基于PhabrOmeter的毛巾織物手感風(fēng)格評(píng)價(jià)

屠吉利，劉今強(qiáng)，2

(1.浙江理工大學(xué)先進(jìn)紡織材料與制備技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江杭州 310018;2.浙江理工大學(xué)生態(tài)染整技術(shù)教育部工程研究中心，浙江杭州 310018)

織物風(fēng)格是人的感覺器官對(duì)織物所作的綜合評(píng)價(jià)，有狹義和廣義之分。通過手感得出織物的風(fēng)格稱為狹義風(fēng)格;結(jié)合觸覺、視覺及聽覺等方面做出的織物風(fēng)格評(píng)價(jià)即為廣義風(fēng)格。

織物手感風(fēng)格的評(píng)價(jià)方法有主觀評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)［1］。主觀評(píng)價(jià)是依靠觸覺，獲取織物的風(fēng)格評(píng)價(jià)。該方法是織物風(fēng)格評(píng)價(jià)最基礎(chǔ)和最原始的方法，但存在較嚴(yán)重的缺陷:無法排除主觀任意性，不能定量描述。而客觀評(píng)價(jià)是指通過儀器的測(cè)試，獲得與織物風(fēng)格有關(guān)的力學(xué)性能，計(jì)算得到織物的風(fēng)格特征。該法克服了主觀評(píng)價(jià)任意性的缺點(diǎn)，是更為科學(xué)的評(píng)價(jià)方法［2］。

目前，客觀評(píng)價(jià)織物手感風(fēng)格的方法主要有日本川端法(KES織物風(fēng)格儀)、澳大利亞織物質(zhì)量簡(jiǎn)易測(cè)試法(FAST法)以及美國(guó)潘寧教授研制的PhabrOmeter織物手感評(píng)價(jià)法。其中，PhabrOmeter織物手感評(píng)價(jià)法是一種用模式識(shí)別方法提取織物手感本質(zhì)特性，并與人的觸覺相標(biāo)定的快速可靠的軟材料舒適度質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)，是全新的科學(xué)評(píng)價(jià)方法，可以針對(duì)手感對(duì)織物進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)和分級(jí)［3］。

本文將PhabrOmeter織物手感評(píng)價(jià)系統(tǒng)用于研究柔軟處理對(duì)毛巾織物手感風(fēng)格的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料和儀器

織物為100%純棉毛巾，紗線線密度分別為:經(jīng)紗28.1 tex，地經(jīng)紗36.9 tex，緯紗28.1 tex，市購(gòu)。柔軟劑A、B、C均由美國(guó)寶潔公司提供。

實(shí)驗(yàn)儀器包括美式標(biāo)準(zhǔn)洗衣機(jī)(美國(guó)Kenmore公司)，NH45-19T滾筒排氣式干衣機(jī)(日本松下公司)，織物評(píng)價(jià)系統(tǒng) PhabrOmeter3(美國(guó) Nucybertek公司)等。

1.2 試樣柔軟處理工藝

配置工作液，浸漬→脫水(3 min)→烘干(45 min)。

考慮到毛巾織物的手感與其自身的含水量有關(guān)，為獲得穩(wěn)定的測(cè)試效果，將柔軟整理后的試樣在恒溫恒濕(溫度(20±2)℃，濕度(65±3)%)環(huán)境中放置24 h。在距布邊5 cm處裁取3塊直徑約12 cm的圓進(jìn)行PhabrOmeter風(fēng)格測(cè)試，剩余部分用于主觀評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。

1.3 織物風(fēng)格測(cè)試

1.3.1 織物手感主觀評(píng)價(jià)

隨機(jī)選擇30人(男女比例為1∶1)，對(duì)實(shí)驗(yàn)試樣進(jìn)行手感觸摸以評(píng)價(jià)其柔軟程度。以未經(jīng)柔軟處理的試樣1為參照物，柔軟程度記為0，并以5分為進(jìn)制進(jìn)行評(píng)價(jià)，分值越高表明柔軟程度越高。將30人的評(píng)分取平均值，得到織物手感的主觀評(píng)價(jià)［4］。實(shí)驗(yàn)在恒溫恒濕房中進(jìn)行。

1.3.2 PhabrOmeter織物風(fēng)格儀測(cè)試

PhabrOmeter織物手感評(píng)價(jià)體系根據(jù)所測(cè)織物的厚度及質(zhì)量，將織物分成4大類，即超輕織物(S＜280μg/cm)、輕織物(L在 280～1 200μg/cm之間)、中等重織物(M在1 200～3 440μg/cm之間)和厚重織物(H大于3 440μg/cm)，不同類型的織物測(cè)試方法不同。本文中使用的毛巾織物，屬于厚重織物范疇，測(cè)試時(shí)在試樣上放3個(gè)壓重盤。

測(cè)試項(xiàng)目包括織物載荷-位移曲線及曲線特征值、織物手感指紋圖、織物手感特性、織物相對(duì)手感值、織物懸垂系數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 織物風(fēng)格主觀評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果

表1 試樣風(fēng)格的主觀評(píng)價(jià)結(jié)果Tab.1 Subjective evaluation of fabric hand

由表1可知，試樣手感的排序?yàn)?試樣5＞試樣6＞試樣2＞試樣3＞試樣4＞試樣1。結(jié)合柔軟整理工藝發(fā)現(xiàn):同質(zhì)量濃度0.75 g/L下，經(jīng)柔軟劑A整理的試樣手感最好，其次為柔軟劑B，柔軟劑C整理后試樣的手感較差;對(duì)于柔軟劑B、C來說，高濃度整理的試樣手感較好。

2.2 PhabrOmeter織物風(fēng)格儀測(cè)試結(jié)果

圖1示出織物通過儀器測(cè)試環(huán)時(shí)，在相對(duì)應(yīng)的108個(gè)位移點(diǎn)處受到的抽取力(各種小負(fù)荷力，如拉伸、彎曲、剪切、摩擦等)與位移關(guān)系曲線。該曲線包含了所有與織物手感相關(guān)的信息［5－6］。曲線的峰高、峰位置、曲線的上升斜率、曲線與橫坐標(biāo)間的面積如表2所示。

表2 試樣載荷與位移曲線的相關(guān)特征值Tab.2 Characteristic values of samp les'force-disp lacement curves

圖1 與織物手感相關(guān)的載荷與位移曲線Fig.1 Force-displacement curves containing all information for fabric hand

將曲線上的點(diǎn)用軟件經(jīng)過一系列統(tǒng)計(jì)分析，得到8個(gè)因子，結(jié)合織物性能相關(guān)理論，可知這8個(gè)因子可能與織物8種基本風(fēng)格(織物畸變度、豐滿度、硬挺度、爽糙度、拉伸回彈度、柔軟度、壓縮回彈性、光滑度)相關(guān)，如圖2所示。該圖定義為織物的手感指紋圖，像人的指紋一樣，每種織物的手感指紋圖也是唯一的。但是在實(shí)際的驗(yàn)證過程中，由于織物手感特征的復(fù)雜性，并缺乏較好的標(biāo)準(zhǔn)，無法完全明確地將這8個(gè)因子與8種不同手感特征一一對(duì)應(yīng)。但研究發(fā)現(xiàn)，有3個(gè)因子分別與3個(gè)手感特征有很好的相關(guān)性，并且與川端系統(tǒng)中的相應(yīng)手感特征值也有較好的相關(guān)性，因此，到目前為止，PhabrOmeter系統(tǒng)只定義了這3個(gè)手感特征值，分別為硬挺度(stiffness)、光 滑 度 (smoothness)和 柔 軟度(softness)［7］，其他未定義的特征值暫以 Vi(i=4～8)表示。分析指紋圖可發(fā)現(xiàn)，與經(jīng)柔軟整理的樣品相比，原樣的硬挺度值明顯較小，光滑度值和柔軟度值明顯較大，說明柔軟劑明顯改變了試樣的手感風(fēng)格;試樣5和試樣6的手感特征值與原樣的差異最大，說明其手感風(fēng)格與原樣相差最遠(yuǎn);試樣5與試樣6的光滑度較接近，說明質(zhì)量濃度為1.5 g/L的柔軟劑B和C的光滑整理效果相似。由此說明，指紋圖可以較直觀地揭示各試樣手感風(fēng)格間的差異與相似之處。各試樣手感特征值的具體數(shù)值見表3。

圖2 所測(cè)試樣的手感指紋圖Fig.2 Fingerprints of samples

表3 試樣的手感特性值Tab.3 Characteristic values of fabric hand

通過計(jì)算被測(cè)織物與參照織物8個(gè)手感特征值的加權(quán)歐式距離，得到織物的相對(duì)手感特征值，如表3所示。其實(shí)際意義為被測(cè)織物相對(duì)于預(yù)先選定的參照織物的一種整體感覺或舒適度的描述，相對(duì)手感特征值越大，表明被測(cè)織物與參照織物在手感方面的差異越大［8］。

此外，該系統(tǒng)還提供了織物的懸垂系數(shù)與褶皺回復(fù)度。將參照試樣由系統(tǒng)設(shè)為0，則計(jì)算得到的相對(duì)手感值便成為所測(cè)試樣的等效懸垂系數(shù)，可用于評(píng)價(jià)織物的懸垂能力，試樣的懸垂系數(shù)如表3所示。褶皺回復(fù)度則是對(duì)試樣進(jìn)行2次測(cè)試，2次懸垂系數(shù)間的差異則反映了織物的褶皺回復(fù)能力，其中2次測(cè)試間需提供試樣標(biāo)準(zhǔn)的回復(fù)時(shí)間。對(duì)本文測(cè)試的毛巾來說，其褶皺恢復(fù)能力對(duì)本身的使用性能無太大意義，故本文中未測(cè)試毛巾織物的褶皺回復(fù)度。

由表2、3數(shù)據(jù)可知，經(jīng)柔軟處理后，織物的各項(xiàng)手感特征值都有改變，從而影響到毛巾織物使用時(shí)與人體皮膚間的觸感。結(jié)合圖1及表2數(shù)據(jù)可知，經(jīng)柔軟整理后，試樣通過測(cè)試環(huán)時(shí)所受到的抽取力均變小，且高濃度柔軟整理后的試樣所受的力更小。結(jié)合PhabrOmeter測(cè)試原理可知，曲線的面積反映了織物通過測(cè)試環(huán)時(shí)需要的能量。曲線的面積越少，表明織物通過測(cè)試環(huán)所需的總能量越小，結(jié)合用手掌做手感評(píng)價(jià)的情況可知，此時(shí)手受到織物多種變形時(shí)所產(chǎn)生的綜合應(yīng)力的刺激作用小，反饋到精神或者心理上時(shí)，便會(huì)覺得織物的整體手感好［9］，因此，在改善織物綜合手感方面，柔軟劑A效果最好，其次為柔軟劑B。這與表1中試樣主觀評(píng)價(jià)結(jié)果一致。

由圖2及表3可看出，未經(jīng)柔軟劑處理后的毛巾織物硬挺度數(shù)值較小，光滑度、柔軟度、懸垂指數(shù)數(shù)值較大，意味著原樣織物手感較硬，光滑度、柔軟度、懸垂性較差［10］。經(jīng)柔軟處理后，織物的光滑度和柔軟度提高，硬挺度降低，這可能與柔軟劑附著在纖維表面，降低纖維間的動(dòng)摩擦阻力有關(guān)［11］。比較試樣5和試樣6可知，在高濃度時(shí)，試樣5的光滑度和柔軟度均好于試樣6。由日常經(jīng)驗(yàn)可知，較光滑和較柔軟的織物通過某個(gè)狹小的圓環(huán)時(shí)，所需的能量較少，這與實(shí)際測(cè)試的結(jié)果一致，即試樣5的載荷與移曲線峰面積較試樣6小。說明試樣6的綜合性能較試樣5差，這與相對(duì)手感值的排序有偏差，但與主觀評(píng)價(jià)結(jié)果一致，綜合分析知柔軟劑B的整理效果較柔軟劑C好。

3 結(jié)論

1)PhabrOmeter織物風(fēng)格儀測(cè)試的是織物小應(yīng)力下的物理力學(xué)性能，最終顯示的數(shù)值表示各種風(fēng)格的程度值。該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，測(cè)試快捷，且測(cè)試原理與實(shí)際人手觸摸毛巾時(shí)對(duì)毛巾織物的施力方式一致，能夠準(zhǔn)確有效地反映其手感風(fēng)格，是一種客觀且定量的評(píng)價(jià)方法，具有較好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，發(fā)展前景較好。

2)PhabrOmeter可以方便地應(yīng)用于柔軟劑對(duì)毛巾類織物手感風(fēng)格影響的評(píng)價(jià)。根據(jù)指紋圖，可以清楚知道不同柔軟劑處理效果的差異或相似之處，以及柔軟劑對(duì)織物風(fēng)格的影響趨勢(shì)。

3)PhabrOmeter織物風(fēng)格儀的測(cè)試結(jié)果表明:柔軟劑A改善毛巾織物綜合風(fēng)格的效果較好，其次為柔軟劑B。

［1］ 嚴(yán)灝景，趙書經(jīng)，楊思讓，等.織物風(fēng)格的客觀評(píng)價(jià)［J］.紡織學(xué)報(bào)，1984，5(4):45－48.YAN Haojing，ZHAOShujing，YANG Sirang，etal.An objectivemethod in fabric hand assessment［J］.Journal of Textile Research，1984，5(4):45－48.

［2］ 蘇翔林.談織物手感的評(píng)價(jià)方法［J］.針織工業(yè)，1988(6):39－40.SU Xianglin.Assessment method of fabric hand［J］.Knitting Industries，1988(6):39 －40.

［3］ 孫晶晶，成玲，張代榮.織物手感風(fēng)格的客觀評(píng)價(jià)方法的比較［J］.現(xiàn)代紡織技術(shù)，2010(2):55－60.SUN Jingjing， CHENG Ling， ZHANG Dairong.Comparison of objective evaluations for fabric hand［J］.Advanced Textile Technology.2010(2):55 －60.

［4］ 周燕.超柔軟氨基硅油SM-20在滌綸織物上的應(yīng)用［J］.上海紡織科技，2011，39(5):53－55.ZHOU Yan.The application of super soft aminomodified silicone oil SM － 20 on PET fabrics［J］.Shanghai Textile Science＆ Technology，2011，39(5):53－55.

［5］ 潘寧.一套用于織物感官性能評(píng)價(jià)的新型測(cè)量?jī)x器系統(tǒng)［J］.紡織導(dǎo)報(bào)，2012(3):101－104.PAN Ning.A new instrument for evaluating fabric performance related to human sensory perception–principles and applications［J］.China Textile Leader，2012(3):101－104.

［6］ PAN Ning.Quantification and evaluation of human tactile sense towards fabrics［J］.Journal of Design ＆Nature，2007，(1):48－60.

［7］ 嚴(yán)灝景，趙書經(jīng)，楊思讓，等.織物基本風(fēng)格特征的因子分析方法［J］.紡織學(xué)報(bào)，1985，6(9):18－21.YAN Haojing，ZHAO Shujing，YANG Sirang，et al.The factor analysis of fabric primary hand［J］.Journal of Textile Research，1985，6(9):18－21.

［8］ 嚴(yán)灝景，潘寧.織物風(fēng)格評(píng)價(jià)中的客觀尺度問題［J］.華東紡織工學(xué)院學(xué)報(bào)，1985，11(3):78－85.YAN Haojing，PAN Ning.An objective measure in fabric hand assessment［J］. Journal of East China Institute of Textile Science and Technology，1985，11(3):78－85.

［9］ 胡吉永，丁辛，王如彬.織物手感的認(rèn)知原理及其研究［J］.東華大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，33(5):677－681.HU Jiyong，DING Xin，WANG Rubin.A review on the cognitive study of fabric hand［J］.Journal of Donghua University.2007，33(5):677－681.

［10］ JIMMY K C Lam，INTIWong.Fabric hand on light weight summer knitted fabric［J/OL］.http://scholar.Googleuser content.com/ scholar? q = cache:iRTqLe8d1bkJ:scholar. google.com/+ Fabric +Hand+on+Light+Weight+Summer+Knitted+Fabric＆hl=zh-CN＆as_sdt=0，5.

［11］ 王鋒，沈國(guó)康，董利敏，等.家用織物柔軟劑［J］.印染，2011(9):45－18.WANG Feng，SHEN Guokang，DONG Limin，et al.Household fabric softeners［J］.Dyeing ＆ Finishing，2011(9):45－18.