兩種織物風格測試系統的對比研究

趙振興

（青島大學，山東 青島 266071）

為了獲得相對客觀、穩定及可比性較好的織物風格評定結果，很多學者積極致力于織物風格（手感）客觀評定體系的研究。目前，在世界范圍內有較大影響的測試儀器是KES 測試系統和FAST 測試系統。

1 KES系統

織物風格評價系統是多臺單項力學性能測定儀組成的織物風格儀，有拉伸及剪切試驗儀、純彎曲試驗儀、壓縮性試驗儀和表面性能試驗儀等四臺試驗主機，并分別配備有數據處理裝置，包括計算機、打印機、繪圖儀等。

KES織物風格儀法也稱川端法［1］，主要是將織物手感風格的評價分為三個層次，分別為基本力學量、基本風格值HV 和綜合風格值THV。基本力學量包括16個力學參數，分別反映織物的拉伸性能、壓縮性能、剪切性能、表面性能和織物的厚重特性。根據這些性能指標可綜合評價織物的手感特征，如變形彈性、挺括性、豐滿性、蓬松性、滑爽性及勻整性等（見表1）。

表1 KES系統的測試項目及指標

基本風格因織物種類的不同而有所不同。以川端季雄為首的日本織物風格評價和標準化委員會（HESC）對各種風格特征進行了統一的定義，提出了若干基本風格。為了方便用數學的方法建立織物基本力學量與基本風格之間的關系，又將每一個基本風格劃分為0～10，共11 個類別，稱為織物的基本風格值，并記作HV。基本風格只有大小強弱之分沒有好壞之分［2］。

綜合風格是對織物品質總的感覺評價，同樣為了方便與織物基本風格之間建立數量關系，又將綜合風格劃分為0～5，共6個類別，稱為織物的綜合風格值，記作THV。5 級最好，0 級最差（見表2）。

表2 綜合風格值

KES-F織物風格系統的優點，在于對于給定的任意織物試樣，利用KES風格儀測出其力學性能指標后，分別代入與用途有關的方程式，就可以算出該織物的HV值和THV值，這樣便可以對織物的風格進行評價。后來，其中部分指標也用于預測織物，尤其是毛織物的成衣加工性能。

由于川端收集了日本國內幾乎該類型品種的所有織物，具有廣泛的代表性［3］。因此，用儀器客觀評定的結果和專家手感評定的結果甚為一致，應用十分方便。但由于受到織物風格的地域性限制，其評價方程不適用于其它地區，從而具有一定的局限性。因此，各國需要另外由本國專家組主管評定后建立新的適合于本國習慣的轉換方程。另外，川端等以統計數學為基礎而建立轉換式，因此，要求樣本容量大，并呈典型分布，要求各特性值之間沒有相關性，需要消除多元共線性問題。

該儀器的測量精度高，但測試指標多，測試過程和數據處理復雜，并且價格昂貴。

2 FAST系統

FAST（Fabric Assurance by Simple Tes-ting）是一套毛織物特性測試系統，用來測定織物特性對裁剪縫制性能及成衣外觀的影響，專為毛織物生產、整理及服裝制造廠質量管理而設計［4］。有時，也稱FAST 為織物風格儀，它已發展成為商品化生產，其影響僅次于KES-F織物風格儀。

FAST 系統可用于織物外觀、手感和機械性能的簡便測試與快速評價，預測織物的可縫性、成形性，即織物的成衣加工性能。該測試系統測試小負荷、小變形條件下織物的壓縮、彎曲、拉伸、剪切等四項基本力學性能和尺寸穩定性，并繪出相應的“織物指紋圖”，根據指紋圖可以估計織物是否適合最終用途。

該系統包括三臺儀器和一種測試方法（見表3），適用于織物生產廠、后整理廠和服裝制作廠：FAST-1壓縮儀，測定織物在不同負荷下的厚度和織物表觀厚度；FAST-2彎曲儀，測定織物的彎曲長度和彎曲剛度；FAST-3拉伸儀，測定在不同負荷下織物的伸長和斜向拉伸伸長，用于計算織物的剪切剛度；FAST-4尺寸穩定性試驗方法，測定織物的松弛收縮率和織物的濕膨脹率。

表3 FAST系統的測試指標及表征織物特性

FAST 系統是為毛紡工業研制的一種簡便、耐用、價格較便宜的客觀測試系統，但是FAST還有超出毛織物一般加工范圍的潛在應用能力。在生產實踐方面，FAST 系統為織物織造商和服裝制造商提供有關織物性能與手感、成衣性和服用性能的關系。通過對織物進行FAST 客觀評價，可以預測服裝的外觀和服用性能的優劣，從而提示服裝制造廠該織物加工過程中的難點、潛在的及需要注意的問題，以便指導加工過程。在科學實驗中，FAST 系統可用于測定織物在小應力作用下的物理機械性能。

FAST 的評價系統通用性差，它是根據澳大利亞當地的面料加工、服裝制造設備和條件建立起來的；其次，FAST 不可進行表面性能和彈性、回復性方面的檢測，無法直接定量地反映織物手感彈性的優劣。

3 FAST系統和KES系統的比較

日本KES 系統與澳大利亞FAST 系統相比，KES系統基于盡可能全面地反映織物特性的出發點，測試并采用曲線表征了織物在小應力、小變形條件下的拉伸、剪切、彎曲、壓縮的全過程，而且表征了其變形回復過程，側重于研究面料對某類服裝的適用性和品質；FAST 系統基于簡單測量的出發點，有選擇地測試織物在小應力、小變形條件下的壓縮、彎曲、拉伸、剪切等4項基本力學性能和尺寸穩定性，其力學性能實質上只是簡單地測試織物在一些特征性的小應力條件下的變形，如織物分別在2cN／cm2、100cN／cm2壓力下的厚度指標T2、T100；在5cN／cm、20cN／cm、100 cN／cm 拉力下的延伸率指標E5、E20、E100等，而且未能測試變形回復過程。盡管KES-F 系統價格昂貴，但已成為國際上最有影響并被廣泛認可的織物風格評價系統。

FAST 系統和KES 系統兩者相對應的力學性能和測試結果都具有良好的一致性。都測量織物小應力下的物理機械性能，包括拉伸、剪切、壓縮、彎曲性能和織物的尺寸穩定性。

與KES系統相比，FAST 系統測試較簡便，價格也較便宜。

3.1 織物伸長率的測試

KES系統和FAST 系統測試織物伸長率的原理相似。但是，兩者夾持試樣的縱橫比不同。KES拉伸試驗儀的試樣寬度是20cm、隔距是5 cm，縱橫比為4∶l；而FAST 拉伸儀采用5cm 的試樣寬度、上下夾頭的隔距為10cm，縱橫比是1∶2。另外，兩者施加拉伸負荷的方式和大小也不同。用FAST 拉伸儀測得的織物伸長率值比用KES拉伸試驗儀測得的值略小，這與FAST 測試中所用的拉伸負荷較小有關。

3.2 織物的彎曲剛度（見圖1）

兩者采用的測試原理不同。KES 系統采用的是純彎曲測試，為垂直試樣在±90o范圍內往復運動時表彎曲剛度和里彎曲剛度的平均值，屬精確測量。

而FAST 系統采用的是懸臂梁原理，是斜面法測得織物伸出長度，再根據單位面積的重量換算為彎曲剛度。因此，用FAST 系統時滑出長度測量得精確與否很關鍵。FAST 系統測試斜向拉伸一項，KES-F 沒有此項指標。另外，兩者采用的試樣尺寸也不一樣，所以，彎曲剛度的數值不同，但結果的趨勢是一致的。

由回歸方程得知，用FAST 系統測得的織物彎曲剛度值偏小。

圖1 FAST-2織物彎曲儀測試原理

3.3 剪切剛度測試

KES-F 測試剪切剛度時，試樣長度固定，FAST 剪切剛度是由織物在5cN／cm 負荷下的斜向伸長率計算得到（見表4）。

表4 兩種測試系統的力學指標對比

3.4 成形性測試（見表5）

FAST 系統中的成形性是由織物在5cN／cm和20cN／cm 負荷下的織物伸長的差值與彎曲剛度B 計 算 得 到 的，FFAST=B（E20-E5）／14.7。KES-F系統沒有明確提出成形性概念。

表5 兩種測試系統的成形性指標對比

此外，KES-F 系統具有表面性能測試部分，FAST 系統具有尺寸穩定性測試部分。

4 兩系統相關性研究

陳東生、趙書經與日下部信幸等［5］在標準溫濕度條件下，對20 種秋冬男用西服面料分別在KES-FB測試系統和FAST 系統上進行測試，發現兩系統的測試結果具有良好的可比性和可溝通性。兩系統的彎曲剛度、厚度指標、拉伸伸長E100與拉伸功WT 關聯密切，兩系統的剪切剛度也存在一定相關。在KES-F 系統中，織物的壓縮功WT 與彎曲剛度B之積可用來考核織物的可成形性。

馬海青和張建春等［6-7］采用KES-F 系統與FAST 系統對15種滌綸織物的壓縮、拉伸變形及剪切性能進行了對比測試與分析，實驗結果表明：雖然兩種評價系統在測試原理上存在較大差異，但是兩者在拉伸變形性、壓縮性、剪切性能幾個方面具有高度相關。并在此基礎上提出了KES-F系統表征成形性的指標：FKES=BKES×EMT，F′KES=WT×B，發現這兩個成形性指標都與FAST 系統的成形性指標的相關系數很近似，具有可替代性。亦即FKES或F′KES值愈大，織物成形性愈好，更易裁剪成形。

東華大學服裝學院的王革輝［8］用KES-F 系統和FAST 系統對19種精紡毛織物的低應力力學性能進行測試，得到了用KES-F系統和FAST系統測得的對應參數間的回歸方程。發現針對延伸率和剪切剛度指標，兩系統的測量結果有很好的一致性；針對彎曲剛度指標，兩系統的測量結果有中等程度的相關。

5 結語

KES測試系統和FAST 測試系統是目前影響力最大的兩種織物風格評價測試系統，各有側重和適用范圍。通過比較和相關學者對兩種測試系統的相關性研究發現，兩者所對應的力學性能和測試結果都具有良好的一致性。

［1］孫晶晶，成玲，張代榮.織物手感風格客觀評價方法的比較［J］.現代紡織技術，2010，（2）：55—60.

［2］姜麗，甘應進.評價織物風格理論的研究進展［J］.吉林工學院學報，1991，（1）：74—77.

［3］周建萍，陳晟.KES織物風格儀測試指標的分析及應用［J］.現代紡織技術，2005，（6）：37—40.

［4］賈桂芹.FAST 測試系統及其應用［J］.中國纖檢，2003，（10）：27—28.

［5］陳東生，趙書經，日下部信幸.KES系統與FAST 系統物理力學指標的比較［J］.紡織學報，1998，19（1）：16—18.

［6］馬海青，張建春，施楣梧.KES-F與FAST 測試系統的成形性對比研究［J］.棉紡織技術，2000，28（1）：44—46.

［7］馬海青，張建春，施楣梧.KES-F與FAST 評價系統力學性能的對比研究［J］.棉紡織技術，2001，29（1）：37—40.

［8］王革輝.KES與FAST 系統測織物低應力力學性能的比較［J］.紡織學報，2002，23（6）：30—31.