薄絲織物彎曲剛度及延伸率與縫縮率的關系

吳巧英，蔣麗君，張文斌

(1.東華大學服裝·藝術設計學院，上海200051;2.現(xiàn)代服裝設計與技術教育部重點實驗室(東華大學)，上海200051;3.浙江理工大學服裝學院，杭州310018)

深入了解織物縫紉性能對于合理選料、選款，提高服裝產(chǎn)品質(zhì)量至關重要。服裝縫紉對小負荷區(qū)域的力學性能很敏感，因此關于織物力學性能對縫紉縮皺影響的研究一直備受關注并已有相關報道。Amirbayat等[1-2]推導出織物縫紉起皺的臨界起皺應變條件公式，指出織物彎曲剛度、拉伸模量分別對縫紉縮皺為反向和正向影響。Kawabata等[3]通過力學分析，推導出織物縫紉起皺的臨界縫縮率計算公式，指出織物彎曲剛度、軸向壓縮系數(shù)分別對縫紉縮皺為反向和正向影響。上述縫紉起皺的力學研究為縫紉縮皺實驗研究的開展起到了積極的指導作用，由于織物軸向壓縮系數(shù)難以測量，織物延伸率與拉伸模量、壓縮系數(shù)關系密切，因此研究中通常采用織物延伸率來替代。在薄型織物力學性能與縫縮率關系研究方面，學者們通常采用相關分析、回歸分析探討兩者關系。高雪蓮等[4]研究發(fā)現(xiàn)，薄絲織物經(jīng)向延伸率對經(jīng)向縫縮率為顯著正向相關，而緯向延伸率與緯向縫縮率為負相關，不同紗向織物縫縮率受延伸率的影響趨勢截然相反。WU Qiaoying[5]建立了薄絲織物彎曲剛度對縫縮率的對數(shù)函數(shù)模型，并分別用二次、三次曲線模型擬合經(jīng)向和緯向延伸率與縫縮率關系。常婷[6]建立了經(jīng)向延伸率對縫縮率的三次曲線模型，亦發(fā)現(xiàn)緯向延伸率與縫縮率為低負相關關系，與經(jīng)向情況相反。但上述研究并未對模型參數(shù)的顯著性作檢驗，影響了所建模型的可靠性。

本研究以品質(zhì)要求高、縫紉縮皺問題較嚴重的薄絲織物為試驗對象，通過回歸分析，建立經(jīng)向彎曲剛度、延伸率對經(jīng)向縫縮率的回歸模型，深入揭示織物力學性能對縫紉縮皺的影響機理，以期為織物性能對縫紉縮皺的預測研究奠定基礎，為服裝企業(yè)快速、合理地選擇薄絲織物提供參考。

1 試驗

1.1 試 樣

選取20種具有代表性的常用薄平紋絲織物作為試驗樣品，平方米質(zhì)量小于 86.11g/m2[7]，試樣基本覆蓋薄絲織物的平方米質(zhì)量范圍，原料包括蠶絲、蠶絲與棉交織、滌綸等，織物規(guī)格見表1。

表1 織物基本參數(shù)Tab.1 Basic parameters of fabrics

1.2 織物彎曲剛度和延伸率測試

在標準溫濕度條件下，采用FAST風格儀測試負荷分別在 4.9、19.8、98.0 N/m 下的經(jīng)向延伸率 E5、E20、E100(%)，測試織物經(jīng)向抗彎長度L(mm)，并通過計算得到織物經(jīng)向彎曲剛度B(μN·m)。

1.3 織物縫紉縮皺測試

選擇縫紉皺縮程度最嚴重的經(jīng)向絲縷[4]作研究，裁剪20種試樣尺寸規(guī)格為35 cm×6 cm的經(jīng)向縫條，相同試樣準備3組。為了避免縫紉參數(shù)對縫紉縮皺測試結果的影響，采用相同縫紉條件，選用DDL-8500-7兄弟牌電腦縫紉機，平車E型膠牙送布牙、E16針板、塑膠壓腳、7號球形機針，線跡密度15針/3 cm，9.8×2 tex滌綸線。由同一名絲綢服裝廠熟練技術工按上述縫紉條件進行縫制。

體現(xiàn)織物縫紉前、后尺寸變化特征的縫縮率指標有助于查找服裝縫紉起皺問題產(chǎn)生的原因，是縫皺研究中最為常用的評價指標[4-6，8-10]，也被廣泛應用于服裝生產(chǎn)的質(zhì)量控制，因此本研究采用縫縮率Ss對各試樣縫紉縮皺程度進行客觀評定，Ss=(L0－L1)/L0×100%[3]，其中，L0為織物縫前長度;L1為織物縫后長度。

2 結果與分析

2.1 試驗結果

織物經(jīng)向彎曲剛度、延伸率及縫紉縮皺客觀評價指標縫縮率的測試結果如表2。

2.2 數(shù)據(jù)分析

2.2.1 經(jīng)向延伸率代表性指標的選取

由FAST測試儀得到的3個不同負荷下的延伸率指標間相關系數(shù)均為高度正線性相關，其中E5與E20及E100、E20與 E100之間相關系數(shù)分別為 0.949、 0.886和0.990，指標間信息重疊程度非常高。

表2 織物經(jīng)向彎曲剛度、延伸率及縫縮率的測試結果Tab.2 Test results of warp-wise bending rigidity，percentage of elongation and sewing shrink ratio

采用相關指數(shù)最大法從3個經(jīng)向延伸率指標中選取包含信息量最豐富的代表性指標[8]。計算第j個指標對第i個指標的相關指數(shù)，其中 rij為相關系數(shù)，i≠j，j=1，2，…，m，m 為指標個數(shù)。得到 E5、E20及 E100的相關指數(shù)分別為0.843、0.925、0.867，由此選擇相關指數(shù)最大的 E20作為代表性指標。

2.2.2 彎曲剛度與延伸率的關系

織物經(jīng)向彎曲剛度B與延伸率E20之間的回歸分析結果見表3，兩者之間的關系見圖1。由表3和圖1可知，經(jīng)向彎曲剛度B隨著經(jīng)向延伸率E20的增大先快速遞減，減速迅速減小，當B降低至1 uN·m附近，隨著E20的繼續(xù)增大B僅略微減小，兩者為倒數(shù)曲線函數(shù)關系。表3可見，E20對B的倒數(shù)曲線模型的決定系數(shù)R2為0.934，接近1，表明該模型能很好地解釋兩者之間的關系。

表3 經(jīng)向延伸率E20對經(jīng)向彎曲剛度B的回歸分析結果Tab.3 Regression analysis results of warp-wise percentage of elongation E20 to warp-wise bending rigidity B

圖1 經(jīng)向延伸率E20與經(jīng)向彎曲剛度B的關系Fig.1 Relationship between warp-wise percentage of elongation E20 and warp-wise bending rigidity B

2.2.3 彎曲剛度、延伸率與縫縮率的關系

織物經(jīng)向彎曲剛度B、延伸率E20與經(jīng)向縫縮率Ss之間的回歸分析結果見表4、表5。由表可見所有回歸模型及回歸系數(shù)顯著性檢驗的概率p值均小于顯著性水平α(α取0.05)，表明回歸模型及回歸系數(shù)有統(tǒng)計意義，經(jīng)向彎曲剛度和延伸率對縫縮率有影響顯著。比較兩個模型的決定系數(shù)R2，可見經(jīng)向彎曲剛度B與縫縮率Ss的關系更緊密，影響更強。

表4 經(jīng)向彎曲剛度對經(jīng)向縫縮率的回歸分析結果Tab.4 Regression analysis results of warp-wise bending rigidity to warp-wise sewing shrink ratio

表5 經(jīng)向延伸率對經(jīng)向縫縮率的回歸分析結果Tab.5 Regression analysis results of warp-wise percentage of elongation to warp-wise sewing shrink ratio

由表4和圖2可知，在經(jīng)向彎曲剛度B小于1μN.m左右的較低區(qū)域，經(jīng)向縫縮率Ss隨著B的增大呈快速遞增趨勢，在B大于1μN·m左右的較高區(qū)域，Ss隨著B的增大先快速遞減，而后減速變緩，兩者為分段函數(shù)關系。由表5和圖3可知，經(jīng)向縫縮率Ss隨著經(jīng)向延伸率E20的增大呈先增后減趨勢，兩者為二次曲線函數(shù)關系。這是由于織物縫紉收縮受彎曲剛度B及延伸率E20的共同影響[1-3]，織物彎曲剛度B增加，織物對縫紉中縫線張力作用而產(chǎn)生縫縮的抵抗力增加，織物縫縮率Ss減小;與此同時，織物延伸率E20隨著彎曲剛度B的增加而降低，織物縫紉過程中伸長變形能力降低，使織物產(chǎn)生縫縮的縫線張力增大，從而使織物縫縮率Ss增大。因此，當B的增加對縫縮率Ss的降低作用強于延伸率E20－1的減小對縫縮率Ss的增高作用，則Ss表現(xiàn)為遞減趨勢，即與B呈反向關系而與E20呈正向關系，反之則趨勢相反。如圖1所示，對于B較高E20較低區(qū)域的織物，B的減速遠高于E20的增速，故B對Ss的反向作用更強，表現(xiàn)為隨著B減小、E20增加，Ss呈遞增趨勢;對于B較低E20較高區(qū)域的織物，B的減速遠低于E20的增速，故隨著 B減小、E20增加，Ss呈遞減趨勢。

圖2 經(jīng)向彎曲剛度B與經(jīng)向縫縮率Ss的關系Fig.2 Relationship between warp-wise bending rigidity B and sewing shrink ratio Ss

圖3 經(jīng)向延伸率E20與經(jīng)向縫縮率S s的關系Fig.3 Relationship between warp-wise percentage of elongation E20 and sewing shrink ratio S s

3 結論

1)由FAST測試儀得到的3個不同負荷下的延伸率指標高度相關，其中20 cN負荷下的織物延伸率E20相關系數(shù)最高，包含3個指標的信息達92.5%，是最能體現(xiàn)薄絲織物經(jīng)向延伸率的代表性指標。

2)薄絲織物經(jīng)向延伸率E20對彎曲剛度B的回歸模型為:B=0.63+0.68/E20，決定系數(shù)為 0.934，表明兩力學性能指標間存在極強的倒數(shù)函數(shù)關系。

3)織物縫縮率受Ss彎曲剛度B和經(jīng)向延伸率E20的共同影響，當B的增加對縫縮率Ss的降低作用強于延伸率E20－1的減小對縫縮率Ss的增高作用，則Ss表現(xiàn)為遞減趨勢，即與B呈反向關系而與E20呈正向關系，反之則趨勢相反。

4)分別建立了薄絲織物經(jīng)向彎曲剛度B、經(jīng)向延伸率E20對經(jīng)向縫縮率Ss的分段函數(shù)模型和二次曲線函數(shù)模型，結果表明，隨著織物B及E20的增大，Ss均呈現(xiàn)先增后減的趨勢。由此得出，硬挺織物或易拉伸織物不易出現(xiàn)縫皺，柔軟而不易拉伸的織物易出現(xiàn)嚴重縫皺。

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