基于PhabrOmeter?研究車用經(jīng)編面料手感與其結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系

孫 妍，應(yīng) 芬，邵慧奇，陳南梁，蔣金華

(1.東華大學(xué)產(chǎn)業(yè)用紡織品教育部工程研究中心，上海 201620；2.東華大學(xué)紡織學(xué)院，上海 201620；3.上海新紡聯(lián)汽車內(nèi)飾有限公司，上海 200090)

0 引言

面料的手感風(fēng)格是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的重要屬性，消費者經(jīng)常把觸覺感受到的面料質(zhì)量作為是否購買產(chǎn)品的依據(jù)。因此，客戶十分關(guān)注面料手感，對車用頂棚面料柔軟度、粗糙度方面的要求也越來越高。評定織物風(fēng)格的方法可分為主觀評價和客觀評價兩類，其中主觀評價無法量化評價結(jié)果，因為織物手感是人對織物觸摸后產(chǎn)生的一種復(fù)雜反應(yīng)，它將人的生理因素、物理因素及心理因素綜合為一體，與客觀評價相比，缺點是它有著不可避免的不穩(wěn)定性和任意性。

隨著測試技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)的各類織物風(fēng)格儀為織物手感的量化評價提供了可能。其中PhabrOmeter?織物手感評價系統(tǒng)[1]，它屬于織物風(fēng)格的客觀評價系統(tǒng)[2-3]，它的工作原理是通過儀器模擬人手觸摸織物時感官產(chǎn)生的評價，將抽象無形的感覺轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w的量化數(shù)據(jù)，優(yōu)點是測試速度快、測試效率高，測試指標(biāo)豐富，比如柔軟度、光滑度、剛韌度、懸垂性、折皺回復(fù)性等，而且這些手感指標(biāo)通過一次測試便可全部被收集。該評價系統(tǒng)由美國加州大學(xué)戴維斯分校的潘寧教授發(fā)明，已被美國AATCC標(biāo)準(zhǔn)收錄，在2019年，它的主要內(nèi)容已實現(xiàn)中國化，標(biāo)準(zhǔn)代號為AATCC TM 202，形成了ZFB團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《紡織品 相對手感值的測試 儀器法》，為各類面料的客觀評價提供了可能性。然而消費者對汽車內(nèi)飾面料品質(zhì)的追求不斷提高，需要對汽車內(nèi)飾面料接觸手感進(jìn)行客觀評價，但目前這方面的研究仍然不足，特別是織物結(jié)構(gòu)參數(shù)對其手感客觀指標(biāo)方面缺乏系統(tǒng)的研究。

本文將常用在汽車頂棚內(nèi)飾面料中的滌綸經(jīng)編織物作為研究對象，采用PhabrOmeter?織物評價系統(tǒng)測試經(jīng)編針織物的手感系數(shù)，包括柔軟系數(shù)、剛韌系數(shù)和光滑系數(shù)，采用灰色系統(tǒng)理論的分析方法，得到各結(jié)構(gòu)參數(shù)影響織物柔軟度、剛韌度和光滑度的程度，并對其進(jìn)行排序，并對主要影響因素與織物手感系數(shù)的關(guān)系進(jìn)行了進(jìn)一步分析，以求提高車用頂棚經(jīng)編面料舒適度層面及汽車內(nèi)飾產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用提供一定的參考價值。

1 試驗部分

1.1 試驗樣品

選取4種相同組織的滌綸針織物作為試驗樣品，測試并分析相應(yīng)的織物結(jié)構(gòu)參數(shù)，如纖維線密度、織物厚度和面密度、織物的經(jīng)緯密度。織物的墊紗運動圖如圖1所示，采用3把梳櫛編織，GB1和GB2的穿紗方式為1穿1空，GB3的穿紗方式為滿穿，形成的織物組織結(jié)構(gòu)的仿真模擬圖，如圖2所示:

圖1 織物墊紗運動圖

圖2 織物組織結(jié)構(gòu)仿真模擬圖

1.2 試驗儀器

法寶儀(Phabr Ometer 3)、數(shù)字式織物厚度儀、電子天平。

1.3 試驗方法

將每個試樣使用圓盤取樣器裁取5個面積均為100cm2的平行樣，而后將試驗樣品置于恒溫恒濕(恒溫溫度(20±2)℃，相對濕度(65±3)%)環(huán)境4小時以上，完成平衡調(diào)濕。通過數(shù)字式織物厚度儀收集樣品的厚度，使用電子天平收集樣品質(zhì)量的測試數(shù)據(jù)，并計算同一試樣的平均厚度以及單位面積質(zhì)量(面密度)。依照法寶儀儀器測試規(guī)則進(jìn)測試，獲得相關(guān)試樣的載荷——位移曲線，通過系統(tǒng)自帶軟件計算試樣的柔軟系數(shù)、剛韌系數(shù)和光滑系數(shù)。剛韌系數(shù)和柔軟系數(shù)與織物的手感性能成正比，數(shù)值越大表示織物的硬挺性、光滑性能越明顯，光滑系數(shù)越大則說明織物表面越光滑[4-6]。

2 結(jié)果與討論

2.1 織物結(jié)構(gòu)參數(shù)及手感測試數(shù)據(jù)收集

四種車用頂棚面料的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)及手感系數(shù)測試結(jié)果如表1所示，四種織物手感數(shù)據(jù)對比如下頁圖3所示:

圖3 四種織物手感數(shù)據(jù)對比圖

表1 頂棚面料的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)及手感系數(shù)

2.2 頂棚織物手感性能的灰色關(guān)聯(lián)分析

頂棚織物的柔軟性能、剛韌性能和光滑性能被很多因素影響，可以把被各種因素影響的頂棚織物當(dāng)作一個灰色系統(tǒng)[7]，灰色系統(tǒng)理論中的灰色關(guān)聯(lián)分析方法可在不完全信息中，能通過數(shù)據(jù)處理對要研究的各類因素，在隨機(jī)因素序列之間獲取關(guān)聯(lián)性，從而獲得主要影響織物性能的因素[8-9]。

2.2.1 確認(rèn)參考數(shù)列和比較數(shù)列

根據(jù)灰色系統(tǒng)理論，車用頂棚面料的結(jié)構(gòu)參數(shù)和柔軟性能可以被看作一個灰色系統(tǒng)，表1中的GB1線密度、GB2線密度、GB3線密度、織物經(jīng)密、織物緯密、面密度、厚度等7個結(jié)構(gòu)參數(shù)可當(dāng)作比較數(shù)列Xi＝{xi(k)}，i＝1、2、…、7，k＝1、2、…、4，將柔軟系數(shù)作為參考數(shù)列X0＝{x0(k)}。同理可得到車用頂棚面料的結(jié)構(gòu)參數(shù)與剛韌性能、光滑性能的關(guān)系。

2.2.2 無量綱化處理

無量綱化處理指對初值不同或者單位不同的數(shù)列進(jìn)行處理?；疑P(guān)聯(lián)分析中常見的無量綱化方法包括、區(qū)間相對值化、初值化、均值化。本文選取的數(shù)據(jù)處理方法是均值化法，用每個數(shù)列的平均值去除所有數(shù)據(jù)，，獲得新數(shù)列Xi＇(k)，如表2所示:

表2 織物結(jié)構(gòu)參數(shù)與手感系數(shù)均值化處理結(jié)果

2.2.3 求兩級差

參考數(shù)列X0與比較數(shù)列Xi在k點的絕對差，則兩級差分別是:為兩級最小差，為兩級最大差[10-12]，均值化的結(jié)構(gòu)參數(shù)與織物手感系數(shù)的絕對值和兩級差如表3、表4、表5所示:

表3 織物柔軟系數(shù)與均值化結(jié)構(gòu)參數(shù)的絕對差和兩極差

表4 織物剛韌系數(shù)與均值化結(jié)構(gòu)參數(shù)的絕對差和兩極差

表5 織物光滑系數(shù)與均值化結(jié)構(gòu)參數(shù)的絕對差和兩極差

2.2.4 求取關(guān)聯(lián)系數(shù)及關(guān)聯(lián)度

在灰色系統(tǒng)理論中，關(guān)聯(lián)系數(shù)為ε k()＝其中ρ∈0，1[ ]，ρ的值越小，分辨率越高，取值一般為1/2，則其關(guān)聯(lián)度為γi＝。頂棚面料針織物的結(jié)構(gòu)參數(shù)與其三大手感系數(shù)的關(guān)聯(lián)度、關(guān)聯(lián)系數(shù)分別見下頁表6、表7、表8。

表6 織物柔軟系數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)聯(lián)度和關(guān)聯(lián)系數(shù)

表7 織物剛韌系數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)聯(lián)度和關(guān)聯(lián)系數(shù)

表8 織物光滑系數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)聯(lián)度和關(guān)聯(lián)系數(shù)

對織物結(jié)構(gòu)參數(shù)與柔軟系數(shù)的關(guān)聯(lián)度大小進(jìn)行排序，得到α5＞α6＞α7＞α4＞α3＞α1＝α2的關(guān)聯(lián)序，即影響滌綸經(jīng)編針織物柔軟性能的順序依次是:緯密、面密度、厚度、經(jīng)密、后梳櫛線密度、前中梳櫛線密度。對其與剛韌系數(shù)的關(guān)聯(lián)度大小進(jìn)行排序，得到β5＞β6＞β7＞β3＞β4＞β1＝β2的即影響滌綸經(jīng)編針織物剛韌性能的主要和次要順序為:緯密、面密度、厚度、后梳櫛線密度、經(jīng)密、前中梳櫛線密度。對頂棚織物的結(jié)構(gòu)參數(shù)與光滑系數(shù)的關(guān)聯(lián)度大小進(jìn)行排序，得到為γ5＞γ6＞γ7＞γ3＞γ4＞γ1＝γ2的關(guān)聯(lián)序，影響滌綸經(jīng)編針織物光滑性能的主次順序依次為:緯密、面密度、厚度、后梳櫛線密度、經(jīng)密、前中梳櫛線密度。

從總體上看，頂棚面料針織物的緯向密度和面密度對剛韌性能、柔軟性能、光滑性能的影響相對較大，織物經(jīng)向密度和纖維線密度為單因素時影響相對較小，因為影響面密度的主要因素是經(jīng)緯密度和線密度[13-15]，所以影響織項性能的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)因素是面密度。因此，文中注重對面密度與織物剛韌性能、柔軟性能、光滑性能的關(guān)系進(jìn)行進(jìn)一步的探討。

2.3 面密度與手感性能的關(guān)系探討

為了進(jìn)一步探討面密度和手感性能的關(guān)系，以織物面密度為橫坐標(biāo)，織物的柔軟系數(shù)、剛韌系數(shù)、光滑系數(shù)作為縱坐標(biāo)繪圖，如圖4、圖5、圖6所示:

圖4 織物面密度與柔軟系數(shù)關(guān)系圖

圖5 織物面密度與剛韌系數(shù)關(guān)系圖

圖6 織物面密度與光滑系數(shù)關(guān)系圖

從圖4可以看出，在其他條件相近的情況下，針織物柔軟系數(shù)一般與面密度成反比，面密度越大，則單位面積內(nèi)經(jīng)緯紗支越大或者經(jīng)緯密越高，織物柔軟系數(shù)減少，柔軟度降低。從圖5可以看出，在其他條件相近的情況下，針織物剛韌系數(shù)與面密度的增加成正比，面密度越大，單位面積內(nèi)經(jīng)緯紗支越大或者經(jīng)緯密度越大，織物剛韌度提升。從圖6可以看出，針織物光滑系數(shù)與面密度沒有明顯相關(guān)性，還需要進(jìn)一步研究與探討。

3 結(jié)論

文中將車用頂棚滌綸針織物作為研究對象，采用新型的PhabrOmeter?織物評價系統(tǒng)測試織物的柔軟系數(shù)、剛韌系數(shù)、光滑系數(shù)，通過灰色系統(tǒng)理論分析方法，和對面密度與織物剛韌系數(shù)、柔軟系數(shù)的定量分析后有以下結(jié)論:

(1)影響滌綸經(jīng)編針織物柔軟度性能的順序依次是:緯向密度、面密度、厚度、經(jīng)向密度、后梳櫛線密度、前中梳櫛線密度。影響滌綸經(jīng)編針織物剛韌性能因素的順序依次是:緯向密度、面密度、厚度、后梳櫛線密度、經(jīng)向密度、前中梳櫛線密度。影響滌綸經(jīng)編針織物光滑度的因素的順序依次是:緯向密度、面密度、厚度、后梳櫛線密度、經(jīng)向密度、前中梳櫛線密度。

(2)其他條件相近時，滌綸經(jīng)編針織物柔軟系數(shù)一般隨著面密度的增加而減少，面密度越大，單位面積內(nèi)的經(jīng)緯密便越大、單位面積內(nèi)的經(jīng)緯紗支也越大，織物柔軟系數(shù)減少，柔軟度降低。針織物剛韌系數(shù)一般隨著面密度的增加而增加，面密度越大，單位面積內(nèi)的經(jīng)緯密便越高、單位面積內(nèi)的經(jīng)緯紗支也越大，則織物剛韌系數(shù)升高，剛韌度提升。