新方法：紡織物“感官檢測(cè)”可以數(shù)字量化

侯春婷

潘寧，美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校教授，研究領(lǐng)域主要為纖維材料、生物力學(xué)、納米結(jié)構(gòu)材料等。潘寧教授是美國(guó)物理學(xué)會(huì) （APS），美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)（ASME） ，英國(guó)皇家紡織學(xué)會(huì) （TI） 等專業(yè)協(xié)會(huì)的會(huì)士 （Fellow），是多家國(guó)外紡織專業(yè)期刊的編委，被東華大學(xué)，江南大學(xué)， 天津工業(yè)大學(xué)以及清華大學(xué)聘為特聘教授。

紡織品檢測(cè)領(lǐng)域，有一類檢測(cè)方法被稱之為“感官檢測(cè)”，即憑借檢測(cè)人員眼看手摸的方法判定產(chǎn)品質(zhì)量。輕薄、挺括、滑糯、柔軟……這些都是經(jīng)常評(píng)價(jià)面料手感特點(diǎn)的形容詞，反映了皮膚在接觸面料時(shí)的感覺。

然而，每個(gè)人的主觀感覺是有差異的，加之判斷時(shí)還可能存在喜好等感情因素。如有人因偏好麻織物的古樸特色，在評(píng)價(jià)時(shí)可能會(huì)忽略其不明顯的刺癢感，而有的人就難以忍受；有人喜愛絲綢的順滑，但也有人會(huì)嫌棄其不帖服的冷淡?？梢?，感官檢測(cè)方法的弊端顯而易見。

美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校的潘寧教授和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種檢測(cè)方法，可以完成對(duì)織物的感官性能評(píng)價(jià)并給出量化數(shù)據(jù)，為我們提供了將感覺轉(zhuǎn)化為數(shù)字量化的方法。該方法被美國(guó)AATCC標(biāo)準(zhǔn)收錄，標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為AATCC TM 202。

記者有幸采訪了潘寧教授，請(qǐng)他為我們介紹這種新的方法。

請(qǐng)您介紹一下在紡織品手感檢測(cè)方面，科研人員做過(guò)哪些工作？

織物手感早已被視為纖維產(chǎn)品（包括紙張、機(jī)織和針織面料、無(wú)紡布及其他與人體皮膚接觸的產(chǎn)品）最重要的質(zhì)量屬性之一。織物手感描述了人對(duì)織物的觸覺反映。這其中不僅涉及人體與織物的相互作用，其他生理、心理和社會(huì)因素對(duì)結(jié)果亦影響極大。這也從另一方面點(diǎn)明了織物手感評(píng)價(jià)過(guò)程和結(jié)果的復(fù)雜性。

通過(guò)觸覺感知織物質(zhì)量的重要性是眾所周知的。很難想象消費(fèi)者在店里會(huì)不經(jīng)觸摸而購(gòu)買一塊紡織產(chǎn)品。然而織物手感評(píng)估方法到現(xiàn)在為止仍然在很大程度上停留在人的直接觸覺判斷，這種主觀評(píng)定方法在很多情況下是不可靠的，在實(shí)施過(guò)程中面臨諸多困難，包括如何尋找合適的評(píng)判員：專家或未經(jīng)訓(xùn)練的消費(fèi)者？評(píng)判員之間的溝通，評(píng)估靈敏度的漂移，個(gè)人喜好的差別及其影響等?，F(xiàn)有共識(shí)是對(duì)織物手感的可靠感官評(píng)價(jià)是可能的，但此方法顯然不利于紡織產(chǎn)品的快速發(fā)展和實(shí)用要求。必須為此發(fā)展一套測(cè)量?jī)x器和評(píng)價(jià)方法。

Perice于1930年首次提出采用物理測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)估織物手感。從那時(shí)起，有過(guò)幾次試圖用儀器測(cè)量織物手感的嘗試。整個(gè)努力在20世紀(jì)70年代達(dá)到高潮，在日本的川端康成和他的同事開發(fā)出的KES - FB系統(tǒng)用于織物手感評(píng)價(jià)。該系統(tǒng)測(cè)量不同面料的力學(xué)和物理性能。然后通過(guò)多元統(tǒng)計(jì)回歸分析將所測(cè)面料性能與日本專家的手感主觀評(píng)定結(jié)果相聯(lián)系，由此計(jì)算該面料的手感值。該系統(tǒng)未能提供滿意的解決方案，主要因?yàn)樗腔谌毡緦＜业闹饔^評(píng)定結(jié)果因而無(wú)法用于日本以外的國(guó)家的面料評(píng)估。同時(shí)，它無(wú)法避免主觀評(píng)估所帶來(lái)的所有問(wèn)題。此外，紡織科學(xué)家已研究證明，織物手感是其物理和機(jī)械性能在織物變形過(guò)程中交互作用的結(jié)果。采用分別測(cè)量相關(guān)性能來(lái)預(yù)測(cè)織物手感則割裂了這種交互作用，因此無(wú)法給出科學(xué)合理的結(jié)果。1990年，幾位科學(xué)家在澳大利亞建立另一臺(tái)儀器系統(tǒng)，稱為FAST系統(tǒng)，基本上是日本KES - FB系統(tǒng)的一個(gè)簡(jiǎn)化版本，因此存在同樣的問(wèn)題。此外，這兩個(gè)系統(tǒng)測(cè)量費(fèi)時(shí)且成本高。

將模糊的感官檢驗(yàn)變成有確定性數(shù)據(jù)的檢測(cè)，主要是從哪方面進(jìn)行考量的？

織物的感官性能包括織物手感、織物折皺恢復(fù)率和織物懸垂度，幾乎是最后一組目前工業(yè)界尚未能有效測(cè)量及評(píng)定的織物性能。但這類性能又恰巧是區(qū)分織物質(zhì)量檔次的關(guān)鍵參數(shù)。

織物綜合手感值由若干基本手感項(xiàng)如韌挺度、光滑度及柔軟度等組成。由于不同消費(fèi)者、不同產(chǎn)品或市場(chǎng)對(duì)各項(xiàng)基本手感權(quán)重不同，所以綜合手感屬于主觀偏好。很難實(shí)現(xiàn)理性數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化，因此我們將檢測(cè)方向確定為相對(duì)手感值的測(cè)試。

2012年美國(guó)紡織化學(xué)及染色協(xié)會(huì)（AATCC）標(biāo)準(zhǔn)TM202指定我們研發(fā)的織物感官測(cè)試儀——PhabrOmeter?織物手感評(píng)價(jià)系統(tǒng)進(jìn)行相對(duì)手感性能測(cè)試。該儀器能用于模擬人手觸摸織物時(shí)產(chǎn)生的感官性能評(píng)價(jià)并給出量化數(shù)據(jù)。

相對(duì)手感值的檢測(cè)過(guò)程是怎樣的？

相對(duì)手感是利用檢測(cè)織物在有控狀態(tài)下的變形過(guò)程，成功地將與感官性能有關(guān)的信息提取出來(lái)并采用計(jì)算機(jī)模式識(shí)別算法產(chǎn)生感官性能的量化指標(biāo)。測(cè)試指標(biāo)包括：韌度/身骨：反映織物的抗彎曲性能。高抗彎曲性能即可認(rèn)為其硬挺，韌度或身骨好。軟度：在揉捏一塊織物時(shí)，織物的抗壓縮性。抵抗壓縮性即可認(rèn)為其軟度較高。光滑度：織物表面光滑的性能。光滑度越高，指尖越容易滑過(guò)織物表面。懸垂系數(shù)：在測(cè)試時(shí)使織物產(chǎn)生懸垂變形來(lái)描述織物的懸垂行為。織物折皺回復(fù)率：一塊特定織物先后兩次測(cè)量，導(dǎo)致折皺變形。相應(yīng)結(jié)果之間的任何區(qū)別就是該織物折皺回復(fù)能力的指標(biāo)值。

您研究的方法已經(jīng)被AATCC TM 202采用，對(duì)于進(jìn)行該檢測(cè)的企業(yè)，有哪些益處？

手感測(cè)試的應(yīng)用范圍很廣，除了傳統(tǒng)紡織品，在與皮膚接觸的其他柔性材料領(lǐng)域也是通用的，比如生活用紙、紙尿褲、化學(xué)助劑、洗滌護(hù)理等。對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行相對(duì)手感值的測(cè)試能為企業(yè)控制質(zhì)量、研發(fā)新產(chǎn)品提供支持和線索。

例如，在質(zhì)量控制方面，可通過(guò)檢測(cè)建立產(chǎn)品質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，客戶可利用公司現(xiàn)存數(shù)據(jù)，挑選最好織物（甲）和最差織物（乙）建立織物指紋圖作為質(zhì)量控制區(qū)間。然后所有指紋圖介于甲和乙之間的產(chǎn)品均為可接受。 反之則為次品。

相對(duì)手感測(cè)試數(shù)據(jù)還能為產(chǎn)品研發(fā)提供技術(shù)支持，如對(duì)比新舊產(chǎn)品的相對(duì)手感值，找到差距，調(diào)整研究方向。甚至提供跨界指導(dǎo)，通過(guò)不同手感的比對(duì)開發(fā)出腦洞大開的新產(chǎn)品，例如，有客戶利用測(cè)試的床上用品面料手感的數(shù)據(jù)，采用純棉纖維開發(fā)出羊絨般的柔暖手感面料，獲得了成功。

此外，在線上購(gòu)物不斷發(fā)展的今天，不能身臨其境地觸摸成為影響購(gòu)買的一個(gè)不利因素。如果品牌商能提供更好的數(shù)據(jù)給客戶，如手感值的比較等數(shù)據(jù)，可以將產(chǎn)品的直觀數(shù)據(jù)傳達(dá)給消費(fèi)者，增加購(gòu)買決策的實(shí)現(xiàn)概率。

作為本領(lǐng)域的專家，您覺得紡織品的檢測(cè)還有哪些領(lǐng)域有待開發(fā)？

對(duì)于工業(yè)界來(lái)說(shuō)，織物感官性能測(cè)量及評(píng)定應(yīng)是需解決的主要難題。同時(shí)更多重點(diǎn)應(yīng)放在服裝研究，例如服裝穿著過(guò)程的實(shí)驗(yàn)室再現(xiàn)研究；熱濕傳遞和舒適性再現(xiàn)研究等。