試驗(yàn)參數(shù)對棉織物回復(fù)角測試結(jié)果的影響

張 月， 王 蕾， 劉建立， 高衛(wèi)東

(生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(江南大學(xué))， 江蘇 無錫 214122)

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試驗(yàn)參數(shù)對棉織物回復(fù)角測試結(jié)果的影響

張 月， 王 蕾， 劉建立， 高衛(wèi)東

(生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(江南大學(xué))， 江蘇 無錫 214122)

為更加快速和準(zhǔn)確地測試棉織物的折皺回復(fù)角，基于研究室自主研發(fā)的JN-1型織物折皺回復(fù)性能動態(tài)測試儀，以2種棉織物為試樣，選取樣本容量、施加壓力、加壓時間和回復(fù)時間為試驗(yàn)參數(shù)，對織物進(jìn)行折皺回復(fù)角測試并進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明，當(dāng)測試樣本容量為10個、施加壓力為5 N、加壓時間為5 min、回復(fù)時間為5 min時，測試結(jié)果具有相當(dāng)高的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，同時兼顧了試驗(yàn)的工作量和工作效率。

折皺回復(fù)角； 樣本容量； 施加壓力； 加壓時間； 回復(fù)時間

織物的折皺回復(fù)性能一直是評價織物外觀性能的重要指標(biāo)之一。目前，常用折皺回復(fù)角法客觀評價織物的折皺回復(fù)性能，即利用儀器對織物試樣折疊釋放后的折皺回復(fù)角度進(jìn)行測量[1]，所用測試儀器大都使用英國生產(chǎn)的SDL-M003A型折皺回復(fù)角試驗(yàn)機(jī)和國產(chǎn)YG541E型全自動激光織物折皺彈性測試儀。SDL-M003A型折皺回復(fù)角試驗(yàn)機(jī)符合AATCC 66—2008《機(jī)織物的折皺回復(fù)：回復(fù)角法》的檢測標(biāo)準(zhǔn)，測試時有500、1 019、2 000 g 3種施壓規(guī)格可選擇，測試結(jié)果較穩(wěn)定，但自動化程度低，用時長，易產(chǎn)生人為誤差且無法測得急彈性回復(fù)角。YG541E型全自動激光織物折皺彈性測試儀符合GB/T 3819—1997 《紡織品織物折痕回復(fù)性的測定回復(fù)角法》的要求[2]，壓力負(fù)荷為10 N，每次可同時測試10個試樣，但經(jīng)多次試驗(yàn)表明，其數(shù)據(jù)穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性較低[3]。鑒于上述情況，本研究室自主研發(fā)了一種基于視頻序列的JN-1型織物折皺回復(fù)性能動態(tài)測試儀，能更為準(zhǔn)確、自動化地測試織物折皺回復(fù)角度[4]。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者對影響織物折皺回復(fù)性能的因素不斷進(jìn)行探索研究。Helge A等[5]通過探究溫度和時間對織物洗滌程度的影響，得出溶脹度對織物折皺回復(fù)性的影響；張曉婷等[6]分析了織物的力學(xué)性能與折皺回復(fù)角度之間的關(guān)系，并建立了線性參數(shù)方程；Merati等[7]提出織物在不同取向角和不同折疊方式的抗皺性能是不同的，并表現(xiàn)出各向異性的特點(diǎn)；鄺湘寧等[8]通過對比試驗(yàn)得出加壓時間和回復(fù)時間與折皺回復(fù)角之間的變化關(guān)系；蔣穎剛等[9]選取經(jīng)向、緯向、斜向3項(xiàng)折皺回復(fù)角之和作為織物折皺回復(fù)性能新的評定指標(biāo)，提出了增加樣本數(shù)、擴(kuò)充測試評定指標(biāo)的試驗(yàn)改進(jìn)方案。

注：1—計(jì)算機(jī)；2—光源控制器；3—光源；4—Basler工業(yè)相機(jī)；5—電源控制器；6—時間繼電器；7—空氣壓縮機(jī)；8—減壓閥；9—金屬片。圖 1 基于視頻序列的JN-1型織物折皺回復(fù)性能動態(tài)測試儀Fig.1 JN-1 Dynamic tester of fabric wrinkle recovery angle by video sequence

上述研究和日常關(guān)于織物折皺回復(fù)角的檢測中，樣本容量、施加壓力、加壓時間、回復(fù)時間對織物折皺回復(fù)角的測試結(jié)果具有決定性的影響，為科學(xué)合理地統(tǒng)一測試方法，本文采用基于視頻序列的JN-1型織物折皺回復(fù)性能動態(tài)測試儀，對不同棉織物試樣折皺回復(fù)角度進(jìn)行測量，探究分析樣本容量、施加壓力、加壓時間、回復(fù)時間與測試結(jié)果之間的關(guān)系。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

選取2種純棉織物試樣，織物組織分別為平紋和2上1下左斜紋，試樣規(guī)格如表1所示。

表1 試樣規(guī)格Tab.1 Parameters of samples

試驗(yàn)前，將試樣平鋪放置，在溫度為(21±1)℃，相對濕度為(65±2)%的環(huán)境下調(diào)濕試樣至少24 h。調(diào)濕后將2種不同規(guī)格織物分別按0°和90°取向角裁剪成40 mm×15 mm的長方形試樣條，取向角為試樣折痕與緯紗方向的夾角，0°取向角即為經(jīng)向折皺回復(fù)角，90°取向角即為緯向折皺回復(fù)角。

1.2 試驗(yàn)儀器

測試儀器使用本研究室自主研制的基于視頻序列的JN-1型織物折皺回復(fù)性能動態(tài)測試儀，該儀器由Basler工業(yè)視頻采集組件、折皺回復(fù)試驗(yàn)操作臺、OPT-FL130130型面光源、OPT Machine Vision AP1024-2光源控制器和GUI測試界面5個部分組成，系統(tǒng)如圖1所示。

JN-1型織物折皺回復(fù)性能動態(tài)測試儀的電源控制器有綠色(表示開始)和紅色(表示停止)2個按鈕，可實(shí)現(xiàn)對織物加壓的起始控制；折皺回復(fù)試驗(yàn)操作臺上的時間繼電器可根據(jù)試驗(yàn)需要調(diào)節(jié)試樣加壓的時間；空氣壓縮機(jī)可將空氣壓縮后的能量提供給加壓的壓塊；減壓閥可調(diào)控空氣壓縮機(jī)輸送的壓力大??；金屬片在測試時用來固定試樣的固定翼，并防止壓塊彈開后固定翼與自由翼粘連[10]。測試前，根據(jù)試驗(yàn)條件要求，調(diào)節(jié)減壓閥到需要的施加壓力大小，將時間繼電器調(diào)節(jié)到所需的試樣加壓時間。測試時，先將試樣的一翼夾持在金屬片下，自由翼向固定翼方向?qū)φ郏瑫r按下綠色開始按鈕，壓塊自動將自由翼壓下，達(dá)到設(shè)定時間壓塊自動彈開，同時在計(jì)算機(jī)的GUI界面上點(diǎn)擊開始拍照，Basler相機(jī)在光源控制器和光源的協(xié)同作用下可拍攝到回復(fù)時間內(nèi)每秒的折皺回復(fù)圖像，并根據(jù)拍攝到的圖像，繪制出織物折皺回復(fù)角度動態(tài)變化曲線圖，呈現(xiàn)在GUI界面中。通過MatLab中的程序自動計(jì)算出折皺回復(fù)角度并存儲在計(jì)算機(jī)中。

2 試驗(yàn)方法與結(jié)果分析

為分析各因素對織物折皺回復(fù)角的影響，本文采用單因素試驗(yàn)方法對2種試樣進(jìn)行測試，即將樣本容量、施加壓力、加壓時間和回復(fù)時間這4個參數(shù)中的1個作為變量，其他3個作為定量對2種試樣進(jìn)行試驗(yàn)，確定它們對折皺回復(fù)性能的影響。由于在不同條件下所測出的急彈性回復(fù)角相差不明顯且不利于對比，緩彈性回復(fù)角狀態(tài)更加穩(wěn)定且能形成明顯對比效果，本文中選取緩彈性回復(fù)角度進(jìn)行對比試驗(yàn)。

2.1 樣本容量對測試結(jié)果的影響

試驗(yàn)選取1號、2號棉織物試樣，在施加壓力5 N、加壓時間5 min、回復(fù)時間5 min不變的測試條件下，分別將樣本容量定為5、10、15、20個時測試其經(jīng)向和緯向折皺回復(fù)角度，測試結(jié)果如表2所示。

由表2可看出，隨著樣本容量的增加，2種試樣的折皺回復(fù)角度均值在很小范圍內(nèi)波動，沒有明顯的變化，CV值呈逐漸減小趨勢。將樣本容量5個和20個2種情形相比較可發(fā)現(xiàn)：試樣1經(jīng)、緯向平均折皺回復(fù)角最大相差0.5°，CV值最大相差0.6%；試樣2經(jīng)、緯向平均折皺回復(fù)角最大相差0.6°，CV值最大相差0.5%。而將樣本容量10個和20個2種情形相比較可發(fā)現(xiàn)：試樣1經(jīng)、緯向平均折皺回復(fù)角最大相差0.5°，變化率在1%以內(nèi)；而CV值最大相差0.2%；試樣2經(jīng)、緯向平均折皺回復(fù)角最大相差0.4°，變化率也在1%以內(nèi)；而CV值最大相差0.1%。由此表明：當(dāng)樣本容量為5個時CV值較大，2種試樣折皺回復(fù)角度波動也較大，不利于對試樣回復(fù)角的實(shí)際值進(jìn)行精確測定；當(dāng)樣本容量為10個時，CV值下降，僅與樣本容量20個的情形相差0.2%，表明所測出的折皺回復(fù)角度波動較小。因此，在綜合考慮測試結(jié)果準(zhǔn)確性與試驗(yàn)效率的基礎(chǔ)上，選擇樣本容量為10對棉織物試樣的折皺回復(fù)角進(jìn)行測試。

表2 不同樣本容量下測試結(jié)果Tab.2 Test results at different sample sizes

2.2 施加壓力對測試結(jié)果的影響

試驗(yàn)過程中，設(shè)定樣本容量10個、加壓時間5 min、回復(fù)時間5 min不變,調(diào)節(jié)減壓閥分別至5、10、15、20 N，分別測試1號、2號2種試樣的經(jīng)向和緯向折皺回復(fù)角度，測試結(jié)果如表3所示。

表3 不同施加壓力下的測試結(jié)果Tab.3 Test results at different pressure

從表3可看出，隨著施加壓力的增加，測得的折皺回復(fù)角度越小，2種試樣在施加壓力為5 N時測得的經(jīng)向與緯向折皺回復(fù)角度均大于其他3種壓力情況下測得的結(jié)果。說明織物受到壓力越大，折皺越不易回復(fù)，測得的結(jié)果也不能完全表征織物的折皺回復(fù)性能，這是因?yàn)楫?dāng)壓力較小時，織物中的紗線產(chǎn)生彈性或者緩彈性變形，隨著回復(fù)時間的增加，這種變形可完全恢復(fù)；當(dāng)壓力較大時，織物中的紗線產(chǎn)生塑性變形，使織物不能得到完全恢復(fù)。由于在相同試驗(yàn)條件下，施加壓力為5 N時，織物已經(jīng)被折服，且折皺回復(fù)角度最大，表明所選棉織物已接近完全回復(fù)狀態(tài)。在試驗(yàn)時，可確定施加壓力為5 N作為試驗(yàn)條件。

2.3 加壓時間對測試結(jié)果的影響

試驗(yàn)中，保持樣本容量10個、施加壓力5 N，回復(fù)時間5 min不變，改變對試樣的加壓時間，分別設(shè)定為3、4、5 min，測得1號、2號試樣經(jīng)向和緯向的折皺回復(fù)角度，結(jié)果如表4所示。

從表4可看出，隨著加壓時間的增長，折皺回復(fù)角度依次減小。2種試樣在加壓時間為3 min時所測得折皺回復(fù)角度均大于加壓時間為4、5 min時測得的結(jié)果，說明受壓時間越長，織物折皺越不易回復(fù)，但加壓時間太短，織物中紗線彎曲不夠，不能準(zhǔn)確地反映織物的抗折皺性能?？紤]到施加壓力和加壓時間二者有協(xié)同效應(yīng)，從減小棉織物的塑性變形考慮，宜采用較小的施加壓力和較長的加壓時間。在施加壓力為5 N時，加壓時間定為5 min較為適宜。

表4 不同加壓時間下的測試結(jié)果Tab.4 Test results at different pressing time

2.4 回復(fù)時間對測試結(jié)果的影響

在相同試驗(yàn)條件下，樣本容量10個、施加壓力5 N，加壓時間5 min不變，分別測試1號、2號試樣在回復(fù)時間為1、2、3、4、5 min時經(jīng)向和緯向的折皺回復(fù)角度，測試結(jié)果如表5所示。

表5 不同回復(fù)時間下的測試結(jié)果Tab.5 Test results at different recovery time

由表5可看出，隨著回復(fù)時間的增加，測得的折皺回復(fù)角逐漸增大。2種試樣的經(jīng)向折皺回復(fù)角均大于緯向，這是因?yàn)樗x取的2種棉織物試樣的經(jīng)向密度均大于緯向密度。當(dāng)回復(fù)時間為1、2、3、4、5 min時，相鄰時刻間，2種試樣的折皺回復(fù)角度逐漸增加，說明試樣處在折皺回復(fù)階段。當(dāng)2種試樣回復(fù)時間在1～2 min時折皺回復(fù)角度增幅最大，試樣1的經(jīng)、緯向平均折皺回復(fù)角度分別相差3.5°和4.3°，試樣2的經(jīng)、緯向平均折皺回復(fù)角度分別相差3.9°和3.6°。隨著時間的增加，2種試樣的折皺回復(fù)角度增加趨勢趨于平緩，但仍存在一定的變化。當(dāng)回復(fù)時間在4 min和5 min時，試樣1的經(jīng)、緯向平均折皺回復(fù)角度分別相差1.1°和1.3°，試樣2的經(jīng)、緯向平均折皺回復(fù)角度分別相差0.8°和1°。這表明試樣在4 min和5 min之間仍有一定的緩彈性變化，但變化趨勢明顯減小。為提高試驗(yàn)效率，在更加接近2種棉織物真實(shí)折皺回復(fù)性能的基礎(chǔ)上，可確定試驗(yàn)時試樣的回復(fù)時間為5 min。

3 結(jié) 論

本文以基于視頻序列的JN-1型織物折皺回復(fù)性能動態(tài)測試儀為測試儀器，分別對平紋和2上1下左斜紋棉織物進(jìn)行測試，通過對單因素試驗(yàn)參數(shù)分別為樣本容量、施加壓力、加壓時間和回復(fù)時間的試驗(yàn)分析，得出了樣本容量為10個、施加壓力為5 N、加壓時間為5 min和回復(fù)時間為5 min時，所測得的折皺回復(fù)角已能反映棉織物試樣的折皺回復(fù)性能，折皺回復(fù)角度測試數(shù)據(jù)的精度和穩(wěn)定性可滿足檢測評價要求，同時也表明JN-1型織物折皺回復(fù)性能動態(tài)測試儀對試樣的檢測效率更高，時間參數(shù)控制精確，有助于實(shí)現(xiàn)紡織面料折皺回復(fù)性能的快速、準(zhǔn)確評價。

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Influence of experimental parameters on test results of cotton fabric wrinkle recovery angle

ZHANG Yue, WANG Lei, LIU Jianli, GAO Weidong

(KeyLaboratoryofEco-Textiles(JiangnanUniversity),MinistryofEducation,Wuxi,Jiangsu214122,China)

In this paper, JN-1 fabric wrinkle recovery dynamic tester is developed and used to rapidly and precisely explore the influence of different experimental parameters on the test results of fabric wrinkle recovery property. Two kinds of cotton fabrics are selected as test samples to analyze wrinkle recovery property when the variables are the number of samples, pressure, pressing time and recovery time. The test results show that high veracity and stability occurs when the number of test samples, pressure, pressing time and recovery time are 10, 5 N，5 min and 5 min, respectively, when workload and efficiency are considered.

wrinkle recovery angle; number of sample; pressure; pressing time; recovery time

10.13475/j.fzxb.20140705205

2014-07-23

2014-12-23

教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目(20120093130001)；國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目(61203364)；江蘇省2012年度普通高校研究生科研創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目(CXZZ12_0748)

張?jiān)?1990—)，女，碩士生。主要研究方向?yàn)榛跈C(jī)器視覺的織物折皺回復(fù)性能。高衛(wèi)東，通信作者，E-mail:gaowd3@163.com。

TS 107.4

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