基于PhabrOmeter的毛巾织物手感风格评价

屠吉利，刘今强，2

(1.浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室，浙江杭州 310018;2.浙江理工大学生态染整技术教育部工程研究中心，浙江杭州 310018)

织物风格是人的感觉器官对织物所作的综合评价，有狭义和广义之分。通过手感得出织物的风格称为狭义风格;结合触觉、视觉及听觉等方面做出的织物风格评价即为广义风格。

织物手感风格的评价方法有主观评价和客观评价［1］。主观评价是依靠触觉，获取织物的风格评价。该方法是织物风格评价最基础和最原始的方法，但存在较严重的缺陷:无法排除主观任意性，不能定量描述。而客观评价是指通过仪器的测试，获得与织物风格有关的力学性能，计算得到织物的风格特征。该法克服了主观评价任意性的缺点，是更为科学的评价方法［2］。

目前，客观评价织物手感风格的方法主要有日本川端法(KES织物风格仪)、澳大利亚织物质量简易测试法(FAST法)以及美国潘宁教授研制的PhabrOmeter织物手感评价法。其中，PhabrOmeter织物手感评价法是一种用模式识别方法提取织物手感本质特性，并与人的触觉相标定的快速可靠的软材料舒适度质量检测技术，是全新的科学评价方法，可以针对手感对织物进行客观评价和分级［3］。

本文将PhabrOmeter织物手感评价系统用于研究柔软处理对毛巾织物手感风格的影响。

1 实验部分

1.1 材料和仪器

织物为100%纯棉毛巾，纱线线密度分别为:经纱28.1 tex，地经纱36.9 tex，纬纱28.1 tex，市购。柔软剂A、B、C均由美国宝洁公司提供。

实验仪器包括美式标准洗衣机(美国Kenmore公司)，NH45-19T滚筒排气式干衣机(日本松下公司)，织物评价系统 PhabrOmeter3(美国 Nucybertek公司)等。

1.2 试样柔软处理工艺

配置工作液，浸渍→脱水(3 min)→烘干(45 min)。

考虑到毛巾织物的手感与其自身的含水量有关，为获得稳定的测试效果，将柔软整理后的试样在恒温恒湿(温度(20±2)℃，湿度(65±3)%)环境中放置24 h。在距布边5 cm处裁取3块直径约12 cm的圆进行PhabrOmeter风格测试，剩余部分用于主观评价实验。

1.3 织物风格测试

1.3.1 织物手感主观评价

随机选择30人(男女比例为1∶1)，对实验试样进行手感触摸以评价其柔软程度。以未经柔软处理的试样1为参照物，柔软程度记为0，并以5分为进制进行评价，分值越高表明柔软程度越高。将30人的评分取平均值，得到织物手感的主观评价［4］。实验在恒温恒湿房中进行。

1.3.2 PhabrOmeter织物风格仪测试

PhabrOmeter织物手感评价体系根据所测织物的厚度及质量，将织物分成4大类，即超轻织物(S＜280μg/cm)、轻织物(L在 280～1 200μg/cm之间)、中等重织物(M在1 200～3 440μg/cm之间)和厚重织物(H大于3 440μg/cm)，不同类型的织物测试方法不同。本文中使用的毛巾织物，属于厚重织物范畴，测试时在试样上放3个压重盘。

测试项目包括织物载荷-位移曲线及曲线特征值、织物手感指纹图、织物手感特性、织物相对手感值、织物悬垂系数。

2 结果与讨论

2.1 织物风格主观评价试验结果

表1 试样风格的主观评价结果Tab.1 Subjective evaluation of fabric hand

由表1可知，试样手感的排序为:试样5＞试样6＞试样2＞试样3＞试样4＞试样1。结合柔软整理工艺发现:同质量浓度0.75 g/L下，经柔软剂A整理的试样手感最好，其次为柔软剂B，柔软剂C整理后试样的手感较差;对于柔软剂B、C来说，高浓度整理的试样手感较好。

2.2 PhabrOmeter织物风格仪测试结果

图1示出织物通过仪器测试环时，在相对应的108个位移点处受到的抽取力(各种小负荷力，如拉伸、弯曲、剪切、摩擦等)与位移关系曲线。该曲线包含了所有与织物手感相关的信息［5－6］。曲线的峰高、峰位置、曲线的上升斜率、曲线与横坐标间的面积如表2所示。

表2 试样载荷与位移曲线的相关特征值Tab.2 Characteristic values of samp les'force-disp lacement curves

图1 与织物手感相关的载荷与位移曲线Fig.1 Force-displacement curves containing all information for fabric hand

将曲线上的点用软件经过一系列统计分析，得到8个因子，结合织物性能相关理论，可知这8个因子可能与织物8种基本风格(织物畸变度、丰满度、硬挺度、爽糙度、拉伸回弹度、柔软度、压缩回弹性、光滑度)相关，如图2所示。该图定义为织物的手感指纹图，像人的指纹一样，每种织物的手感指纹图也是唯一的。但是在实际的验证过程中，由于织物手感特征的复杂性，并缺乏较好的标准，无法完全明确地将这8个因子与8种不同手感特征一一对应。但研究发现，有3个因子分别与3个手感特征有很好的相关性，并且与川端系统中的相应手感特征值也有较好的相关性，因此，到目前为止，PhabrOmeter系统只定义了这3个手感特征值，分别为硬挺度(stiffness)、光 滑 度 (smoothness)和 柔 软度(softness)［7］，其他未定义的特征值暂以 Vi(i=4～8)表示。分析指纹图可发现，与经柔软整理的样品相比，原样的硬挺度值明显较小，光滑度值和柔软度值明显较大，说明柔软剂明显改变了试样的手感风格;试样5和试样6的手感特征值与原样的差异最大，说明其手感风格与原样相差最远;试样5与试样6的光滑度较接近，说明质量浓度为1.5 g/L的柔软剂B和C的光滑整理效果相似。由此说明，指纹图可以较直观地揭示各试样手感风格间的差异与相似之处。各试样手感特征值的具体数值见表3。

图2 所测试样的手感指纹图Fig.2 Fingerprints of samples

表3 试样的手感特性值Tab.3 Characteristic values of fabric hand

通过计算被测织物与参照织物8个手感特征值的加权欧式距离，得到织物的相对手感特征值，如表3所示。其实际意义为被测织物相对于预先选定的参照织物的一种整体感觉或舒适度的描述，相对手感特征值越大，表明被测织物与参照织物在手感方面的差异越大［8］。

此外，该系统还提供了织物的悬垂系数与褶皱回复度。将参照试样由系统设为0，则计算得到的相对手感值便成为所测试样的等效悬垂系数，可用于评价织物的悬垂能力，试样的悬垂系数如表3所示。褶皱回复度则是对试样进行2次测试，2次悬垂系数间的差异则反映了织物的褶皱回复能力，其中2次测试间需提供试样标准的回复时间。对本文测试的毛巾来说，其褶皱恢复能力对本身的使用性能无太大意义，故本文中未测试毛巾织物的褶皱回复度。

由表2、3数据可知，经柔软处理后，织物的各项手感特征值都有改变，从而影响到毛巾织物使用时与人体皮肤间的触感。结合图1及表2数据可知，经柔软整理后，试样通过测试环时所受到的抽取力均变小，且高浓度柔软整理后的试样所受的力更小。结合PhabrOmeter测试原理可知，曲线的面积反映了织物通过测试环时需要的能量。曲线的面积越少，表明织物通过测试环所需的总能量越小，结合用手掌做手感评价的情况可知，此时手受到织物多种变形时所产生的综合应力的刺激作用小，反馈到精神或者心理上时，便会觉得织物的整体手感好［9］，因此，在改善织物综合手感方面，柔软剂A效果最好，其次为柔软剂B。这与表1中试样主观评价结果一致。

由图2及表3可看出，未经柔软剂处理后的毛巾织物硬挺度数值较小，光滑度、柔软度、悬垂指数数值较大，意味着原样织物手感较硬，光滑度、柔软度、悬垂性较差［10］。经柔软处理后，织物的光滑度和柔软度提高，硬挺度降低，这可能与柔软剂附着在纤维表面，降低纤维间的动摩擦阻力有关［11］。比较试样5和试样6可知，在高浓度时，试样5的光滑度和柔软度均好于试样6。由日常经验可知，较光滑和较柔软的织物通过某个狭小的圆环时，所需的能量较少，这与实际测试的结果一致，即试样5的载荷与移曲线峰面积较试样6小。说明试样6的综合性能较试样5差，这与相对手感值的排序有偏差，但与主观评价结果一致，综合分析知柔软剂B的整理效果较柔软剂C好。

3 结论

1)PhabrOmeter织物风格仪测试的是织物小应力下的物理力学性能，最终显示的数值表示各种风格的程度值。该系统操作简单，测试快捷，且测试原理与实际人手触摸毛巾时对毛巾织物的施力方式一致，能够准确有效地反映其手感风格，是一种客观且定量的评价方法，具有较好的实际应用价值，发展前景较好。

2)PhabrOmeter可以方便地应用于柔软剂对毛巾类织物手感风格影响的评价。根据指纹图，可以清楚知道不同柔软剂处理效果的差异或相似之处，以及柔软剂对织物风格的影响趋势。

3)PhabrOmeter织物风格仪的测试结果表明:柔软剂A改善毛巾织物综合风格的效果较好，其次为柔软剂B。

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