面料力学性能测试应用的研究进展

许同洪

（常州纺织服装职业技术学院，江苏 常州213164）

传统的面料设计主要依靠试验设计与经验设计，但试验设计工作量大，造成人力、物力和时间浪费，且试验设计常会受到一些客观条件的限制，如设备、运行费用环境、设备等因素给产品设计带来了许多不利因素。经验设计需要大量的积累，而目前纺织品面临小批量、多品种的市场，给经验积累带来了许多困难。特别是近几十年来纺织业发生了巨大的变化，新型纤维与新型复合材料的开发为产品设计带来了更大的原料选择范围，优化设计的重要性显得更加突出［1］。1930年Peirce在纺织学会会报的论文中提出了纺织力学和纺织品与服装工程制造技术对于生产高质量服装的重要性，同时还指出了纺织品客观测定技术对工程设计的重要性，此后纺织品力学性能测试、评价成为纺织科学研究领域之一。作为纺织品的面料，近年来，随着轻薄化的发展趋势，其力学性能测试研究引起了纺织业高度关注。

1 面料力学性能测试在面料风格评定的应用

长时间以来面料风格成为纺织厂专家评价纺织品质量的主要指标，对其研究较多［2－6］，主要有两个方面，一是面料的形感，二是面料的手感。作为形感对服装外观评价最重要的因素是面料的悬垂性，与服装的外观美具有密切的关系，这方面的研究已有许多文献报导［7－12］，最近十年关于面料动态悬垂性的测试研究也十分活跃。

关于面料手感的研究文献很多，有两种基本的评价方法，一是主观评价法，二是客观评价法。由于面料的手感与人的感觉有关，如温度、重量等客观测量的方法难以评价，在相当长时间内采用主观评价法，主观评价的过程如图1所示。主观评价是建立在有经验的技术人员的基础上，且由于受到环境等因素的影响，误差大。随着生产的高速化、低能化、低消耗化的发展及高质量、高水平的消费观出现，需要寻找客观的评价方法。面料的手感与面料的力学性能关系密切，通过对有关力学性能测试分析可推断面料的风格。1972年日本纤维机械学会研究委员会进行了风格的标准化研究，川端为了尽可能全面反映面料的性能提出评价面料风格的16个特性指标，即拉伸线性度LT表示面料的柔软活络感；拉伸功WT用以反映面料抵抗拉伸变形的能力；拉伸回弹RT反映面料拉伸变形的回复能力；弯曲刚度B反映面料的身骨弯曲滞后；2HB表示的面料的活络、弹跳性；剪切刚度G反映面料抵抗剪切变形的能力；剪切滞后矩2HG和2HG5分别表示剪切角在0.5°及50°处的滞后环宽度，反映面料在剪切变形后的回复能力；摩擦系数MIU及摩擦系数平均偏差MMD表示面料的光滑、滑糯性及均整性；表面粗糙度SMD表示面料表面粗糙、平坦的程度；压缩线性LC表示面料的柔软感；压缩功WC反映面料的蓬松感；压缩回弹反映面料的丰满感；低负荷下的厚度T反映面料的厚实感；单位面积重量W反映面料的轻重感。根据这些指标川端等建立了物理力学特性值——基本风格的转换式I和基本风格值——综合风格值的转换式II，如图2所示。川端等是基于统计数学为基础建立的转换式，因此要求样本容量大并呈典型分布，要求16个特性值之间无相关，因此需要对所测的数据进行主成分分析以消除多元线性相关问题。

图1 面料风格的主观评价过程

图2 面料风格的客观评定过程

如对秋冬用的服装面料手感进行研究，获得了三个基本风格，一是身骨，主要由弯曲刚度与弹性组成保持衣服的外观形态和衣服与身体的间隙；二是滑爽感等；三是膨松感，面料内部空隙形成的膨松与柔软等。由于面料风格的计算式基于面料性能并通过统计分析获得，因此随着面料改变，其评价计算式也应随之改变。

影响面料性能的因素多，进入90年代以来，外衣（如西装）用面料受轻薄化流行趋势的影响，重量大幅度下降，再加上其他新材料、新工艺在产品中的应用，使得其性能（如弯曲刚度、剪切刚度等）也发生变化，不仅使得面料风格评价用语（除了过去使用的身骨、滑爽感、膨松感等外，其他的风格用语，如轻薄感等也在使用）发生变化，也对服装加工质量产生重要的影响。

2 面料力学性能测试在产品设计中的应用

面料力学测试评定的作用是为了找出现有产品的不足以设计更好的产品，通过面料性能目标值的设定，试制产品，对试验品进行测试评价，发现不足，改善缺陷使产品达到目标值，如仿真丝产品的设计成功就是一个例证。由于天然丝绸的风格受到消费者的喜爱，各种合成纤维的开发其实是仿真丝的过程。如涤纶与丝相比弹性率相近，但丝绸产品与涤纶产品相比，用KES测试各项力学性能指标比较性能的不同。上世纪80年代前期开发的涤纶产品其力学性能指标、基本风格与真丝绸相比相差很大，具体来说拉伸功与弹性回复性小，剪切刚度与滞后矩小，压缩功与回复性大，从客观评价式获得的基本风格其数值差异比较明显。根据这些差异发现了改进的目标，以后各企业进行了技术攻关，上世纪80年代后期开发的新合纤产品其力学性能与基本风格非常接近。

3 结语

随着面料的轻薄化发展趋势和纺织新材料、新技术的发展，适应服装生产自动化的需要，建立面料力学性能新的质量测试及其评价体系是今后的研究方向。

［1］香港理工大学纺织与制衣系、香港服装产品开发与营销中心编著.服装起拱与力学工程设计［M］.北京：中国纺织出版社，2002.

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