不同织物弯曲性能测试仪测试结果的比较

吴巧英，胡 滢，吴春胜，劳世慧

(1.浙江理工大学服装学院，浙江 杭州 310018;2.浙江科技学院艺术设计学院，浙江 杭州 310023)

不同织物弯曲性能测试仪测试结果的比较

吴巧英1，胡 滢1，吴春胜2，劳世慧1

(1.浙江理工大学服装学院，浙江 杭州 310018;2.浙江科技学院艺术设计学院，浙江 杭州 310023)

为研究不同仪器弯曲性能测试结果的稳定性及其相关性，选取FAST-2弯曲仪和YG(B)022D型全自动织物硬挺度仪作为对比仪器，测试了15种棉织物、毛织物、丝织物在0°、45°、90°以及135°方向上的弯曲性能，计算了弯曲刚度测试结果的变异系数，并用统计分析方法进行数据处理。结果表明:硬挺度仪对3类织物的测试结果稳定性明显优于FAST-2弯曲仪，差异程度从高到低排序依次是丝织物、毛织物和棉织物;2种仪器对毛织物的测试稳定性均优于其他2类织物，且2种仪器测试结果之间的相关系数达0.945，为强正相关。

弯曲性能;弯曲刚度;织物;误差分析

织物的弯曲性能对服装外观造型、成衣可加工性及穿着舒适性等方面有较大影响［1］，准确评价弯曲性能对于合理选用织物，控制服装产品质量有着重要的意义。国内外研究者致力于对织物弯曲性能客观评价的研究，提出了许多测试方法和评价指标［2-3］，其中的斜面法因操作简单，评价指标明晰而成为纺织服装界应用最广泛的测试方法［4］。斜面法应用悬臂梁力学模型［5］，测得弯曲长度，计算得到织物弯曲刚度，已成为各国的标准测试方法，如美国的ASTM，中国的GB等。该法也被广泛应用于仪器的开发研制中，如澳大利亚联邦科学与工业研究所(CSIRO)的FAST-2弯曲测试仪，国产各型号手动或自动的织物硬挺度测试仪。国内外学者的研究结果表明，斜面法中的弯曲刚度与其他方法如纯弯曲法［6-7］、水滴法［8］等测得的弯曲性能指标之间具有较高程度线性相关关系。但是，斜面法存在一定局限性，该法不适于测量特别柔软、卷曲或扭转现象严重的织物，并且测试过程中容易出现误差［3］，影响测试结果的稳定性和准确性。随着新产品、新材料的不断开发和应用，急需在提高仪器的测试稳定性和准确度等方面加强研究。

本文拟通过2种基于斜面法的常用弯曲刚度测试仪实验结果的比较分析，研究2种仪器测试结果的稳定性和相关性，分析误差产生原因和减少误差的途径，以期为减少织物弯曲性能测试误差，提高测试准确性提供参考。

1 实验部分

1.1 仪器

选取 FAST-2弯曲仪(以下简称仪器 1)和YG(B)022D型全自动织物硬挺度仪(以下简称仪器2)作为对比仪器。

1.2 实验材料的选取

织物的选取遵循常见、多样及代表性相结合的原则，根据织物的厚薄、织物结构组织的不同，选取生产中常见的棉织物、丝织物和毛织物各5种(不包含特别柔软、卷曲或扭转严重的织物)。织物基本参数见表1，其中棉织物、丝织物和毛织物试样对应的编号分别为1～5、6～10和11 ～15。

1.3 实验设计及结果评价方法

分别用FAST-2弯曲仪和YG(B)022D型全自动织物硬挺度仪，在标准大气环境中测试织物经、纬向、45°和135°斜向等4个方向的弯曲性能，2种仪器的弯曲性能测试实验方案见表2，其中后者的测试方法依据GB/T 18318.1—2009《纺织品弯曲性能的测定第1部分:斜面法》。

弯曲仪与硬挺度仪的评价指标相同，弯曲长度C通过测量直接得到，而后通过式(1)计算得到弯曲刚度:

式中:B为弯曲刚度，μN·m;W为织物面密度，g/m2;C为弯曲长度，mm。

表1 织物基本参数Tab.1 Specification parameters of fabric

表2 2种仪器的弯曲刚度测试实验方案Tab.2 Experimental scheme for determination of bending behavior by using two apparatuses

2 实验结果与分析

2.1 实验结果

表3列出经向(0°)和纬向(90°)试样弯曲刚度的测试结果。

2.2 测试结果的稳定性比较

由表3可见，弯曲仪(仪器1)测得的织物弯曲刚度低于硬挺度仪(仪器2)，分析原因为2种仪器测试原理相同，但采用的试样尺寸不同，导致测得弯曲刚度数值不同［9］，因此选用变异系数来比较2种仪器测试结果的离散程度［6］，变异系数越大，测试结果波动性越大，仪器稳定性越低。变异系数的计算公式为

表3 弯曲刚度测试结果Tab.3 Test results of bending rigidity μN·m

表4 弯曲刚度测量值的变异系数CV值Tab.4 Coefficient of variation of bending rigidity%

用单因素方差分析法［10］比较相同仪器测得0°、45°、90°、135°这4 个方向的弯曲刚度测量值变异系数均值，得到仪器1和仪器2的F检验值分别为1.728、0.488，对应的显著性分别为 0.172、0.692，均高于显著水平0.05，变异系数均值无显著差异。结果表明，用相同仪器测量织物不同方向弯曲刚度，测量结果的稳定性无显著差异。

用单因素方差分析法比较相同仪器测得不同织物类别的弯曲刚度测量值变异系数均值。仪器2不同织物类别之间的弯曲刚度测量值变异系数方差不齐(Levene统计量的显著性为0.012，小于显著水平0.05)，故先将数据进行对数转换，使其满足方差齐性要求(对数转换后数据的Levene统计量的显著性为0969)［10］。由此得到仪器1和仪器2的F检验值分别为 4.448、9.588，对应的显著性分别为0.016、小于0.001，可见用同一种仪器测量的不同面料类别的变异系数均值差异显著。

用Tukey多重比较检验法［10］对不同类别织物弯曲刚度测量值变异系数作进一步分析，检验结果列于表5。可见，2种仪器测量毛织物的弯曲刚度变异系数均值分别为最小，表明毛织物的测量稳定性最好。对于仪器1，棉织物与丝织物及毛织物的弯曲刚度变异系数均值无显著差异(显著性分别为0.746和0.091)，而丝织物与毛织物差异显著(显著性为0.016)，表明仪器1测量毛织物的稳定性明显高于丝织物。对于仪器2，丝织物与棉织物及毛织物的弯曲刚度变异系数均值无显著差异(显著性分别为0.108和0.185)，而棉织物与毛织物差异非常显著(显著性为0.001)，表明仪器2测量毛织物的稳定性明显高于棉织物。

表5 不同类别织物弯曲刚度测量值变异系数CV的多重比较检验结果Tab.5 Results of multiple comparisons of CV of bending rigidity among different fabric types

用两配对t检验法［10］比较2种仪器测得3类织物弯曲刚度B测量值变异系数均值，结果见表6。

由表6可见，不论哪类织物，2种仪器的弯曲刚度变异系数均值都存在显著差异(显著性均小于0.05)，表明仪器2(硬挺度仪)测得弯曲刚度的变异系数明显低于仪器1(弯曲仪)，硬挺度仪的稳定性明显较优。另根据t检验值大小可以看出，2种仪器的测试稳定性从高到低排序依次为丝织物、毛织物和棉织物，对应的变异系数均值差分别为5.04%、3.42%和2.93%。

表6 2种仪器弯曲刚度测量值变异系数CV的配对样本t检验结果Tab.6 Results of paired sample test of CV of bending rigidity between two apparatuses

2.3 二种仪器测试结果相关分析

采用仪器1(弯曲仪)与仪器2(硬挺度仪)测得面料4个方向弯曲刚度的散点图，结果见图1。由图可见，2种仪器测得的弯曲刚度呈明显的正线性关系。2个变量间的相关系数为0.945，呈高度正相关关系。

图1 2种仪器弯曲刚度测试结果散点图Fig.4 Scatter diagram of bending rigidity tested by two apparatuses

通过回归分析［10］，可建立硬挺度仪和弯曲仪弯曲刚度测量值(分别对应B1和B2)之间的回归方程为

考察回归方程的显著性，得到F检验值为487.556，相应的显著性小于0.001，回归方程非常显著。考察回归系数的显著性，得到t检验值为22.081，相应的概率p值小于0.001，回归系数非常显著，表明建立的回归方程有统计意义，2个变量之间线性关系显著，2种仪器测得的弯曲刚度具有较好的可替代性。

3 弯曲刚度测试实验误差分析

3.1 装置使用误差

弯曲仪和硬挺度仪均采用是斜面法，采用悬臂梁原理，因此弯曲长度测量准确与否非常关键。本文研究发现，2种仪器测试过程中，有时试样顶端会黏着在滑板上而突然掉下［11］，或者由于摩擦太大黏在滑板上无法自然垂下使测得的弯曲长度发生误差，因此在测量中遇到试样黏在压板上不能自然落下的情况，须停止测试，取出试样后将其放置在一旁，调整一段时间后再进行测试。此外，用弯曲仪测试时，人工推铝板的速度需匀速而缓慢，当红灯亮起时要多来回推动几次，使得系统记录的值更精确。

3.2 人为误差

硬挺度仪是用红外线来测试织物受重力作用自然弯曲与41.5°斜面接触时的长度，因此在测试时，绝对不能用手或者其他物品遮挡住红外线。在测试过程中，试样放置在测试台上，都必须与托板前端对齐，超出或者不到托板前端，都会直接影响测试结果的稳定性。为确保实验数据的准确性，进行多次测试取平均值［12］。

3.3 试样误差

试样要求边缘剪得干净、平直，特别是矩形的宽度，必须要确保没有纱线松散的现象，若有纱线松散，硬挺度仪的红外线可能在松散的纱线接触到斜面时就停止测试，记录下错误的弯曲长度，从而产生误差。且织物的弯曲刚度会受到织物试样平整度的影响，因此在裁剪试样时，必须先熨烫织物，待其平整后再进行裁剪。

3.4 环境误差

弯曲仪和硬挺度仪都要求在标准大气状态，即温度为20℃、相对湿度为65%的环境下进行织物弯曲性能的测试，因此要控制好测试环境的湿度与温度，并且将试样在该环境下调湿24 h。

4 结论

1)用相同仪器测量织物在4个不同方向的弯曲刚度，测量结果的稳定性无显著差异。

2)棉、丝、毛3类织物弯曲刚度测量结果的稳定性存在差异，2种仪器对于毛织物弯曲刚度测量结果的稳定性均优于其他2类织物，且弯曲仪和硬挺度仪测量毛织物的稳定性分别明显高于丝织物和棉织物。

3)硬挺度仪对3类织物的测试结果稳定性明显优于弯曲仪，差异程度从高到低排序依次是丝织物、毛织物和棉织物。

4)弯曲仪与硬挺度仪测试弯曲刚度的原理相同，采用的试样尺寸不同，因此测得弯曲刚度数值不同，硬挺度仪测试结果高于弯曲仪，但2种仪器的测试结果之间的相关系数达0.945，为强正相关，并建立了二者之间的回归模型。

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Comparative analysis on test results of different fabric bending behavior test apparatus

WU Qiaoying1，HU Ying1，WU Chunsheng2，LAO Shihui1
(1.School of Fashion Design and Engineering，Zhejiang Sci-Tech University，Hangzhou，Zhejiang 310018，China;2.School of Art and Design，Zhejiang University of Science and Technology，Hangzhou，Zhejiang 310023，China)

In order to compare the difference in test stability of bending property and find out the relationship among different apparatus，the FAST-2 bending instrument and the automatic fabric stiffness tester were chosen to acquire bending data of fabrics.Fifteen fabrics including cotton，silk and wool fabrics were selected and the bending properties at 0°，45°，90°and 135°were tested.The coefficient of variation of bending rigidity was calculated.Then the data were processed with statistical analysis.It is found that the test stability of stiffness tester is better than that of FAST-2 bending instrument for all three types of fabric.The degree of difference from highest to lowest is silk，wool and cotton fabrics.Both of the stabilities of wool fabric tested by these two apparatus are the best among three types of fabric.The bending rigidity tested by these two apparatus has a strong positive correlation，and the correlation coefficient between them is 0.945.

bending property;bending rigidity;fabric;error analysis

TS 941.2

A

10.13475/j.fzxb.20140705305

2014-07-24

2014-11-20

“纺织科学与工程”重中之重一级学科中青年拔尖人才和中青年骨干人才培养计划资助项目(11110532241411);浙江理工大学科研启动基金项目(14072098-Y)

吴巧英(1972—)，女，教授，博士。主要研究方向为服装设计与技术、服装消费科学。E-mail:qywu@zstu.edu.cn。