快速模擬紡織品防透性的測(cè)試方法

李友祥，呂文泉，梁顏玲，張子怡，耿彩花

（1.魯泰紡織股份有限公司，山東淄博255100；2.山東輕工職業(yè)學(xué)院，山東淄博255300；3.德州學(xué)院，山東德州253023）

0 引言

織物的防透視性是指在可見(jiàn)光照射條件下，由于織物的視覺(jué)屏蔽作用而使被遮蓋的人體或內(nèi)衣不能夠被外界所觀察清楚的性能[1-2]。常規(guī)的服裝一般都要求具有較好的防透視效果，尤其在一些特殊場(chǎng)合或特殊環(huán)境下的工作人員，如海軍、空軍等，除需使用防透性效果好的面料外，對(duì)服裝的防透視性要求更高。近年來(lái)，由于服用紡織品逐漸趨向于功能化和輕薄化，其防透性不足的問(wèn)題也逐漸凸顯出來(lái)[1，3]。目前，對(duì)紡織品遮蔽效果的檢測(cè)或評(píng)價(jià)方法可借助分光光度計(jì)測(cè)其遮蓋率或利用灰色樣卡評(píng)級(jí)分析法進(jìn)行。

分光光度計(jì)測(cè)遮蓋率，是利用儀器從光波能力透過(guò)程度來(lái)評(píng)價(jià)防透性能，但此方法不能真實(shí)反映間隔織物后的圖像清晰程度，且分光光度計(jì)價(jià)格昂貴，一般服裝廠和銷售店并未配置分光光度計(jì)，消費(fèi)者更不可能有機(jī)會(huì)使用，普遍推廣性較差。采用GB/T 250—2008《灰色樣卡》對(duì)織物遮蓋性能進(jìn)行測(cè)試，或通過(guò)觀察透過(guò)織物所顯現(xiàn)的樣卡中各遮蔽等級(jí)下字母E的缺口方向來(lái)感觀面料遮蓋效果的評(píng)定方法，操作簡(jiǎn)便，但所采用的灰色樣卡和樣卡字母E顏色比較單一，且不同顏色的面料對(duì)各種顏色的遮蓋程度不一，因而并不能準(zhǔn)確反映人體穿著各種顏色內(nèi)衣的防透效果。顏色可分為有彩色和無(wú)彩色，其中灰色和黑色均屬于無(wú)彩色。由于同透明度的不同顏色對(duì)眼睛的刺激感官度明顯也不同，因而對(duì)于彩色產(chǎn)品的判定并不合理。另外，采用灰色樣卡進(jìn)行評(píng)定時(shí)，將試樣放在灰色樣卡上，用遮擋板同時(shí)遮住1級(jí)處試樣，并與另一個(gè)灰卡的各個(gè)級(jí)別相比較，通過(guò)相同面積大小的透過(guò)觀感色差與灰卡某個(gè)級(jí)別的色差對(duì)照來(lái)評(píng)定級(jí)別，操作較為麻煩。由于服裝店內(nèi)并無(wú)可直觀檢測(cè)各種顏色背景穿著下的透視性工具，消費(fèi)者在購(gòu)買輕薄服裝看透視效果時(shí)，常將服裝面料遮在手上觀看透視程度，或搭在某顏色物體上比較透視程度。因而，利用紅、黃、藍(lán)三原色對(duì)色彩的敏感性，且紅、黃和藍(lán)三原色可以拼混出所有顏色的特點(diǎn)，在充分考慮遮蓋率、色彩、透明度的影響前提下，選用紅、黃、藍(lán)和中性灰4種顏色自制防透性彩色評(píng)定等級(jí)樣卡，易于觀察和評(píng)價(jià)，從而真實(shí)反映各種穿著背景下的遮蓋效果，所得數(shù)據(jù)便于生產(chǎn)者和普通消費(fèi)者理解。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)原理

彩色防透評(píng)級(jí)樣卡由每列深度相同的4種顏色和每行深度不同的同一顏色6個(gè)級(jí)別組成，其中：1級(jí)最深，5級(jí)最淺，中間顏色級(jí)別深淺逐級(jí)遞減，即1、2、3、3.5、4、5級(jí)。評(píng)定時(shí)，將試樣放置在評(píng)級(jí)樣卡上，由低級(jí)依次向高級(jí)觀看，在至少3種顏色看不出色光時(shí)確定為防透級(jí)別。

1.2 設(shè)備與儀器

色牢度評(píng)級(jí)箱、電子測(cè)配色儀。

1.3 測(cè)試方法

1.3.1 防紫外線測(cè)定

防紫外線的測(cè)試參照GB/T 18830—2009《紡織品 防紫外線性能的評(píng)定》執(zhí)行，并用UPF值表征結(jié)果。

1.3.2 透氣性的測(cè)定

透氣性的測(cè)試參照GB/T 5453—1997《紡織品織物透氣性測(cè)試方法》執(zhí)行。

1.3.3 厚度的測(cè)定

厚度的測(cè)試參照GB/T 3820—1997《紡織品和紡織制品厚度的測(cè)定》執(zhí)行。

1.4 試樣

每個(gè)樣品分別選取兩個(gè)測(cè)試樣，尺寸至少為10 cm×25 cm。其中，多色試樣需每個(gè)顏色分別測(cè)試。

1.5 評(píng)級(jí)樣卡制作

用電子測(cè)配色儀測(cè)試遮蓋率，并結(jié)合表1遮蓋率確定所對(duì)應(yīng)的級(jí)別進(jìn)行評(píng)級(jí)。依據(jù)遮蓋率等級(jí)制作彩色防透性評(píng)級(jí)樣卡，采用電腦設(shè)計(jì)顏色的不透明度數(shù)據(jù)是經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，同電腦測(cè)配色測(cè)的遮蓋率具有完全對(duì)應(yīng)的關(guān)系，其制作要求按表2執(zhí)行。評(píng)級(jí)樣卡中各個(gè)級(jí)別的不透明度為：1級(jí)紅、黃、藍(lán)和中性灰4種顏色的不透明度均為2%～4%；2級(jí)不透明度為5%～7%；3級(jí)為8%～10%；3.5級(jí)為13%～17%；4級(jí)為18%～22%；5級(jí)為23%～27%。

表1 防透性等級(jí)對(duì)應(yīng)遮蓋率

表2 評(píng)級(jí)樣卡各等級(jí)制作要求

制作彩色防透評(píng)定樣卡時(shí)，要先確定RGB值，如紅色5個(gè)等級(jí)顏色的截?。ㄒ?jiàn)圖1），其中：紅色5級(jí)的不透明度為25%，顏色最深；紅色1級(jí)的不透明度為3%，顏色最淺。最終，制作的完整的彩色防透性評(píng)級(jí)樣卡（圖2），消費(fèi)者可自行打印使用。

圖1 顏色截取示意圖

圖2 彩色防透評(píng)級(jí)樣卡

1.6 試驗(yàn)[4]

將評(píng)級(jí)樣卡45°角平放在標(biāo)準(zhǔn)光源箱，把試樣放置在評(píng)級(jí)樣卡上，自然放平。入射光與樣品表面呈45°角，觀測(cè)方向大致垂直于試樣表面（若沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)光源，可以北半球用北空光照射，南半球用南空光照射，或用600 lx及以上等效光源）。

通過(guò)目測(cè)判斷，以能清晰判斷評(píng)級(jí)樣卡上4種顏色最低級(jí)數(shù)為起點(diǎn)，初步確定等級(jí)范圍。再對(duì)下一級(jí)進(jìn)行觀察，逐行往下，直至3種顏色的色度、色調(diào)無(wú)法確定或只看出一種顏色的色度、色調(diào)，這一級(jí)為防透等級(jí)。根據(jù)觀察結(jié)果，記錄好防透等級(jí)，并對(duì)另一塊同等試樣進(jìn)行評(píng)級(jí)和記錄，記錄最低級(jí)別（通常直接接觸皮膚紡織品，通?！?級(jí)即可）。每個(gè)測(cè)試樣至少由兩名檢測(cè)者分別評(píng)級(jí)，取檢測(cè)者所有試樣的平均值作為防透級(jí)別（精確至0.1級(jí)）。

2 試驗(yàn)實(shí)例與分析

2.1 紡織品緊度對(duì)防透性的影響

采用白底淺藍(lán)條純棉平紋色織面料，經(jīng)緯紗規(guī)格均為11.7 tex，經(jīng)密為354根/10 cm，緯密為276根/10 cm，經(jīng)向緊度為44.8%，緯向緊度為34.8%，總緊度為64.0%。按上述1.6條款測(cè)試，結(jié)果由3人同時(shí)評(píng)級(jí)。改善前，防透等級(jí)分別為2.5級(jí)、2.5級(jí)、2.5級(jí)、2.0級(jí)、2.5級(jí)、2.5級(jí)，平均值為2.4級(jí)，達(dá)不到夏季服裝要求防透等級(jí)3級(jí)的要求。隨后保持經(jīng)密不變、緯密改為315根/10 cm后，緯向緊度變?yōu)?9.8%，總緊度為66.7%，防透級(jí)別由2.4級(jí)提高到3.0級(jí)，而且6個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)均為3.0級(jí)，數(shù)據(jù)客觀穩(wěn)定。同時(shí)，防紫外線指數(shù)UPF值也有所改善，由7.49變?yōu)?.53，面料厚度由0.246 mm變?yōu)?.248 mm，透氣性由743 mm/s變?yōu)?22 mm/s，整體面料指標(biāo)和布面風(fēng)格同原布樣差別不大，均滿足夏季穿著要求。

采用GB/T 250—2008《灰色樣卡》進(jìn)行評(píng)級(jí)的測(cè)試方法具體為：將放大的1級(jí)色差標(biāo)準(zhǔn)灰卡45°角放在標(biāo)準(zhǔn)光源箱內(nèi)，把測(cè)試樣平放在樣卡上，觀察透過(guò)織物所顯現(xiàn)的灰卡色差級(jí)別，再對(duì)照相同的灰色樣卡來(lái)評(píng)定織物的遮蓋性能，同樣3人評(píng)級(jí)。改善前防透結(jié)果分別為：1.5級(jí)、2.0級(jí)、2.5級(jí)、2.0級(jí)、3.0級(jí)、2.5級(jí)，平均值為2.25級(jí)；而采取措施改善后的結(jié)果分別為：1.5級(jí)、1.5級(jí)、2.0級(jí)、2.5級(jí)，3.0級(jí)、3.0級(jí)，6個(gè)結(jié)果平均值為2.25級(jí)?？梢悦黠@看出：由于評(píng)級(jí)樣卡僅為灰色時(shí)對(duì)色彩不敏感，故只采用灰色樣卡進(jìn)行評(píng)級(jí)時(shí)，人員間評(píng)級(jí)結(jié)果差別較大；增加緊度后，在成品面料的防紫外線指數(shù)、面料厚度以及透氣性均有所改變的情況下，防透級(jí)別理應(yīng)提高，但是實(shí)測(cè)級(jí)別未有改善，反映出灰色樣卡評(píng)級(jí)測(cè)試方法的不穩(wěn)定性、不精確性。另外，灰色樣卡評(píng)級(jí)時(shí)，試樣覆蓋1級(jí)色差標(biāo)準(zhǔn)灰色樣卡后，所呈現(xiàn)的程度再對(duì)照另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)灰色樣卡評(píng)級(jí)，程序復(fù)雜，容易產(chǎn)生評(píng)級(jí)偏差。

可見(jiàn)，參照上述1.6條款方法，在同一個(gè)等級(jí)中有3種顏色的色調(diào)無(wú)法確定時(shí)，此等級(jí)就為防透等級(jí)，操作簡(jiǎn)單，一目了然。

2.2 防透助劑對(duì)防透性的影響

2/1斜紋組織的淺粉色斜紋純棉面料，經(jīng)緯向均為8.3 tex單紗，經(jīng)密為59根/10 cm，緯密為51.2根/10 cm，總緊度為71.7%，消費(fèi)者反饋防透效果差。在常規(guī)整理工藝基礎(chǔ)上，浸軋北京潔爾爽高科技有限公司的防透助劑SHELL 30 g/L、固著劑SLT 30 g/L后有所改善，防透級(jí)別由3.1級(jí)提高到3.5級(jí)，防紫外線指數(shù)UPF值由21.73提高到28.89，面料其他指標(biāo)、風(fēng)格同原布樣差別不大，均達(dá)到客戶要求。

采用E型評(píng)級(jí)樣卡評(píng)定防透效果，兩人評(píng)定改善前的結(jié)果分別為：3.0級(jí)、3.0級(jí)、3.0級(jí)、3.5級(jí)、3.25級(jí)、3.5級(jí)，平均為3.2級(jí)；而采取措施后的面料所測(cè)防透級(jí)別分別為3.0級(jí)、3.0級(jí)、2.5級(jí)、3.25級(jí)、3.75級(jí)、3.5級(jí)，平均值為3.2級(jí)。同緊度改善一樣，加防透助劑改善前后最終級(jí)別差別不大，但2人員的評(píng)級(jí)結(jié)果差別較大，主要是由于黑色樣卡對(duì)粉色等色彩不敏感，不易判斷缺口方向?？梢?jiàn)，采用E型評(píng)級(jí)樣卡的測(cè)試方法也不穩(wěn)定、不精確。

2.3 紡織品顏色對(duì)防透效果的影響

選取同組織規(guī)格、同時(shí)整理、不同顏色的2/1斜紋組織的面料6塊，經(jīng)緯向均為8.3 tex單紗，經(jīng)密為63根/10 cm，緯密為51.2根/10 cm，總緊度為71.7%，顏色分別為粉色、淺黃、深棕黃、棕綠、淺藍(lán)、灰色。根據(jù)上述1.6條款方法分別進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。此外，對(duì)6種顏色面料的防紫外線、透氣性、厚度的比較結(jié)果詳見(jiàn)表4。

由表3和表4可知：在組織規(guī)格相同情況下，顏色對(duì)紡織品的透氣性、厚度基本無(wú)影響，但顏色對(duì)紫外線的防護(hù)影響較大，對(duì)防透性和防紫外線性能影響非常大；深色、艷度差的面料防透效果和防紫外線效果均較好。用自制彩色防透性樣卡測(cè)試的防透性同防紫外線的相關(guān)性高達(dá)0.91，充分說(shuō)明用自制彩色防透性樣卡的主觀評(píng)定同防紫外線結(jié)果相關(guān)性非常強(qiáng)。因此對(duì)于特殊用途的面料，可以通過(guò)改變面料顏色來(lái)提高面料防透效果和防紫外線效果。

表3 不同顏色試樣防透性測(cè)試結(jié)果 級(jí)

表4 不同顏色面料防紫外線、透氣性和厚度的對(duì)比結(jié)果

綜上所述，面料或服裝在所用原料相同的條件下，其防透等級(jí)可通過(guò)改變織物的面密度、緊度或覆蓋系數(shù)及添加含高折射率成分的防透助劑進(jìn)行改善。當(dāng)輕薄面料防透級(jí)別≥3級(jí)、遮蓋效果較好時(shí)，可以用于開(kāi)發(fā)夏季襯衣、裙裝、防曬面料等；當(dāng)面料的防透級(jí)別＜3級(jí)、防透效果較差時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整織物密度、緊度及整理添加防透助劑等方法進(jìn)行一定范圍的改善。

3 結(jié)論

（1）采用不同透明度和遮蓋率的紅、黃、藍(lán)及中性灰色的多色防透評(píng)級(jí)樣卡要比灰色樣卡和E型評(píng)級(jí)樣卡的直觀性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、精確度高、重現(xiàn)性好，適用于各種面料、各種顏色防透效果的檢測(cè)。

（2）該法可更直觀、更準(zhǔn)確地模擬紡織品在各種穿著背景下或環(huán)境下的遮蓋效果，用于評(píng)價(jià)紡織品的遮蓋能力。此外，為便于觀察和評(píng)價(jià)，使用者可直接用彩色打印機(jī)打印出彩色樣卡。對(duì)于評(píng)價(jià)所得的數(shù)據(jù)，也便于生產(chǎn)者和普通消費(fèi)者的理解。試驗(yàn)方法操作簡(jiǎn)單方便，便于生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)測(cè)試情況調(diào)整防透整理工藝，利于收貨方或消費(fèi)者進(jìn)行防透效果評(píng)價(jià)。

（3）在紡織原料相同情況下，防透效果受紡織品的組織緊度、顏色的影響較大，可以通過(guò)調(diào)整織物密度、緊度及整理添加防透助劑等方法進(jìn)行一定程度的改善。