反射率測(cè)定儀在織物視覺遮蔽性能檢測(cè)中的應(yīng)用

劉申瑜 閆暢

摘 要：為了建立織物視覺遮蔽性能的客觀快速、簡(jiǎn)便的測(cè)試方法，選用反射率測(cè)定儀對(duì)織物進(jìn)行表面反射率測(cè)定，與人眼主觀評(píng)級(jí)法對(duì)織物視覺遮蔽性能檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行比較，探究其用于織物的視覺遮蔽性能測(cè)試的可行性，并獲得與主觀法相應(yīng)等級(jí)的反射率分級(jí)范圍。隨后用該客觀方法分析物理參數(shù)對(duì)織物視覺遮蔽性能的影響。結(jié)果表明，反射率在白色織物（R=0.8123）及有色織物（R=0.8962）上與人眼觀測(cè)結(jié)果均密切相關(guān)，并劃分了視覺遮蔽等級(jí)對(duì)應(yīng)的反射率范圍，有色織物比白色織物的視覺遮蔽效果更好。

關(guān)鍵詞：織物;視覺遮蔽;反射率;檢測(cè)方法;顏色

中圖分類號(hào)： TS107

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-265X（2021）04-0063-06

Abstract： In order to establish an objective， rapid and convenient test method for the visual shielding performance of fabrics， the reflectivity tester was chosen to determine fabric surface reflectivity. The results were compared with the fabric visual shielding test results obtained by subjective rating of the human eye to discuss the feasibility of the method in testing visual shielding performance. Besides， the reflectivity ranges corresponding to those under the subjective approach were obtained. Then this objective method was introduced to analyze the effect of physical parameters on the visual shielding performance of fabrics. The results showed that reflectivity was closely related to observations of human eyes on both white fabrics （R=0.812 3） and colored fabrics （R=0.896 2）. The reflectivity ranges corresponding to levels of visual shielding were also determined. Colored fabrics showed better visual shielding effects than white ones.

Key words： fabric; visual shielding;reflectivity; test method; color

隨著全球變暖，面料的輕薄化趨勢(shì)也愈發(fā)明顯[1]，但其缺乏良好的視覺遮蔽性能，存在隱私容易暴露的問題?？椢镆曈X遮蔽性能的定義為在可見光照射條件下，織物阻止人的視線透過并清晰觀察到被遮蓋的人體或內(nèi)衣的性能[2]。具備良好的視覺遮蔽性能的輕薄面料，能滿足人們對(duì)夏季面料“薄而不透”的功能需求。目前在全球范圍內(nèi)對(duì)于織物“視覺遮蔽性能”的評(píng)價(jià)方法還不完善，缺乏成熟的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，故此類“薄而不透”紡織品的發(fā)展遇到了瓶頸。目前織物視覺遮蔽性測(cè)試主要分為主觀和客觀方法。

主觀法是從成像或者肉眼能見度的角度進(jìn)行感官檢測(cè)[3]，施楣梧等[4]借助標(biāo)準(zhǔn)燈箱和色牢度所用標(biāo)準(zhǔn)灰卡對(duì)織物進(jìn)行評(píng)級(jí)，獲得了色差等級(jí)對(duì)應(yīng)的9個(gè)視覺遮蔽效果級(jí)數(shù)。陳麗芬等[5]運(yùn)用特制的防透評(píng)級(jí)樣卡對(duì)織物的視覺遮蔽性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。主觀方法是最早使用的評(píng)價(jià)方法，但存在僅能定性，無法做到精確定量判斷，受主觀影響大，識(shí)別度有限。

客觀法是借用各種儀器測(cè)試不同的參數(shù)來表征視覺遮蔽性能。分光光度計(jì)[6]測(cè)量光線的透過比例，對(duì)織物遮蔽性能的檢測(cè)并不完全。霧度計(jì)測(cè)量的霧度表征了半透明或者透明材料的遮光性能，與視覺遮蔽性的相關(guān)性不理想。白度儀主要測(cè)試各種物體的白度，不適合表征有色織物的視覺遮蔽性能。

由于以上方法存在各種弊端，本文從織物表面光的反射、散射及吸收系數(shù)的原理出發(fā)，通過人眼主觀評(píng)級(jí)結(jié)果與反射率結(jié)果的相關(guān)性進(jìn)行分析，驗(yàn)證反射率測(cè)定儀被運(yùn)用到織物視覺遮蔽性能檢測(cè)的可能，建立織物視覺遮蔽性能簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確、適用的客觀測(cè)試和評(píng)價(jià)方法。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 試樣準(zhǔn)備

收集了市面上50塊輕薄織物，材質(zhì)由棉、麻、絲、滌、錦5類常見纖維組成，其中25塊為白色織物，25塊為顏色各不相同的有色織物，織物基本參數(shù)如表1。每塊織物的大小均為1 m×1 m。在測(cè)試之前，試樣均置于標(biāo)準(zhǔn)大氣（溫度20 ℃±2 ℃，相對(duì)濕度65%±3%）的環(huán)境下超過24 h。

1.2 測(cè)試方法

為探討利用反射率測(cè)試法客觀評(píng)價(jià)織物視覺遮蔽性能的可行性，分別采用人眼視覺評(píng)價(jià)法與反射率測(cè)試儀對(duì)選定試樣組的視覺遮蔽級(jí)數(shù)、反射率進(jìn)行測(cè)定。

1.2.1 人眼視覺評(píng)價(jià)法

目前還缺少視覺遮蔽性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。在其他測(cè)試法的開發(fā)階段，人眼視覺評(píng)價(jià)法作為比對(duì)試驗(yàn)來驗(yàn)證客觀方法的準(zhǔn)確性。人眼視覺評(píng)價(jià)法借鑒了面料防透效果的測(cè)試方法，評(píng)級(jí)卡為江蘇陽光集團(tuán)的專利面料防透效果標(biāo)準(zhǔn)樣卡。不同大小，不同深淺的“E”字分布在這張樣卡上，自上而下由大變小，由深變淺分為5級(jí)9等。對(duì)色燈箱使用D65光源，樣卡置于架子上，與桌面呈45°，然后將織物覆蓋在架子上的樣卡表面，使之完全貼合樣卡，避免出現(xiàn)褶皺，觀測(cè)者的視線垂直于架子上的待測(cè)織物表面，眼睛距離織物表面50～60 cm，對(duì)襯于面料下方的評(píng)級(jí)卡上的“E”字方向進(jìn)行辨別。以樣卡上該行“E”字能全部辨識(shí)正確所對(duì)應(yīng)的級(jí)數(shù)為起點(diǎn)，逐步下移“E”字對(duì)應(yīng)的行的等級(jí)，直至不能完全辨識(shí)“E”字方向的行為止，將最后一個(gè)能完全辨識(shí)的行的對(duì)應(yīng)等級(jí)作為面料視覺遮蔽性能的最終評(píng)價(jià)等級(jí)[7]?？椢锏囊曈X遮蔽性能越差，對(duì)應(yīng)的等級(jí)越小，反之越好。如有完全遮蔽的情況，則記為6級(jí)。為了保證測(cè)試的公平性和代表性，主觀測(cè)試方法隨機(jī)邀請(qǐng)了矯正視力正常的10名人員。觀察者根據(jù)以上規(guī)則，依次進(jìn)行織物視覺遮蔽性能評(píng)價(jià)，并記錄之[8-9]。最后將所有人員評(píng)級(jí)的平均值作為每塊織物的視覺遮蔽性能等級(jí)。

1.2.2 反射率測(cè)定儀法

選擇C84-III型反射率測(cè)定儀，該儀器自帶一塊黑色和白色瓷板。按照儀器說明手冊(cè)進(jìn)行操作，測(cè)試樣品在黑色瓷板上的RB值以及白色瓷板上的RW值，通過對(duì)比率公式（對(duì)比率/%=RB/RW×100）來計(jì)算最終的對(duì)比率。其在原理上和人眼觀察白色評(píng)級(jí)卡上的黑色字體有著類似的效果。

2 結(jié)果與分析

2.1 人眼視覺評(píng)價(jià)法與反射率測(cè)定儀法的相關(guān)性

目前的織物視覺遮蔽性檢測(cè)方法缺乏相應(yīng)完善的標(biāo)準(zhǔn)，目測(cè)法是與現(xiàn)實(shí)情況最為接近的評(píng)價(jià)方法，其他的所有客觀方法都應(yīng)在其具有與主觀法顯著相關(guān)性的前提下，綜合考量其他因素而建立的。主觀法評(píng)價(jià)的結(jié)果屬于定性分析，不屬于織物視覺遮蔽性能的數(shù)值型數(shù)據(jù)，只能大致確定其性能等級(jí)，反射率則屬于數(shù)值型數(shù)據(jù)。要比較兩類不同類型數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行秩相關(guān)性分析，得出兩者的密切程度。而且樣本量較小，遂采用Spearman分析法進(jìn)行分析[10]。根據(jù)之前兩種方法的結(jié)果分析，得出人眼視覺評(píng)價(jià)等級(jí)越高，或者反射率結(jié)果越高，它們的視覺遮蔽性就效果越好的規(guī)律。后文也將按此規(guī)律進(jìn)行秩位排序。

首先對(duì)白色織物，將人眼視覺評(píng)價(jià)等級(jí)和反射率從低到高進(jìn)行排序，得到表2的結(jié)果。將主觀評(píng)價(jià)結(jié)果的秩位為橫軸，反射率結(jié)果的秩位為縱軸，得到主客觀測(cè)試的相關(guān)性分析圖，如圖1所示。通過Excel及插件StatPro分析得到的秩相關(guān)系數(shù)R為0.812 3，P值為0<0.001，α=0.05水準(zhǔn)，置信水平為95%。對(duì)于白色織物，人眼評(píng)級(jí)法與反射率測(cè)定儀法是顯著相關(guān)的（0.80≤│R│<1.00即為高度相關(guān)）。

采用相同方法對(duì)有色織物的人眼評(píng)價(jià)結(jié)果和反射率進(jìn)行排序，得到的結(jié)果如表3所示，相關(guān)性分析圖如圖2所示。經(jīng)過分析，得到的秩相關(guān)系數(shù)R為0.896 2，P值為0<0.001，α=0.05水準(zhǔn)，置信水平為95%。對(duì)于有色織物，人眼評(píng)級(jí)法與反射率測(cè)定儀法也是顯著相關(guān)的，反射率測(cè)定儀的客觀方法測(cè)定有色織物比白色織物更接近于人眼評(píng)價(jià)的主觀結(jié)果。分析結(jié)果表明，對(duì)于有色和白色的織物，反射率與人眼評(píng)級(jí)的結(jié)果都是高度相關(guān)的。

造成反射率測(cè)定儀測(cè)定白色織物效果沒有深色織物好的原因，在于白色的反射率只代表物體表面的亮度，而可見光的色系組成是多元化的，有色系的反射率包括色調(diào)、飽和度和明度的綜合因素，與人們視覺效果的構(gòu)成更加接近。

2.2 用反射率測(cè)定儀評(píng)價(jià)視覺遮蔽性能的可行性

反射率測(cè)定儀可用于測(cè)量物體表面的光反射率及表征物體的遮蓋力（光學(xué)性質(zhì)），而經(jīng)過之前的試驗(yàn)也得知，反射率測(cè)定儀自帶的黑、白板能作為很好的標(biāo)準(zhǔn)品，可表征物體的光的透射和反射特性，對(duì)紡織品也不例外。從白色織物和有色織物的測(cè)試結(jié)果分析得出，反射率與人眼評(píng)級(jí)均有顯著相關(guān)性，證明反射率測(cè)定儀可被用來進(jìn)行織物遮蔽性能的客觀檢測(cè)。

反射率測(cè)定儀本身只進(jìn)行反射率的測(cè)定，沒有其他可供測(cè)試的參數(shù)選擇，也沒有相應(yīng)程序可將測(cè)試結(jié)果預(yù)設(shè)后進(jìn)行分級(jí)判定，因此還要將50塊織物的測(cè)試結(jié)果按人眼評(píng)級(jí)和反射率測(cè)定結(jié)果進(jìn)行劃分，反射率最大為5級(jí)，最小為1級(jí)，“5級(jí)9等”也使得反射率測(cè)定結(jié)果能與人眼評(píng)價(jià)結(jié)果具有一定的相似性和可比性。經(jīng)過劃分，反射率可同時(shí)用來表征光在織物表面的吸收和反射比率以及織物的視覺遮蔽性能。繪制人眼評(píng)級(jí)數(shù)與反射率的橫縱坐標(biāo)曲線（圖3），按照劃分的區(qū)間，在曲線上求得每一個(gè)人眼評(píng)價(jià)等級(jí)對(duì)應(yīng)的反射率的值，結(jié)果見表4。

該等級(jí)的設(shè)置，遵循了防透評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)樣卡的規(guī)律，建立了反射率測(cè)定儀測(cè)定織物視覺遮蔽性能的評(píng)價(jià)方法。反射率數(shù)值不僅能定性織物遮蔽性能，也能夠借由反射率所屬的不同級(jí)別或者數(shù)值的高低來定量研判織物視覺遮蔽性能的好壞，解決了人眼評(píng)價(jià)織物視覺遮蔽性能“主觀誤差大、分辨力不足”的弊端。反射率測(cè)定儀價(jià)格較為低廉，測(cè)試速度快，便攜性好，這些特點(diǎn)使得反射率測(cè)定儀進(jìn)行織物視覺遮蔽性能表征具有很大的優(yōu)勢(shì)。

從表4的對(duì)應(yīng)關(guān)系得出，人眼主觀判定級(jí)數(shù)越大，相應(yīng)的反射率越大，織物的視覺遮蔽性能也越好。反之，人眼主觀判定級(jí)數(shù)與對(duì)應(yīng)的反射率都越小，織物的視覺遮蔽性能越不理想。人眼完全看不透，級(jí)數(shù)應(yīng)該大于5級(jí)，此時(shí)獲得大于94.46%的反射率;而人眼完全看透，級(jí)數(shù)為1級(jí)，此時(shí)獲得小于51.51%的反射率。表4可用作反射率測(cè)定儀測(cè)定織物視覺遮蔽性能的評(píng)價(jià)依據(jù)。

3 顏色對(duì)于織物視覺遮蔽性能的影響

用實(shí)驗(yàn)建立的紡織品視覺遮蔽性能檢測(cè)方法檢測(cè)30個(gè)紡織品樣品的視覺遮蔽性能，檢測(cè)結(jié)果如表5所示。

從表5中可以看出，具有相同平方米質(zhì)量、密度及厚度的織物，不同的顏色對(duì)于織物視覺遮蔽性能的影響。有色織物的視覺遮蔽性能普遍比白色織物要好，且織物顏色越深，視覺遮蔽性能越好。有色織物中，黑色、綠色和藍(lán)色的視覺遮蔽性能較好，紅色的視覺遮蔽性能較差。

基于顏色對(duì)于視覺遮蔽性能的測(cè)試結(jié)果，可以從光學(xué)角度考慮，利用光線的散射降低入射光線強(qiáng)度以及織物內(nèi)反射出的光線強(qiáng)度，或者利用織物表面的反射光，讓光源照射到織物表面的反射光強(qiáng)于從織物內(nèi)部射出的帶有成像信息的光的強(qiáng)度，來實(shí)現(xiàn)好的視覺遮蔽效果?？椢镄枰O(shè)計(jì)出反光強(qiáng)的表面或增加特殊涂層[11]，織物內(nèi)部也應(yīng)具備扭曲、不直接通透的洞孔結(jié)構(gòu)?？椢锉M量采用高支數(shù)的紗線，即達(dá)到規(guī)定平方米質(zhì)量時(shí)就會(huì)有更多的紗線根數(shù)，更容易形成紗線之間、紗線與空氣之間的界面，能提高產(chǎn)生反射和散射的效果。除此以外，紡紗用的纖維采用細(xì)旦化、加彈變形[12]以及橫截面異形化[13]等設(shè)計(jì)，或添加高折射率的特殊粉體、纖維的復(fù)合化[14]來增強(qiáng)光線的散射和反射，實(shí)現(xiàn)良好的視覺遮蔽性能。

4 結(jié) 論

a）人眼主觀判定級(jí)數(shù)與反射率具備對(duì)應(yīng)的線性關(guān)系。人眼主觀判定級(jí)數(shù)越大，相應(yīng)的反射率越大，織物的視覺遮蔽性能也越好。反之，人眼主觀判定級(jí)數(shù)與對(duì)應(yīng)的反射率都越小，織物的視覺遮蔽性能越不理想。反射率是客觀儀器測(cè)試方法的結(jié)果，除了可以表征織物的視覺遮蔽性能外，還能避免人眼主觀判斷造成的等級(jí)差異以及鑒別相同等級(jí)中織物視覺遮蔽性能的細(xì)微差別。

b）白色織物的反射率與人眼評(píng)級(jí)的相關(guān)性為0.812 3，而有色織物的反射率與人眼評(píng)級(jí)的相關(guān)性為0.896 2，用反射率測(cè)定儀測(cè)定有色織物的視覺遮蔽性能的效果比白色織物要略好。

c）反射率不僅可以和人眼一樣，對(duì)于織物視覺遮蔽性能進(jìn)行定性甄別，而且可以通過數(shù)值的高低對(duì)相同視覺遮蔽等級(jí)的樣品進(jìn)行定量比較。

d）反射率測(cè)定儀可以用來進(jìn)行織物視覺遮蔽性能檢測(cè)，使用簡(jiǎn)單方便，性價(jià)比極高，也便于外出攜帶，且自身測(cè)試配有標(biāo)準(zhǔn)黑白板，具有更好的適用性，無需進(jìn)行設(shè)備改造，節(jié)約時(shí)間和成本。

e）深色織物的視覺遮蔽性能比淺色織物的要好，其中黑色、綠色和藍(lán)色的視覺遮蔽性較好，紅色的視覺遮蔽性不理想?？蓮脑黾涌椢铩⒓喚€、纖維的表面散射和反射性能入手，改善面料的視覺遮蔽性能。

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