劉成霞， 周 澳

(1. 浙江理工大學(xué) 服裝學(xué)院， 浙江 杭州 310018； 2. 服裝數(shù)字化技術(shù)浙江省工程實(shí)驗(yàn)室， 浙江 杭州 310018)

織物彎曲性和懸垂性是影響織物風(fēng)格和外觀的重要屬性，也是織物變形能力的直接體現(xiàn)[1-2]。前者最常用的測(cè)試方法為斜面法，除此之外，科技工作者們還研究了其他的方法，如提出了利用水滴法測(cè)試織物彎曲性[3]，何琦輝等[4]提出了一種間接測(cè)試織物彎曲性的方法。關(guān)于織物懸垂性，目前的研究大都針對(duì)如何利用不同的圖像處理技術(shù)進(jìn)行懸垂指標(biāo)的提取，如：李強(qiáng)[5]提出了一種利用仰視投影測(cè)量織物懸垂性的方法；黃新林[6]設(shè)計(jì)了一套新型圖像法織物懸垂性測(cè)試系統(tǒng)；S. Farajikhah[7]提出了一種利用莫爾陰影地形圖研究織物三維懸垂性的方法。

對(duì)現(xiàn)有方法和研究加以總結(jié)可發(fā)現(xiàn)，到目前為止，織物彎曲性[8-9]和懸垂性[10]的測(cè)試和研究都是分開進(jìn)行的，即一種方法只適用于一種性能。但二者本質(zhì)上有很大的共性：它們都對(duì)外觀有重要影響，也都直接體現(xiàn)了織物柔軟變形的能力，易彎曲的織物往往具有較好的懸垂性，懸垂性差的織物往往也不易彎曲。并且現(xiàn)有的彎曲性和懸垂性測(cè)試方法各自存在一定的問(wèn)題，比如斜面法測(cè)彎曲性時(shí)，每次只能測(cè)試一塊試樣；圓臺(tái)法不能測(cè)得織物某一具體方向的懸垂性，且最大問(wèn)題在于這2種性能必須分開獨(dú)立測(cè)試。

針對(duì)這些問(wèn)題，本文嘗試探索一種能同時(shí)測(cè)試這2種性能的方法，并且一次可以得到多塊試樣的彎曲性，也能表征織物某一具體方向的懸垂性，這樣不僅可以簡(jiǎn)化操作，還能節(jié)約測(cè)試時(shí)間。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試樣的選取

選取變形能力差異較大的機(jī)織物共20種，規(guī)格參數(shù)如表1所示。

表1 織物規(guī)格參數(shù)Tab.1 Fabric specification parameters

注：C—棉；L—亞麻；S—蠶絲；W—羊毛； P—滌綸；V—粘膠。

1.2 斜面法測(cè)試織物彎曲性

根據(jù)GB/T 18318—2001《紡織品 織物彎曲長(zhǎng)度的測(cè)定》，用YG(B)022D型全自動(dòng)織物硬挺儀，在標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境中測(cè)試表1中20塊試樣的經(jīng)、緯向彎曲長(zhǎng)度。

1.3 圓臺(tái)法測(cè)試織物懸垂性

根據(jù)GB/T 23329—2009 《紡織品 織物懸垂性的測(cè)定》，用YG811型光電式織物懸垂性測(cè)試儀，在標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境中測(cè)試表1中20塊織物的懸垂系數(shù)。

1.4 十字交叉法測(cè)試織物彎曲和懸垂性

1.4.1測(cè)試裝置及原理介紹

十字交叉法的測(cè)試原理是將2條長(zhǎng)方形織物試條成十字形交叉放置于測(cè)試裝置頂端，因此將該方法命名為“十字交叉法”，其測(cè)試裝置如圖1所示，由木條和三角尺構(gòu)成，其中木條分為4組，每組形成一個(gè)端面，在每組木條的中間有一條凹槽，凹槽的中間嵌入三角尺，嵌入凹槽后的三角尺0刻度線剛好與木條表面平齊，三角尺可沿凹槽上下移動(dòng)。在木條表面上標(biāo)有厘米和毫米刻度。4組木條和4把三角尺用松緊帶束扎固定。

圖1 放置試樣后的測(cè)試裝置Fig.1 Instrument after putting fabric on it

測(cè)試時(shí)，將2條長(zhǎng)條形試樣垂直交叉放置于測(cè)試裝置頂端，在織物頂端放一小重物，以防織物滑動(dòng)。織物在重力作用下會(huì)自然下垂(見圖1)。越柔軟，懸垂性越好的織物，下垂幅度越大?？v向下垂距離N通過(guò)標(biāo)在木條上的刻度讀出；橫向下垂距離M則可通過(guò)三角尺直接讀出，如圖2所示，這樣就可快速讀出4條試樣的下垂距離。

圖2 指標(biāo)的提取Fig.2 Extraction of parameter

1.4.2試樣準(zhǔn)備

參照斜面法中試樣的裁剪規(guī)格，將試樣裁剪成為200 mm×25 mm的長(zhǎng)方形，每種織物各準(zhǔn)備 12個(gè)方向的試樣，其中經(jīng)向?yàn)?°，緯向?yàn)?0°。即分別沿0°、15°、30°、……、165°裁剪織物，每個(gè)方向準(zhǔn)備 2塊試樣。

1.4.3實(shí)驗(yàn)流程

1)在以上裁剪好的試樣正中心打剪口做記號(hào)，將試樣放置于測(cè)試裝置的頂端，且使其剪口對(duì)準(zhǔn)測(cè)試裝置頂端面的中心，寬度方向與測(cè)試裝置的木條表面平行。

2)按照上述方法，在第1條試樣的表面垂直交叉地放置同一塊織物的第2條試樣，且2條試樣中心處的剪口位置吻合，中心處再放一重物以防滑動(dòng)(見圖1)。

3)放置好試樣1 min后，移動(dòng)三角尺，使試樣下垂一端的邊緣與三角尺邊緣相接觸，讀出接觸點(diǎn)在三角尺上的讀數(shù)，即為橫向下垂距離M，然后讀出三角尺在木條刻度尺上的讀數(shù)，即為試樣的縱向下垂距離N(見圖2)；由于同一塊試樣測(cè)試不同次數(shù)時(shí)，結(jié)果也會(huì)略有差異，所以在圖2中，試條的兩端下垂的橫向距離M和縱向距離N并不一樣，即圖形并非對(duì)稱。

4)定義彎曲懸垂系數(shù)ε=M/N，數(shù)值越小，則織物越容易彎曲，懸垂性也越好；

5)用同樣的方法，讀出其他3個(gè)方向的讀數(shù)，共求出4個(gè)彎曲懸垂系數(shù)的平均值作為該織物的最后測(cè)試結(jié)果。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同方法所測(cè)彎曲性指標(biāo)間的關(guān)系

如1.2所述，用斜面法測(cè)得20塊試樣的經(jīng)、緯向彎曲長(zhǎng)度，由于經(jīng)緯向彎曲長(zhǎng)度與十字交叉法所測(cè)結(jié)果非常類似，在此以斜面法所測(cè)的經(jīng)向彎曲長(zhǎng)度為例，將其與十字交叉法所測(cè)指標(biāo)進(jìn)行分析。斜面法所測(cè)得的彎曲長(zhǎng)度與十字交叉法所測(cè)得的橫向下垂距離M之間的關(guān)系如圖3所示。

圖3 橫向下垂距離與彎曲長(zhǎng)度之間的關(guān)系Fig.3 Relationship between horizontal drop width and bending length

從圖3可看出，彎曲長(zhǎng)度與橫向下垂距離M呈正相關(guān)關(guān)系，即彎曲長(zhǎng)度越大的織物，用十字交叉法進(jìn)行測(cè)試時(shí)，織物試樣下垂的橫向距離越大?？梢越忉尀閺澢L(zhǎng)度越大，即越硬挺的織物，越不容易彎曲，用十字交叉法檢測(cè)時(shí)，則圖2中的M越接近于織物原來(lái)長(zhǎng)度。即M為試樣在水平方向的投影長(zhǎng)度，N則是試樣在垂直方向的投影長(zhǎng)度。

圖4示出用斜面法測(cè)的彎曲長(zhǎng)度與用十字法測(cè)的縱向下垂距離N之間的相關(guān)關(guān)系。

由圖可知，彎曲長(zhǎng)度越小的織物，用十字交叉法進(jìn)行測(cè)試時(shí)，織物試樣下垂的縱向距離越大，呈負(fù)相關(guān)關(guān)系?？梢越忉尀閺澢L(zhǎng)度越小，即越柔軟的織物，越容易彎曲，用十字交叉法檢測(cè)時(shí)，縱向下垂距離N越大。即N越接近于試樣本身的長(zhǎng)度。

圖4 縱向下垂距離與彎曲長(zhǎng)度之間的關(guān)系Fig.4 Relationship between vertical drop width and bending length

對(duì)比圖3和圖4的相關(guān)系數(shù)R2可知，彎曲長(zhǎng)度與橫向下垂距離M的相關(guān)性大于縱向下垂距離N。

圖5示出斜面法所測(cè)的彎曲長(zhǎng)度與十字交叉法所測(cè)的彎曲懸垂系數(shù)ε之間的關(guān)系。二者具有良好的正線性相關(guān)關(guān)系，即彎曲長(zhǎng)度越大的織物，十字交叉法所測(cè)的ε也越大，換句話說(shuō)，越硬挺的織物，水平方向的投影M越大，縱向投影N越小。舉個(gè)極端的例子，假定有一種無(wú)限硬挺、完全不會(huì)彎曲的面料，放到測(cè)試裝置上之后，其縱向下垂距離為0，橫向下垂距離則為織物本身的長(zhǎng)度。從相關(guān)系數(shù)R2可知，彎曲長(zhǎng)度與ε的相關(guān)系數(shù)大于橫向下垂距離M和縱向下垂距離N。

圖5 彎曲懸垂系數(shù)ε與彎曲長(zhǎng)度之間的關(guān)系Fig.5 Relationship between bending and draping coefficient ε and bending length

與斜面法相比，十字交叉法還具有以下優(yōu)勢(shì)：1)能同時(shí)測(cè)試2塊試樣，每塊試樣可以得到2個(gè)測(cè)試結(jié)果，而斜面法每次只能測(cè)試1塊試樣，只能得到1個(gè)測(cè)試結(jié)果，所以十字交叉法效率更高；2)由于用于讀數(shù)的三角尺位于試樣條的中間，所以相當(dāng)于對(duì)織物的彎曲性指標(biāo)求平均。在斜面法的測(cè)試中，一般只要試樣條的一個(gè)點(diǎn)接觸到斜面即開始讀數(shù)，由于試樣具有易變形性，這時(shí)試樣另一端可能離斜面還有較大距離，也就是說(shuō)傳統(tǒng)的斜面法無(wú)法檢測(cè)試樣兩個(gè)端點(diǎn)的中心點(diǎn)接觸斜面時(shí)的彎曲長(zhǎng)度，而十字交叉法則輕而易舉地做到了這一點(diǎn)。

2.2 不同方法所測(cè)懸垂性指標(biāo)間的關(guān)系

圓臺(tái)法所測(cè)的懸垂系數(shù)與十字交叉法所測(cè)的彎曲懸垂系數(shù)ε之間的關(guān)系如圖6所示。由于十字交叉法測(cè)試的試樣為長(zhǎng)方形，每次只能測(cè)一個(gè)方向的懸垂性，而圓臺(tái)法所用試樣為圓形，可以表征織物所有方向綜合的懸垂效果，為使研究更具有科學(xué)性，圖6中的彎曲懸垂系數(shù)ε為1.4.2中所測(cè)的織物 12個(gè)方向ε的平均值。

圖6 彎曲懸垂系數(shù)ε與懸垂系數(shù)F之間的關(guān)系Fig.6 Relationship between bending and draping coefficient ε and draping factor F

由圖6可知：彎曲懸垂系數(shù)ε與懸垂系數(shù)F呈正相關(guān)關(guān)系，其中X4為12個(gè)方向所測(cè)彎曲懸垂系數(shù)ε的平均值,Y為懸垂系數(shù)F。即F越大的織物，用十字交叉法進(jìn)行測(cè)試時(shí)，ε也越大。也就是說(shuō)，2種方法都可以測(cè)試織物的懸垂性，且測(cè)試原理具有相似之處，都是利用不同的織物在自身重力的作用下，下垂形成的形態(tài)不同導(dǎo)致投影不同。所不同的是，圓臺(tái)法只能表征織物所有方向綜合的懸垂性，而十字交叉法則能體現(xiàn)織物任何一個(gè)方向的懸垂性。前者比較適合裙子和桌布的等的懸垂性描述，而對(duì)于上衣、褲子、窗簾等具有方向性的織物來(lái)說(shuō)，更適合十字交叉法。

3 結(jié) 論

本文以20塊試樣為研究對(duì)象，分別用斜面法測(cè)試其彎曲性能,用圓臺(tái)法測(cè)試其懸垂性能，最后用自行設(shè)計(jì)的十字交叉法提取彎曲懸垂性指標(biāo)，經(jīng)過(guò)研究得出以下結(jié)論：

1)十字交叉法中的3個(gè)指標(biāo)與斜面法的彎曲長(zhǎng)度都具有較好的相關(guān)性，其相關(guān)系數(shù)由大到小依次為彎曲懸垂系數(shù)、橫向下垂距離、縱向下垂距離。斜面法所測(cè)的彎曲長(zhǎng)度與十字交叉法所測(cè)的彎曲懸垂系數(shù)之間的關(guān)系式是：Y=20.785X3+ 7.456，R2=0.894(X3為彎曲懸垂系數(shù)；Y為彎曲長(zhǎng)度)。

2)十字交叉法所測(cè)的彎曲懸垂系數(shù)與圓臺(tái)法所測(cè)的懸垂系數(shù)具有良好的正相關(guān)性，二者的具體關(guān)系式為：Y1=-0.418X42+1.152X4+0.3067，R2=0.932(X4為12個(gè)方向所測(cè)彎曲懸垂系數(shù)的平均值；Y1為圓臺(tái)法所測(cè)的懸垂系數(shù)F)。

3)本文提出的十字交叉法既可用來(lái)檢測(cè)織物的彎曲性，也可檢測(cè)織物的懸垂性，將傳統(tǒng)的織物彎曲性和懸垂性必須分開進(jìn)行的測(cè)試合二為一，既簡(jiǎn)化了操作步驟，又節(jié)約了時(shí)間。

4)十字交叉法具有傳統(tǒng)方法沒有的優(yōu)勢(shì)，可同時(shí)得到多個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)、能檢測(cè)織物試樣條中心點(diǎn)的彎曲性，能表征織物任一具體方向的懸垂性。

致謝本文得到了“浙江省服裝個(gè)性化定制2011協(xié)同創(chuàng)新中心”的資助，特此感謝。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊萍.紗線與織物的彎曲剛度研究[D].上海：東華大學(xué), 2002：12-20.

YANF Ping. Research on bending behavior of yarn and fabric [D]. Shanghai: Donghua University,2002:12-20.

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

[3] 劉成霞，韓永華，張才前.基于圖像處理的織物彎曲性能測(cè)試方法[J].紡織學(xué)報(bào), 2013，34(7)：52-56.

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

[4] 何琦輝,王正偉，利用織物實(shí)際彎曲形態(tài)測(cè)試其彎曲性質(zhì)的算法[J].紡織學(xué)報(bào)，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] 李強(qiáng),過(guò)玉清,紀(jì)峰.基于仰視投影的織物懸垂性測(cè)試方法[J].紡織學(xué)報(bào)，2008，29(3)：34-37,46.

LI Qiang, GUO Yuqing, JI Feng. Testing method of fabric drape based on upward projection[J]. Journal of Textile Research，2008，29(3)：34-37, 46.

[6] 黃新林.織物懸垂性測(cè)試方法及其裝置的研究[D]. 上海：東華大學(xué),2011:15-30.

HUANG Xinlin. Study of the test method and instrument of fabric drape [D]. Shanghai：Donghua University, 2011:15-30.

[7] FARAJIKHAHA 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.

[8] 倪紅，潘永惠. 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的織物斜向彎曲性能的預(yù)測(cè)[J].紡織學(xué)報(bào)，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.

[9] 劉成霞，羅秋霞，施美琴.織物多方向硬挺度測(cè)試方法研究[J].現(xiàn)代紡織技術(shù), 2015, 23(2):56-59.

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

[10] 徐軍,姚穆.織物懸垂性客觀評(píng)價(jià)的研究[J].紡織學(xué)報(bào)，1999，20(4)：11-14.

XU Jun, YAO Mu. A study on objective evaluation for fabric drape[J]. Journal of Textile Research,1999,20(4)：11-14.