基于馬鞍法的機(jī)織物彎曲性能測(cè)試方法的有效性研究

程浩南

（江西服裝學(xué)院工程分院，江西南昌 330201）

織物的彎曲性能是評(píng)價(jià)織物風(fēng)格的一項(xiàng)重要力學(xué)性能指標(biāo)，受到人們的廣泛關(guān)注[1]。在穿著中彎曲性能直接影響著內(nèi)衣的貼身性、柔軟性和懸垂特性，也影響著外衣的挺括性、抗皺性、保形與造型等特征[2-4]。

現(xiàn)有織物測(cè)試方法有多種，其中包括中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)提出，全國(guó)紡織品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)分會(huì)歸口，紡織工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所、國(guó)家紡織品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心起草的GB18318—2009 中的6種方法，斜面法、心形法、格萊法、懸臂法、純彎曲法以及馬鞍法[5]。

馬鞍法雖然被寫(xiě)進(jìn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中作為織物彎曲性能測(cè)試的第六部分，但是具體的測(cè)試方法并沒(méi)有給出[5]。根據(jù)織物馬鞍狀彎曲的特點(diǎn)，在楊振威等人的研究基礎(chǔ)上[6]，本文自制了一套馬鞍狀織物彎曲的測(cè)試裝置，該裝置與Instron萬(wàn)能強(qiáng)力機(jī)相配合，將最大抗彎曲力FM和彎曲遲滯A作為測(cè)試指標(biāo)[7]，然后再利用KES風(fēng)格儀對(duì)織物的測(cè)試，分別將KES風(fēng)格儀測(cè)試指標(biāo)中的平均彎曲剛度B和平均彎曲滯后量2HB進(jìn)行線(xiàn)性相關(guān)性分析，探討織物基于馬鞍法對(duì)織物彎曲性能進(jìn)行測(cè)試的有效性，為織物彎曲性能測(cè)試方法的研究提供一些理論參考。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)過(guò)程選用純棉、化纖和毛織物3種不同材料的機(jī)織物，每種織物各取2種試樣，其具體規(guī)格參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 試樣規(guī)格具體參數(shù)

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)參數(shù)

KES織物風(fēng)格儀織物（日本KATO公司生產(chǎn)）；自制織物馬鞍狀彎曲測(cè)試夾具，如圖1所示，試樣長(zhǎng)度選擇65mm，試樣寬度30mm，馬鞍肩寬25mm，加載速度20mm/min；Instron 5966型萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)（美國(guó)英斯特朗公司），該儀器使用Bluehill 2軟件，力傳感器有2.5 N，載荷精度 ± 0.1%，加載速度范圍0.05-1000 mm/min，傳感器識(shí)別模式可用于載荷傳感器和引伸計(jì)的自動(dòng)傳感器識(shí)別。

圖 1 馬鞍法織物彎曲性能試樣夾持裝置

1.3 織物彎曲性測(cè)試

1.3.1 KES織物風(fēng)格儀彎曲測(cè)試

織物在受到力或力矩作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，織物的彎曲性能就是織物本身抵抗彎曲變形的能力。風(fēng)格儀的原理便是令織物在經(jīng)/緯向產(chǎn)生規(guī)定程度的彎曲變形，然后測(cè)試織物在規(guī)定彎曲變形下的抗彎剛度等指標(biāo)。

1.3.1.1 試樣制作：在織物經(jīng)過(guò)低溫熨燙、自然干燥、消除內(nèi)應(yīng)力后將織物裁剪成20cm×20cm的試樣，經(jīng)緯向分別做好標(biāo)記，后調(diào)濕24小時(shí),測(cè)試環(huán)境保持在溫度為(20±2) 和相對(duì)濕度為(65±2) %，夾距為1cm,實(shí)驗(yàn)速度為（曲率）0.5cm-1，試樣彎曲曲率擺動(dòng)范圍為2.5cm-1。

1.3.1.2 測(cè)試指標(biāo)和測(cè)試結(jié)果的記錄：平均彎曲剛度BK(cN·cm2/cm)，其風(fēng)格含義為織物的身骨（剛?cè)嵝裕Ｆ骄鶑澢鷾罅?HB（cN·cm/cm)，其風(fēng)格含義為織物的活絡(luò)（彈跳性），其值越小，變形回復(fù)能力越好。

1.3.2 自制馬鞍法織物彎曲裝置彎曲測(cè)試

1.3.2.1 試樣制作及要求。將織物經(jīng)過(guò)低溫熨燙、自然干燥、消除內(nèi)應(yīng)力。根據(jù)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表的內(nèi)容，將6種織物按照經(jīng)緯向和實(shí)驗(yàn)要求尺寸（長(zhǎng)度65mm，寬度30mm）進(jìn)行裁剪，做好標(biāo)記，然后調(diào)濕24小時(shí)，測(cè)試環(huán)境保持在溫度為(20±2) 和相對(duì)濕度為(65±2) %。

1.3.2.2 將試樣按一定肩寬彎曲成馬鞍狀，固定在加持面上。將加載面與Instron傳感器相連。當(dāng)加載面隨著萬(wàn)能強(qiáng)力機(jī)橫梁一定速度勻速下降，加載面與試樣接觸并出現(xiàn)一定負(fù)荷時(shí)位移計(jì)為0，當(dāng)彎曲到一定位移之后，加載面隨著橫梁按同一速度返回，返回到位移0值處。Instron自動(dòng)記錄位移與載荷，并且輸出載荷—位移曲線(xiàn)，這樣完成了數(shù)據(jù)的采集過(guò)程。1.3.2.3 測(cè)試指標(biāo)和測(cè)試結(jié)果的記錄。只要記錄最大抗彎曲力FM（cN/mm），表示織物彎曲位移為20mm時(shí)試樣上的抗彎力；彎曲遲滯A（cN/mm）表示織物彎曲過(guò)程中彎曲曲線(xiàn)和恢復(fù)曲線(xiàn)的最大差值。

2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析

2.1 織物彎曲性測(cè)試數(shù)據(jù)

分別采用自制的馬鞍法織物彎曲測(cè)試裝置和KES織物風(fēng)格儀對(duì)6種不同織物的經(jīng)緯向進(jìn)行彎曲性能測(cè)試，其具體測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

分別將表中FM與BK和A與2HB相對(duì)應(yīng)的測(cè)試數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行線(xiàn)性相關(guān)分析，在置信度為95%的情況下，得出兩組測(cè)試指標(biāo)的線(xiàn)性相關(guān)曲線(xiàn)、相關(guān)方程以及各項(xiàng)系數(shù)，具體見(jiàn)表3。

表2 兩種彎曲測(cè)試方法具體測(cè)試結(jié)果

表3 FM與BK和A與2HB兩組測(cè)試指標(biāo)的相關(guān)性

圖2顯示:馬鞍法最大抗彎力與KES彎曲剛度呈顯著的正線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系，即彎曲剛度越大的織物，也就越硬挺，是越不容易彎曲的織物，在馬鞍法中最大抗彎力也就相應(yīng)越大。對(duì)應(yīng)的回歸方程是：BK=0.014+0.018×FM，判定系數(shù)為R2=0.982。

圖 2 最大彎曲力FM與彎曲剛度BK線(xiàn)性相關(guān)曲線(xiàn)

圖3 彎曲遲滯A與彎曲滯后HB的線(xiàn)性相關(guān)曲線(xiàn)

圖3顯示，馬鞍法彎曲遲滯A與KES的彎曲滯后矩成明顯的線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系，彎曲滯后矩增大，彎曲遲滯也明顯增大，表示織物抵抗彎曲的能力越弱，對(duì)應(yīng)的回歸方程是：2HB=0.032+0.026×A，判定系數(shù)R2=0.907。

由查F檢驗(yàn)表知，在置信度為95%的情況下，F(xiàn)0.05(1，12-2)=4.96；表3-9中的F值均大于4.96，這表明線(xiàn)性相關(guān)方程都有效，說(shuō)明了利用自制的馬鞍法測(cè)試裝置對(duì)機(jī)織物進(jìn)行彎曲測(cè)試的結(jié)果與利用KES測(cè)試結(jié)果之間具有良好的線(xiàn)性相關(guān)，即驗(yàn)證了機(jī)織物基于馬鞍法進(jìn)行彎曲性能測(cè)試具有實(shí)測(cè)有效性。

3 結(jié)論

將自制實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與KES風(fēng)格儀進(jìn)行相關(guān)性線(xiàn)性分析，發(fā)現(xiàn)單次循環(huán)測(cè)試結(jié)果相關(guān)性較好，說(shuō)明內(nèi)在抗彎?rùn)C(jī)理是一致的，進(jìn)一步驗(yàn)證織物基于馬鞍法進(jìn)行彎曲性能測(cè)試的有效性。但是由于時(shí)間和成本的原因，自制馬鞍法織物彎曲裝置稍顯粗糙，實(shí)驗(yàn)的試樣也較少，不能準(zhǔn)確地表達(dá)實(shí)驗(yàn)的目的，在以后的研究中，還需要進(jìn)一步提高該測(cè)試裝置的加工精度，增加試樣的種類(lèi)和數(shù)量，才能更準(zhǔn)確地驗(yàn)證織物基于馬鞍法進(jìn)行彎曲性能測(cè)試的有效性。

[1]姚 穆．紡織材料學(xué)[M]．北京：中國(guó)紡織出版社.1996.

[2]楊 萍．紗線(xiàn)與織物的彎曲剛度研究［D]．上海: 東華大學(xué).2002: 23－47．

[3]KANG Taejin， JOO Kiho． Analyzing fabric bucking based on nonlinear bending properties[J]．Textile Research Journal.2004(74): 172 － 177．

[4]劉成霞，韓永華，張才前.基于圖像處理的織物彎曲性能測(cè)試方法[J].紡織學(xué)報(bào).2013,34(7):52-56.

[5]GB/T 18318.1-2009,紡織品彎曲性能的測(cè)定第六部分:馬鞍法[S].北京:北京標(biāo)準(zhǔn)出版社.2009.

[6]楊振威，燕紅雁，張 輝．織物馬鞍狀彎曲試驗(yàn)研究[J]．紡織科技進(jìn)展.2014(1):40-43.

[7]劉延波.紡織材料彎曲性能測(cè)試新方法[J].紡織學(xué)報(bào).1992.13(6):27-29.