基于CHES-FY风格仪的织物力学触感风格评价

田 源，郑冬明，潘行星，邹昊宸，刘真锐，刘 贵，杜赵群

(1.东华大学 纺织学院，上海 201620； 2.江西省羽绒制品质量监督检验中心，江西 共青城 332020；3.福建省纺织产品检测技术重点实验室(福建省纤维检验局)，福建 福州 350026)

织物风格是织物本身所固有的力学性能及几何形态作用于人的感官所产生的综合效应[1]。织物风格的评价方法分为主观评定法、客观评定法、主客观联合评价及生理评价。客观评定是通过仪器测定织物有关的物理量、力学量，然后与感官评价联系起来，其可以根据测定织物的物理量、力学量，计算得到织物风格的特性和等级。

1926年BINNS[2]提出织物风格的研究问题。1930年PEIRCE[3]采用悬臂梁法测得试样的弯曲长度和弯曲刚度，以表示织物的风格。20世纪70年代出现的KES织物风格仪，以及90年代的FAST风格仪将织物风格的客观评定推向了更高的水平。朱聪聪等[4]采用KES对新型羊毛织物的风格进行了测试与分析；赵杰文等[5]采用FAST织物风格仪探讨了纳米复合织物与传统的防酸透湿织物风格之间的差异。

织物风格的客观评价方法，主要是通过织物风格仪进行测量。织物风格仪分为单台单测单指标式、多台多测多指标式、单台多测多指标式以及单台单测多指标式[6]。单台单测单指标式风格仪，包括YG541B折皱弹性仪，YG(B)811E型织物悬垂性能测试仪等。多台多测多指标式风格仪，以KES-FB织物风格仪和FAST织物风格仪为代表。单台多测多指标式风格仪，如YG821织物风格仪。单台单测多指标式风格仪，典型的如CHES-FY纺织材料手感风格测试仪和PhabrOmeter织物手感评价系统。本文选用多种类型的织物，使用CHES-FY纺织材料手感风格测试仪对织物进行测试，得到织物风格的客观评价。

1 试样及其基本性能

1.1 试样准备

试验选取市面上较为流行的羽绒服织物8块、毛呢织物3块、牛仔织物3块、衬衫织物3块、针织物3块以及家纺织物4块，总计24块。将布样熨烫平整，平衡24 h后，在经向、纬向和45°方向各裁剪3块，每块试样宽度为5.5 cm，长度为(49±1)cm。裁剪后，将试样平铺放置，被测面朝上，测试面为织物正面，即着装后朝外侧。

1.2 试样基本性能

试样的基本参数如表1所示。

表1 试样基本参数

从表1可以看出，羽绒服织物质地轻且薄，其次为衬衫织物，毛呢织物最厚，质量也相对较重。大体上看，同种类型织物中，厚度越厚，质量相对越大，当厚度相近时，质量可能因原材料、密度以及织造方法不同而有所差异。家纺织物大多为窗帘织物以及帆布织物等，由于家纺织物中并不都属于同一种织物类型，所以织物厚度并不是影响织物质量的主要因素。

2 试验部分

2.1 试验仪器

CHES-FY纺织材料手感风格测试仪(以下简称CHES-FY风格仪)，由东华大学纺织材料与技术团队(TMT)与南通宏大实验仪器有限公司共同研发[7-8]。CHES-FY风格仪是基于三点梁弯曲原理，单次测量即可获得织物的质量、弯曲、摩擦、压缩、拉伸和剪切等性能，实现原位组合表征织物的硬挺度等风格[9]。通过1个拉力传感器和1次变形测量可测量织物或纱线的质量、弯曲、摩擦、拉伸和厚度等性能；基于与经向成一定角度的织物拉伸可以测量织物的剪切性能[10]。CHES-FY风格仪测试原理见图1。

图1 CHES-FY风格仪测试原理

2.2 织物风格的描述与评价

使用CHES-FY风格仪可测试和评价织物的柔软度、硬挺度、滑爽度、松紧度和综合触感。织物基本风格指标描述如表2所示。

表2 织物基本风格指标描述

以下为各基本风格指标的测试方法及表征：

柔软度(SF)：采用CHES-FY风格仪，在压缩阶段，左右压辊以相同的速率竖直下移到设定的负荷值，分别得到10 cN压缩负荷和200 cN压缩负荷下的织物厚度T0(mm)和T1(mm)，采用式(1)计算柔软指数tSF。

tSF=T1-T0

(1)

硬挺度(ST)：采用CHES-FY风格仪，在弯曲阶段，运动压板以一定速率平稳竖直下移，织物试样被抽拔，试样发生弯曲变形，在此过程中获得最大抗弯力(力-位移曲线峰值)，此值为硬挺指数sST。

滑爽度(SM)：采用CHES-FY风格仪，在摩擦阶段，运动压板继续下移，左右压辊均给予试样50 cN负荷，压板下移到设定值后，系统获得试样在50 cN定压负荷下的抽拔力平均值yi(cN)，根据式(2)计算滑爽指数μSM。

μSM=yi/50

(2)

松紧度(LT)：采用CHES-FY风格仪，在拉伸阶段，两侧压辊给予试样压力增大以防止滑移，运动压板继续下移到设定值400 cN，可分别获得400 cN定负荷下经向、纬向、45°方向的力-位移曲线的一元线性拟合斜率。以经向和纬向的一元线性拟合斜率平均值作为经纬松紧指数SLT，45°方向的一元线性拟合斜率为斜向松紧指数ΔSLT。按照式(3)计算松紧指数SLT。

SLT=0.007SLT+ 0.01ΔSLT+ 1.320

(3)

综合触感(CH)：表示织物压缩、弯曲、摩擦和拉伸综合抵抗外界变形的性能，通过柔软度、硬挺度、滑爽度和松紧度指数及不同种类纺织品综合触感权重系数见表3，由式(4)计算织物综合指数FCH。

FCH=C0+C1×tSF+C2×sST+C3×μSM+C4×SLT

(4)

式中：C0为方程常数项；C1、C2、C3、C4分别为柔软度、硬挺度、滑爽度和松紧度对应的综合触感权重系数。

表3 不同种类纺织品综合触感权重系数

柔软指数tSF值越低表示织物越柔软；硬挺指数sST值越高表示织物越硬挺；滑爽指数μSM值越低表示织物越滑爽；松紧指数SLT值越高表示织物越紧；综合触感指数FCH值越高表示织物综合触感越好。

3 测试结果与分析

在温度(20±2) ℃，相对湿度为65%±3%条件下，采用CHES-FY风格仪，对24块织物的力学性能，包括压缩性能、弯曲性能、拉伸性能、摩擦性能等进行测试，织物客观评价结果如表4所示。

表4 织物客观评价结果

3.1 织物滑爽度分析

由表4可以看出，各织物滑爽度存在差异。羽绒服织物滑爽度Y3>Y2>Y5>Y1>Y4>Y7>Y6>Y8；衬衫织物滑爽度T2>T1>T3；牛仔织物滑爽度N3>N2>N1；毛呢织物滑爽度M2>M1>M3；针织物滑爽度Z2>Z1>Z3；家纺织物滑爽度R2>R1>R3>R4。总体来看，滑爽度：衬衫>针织>毛呢>牛仔>日用家居织物，而羽绒服织物滑爽度差异较大。从织物手感来说，大多羽绒服织物和衬衫织物较为轻薄，表面较为光滑，给人一种滑爽感；而牛仔织物和日用家居织物较为厚重，表面纹理明显，滑爽感觉较弱。羽绒服织物因为用途不同，如户外羽绒服、功能羽绒服等，不同的羽绒服织物会产生不同结果且差异较为明显。

3.2 织物柔软度与硬挺度分析

由表4可以看出，羽绒服织物柔软度Y3>Y6>Y1=Y4>Y2=Y7>Y8>Y5，硬挺度Y5>Y8>Y7>Y4>Y2>Y6>Y1>Y3；衬衫织物柔软度T2=T3>T1，硬挺度T2>T1>T3；牛仔织物柔软度N1>N2>N3，硬挺度N3>N2>N1；毛呢织物柔软度M2>M1>M3，硬挺度M3>M1>M2；针织物柔软度Z2>Z3>Z1，硬挺度Z1>Z2>Z3；家纺家居织物柔软度R1>R3>R2>R4，硬挺度R4>R2>R3>R1。织物柔软度和硬挺度散点图见图2，羽绒服织物柔软度和硬挺度散点图见图3。

图2 不同织物柔软度-硬挺度散点图

图3 羽绒服织物柔软度-硬挺度散点图

从图2(a)可以看出，单从柔软度指标来看，tSF数值越大表示该织物越不柔软，即各类织物柔软程度羽绒服>衬衫>针织>毛呢>家纺>牛仔，其中部分针织与衬衫织物柔软度差异不大，个别针织物tSF数值偏大，可能是由于测试时发生了卷边现象。家纺织物与牛仔织物柔软度较为接近；织物硬挺度：牛仔>家纺>毛呢>针织>衬衫，多数针织与衬衫织物硬挺度相近，羽绒服织物的硬挺度有一定差异。柔软度与硬挺度指标是一对相反的指标，得出的结论也很好的验证了这一点。

由图2、3可知，织物的柔软度与硬挺度有很好的一致性，即tSF数值越大，sST相对越大。但tSF数值越大，代表该织物越不柔软，即织物越不柔软，其硬挺度越好。

3.3 织物松紧度分析

织物松紧指数越大其紧度越大，数值越小则织物相对越松弛。由表4可以看出，羽绒服织物紧度Y4>Y6>Y8>Y7>Y5>Y3>Y1>Y2；衬衫织物紧度T3>T1>T2；牛仔织物紧度N1>N3>N2；毛呢织物紧度M3>M1>M2；针织物紧度Z1>Z3>Z2；家纺织物紧度R4>R3>R1>R2。总体来看，织物紧度：羽绒服>衬衫>家纺>牛仔>毛呢>针织，其中牛仔与毛呢织物紧度相近，羽绒服织物紧度差异较大，但总体相对其他织物来说也很大。分析发现，羽绒服的紧度差异大与其织造方式和是否含有涂层有关，针织物因为其编织特点具有很大的弹性与伸缩性。

3.4 综合触感分析

由表4可以看出，对于同种类型织物，羽绒服织物综合触感Y8>Y5>Y7>Y2>Y1>Y3>Y4>Y6；衬衫织物综合触感T1>T2=T3；牛仔织物综合触感N2=N3>N1；毛呢织物综合触感M3>M1>M2；针织物综合触感Z1>Z3>Z2；家纺织物综合触感R4>R2>R3>R1。总体来看，织物综合触感：牛仔>家纺织物>毛呢>针织>衬衫>羽绒服。

4 结 论

通过对6种不同类型共24块织物的分析得出，风格测试可以将抽象的感觉具体化、数字化，从而根据结果选择所需要的织物风格。

① CHES-FY风格仪具有适用性。对不同种类的织物，可通过测试将其区分，并根据风格指标值对比评价各类型织物的织物风格。

② CHES-FY风格仪灵敏度较高。不仅可以区分不同种类的织物风格，还可以对同种类的织物风格加以区分，进行评价。

③ CHES-FY风格仪测试的客观评价结果能较好地反映织物风格。企业可根据所需要的手感样品，进行风格测试，依据得出数据指导生产加工。