织物弯曲性与悬垂性测试新方法

韩燕娜

摘要： 织物弯曲性和悬垂性是影响服装外观的重要性能，其测试目前是分开进行的，文章旨在寻找可将其合二为一的方法。首先测试25块织物的弯曲长度和悬垂系数，然后用自行设计的M形测试法提取新的指标，并将其与弯曲长度和悬垂系数进行对比。研究表明：新方法中的指标均与弯曲长度具有较好的相关性，相关性由大到小依次是柔悬系数、横向投影宽度和纵向投影高度，且柔悬系数与悬垂系数也具有较好的相关性。新方法可同时测试织物弯曲性和悬垂性，即利用1块试样可得到2组数据，且可表达织物在任意一个方向上的悬垂性，尤其适合风衣、休闲裤等有方向性要求的织物。

关键词： 织物性能;弯曲性;悬垂性;测试方法;柔悬系数

中图分类号： TS101.923.1    文献标志码： A    文章编号： 1001-7003（2019）04-0030-05   引用页码： 041106

Abstract： Fabric bending and draping behaviors are important properties that influence apparel appearance， and until now they are tested separately. This paper aims to find out a method that can combine them into one. First of all， the bending length and draping coefficients of 25 fabrics were tested. Then the self-designed M-shaped method was used to obtain the new indexes which were compared with bending length and draping coefficients. Results showed that the indexes gained by the new method all had good correlations with the bending length， and the correlations from large to small were soft & draping coefficient， horizontal projection width， and vertical projection height. Moreover， the soft & draping coefficient also had a good correlation with the draping coefficient. Thus， the new method can test fabric bending & draping behaviors . In other words， 2 groups of data can be gained by one sample. In addition， the new method could express the fabric draping performance in any direction， especially suitable for wind coat， slacks and other fabrics which have specific requirements.

Key words： fabric property; bending behavior; draping behavior; test method; soft & draping coefficient

弯曲性也称为硬挺度或刚柔性，是影响和体现服装外观、手感及穿着舒适性的重要因素[1]，内衣面料需要有较好的柔性;而外衣面料则要具有一定的刚性。悬垂性是面料自然下垂形成优美光滑曲面的能力，一般裙子、窗帘、桌布及宽松的服装等对悬垂性有较高的要求[2]。这两种性能表面看上去有所不同，但其实有很多共性[3]，都是体现服装外观造型的指标，都是影响织物服用性能好坏的重要属性，且易弯曲的面料通常悬垂性较好，同样悬垂性差的面料也通常不容易弯曲。因此，国内外的学者及纺织科技工作者对其展开了多方面的研究[4-5]。如利用粘弹理论[6]、神经网络[7]等预测织物弯曲性;利用仰视投影法[8]、3D扫描技术[9]、三维人体形态[10]测试织物悬垂性等。

从上述研究可以发现，弯曲性和悬垂性这两种性能的研究和检测基本是分开进行的，即针对弯曲性的检测方法只适用于弯曲性，不能得到悬垂性结果，反之亦然。但是这二者存在较多共性之处，因此本文尝试探索可同时检测织物弯曲性和悬垂性的方法。

1 实 验

1.1 试样的选取与仪器

试样：选择弯曲性和悬垂性有较大差别的常见机织物共25种作为研究对象，具体规格如表1所示。表1中9#织物和11#织物原料和组织相同，且前者经密和纬密较小，由于所用纱线较粗，所以平方米质量和厚度均较大。同理，9#织物比11#织物的纱线粗，因而面密度和厚度也稍大。

仪器：YG（B）022D型织物硬挺度仪、YG811型光电式织物悬垂仪（温州大荣纺织仪器有限公司）。

1.2 测试弯曲性

参照GB/T18318—2001《紡织品 织物弯曲长度的测定》，用YG（B）022D型织物硬挺度仪，检测以上25块织物的经向和纬向的弯曲长度（mm），并在本文中将这一方法简称为悬臂梁法。

1.3 测试悬垂性

参照GB/T 23329—2009《纺织品 织物悬垂性的测定》，用YG811型光电式织物悬垂仪，检测以上25块试样的悬垂系数，并在本文中将这一方法简称为圆台法。

1.4 M形测试法检测织物弯曲性和悬垂性

1.4.1 测试方法简介

M形测试法的原理是将长方形织物试条放置于呈倒三角形设置的3枚大头针上（最下端的大头针位于织物上端），如图1所示。置于大头针之上的织物在重力的作用下，两端自然下垂形成M形，故此将其命名为M型测试法。

图2是3枚大头针的设置位置，经过多次实验，发现水平两枚大头A与B之间的距离是6cm，且第3枚大头针C位于水平两枚大头针连线的垂直平分线往下2cm时，测试结果的准确性最高。判断依据是M形测试结果与悬臂梁法所得结果的相关性高低，相关系数高则准确性高。此时将长条试样沿长度方向的中心置于第3枚大头针下方，左右两边分别置于水平两枚大头针的上方，织物在重力及大头针的共同作用下，就会形成如图1所示的M形。试样两条边缘的投影宽度和投影高度，则可由图1中带有刻度的背景墙直接读出。需要说明的是，图1中水平两枚大头针都要置于刻度0点，且两条水平箭头表示横向刻度增加的方向，竖直两条箭头表示纵向刻度增加的方向，因此两条试样边缘的投影宽度和投影高度便可直接读数得到。

1.4.2 试样准备

为了与国标GB/T18318—2001《纺织品 织物弯曲长度的测定》中规定的织物尺寸相一致，将织物裁成200mm×25mm，且一种织物准备12个角度（每隔15°）的试样：即0（织物经向）、15°、30°、45°、60°、75°、90°（织物纬向）、105°、130°、145°、165°。由于机织物具有左右对称性，且180°和0是同一个方向，因此180°～360°的角度就不再重复测量，每个角度准备3块试样求平均用。

1.4.3 实验流程

1）将准备好的试样沿长度方向的中心画一条平行于试样宽度边的记号线，且按照1.4.1中的方法放置于3枚大头针之上;

2）待试样形状稳定1min之后，从带有刻度的背景墙上分别读出两条布边下垂的横向距离及纵向下垂距离;

3）计算柔悬系数（由于该系数既能表明刚柔性，又能说明织物悬垂性，故将其简称为柔悬系数）α=YX，其中Y为投影高度，X为投影宽度，且α越大，说明织物越柔软，同时悬垂性也越好;

4）将同一试样两条下垂端求得柔悬系数，再求平均，作为该试样的最终结果。

2 结果与分析

2.1 悬臂梁法与M形法所测指标间的关系

M形测试法所得的指标与悬臂梁法所得的弯曲长度之间的关系如图3—图5所示。由于1.2中测试了织物经纬两个方向的弯曲长度，为了便于结果的对比，M形测试法的数据也为经纬两个方向的所测结果，所以图中共有50个数据点。

从图3可以看出，弯曲长度与投影宽度之间的关系式为：Y1=5.3124X1+8.5165，R2=0.8629，其中X1为投影宽度（cm），Y1为弯曲长度（mm），二者为正相关关系，即悬臂梁法测得的弯曲长度越小的织物，用M形测试法得到的投影宽度也越小。分析认为，弯曲长度越小，即越柔软的织物，用M形测试法实验时，试样条两端的横坐标越小，即织物很容易垂下来。

图4显示了投影高度与弯曲长度之间的关系，二者的关系式是：Y1=-10.498X+55.465，R2=07917，其中X为投影高度（cm），Y1为弯曲长度（mm），二者呈负相关关系。表明投影高度越大的织物，即越柔软越易弯曲的织物，用悬臂梁法测得的弯曲长度越小。

另外，比较图3和图4的相关系数R可以发现，投影宽度与弯曲长度的相关性大于投影高度。

图5是悬臂梁法所测的弯曲长度与M形测试法所得的柔悬系数之间的关系，具体关系式为：Y1=08061X32-8.4302X3+33.162，R2=0.9271，其中X3为柔悬系数，Y1为弯曲长度（mm）。

从图5可以看出，二者呈较显著的负相关关系，即弯曲长度越小的织物，M形测试法所得的柔悬系数越大，换句话说，越柔软的织物，M形测试法所得投影高度越大，投影宽度越小，因而其比值，即柔悬系数也就越大。图5中柔悬系数接近原点代表非常硬挺的织物，其投影高度很小，投影宽度很大，即挂在3枚大头针上之后布条的两端几乎不怎么下垂，因而其弯曲长度值也就很大。反之，柔悬系数越远离原点的织物，则代表投影高度远大于投影宽度，即很柔软很易变形的织物，用悬臂梁法测得的弯曲长度则很小。从相关系数的大小可以看出，柔悬系数比投影宽度和投影高度更能表征织物的柔软程度。从图5的拟合曲线还可以看出，随着柔悬系数的继续增加，悬臂梁法中的弯曲长度有趋于稳定的趋势，这是因为所选的试样均为用作日常服装的常规面料，柔软性达到一定程度后，便渐趋稳定，不会无限制的柔软。由于二次多项式均呈抛物线形状，因而趋于稳定的散点拟合出来的曲线似有上翘的趋势，实际上是并不意味着柔悬系数大到一定程度，弯曲长度反而增大。

與传统的斜面悬臂梁法相比，M形测试法还具有以下优点：能同时测得一块试样两端的3个弯曲指标，即6个硬挺度指标，且读数非常方便，测试装置也极为简单。

2.2 圆台法与M形法所测指标间的关系

圆台法所测的悬垂系数与M形测试法所得的柔悬系数之间的关系如图6所示。图6中的柔悬系数为1.4.2中12个方向测得的柔悬系数的平均值，因为这一方法的试样为长条形，故只能表明某一个织物方向的悬垂程度;而传统的圆台法测试原理为圆形试样在圆形支撑台上受自身重力的作用而自然下垂，因此能表达织物各个方向综合的悬垂能力。为了使本文的研究结果与圆台法相对应，以使研究更具有科学性，将12个方向的柔悬系数求取平均，因此，与前面的图3—图5中有50个数据点不同的是，图6中共有25个数据点。

图6中，悬垂系数与柔悬系数的具体关系式是：Y2=-0.1483X42+0.7297X4-0.0467，R2=0.9372，其中X4为12个方向的平均柔悬系数，Y2为悬垂系数。图6表明，二者基本规律为悬垂系数越大的织物，用M形测试法所得的柔悬系数越小。因为悬垂系数越大和柔悬系数越小都代表不容易下垂的织物，可以说，这二者都可以表达织物的下垂能力大小。不同之处在于，圆台法表示的是织物多方向综合的悬垂性，而M形测试法则可以表示织物某一方向的悬垂能力。前者更适合用于测试圆形试样，如喇叭裙或台布等的悬垂能力，而M形测试法则在用作表征风衣、休闲裤等有具体方向性要求的织物时，更具优势。

3 结 论

本文用自行设计的M形测试法得到了25块织物的新指标——投影宽度、投影高度和柔悬系数，并将其与弯曲长度和悬垂系数相对比，研究表明：

1）新指标与弯曲长度的相关性较好，且由大到小依次是悬柔系数、投影宽度和投影高度。其中与弯曲长度为正相关的是投影宽度，负相关的是投影高度，悬柔系数与弯曲长度的具体关系式为：Y1=08061X32-8.4302X3+33.162，R2=0.9271，其中X3为柔悬系数，Y1为弯曲长度（mm），由此关系式可以根据柔悬系数预测织物的弯曲长度。

2）M形测试法中的柔悬系数与圆台法所测的悬垂系数也具有较好的相关性，具体关系式为：Y2=-0.1483X42+0.7297X4-0.0467，R2=0.9372，其中X4為12个方向的平均柔悬系数，Y2为悬垂系数，由此关系式可以根据平均柔悬系数预测织物的悬垂系数。

3）新方法将织物弯曲性和悬垂性测试合二为一，不仅可以减少时间和材料成本，还能利用1块试样得到2组数据6个指标，从而弥补悬臂梁法一次只能测试一块试样的不足，同时还可以表达织物任意一个方向的悬垂性，特别适合风衣、休闲裤等有方向性要求的织物。

采用新的测试方法，还可以有效评价织物结构参数，经纬密、面密度、厚度等对悬垂性的影响关系，这也是接下来进一步研究的方向。

参考文献：

[1]LIN H， STYLIOS G K. Prediction of post-buckling deformation in fabric drape [J]. Journal of the Textile Institute， 2009， 100（1）： 35-43.

[2]FARAJIKHAH S， MADANIPOUR K， SAHARKHIZ S， et al. Shadow moiré aided 3-D reconstruction of fabric drape [J]. Fibers and Polymers， 2012， 13（7）： 928-935.

[3]刘成霞， 周澳. 利用十字交叉法测试织物弯曲悬垂性[J]. 纺织学报， 2018， 39（6）： 42-46.

LIU Chengxia， ZHOU Ao. Measurement of fabric bending and draping properties using crossing method [J]. Journal of Textile Research， 2018， 39（6）： 42-46.

[4]何琦辉， 王正伟. 利用织物实际弯曲形态测试其弯曲性质的算法[J]. 纺织学报， 2006， 27（12）：52-58.

HE Qihui， WANG Zhengwei. Arithmetic of bending property of the fabric based on its actual bending shape [J]. Journal of Textile Research， 2006， 27（12）： 52-58.

[5]刘成霞， 罗秋霞， 施美琴. 织物多方向硬挺度测试方法研究[J]. 现代纺织技术， 2015， 23（2）： 56-59.

LIU Chengxia， LUO Qiuxia， SHI Meiqin. Study on the measuring method of multi-directional fabric stiffness[J]. Advanced Textile Technology， 2015， 23（2）： 56-59.

[6]石风俊， 胡金莲. 织物的弯曲性能[J]. 纺织学报， 2005， 26（3）： 15-18.

SHI Fengjun， HU Jinlian. Bending behavior of woven fabrics [J]. Journal of Textile Research， 2005， 26（3）： 15-18.

[7]倪红， 潘永惠. 基于BP神经网络的织物斜向弯曲性能的预测[J]. 纺织学报， 2009， 30（2）： 48-51.

NI Hong， PAN Yonghui. Prediction of fabric diagonal bending rigidity by BP neural network [J]. Journal of Textile Research， 2009， 30（2）： 48-51.

[8]刘成霞， 韩永华， 张才前. 基于图像处理的织物弯曲性能测试方法[J]. 纺织学报， 2013， 34（7）： 52-56.

LIU Chengxia， HAN Yonghua， ZHANG Caiqian. Test method for fabric bending behavior based on image processing[J]. Journal of Textile Research， 2013， 34（7）： 52-56.

[9]王鹏程， 刘基宏. 基于3D扫描技术的织物悬垂性测试方法[J]. 丝绸， 2018， 55（6）： 25-30.

WANG Pengcheng， LIU Jihong. Method of fabric drape test based on 3D scanning technology [J]. Journal of Silk， 2018， 55（6）： 25-30.

[10]韩剑虹， 周衡书， 武世锋， 等. 基于三维人体形态的织物立体悬垂测试方法与表征[J]. 纺织学报， 2018， 39（1）： 39-44.

HAN Jianhong， ZHOU Hengshu， WU Shifeng， et al. Test method and characterization of 3-D drape for fabrics based on human body form [J]. Journal of Textile Research， 2018， 39（1）： 39-44.