定穿著在人體上的內(nèi)衣隨著人體運動而產(chǎn)生的伸長量。

就泳衣來說，接觸泳衣部位皮膚拉伸率最大為：女性38.5%；男性42.1%。人體皮膚伸長最大部位為垂直方向在手臂直舉時腋下的皮膚，伸長率為66%～78%；水平方向在曲臂時后肘的皮膚，伸長率為30%～42%[5-7]。

由此可見，人運動時水平方向皮膚伸長率最大為40%左右，垂直方向皮膚伸長率最大為80%左右，因此，服裝內(nèi)衣的拉伸率應該不超過其穿著長度的80%，根據(jù)衣服穿著部位的不同，疲勞試驗的往復拉伸率確定為40% ～ 80%[5-7]。

拉伸動程l2由式(1)計算：

l2=l1×b

(1)

式中：b為往復拉伸率，%，無初伸長時b為試樣在定負荷(36 N)下的最大伸長率的70%[2-4]；l1為拉伸隔距，mm，本文l1=200 mm。

拉伸隔距由式(2)計算：

l1=l0+l0a=l0(1+a)

(2)

式中：l0為試樣有效長度，即夾鉗隔距，mm，本文l0=125 mm；α為初伸長率，%，當α=0時，即無初伸長。

1.3 試驗原理

目前國內(nèi)外沒有彈力織物疲勞測試的專用儀器，本文用自制彈力織物疲勞試驗機測試。儀器可在一定范圍內(nèi)對初伸長率、往復拉伸率、拉伸隔距、拉伸頻率、拉伸次數(shù)、緩彈時間等進行設置[2]。將試樣夾于一定隔距的兩夾鉗間，在無初伸長或有初伸長的條件下，經(jīng)60 r/min及5 000次往復拉伸后[8-9]，瞬時變形率T0和瞬時回復率R0((0±1) min)可自動顯示在屏幕上，模擬穿在身上的服裝往復拉伸作用后立即脫下的瞬時形態(tài)。松弛30 min[7，10-11]，儀器再次自動顯示緩彈變形率T1和緩彈回復率R1[7，11-12]，模擬穿在身上的服裝往復拉伸作用后立即脫下、松弛一段時間后的形態(tài)。

將測試后的試樣平鋪在試驗臺上，評價其疲勞程度，并數(shù)出氨綸絲抽拔根數(shù)。

1.4 疲勞評價

織物的耐疲勞性能分為5級，其中5級最好，無疲勞，1級最嚴重。織物表面無氨綸絲斷頭和抽拔，布面平整，其耐疲勞性為5級；織物表面氨綸絲斷頭和抽拔較多，布面嚴重不平整，為1級。二者之間的2、3、4織物的耐疲勞性依次遞增。

1.5 顯著性分析

采用一元方差分析法，分析初伸長或拉伸動程對織物疲勞有無顯著影響。初伸長率有4種，即0、40%、60%及80%，往復拉伸率有7種，即100%、95%、90%、80%、75%、70%及65%；每一初伸長率或往復拉伸率構(gòu)成一個母體，檢驗不同初伸長或拉伸動程分別對緩彈變形率、緩彈回復率和疲勞級數(shù)或抽拔根數(shù)是否有顯著影響。

2 初伸長對疲勞影響分析

2.1 初伸長對織物疲勞性能的影響

在往復拉伸率為80%，即往復拉伸動程為160 cm的條件下，對試樣1和2初伸長率分別為0，40%，60%，80%時的氨綸絲進行了疲勞測試，由于試樣1、2的變形率及回復率幾乎相同，因此只對試樣1進行變形測試，其結(jié)果見表1和表2。

表1 初伸長對織物變形率和回復率的影響 (試樣1) Tab.1 Influence of initial elongation on deformation rate and reversion rate (sample 1)

表2 初伸長對氨綸絲疲勞的影響Tab.2 Influence of initial elongation on spandex fatigue

由表1、2可看出，初伸長率為0、40%、60%及80%時，試樣的瞬時、緩彈變形率呈遞增趨勢；瞬時、緩彈回復率呈遞減趨勢；疲勞級數(shù)由5級降到3～4級或3級。因此，隨著初伸長率的增加，變形率增大而回復率減小，疲勞級數(shù)遞減，疲勞現(xiàn)象增大，初伸長對氨綸織物的疲勞有一定影響。

2.2 初伸長對疲勞影響顯著性分析

本文就初伸長對織物的緩彈變形率、緩彈回復率和疲勞級數(shù)影響的顯著性進行了一元方差分析，結(jié)果見表3。

查得F0.05(3,12)=3.49，由表3可看出，變形率、回復率、疲勞級數(shù)的F分別為72.8、20.8、41.2 或70.6，且均大于3.49，所以在α=0.05水平下，初伸長對織物緩彈變形率、回復率及氨綸絲疲勞級數(shù)均有顯著影響。

表3 初伸長對疲勞性能影響的方差分析Tab.3 Variance analysis of initial elongation

3 拉伸動程對疲勞和抽拔影響分析

3.1 拉伸動程對織物疲勞和抽拔的影響

在初伸長率為60%的條件下，對試樣1往復拉伸率分別為100%，95%，90%，80%，75%，70%，65%的氨綸絲疲勞進行了測試；對試樣3往復拉伸率分別為95%，90%，80%，70%，試樣4往復拉伸率分別為80%，70%時的氨綸絲抽拔進行了測試，其結(jié)果見表4～6。

由表 4、5可看出：當初伸長率為60%時，隨著往復拉伸率的增大，試樣的瞬時變形率、緩彈變形率遞增；瞬時回復率、緩彈回復率遞減；疲勞級數(shù)遞減；當往復拉伸率小于80%時，疲勞級數(shù)比較穩(wěn)定，因此，隨著往復拉伸率即往復拉伸動程的增加，變形率增大而回復率減小，疲勞現(xiàn)象增大，往復拉伸率對氨綸織物的疲勞現(xiàn)象有較大影響。

表5 拉伸動程對氨綸絲疲勞的影響 (試樣1) Tab.5 Influence of reciprocating stretching elongation on spandex fatigue (sample 1)

表6 拉伸動程對氨綸絲抽拔的影響Tab.6 Influence of reciprocating stretching on spandex runback

由表6可看出，有初伸長且往復拉伸率為70%、80%、90%、95%時，試樣3抽拔根數(shù)在0～9.5根，相互間差異0～9.5根，初伸長率為95%時，抽拔根數(shù)為9.5根，往復拉伸率為<80%時，抽拔根數(shù)為0；往復拉伸率為70%、80%時，試樣4抽拔根數(shù)在5～9根，相互間差異4根，因此，隨著往復拉伸率，即拉伸動程的增加，抽拔根數(shù)增加，往復拉伸率對氨綸絲抽拔有較大影響。

3.2 拉伸動程對疲勞和抽拔影響顯著性分析

本文對拉伸動程對織物的緩彈變形率、緩彈回復率和疲勞級數(shù)或抽拔根數(shù)影響的顯著性進行了一元方差分析，結(jié)果見表7。

查得F0.05(6,21)=2.57，由表7可看出， 變形率、回復率、疲勞級數(shù)、抽拔根數(shù)的F值分別為19.0或116.2、9.4或6.6、25.0、174.7，且均大于2.57，所以在α=0.05水平下，拉伸動程對織物緩彈變形率、回復率、氨綸絲疲勞級數(shù)及抽拔根數(shù)均有顯著影響。

表7 拉伸動程對疲勞影響的方差分析Tab.7 Variance analysis of reciprocating stretching elongation

4 織物疲勞和抽拔試驗方法的確定

4.1 有、無初伸長試驗的疲勞與抽拔分析

在無初伸長時，拉伸隔距為125 cm[9]，往復拉伸率為各試樣最大伸長率的70%，即試樣1、2、3及4拉伸長率分別為164%、154%、172%及172%。

當初伸長率為60%時，拉伸隔距為200 cm，試樣1、2、3及4往復拉伸率分別為65%、59%、70%及70%。

對有初伸長與無初伸長試驗的織物疲勞與抽拔進行了測試，結(jié)果見表8～10。

表8 有、無初伸長時織物的變形率和回復率Tab.8 Deformation rate and reversion rate of initial elongation and no initial elongation test

表9 有、無初伸長時氨綸絲的疲勞Tab.9 Spandex fatigue of initial elongation test and no initial elongation test

表10 有、無初伸長時氨綸絲的抽拔Tab.10 Spandex runback of initial elongation test and no initial elongation test

由表8～10可看出：有初伸長比無初伸長時，試樣1、2、3、4的瞬時變形率、緩彈變形率降低，瞬時回復率、緩彈回復率提高；無初伸長和有初伸長時，試樣1、2的疲勞級數(shù)均為2級和4級，試樣3的抽拔根數(shù)分別為14根和0根，試樣4的抽拔根數(shù)分別為大于30根和5根，因此，可得出，當有初伸長時試樣疲勞、抽拔現(xiàn)象比無初伸長時輕得多。

4.2 織物疲勞性和抽拔性的試穿試驗

為將試驗結(jié)果與實際穿著相結(jié)合，采用試樣1、2、3和4制作了短褲并經(jīng)過了8周試穿，分別將有、無初伸長的測試結(jié)果與試穿結(jié)果相對比，以確定更符合實際穿著時氨綸絲疲勞和抽拔現(xiàn)象的織物疲勞試驗方法，結(jié)果見表11。

表11 試穿與測試結(jié)果對比Tab.11 Contrasts results between trying on and testing

由表11可看出：經(jīng)過試穿，試樣1、2的短褲并沒有出現(xiàn)任何的氨綸絲疲勞現(xiàn)象；試樣3腰部和底襠各有1根氨綸絲抽拔，試樣4腰部有2根氨綸絲抽拔，二者的抽拔現(xiàn)象輕微。

采用無初伸長疲勞測試方法，試樣1、2分別采用四點人字形和四線包縫線跡時的氨綸疲勞現(xiàn)象較嚴重，疲勞級數(shù)為2；試樣3、4當采用四線包縫線跡時的氨綸絲抽拔根數(shù)分別為0和2根，當采用四點人字形線跡時的氨綸絲抽拔根數(shù)分別為14根和大于30根，抽拔比較嚴重[2-3]。

而采用有初伸長疲勞測試方法，當初伸長率為60%，試樣1、2的往復拉伸率分別為65%和59%時，其疲勞級數(shù)均為4，氨綸疲勞現(xiàn)象輕微；試樣3、4的往復拉伸率均為70%時，氨綸絲抽拔比較輕微，分別為0和5根，與試穿結(jié)果比較符合。

由此可看出，有初伸長的四點人字形線跡彈力針織物中氨綸絲疲勞和抽拔測試方法，與無初伸長的四線包縫線跡氨綸絲抽拔根數(shù)差異不大，但疲勞級數(shù)相差很大。采用四點人字形線跡的彈力針織物中氨綸絲疲勞和抽拔測試，有初伸長比無初伸長時的氨綸絲疲勞、抽拔現(xiàn)象更加符合緊身彈性服裝的穿著實際，切實反映彈力織物在實際穿著中的疲勞與抽拔情況。

4.3 試驗方法的確定

根據(jù)有、無初伸長對經(jīng)編彈力網(wǎng)眼針織物中氨綸絲疲勞和抽拔影響的研究，結(jié)合試穿驗證結(jié)果，有初伸長的經(jīng)編氨綸彈力網(wǎng)眼針織物中氨綸絲疲勞和抽拔測試，更加符合緊身內(nèi)衣穿著時已有初伸長，切實反映了織物在實際穿著中的疲勞情況，所以選擇有初伸長的試驗方法。

對經(jīng)編彈力網(wǎng)眼針織物中氨綸絲疲勞和縫跡中氨綸絲抽拔的試驗，選取四點人字形縫跡的試樣，有效長度為125 mm，初伸長率為60%，往復拉伸動程≤拉伸隔距×80%進行疲勞試驗，一般使總拉伸長度為試樣長度×織物最大拉伸率的70%。

5 結(jié) 論

1)隨著初伸長率增加，疲勞程度加劇。初伸長對織物變形率、回復率及氨綸絲疲勞級數(shù)的影響顯著。

2)隨著往復拉伸率即往復拉伸動程增加，疲勞和抽拔程度加劇。往復拉伸率對織物變形率、回復率、氨綸絲疲勞級數(shù)及抽拔根數(shù)的影響顯著。

3)有初伸長疲勞試驗的氨綸絲疲勞、抽拔現(xiàn)象比無初伸長時輕得多，與試穿結(jié)果比較符合。

4)采用有初伸長疲勞試驗：一般初伸長率為60%，往復拉伸率≤80%，總拉伸長度為試樣長度×織物最大拉伸率的70%。

FZXB

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