苧麻織物刺癢感的評(píng)價(jià)及影響因素探討

田喆，郁崇文

(東華大學(xué)，上海201620)

苧麻又稱(chēng)“中國(guó)草”，是我國(guó)特有的纖維原料，苧麻纖維的特性使得苧麻織物具有涼爽透氣、輕盈挺括等優(yōu)點(diǎn)，但由于苧麻纖維剛度大，加工過(guò)程中易產(chǎn)生毛羽而使其織物會(huì)產(chǎn)生惱人的刺癢感，這極大地限制了苧麻織物的推廣。上世紀(jì)八十年代起，人們紛紛從刺癢感的產(chǎn)生機(jī)理、評(píng)價(jià)及改善方法等方面展開(kāi)了研究。刺癢感的評(píng)價(jià)方法目前已從主觀(guān)發(fā)展到客觀(guān)，但還未能做到快速、有效、普適。本文對(duì)某些客觀(guān)值表征刺癢感的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證和分析。刺癢感的改善涉及織物的整個(gè)生產(chǎn)工藝，本文從織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度提出改善方法。

1 刺癢感的評(píng)價(jià)方法

1.1 主觀(guān)評(píng)價(jià)法

由于刺癢感是在人與織物相互接觸的過(guò)程中所產(chǎn)生，最初的評(píng)價(jià)方法即是讓人與織物接觸，根據(jù)有關(guān)規(guī)定直接做出評(píng)價(jià)，這種方法是根據(jù)人的主觀(guān)判斷得出結(jié)論的，即稱(chēng)為主觀(guān)評(píng)價(jià)法。主觀(guān)評(píng)價(jià)可以用袖子或服裝進(jìn)行直接試穿試驗(yàn)，也可以用織物試樣進(jìn)行前臂試驗(yàn)。前臂試驗(yàn)為目前應(yīng)用較廣泛、效果較理想而又操作簡(jiǎn)便的方法。該法選取不同的織物試樣放置于被測(cè)試者的前臂內(nèi)側(cè)皮膚上，測(cè)試者戴上橡皮手套，輕輕拍打或來(lái)回移動(dòng)織物，被測(cè)試者根據(jù)感受到的刺癢程度給出該織物的刺癢感評(píng)價(jià)［1］。

進(jìn)行主觀(guān)試驗(yàn)時(shí)，受試者可采用多種方法對(duì)織物的刺癢感進(jìn)行評(píng)價(jià)［2］:(1)分類(lèi)法，根據(jù)是否感受到刺癢或感受到的刺癢程度將織物粗略地分成幾類(lèi);(2)順位法，將織物按刺癢程度大小排成序列;(3)評(píng)分法，根據(jù)等級(jí)評(píng)分標(biāo)尺定量地給出刺癢程度評(píng)分。(4)比較法，將織物分成對(duì)，對(duì)每對(duì)優(yōu)劣進(jìn)行比較。此外還可以將幾種方法綜合起來(lái)運(yùn)用。

主觀(guān)評(píng)價(jià)的結(jié)果再通過(guò)統(tǒng)計(jì)方法分析處理可以變得更為合理和科學(xué)。目前，主觀(guān)評(píng)價(jià)依然被作為刺癢感研究領(lǐng)域的主要評(píng)價(jià)手段。

1.2 客觀(guān)評(píng)價(jià)法

織物刺癢感的主觀(guān)評(píng)價(jià)比較耗時(shí)，尤其當(dāng)試樣較多的時(shí)候，且受試者個(gè)體的差異易給刺癢感的最終評(píng)價(jià)帶來(lái)離散和不穩(wěn)定。于是人們?cè)噲D通過(guò)刺癢源即織物表面的毛羽來(lái)客觀(guān)表征織物的刺癢感。

目前刺癢感的客觀(guān)評(píng)價(jià)有膜痕法、音頻裝置測(cè)試法、低壓力的壓縮測(cè)試法、激光計(jì)數(shù)突出毛羽數(shù)量等［3］，這些方法通過(guò)測(cè)量出毛羽集合體的根數(shù)、形態(tài)或壓縮力學(xué)值來(lái)評(píng)價(jià)織物的刺癢感。其中，壓縮測(cè)試法直觀(guān)合理，為一種較有前景的測(cè)試方法。該法將KBS－FB壓縮儀中與織物相接觸的壓縮盤(pán)的面積加大為原來(lái)的十倍(達(dá)到20cm2)，使其對(duì)壓力測(cè)試靈敏度的要求下降十倍，從而檢測(cè)出織物表面的毛羽受到彎曲、壓縮時(shí)的狀態(tài)。敖利民等人對(duì)此法進(jìn)行改進(jìn)，制成織物單面壓縮儀，并從中提取出與苧麻織物刺癢感高度相關(guān)的特征值。

此外，還有人利用織物表面摩擦因素及粗糙度來(lái)間接估計(jì)織物的刺癢程度［4］。

2 苧麻織物刺癢感的影響因素

苧麻纖維高強(qiáng)低伸、剛度大的特性是引起苧麻織物產(chǎn)生刺癢感的本質(zhì)因素。此外在纖維加工成織物的過(guò)程中，任何影響毛羽生成、分布的工序都能影響織物的刺癢感，尤其是后整理中直接對(duì)織物表面毛羽進(jìn)行的燒毛等處理。Kenins P.［5］報(bào)告了有關(guān)機(jī)織物的一些參數(shù)對(duì)引起織物刺癢的影響，其研究結(jié)果認(rèn)為纖維直徑、織物覆蓋系數(shù)和后整理是最有影響的因素，但這些因素間的相互作用并不明顯。

3 苧麻織物癢感評(píng)價(jià)試驗(yàn)

從工廠(chǎng)及面料市場(chǎng)搜集了17塊苧麻類(lèi)織物，規(guī)格如下，其中1～6#為面料市場(chǎng)搜集的成品布，11#為湖北精華紡織(集團(tuán))有限公司提供的坯布，其余均為湖南華升株洲雪松有限公司提供的成品布。

表1 苧麻類(lèi)機(jī)織物的規(guī)格Tab.1 The specification of ramie woven fabrics

表2 苧麻類(lèi)針織物的規(guī)格Tab.2 The specification of ramie knitted fabrics

3.1 主觀(guān)評(píng)價(jià)試驗(yàn)

隨機(jī)選取14名年齡在22～28歲、身體健康的青年(男女各7名)對(duì)挑選出的7塊苧麻類(lèi)織物進(jìn)行前臂試驗(yàn)。試樣尺寸為20mm×20mm。該試驗(yàn)在溫度為20℃ ±3℃，濕度為60% ±5%的環(huán)境條件下進(jìn)行。試驗(yàn)采用五點(diǎn)評(píng)分法［6］，試驗(yàn)前對(duì)受試者事進(jìn)行簡(jiǎn)單培訓(xùn)，讓其理解評(píng)價(jià)標(biāo)尺的基本含義。試驗(yàn)時(shí)測(cè)試者戴上橡皮手套，將織物置于受試者的前臂內(nèi)側(cè)，輕輕拍打或來(lái)回移動(dòng)織物，受試者放松身體，聯(lián)系標(biāo)尺等級(jí)在標(biāo)尺上劃出對(duì)該織物的評(píng)價(jià)。主觀(guān)評(píng)價(jià)標(biāo)尺見(jiàn)圖1，標(biāo)尺說(shuō)明見(jiàn)表3。

圖1 五點(diǎn)評(píng)分標(biāo)尺Fig.1 Five rating scale

表3 五點(diǎn)評(píng)分標(biāo)尺說(shuō)明Tab.3 Illustration of five rating scale

從中挑選出7名辨別力好的青年(男3人，女4人)對(duì)余下的10塊苧麻織物進(jìn)行主觀(guān)評(píng)價(jià)，受試者在給出評(píng)分前先將織物粗略地分到五個(gè)等級(jí)中，再以評(píng)價(jià)過(guò)的7塊織物的刺癢值為參照，給出評(píng)分。

3.2 客觀(guān)物理指標(biāo)測(cè)量

3.2.1 測(cè)試指標(biāo)

采用KES－F測(cè)量織物的表面摩擦性能，得到平均摩擦系數(shù)MIU、摩擦系數(shù)的平均差不勻率MMD、表面粗糙度SMD(μm)。

采用織物單面壓縮儀［7］測(cè)量織物，得到織物表面毛羽部分壓縮時(shí)的分界壓力(cN)和壓縮比功(cN)。

3.2.2 織物單面壓縮儀原理

織物單面壓縮儀(圖2)可以采集到壓縮織物時(shí)的位移－壓力曲線(xiàn)(圖3)，初始曲線(xiàn)部分為織物表面的毛羽壓縮階段，直線(xiàn)部分為織物主體的壓縮階段，連接二者的為壓縮毛羽和織物的過(guò)渡階段。其提取特征值的方法為:將織物主體壓縮部分?jǐn)M合直線(xiàn)與橫坐標(biāo)相交，沿該交點(diǎn)作垂線(xiàn)并與壓縮曲線(xiàn)交于P點(diǎn)，P點(diǎn)即被認(rèn)為是毛羽壓縮階段與其它兩壓縮階段的分界點(diǎn)，由此可以得到毛羽壓縮階段的一些力學(xué)指標(biāo)。P點(diǎn)的縱坐標(biāo)值Yp為毛羽分界壓力值、P點(diǎn)的橫坐標(biāo)值Xp為毛羽長(zhǎng)度，OPXp所圍面積為毛羽壓縮階段的壓縮功，壓縮功除以毛羽長(zhǎng)度為壓縮比功。敖利民等人證實(shí)分界壓力值、壓縮比功值與苧麻類(lèi)織物的刺癢值高度正相關(guān)，且呈線(xiàn)性關(guān)系。

圖2 織物單面壓縮性質(zhì)測(cè)試儀原理Fig.2 Principle of the fabric single－side compression test machine

圖3 典型的織物單面壓縮曲線(xiàn)圖Fig.3 Typical curve of the fabric single－side compression

3.3 分析方法［8］

Kendall’W協(xié)同系數(shù)檢驗(yàn):該檢驗(yàn)方法是一種對(duì)多配對(duì)樣本進(jìn)行檢驗(yàn)的非參數(shù)檢驗(yàn)方法。將不同織物的刺癢感評(píng)分看作是來(lái)自多個(gè)總體的配對(duì)樣本，其零假設(shè)H0是:各評(píng)判者的評(píng)價(jià)排序隨機(jī)。Kendall’W協(xié)同系數(shù)反應(yīng)了各配對(duì)樣本間的相關(guān)程度，其值越接近于1，則認(rèn)為評(píng)價(jià)中的排序越不隨機(jī)，各評(píng)判者的評(píng)價(jià)排序越一致。

Pearson簡(jiǎn)單相關(guān)系數(shù)r:該系數(shù)反應(yīng)了兩個(gè)變量間的相關(guān)關(guān)系。︱r︱≤1，︱r︱越大，兩變量間的相關(guān)程度越強(qiáng)。r＞0，兩變量存在正相關(guān);r＜0，兩變量間存在負(fù)相關(guān);r=0，兩變量間無(wú)線(xiàn)性相關(guān)。

4 結(jié)果與討論

4.1 主觀(guān)試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證

軟件SPSS對(duì)7名受試者的主觀(guān)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)進(jìn)行Kendall’W協(xié)同系數(shù)檢驗(yàn)，檢驗(yàn)出的W協(xié)同系數(shù)為0.820。由此可以看出受試者對(duì)各織物的評(píng)分秩位數(shù)基本一致。

4.2 主、客觀(guān)試驗(yàn)結(jié)果分析

將部分苧麻織物的客觀(guān)測(cè)試及主觀(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果列于表4。用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS對(duì)表4中的五組數(shù)據(jù)(每組含7個(gè)數(shù))進(jìn)行相關(guān)性分析，其結(jié)果見(jiàn)表5。

由表5可以看出，表面摩擦系數(shù)、表面粗糙度與刺癢程度的相關(guān)系數(shù)分別是－0.172、0.311，為低度或幾乎不相關(guān);壓縮比功與刺癢程度的相關(guān)系數(shù)是0.684，為中度相關(guān);分界壓力與刺癢程度的相關(guān)系數(shù)是0.810，為高度相關(guān)。這說(shuō)明用單面壓縮儀的客觀(guān)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)刺癢程度更為合適。

表4 苧麻織物的客觀(guān)測(cè)試及主觀(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.4 The objective test and subjective evaluation results of ramie fabrics

表5 苧麻織物客觀(guān)測(cè)試指標(biāo)與刺癢程度的相關(guān)性分析結(jié)果Tab.4 The correlation analysis between objective test index and degree of prickle sensation of ramie fabrics

4.3 單面壓縮測(cè)試的適用性驗(yàn)證

為進(jìn)一步驗(yàn)證織物單面壓縮儀對(duì)苧麻織物刺癢感的評(píng)價(jià)效果，利用該儀器對(duì)17塊織物進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果與主觀(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果一起列于表6。

表6 苧麻織物的單面壓縮測(cè)試和主觀(guān)評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.6 The objective test index of single－side compression and subjective evaluation of ramie fabrics

敖利民等人［7］已經(jīng)證實(shí)該儀器僅適于具有類(lèi)似毛羽分布的苧麻類(lèi)織物的刺癢感評(píng)價(jià)，因?yàn)樵摲y(cè)得的是毛羽集合體的壓縮力值，故無(wú)法排除某些毛羽多但毛羽剛度小、不足以引起刺癢感的織物對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響。因此未經(jīng)燒毛的11#坯布、由棉紗形成凸出斜條紋的14#正面、苧麻蓋棉雙層織物17#的反面不做分析。用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)三組數(shù)據(jù)(每組含17個(gè)數(shù))做相關(guān)性分析。分析結(jié)果見(jiàn)表7。

由表7可以看出，分界壓力、壓縮比功與刺癢程度的相關(guān)系數(shù)分別為0.482、0.236，僅為低度相關(guān)。

表7 苧麻織物單面壓縮指標(biāo)與刺癢程度的相關(guān)性分析結(jié)果Tab.7 The correlation analysis between objective test index of single－side compression and degree of prickle sensation of ramie fabrics

觀(guān)察表6中的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)除了11#、14#、17#的單面壓縮指標(biāo)與刺癢程度變化趨勢(shì)不一致外，高支紗織物的單面壓縮指標(biāo)與刺癢程度變化趨勢(shì)也不一致。因此，去掉36s及以上支數(shù)的8#、9#、10#、13#、15#，再對(duì)剩下12塊織物的單面壓縮測(cè)試、主觀(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)做相關(guān)性分析。分析結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 36s以下苧麻織物單面壓縮指標(biāo)與刺癢程度的相關(guān)性分析結(jié)果Tab.8 The correlation analysis between objective test index and degree of prickle sensation of the ramie fabrics composed of below 36s yarns

由表8可以看出分界壓力、壓縮比功與刺癢程度的相關(guān)系數(shù)分別為0.874、0.751，有較高相關(guān)性，并都在雙側(cè)顯著性0.01上顯著。

這說(shuō)明該單面織物壓縮儀僅適于表面毛羽分布類(lèi)似的中低支苧麻織物。究其原因可能是該儀器原理方法較難將薄型織物的毛羽壓縮階段分離出來(lái)，從而使其特征值的提取不準(zhǔn)確。此外，該儀器同改裝的KES－F測(cè)量法一樣，未能考慮實(shí)際穿著中織物薄厚輕重對(duì)人產(chǎn)生不同壓力從而影響人的刺癢感受。

4.4 織物結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)刺癢感的影響

對(duì)10塊純苧麻機(jī)織物的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表9。統(tǒng)計(jì)分析紗細(xì)度、織物緊度、織物平方米克重與刺癢程度的關(guān)系，結(jié)果見(jiàn)表10。

由表10可以看出，紗支數(shù)與刺癢程度的相關(guān)系數(shù)為﹣0.929，呈高度負(fù)相關(guān)，即紗支數(shù)越高，刺癢感越小;織物平方米克重與刺癢程度的相關(guān)系數(shù)為0.902，呈高度正相關(guān);緊度與刺癢感的相關(guān)系數(shù)為0.403，呈低度相關(guān)。這說(shuō)明了紗的細(xì)度是對(duì)純苧麻機(jī)織物刺癢感影響最大的織物結(jié)構(gòu)因素，而緊度的影響較小。只有在紗細(xì)度相同的情況下，緊度的增加才明顯導(dǎo)致刺癢感增加，這從6#和7#中可以看出。隨著紗支數(shù)的增加，純紡苧麻織物的刺癢感明顯減小。

由表6可以看出，5#、6#、7#、12#和14#的紗支數(shù)同樣是21s，棉麻混紡的12#及棉麻交織的14#的刺癢值較之于純紡的5#、6#和7#明顯減小，由中度刺癢減小到接近輕度刺癢，14#的正面甚至減小為輕度刺癢。這是由于14#的織物組織為三上一下左斜紋，正面的棉經(jīng)紗組織點(diǎn)是苧麻緯紗組織點(diǎn)的三倍，且經(jīng)組織點(diǎn)形成了凸條紋，這使人與該面接觸時(shí)，基本接觸到的是棉紗，因而刺癢感小。這也就為交織苧麻織物提供了設(shè)計(jì)思路，可以利用斜紋或緞紋設(shè)計(jì)使刺癢感小的紗線(xiàn)組織點(diǎn)更多地呈現(xiàn)在接觸面。

此外，由表6還可以看出，針織苧麻織物16#、17#的刺癢值明顯小于與其細(xì)度相近的純紡機(jī)織苧麻織物，這是由于針織紗結(jié)構(gòu)松散，對(duì)毛羽的握持作用小，織物受壓時(shí)表面毛羽更易向織物方向避讓。

表9 純苧麻機(jī)織物的結(jié)構(gòu)參數(shù)及刺癢程度Tab.9 Structure parameters and degree of prickle sensation of pure ramie woven fabrics

表10 苧麻機(jī)織物結(jié)構(gòu)參數(shù)與刺癢程度的相關(guān)性分析結(jié)果Tab.10 The correlation analysis between structure parameters and degree of prickle sensation of ramie woven fabrics

5 結(jié)論

通過(guò)織物單面壓縮測(cè)試法提取出的毛羽特征值可以用來(lái)評(píng)價(jià)苧麻類(lèi)織物的刺癢感，且比測(cè)量織物表面的摩擦性能有效很多。但目前研制的單面織物壓縮儀還僅適于表面毛羽分布類(lèi)似的中低支苧麻類(lèi)織物，其特征值毛羽分界壓力、壓縮比功與刺癢程度呈高度相關(guān)。如能更細(xì)致、有效地提取織物壓縮曲線(xiàn)的特征值，并將織物置于探測(cè)頭上方以模擬織物自重的影響效果，則該方法便能更廣泛、有效地評(píng)價(jià)織物的刺癢感。

對(duì)于純苧麻機(jī)織物，紗細(xì)度是織物結(jié)構(gòu)參數(shù)中影響刺癢感的最重要因素。純苧麻機(jī)織物越輕薄，刺癢感越小。

使用高支紗、混紡紗可以大大減小苧麻類(lèi)織物的刺癢感，采用交織并對(duì)織物組織進(jìn)行設(shè)計(jì)可以更有效地減小其刺癢感。

［1］Garnsworthy P.K.，Gully R.L.and Kenins P.etc.，Identification of the Physical Stimulus and the Neural Basis of Fabric－E-voked Prickle［J］.J.Neurophysiol，1988，59，1083 ～1097.

［2］L.Ao，C.Yu.Sense estimation and instrumental evaluation of fabric － evoked prickle［J］.Dong Hua University J.，2004，21，82－87.

［3］Matsudaira M.，Watt J.D.and Carnaby G.A.，Measurement of the surface prickle of fabrics Part1:The evaluation of potential objective method［J］.Textile Res.J.，1990，81，288 －299.

［4］尉霞，沈蘭萍.苧麻織物酶處理工藝的最優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.北京紡織，1999，20(4):42－44.

［5］Kenins P. ，The Cause of Prickle and the Effect of Some Fabric Construction Parameters on Prickle Sensation［J］.Wool Technology＆ Sheep Breeding，1992，1－4，19－24.

［6］王革輝，趙濤.織物刺癢感的主觀(guān)評(píng)價(jià)研究［J］.毛紡科技，2007(4):52－55.

［7］敖利民，郁崇文.織物單面壓縮性質(zhì)測(cè)試儀原理與表征織物單面壓縮性質(zhì)指標(biāo)體系的建立［J］.東華大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，33(5):622－628

［8］陳勝可.SPSS統(tǒng)計(jì)分析［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2010.