仿棉面料服用性能分析與相似度評價

何海洋 劉紅

摘 要：選擇市面上常用的不同規(guī)格仿棉面料和純棉面料，在實驗室條件下對強伸度、頂破性、耐磨性等力學(xué)指標，抗皺、抗起毛起球、懸垂性等外觀保持性指標，和透氣性、透濕性、保暖性等舒適性指標分別進行了測試，并運用模糊相似優(yōu)先比方法對其相似程度進行了評價。結(jié)果表明：仿棉面料在力學(xué)、外觀保持性方面優(yōu)于純棉面料，在透濕性上與純棉面料相當(dāng)，在透氣性、保暖性等方面則不如純棉面料;針織仿棉面料在透氣性和透濕性方面有優(yōu)勢，機織仿棉面料則在保暖性方面表現(xiàn)更好;利用模糊相似優(yōu)先比方法可對仿棉面料與純棉面料的相似度做出量化評價，對仿棉服裝面料的選擇具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：仿棉面料;模糊相似優(yōu)先比;服用性能;評價

中圖分類號：TS177? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：B? ? ? ? ? ?文章編號：1674-2346（2019）04-0009-09

隨著人們對服裝穿著舒適性要求的不斷提高，純棉紡織品因其所具有的吸濕性、保暖性好，手感柔軟等優(yōu)點受到了越來越多消費者的青睞，但在穿著和洗滌過程中也容易出現(xiàn)起皺、縮水、不耐磨等問題，使得其服用性能大打折扣，同時由于棉纖維原料種植資源有限，“糧棉爭地”問題也屢屢出現(xiàn)。為解決這一矛盾，近年來，以我國“十二五”科技支撐計劃“超仿棉聚酯纖維及其紡織品產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)”項目為引領(lǐng)，利用新型差別化聚酯、聚酰胺纖維開發(fā)的仿棉面料逐漸成為研究的熱點并得到了廣泛的應(yīng)用。[1-7]鑒于此，本文選取目前市面上常見的不同規(guī)格仿棉面料分別進行力學(xué)、外觀保持性和舒適性等項目的測試，并模糊相似優(yōu)先比方法對其相似度進行評價，優(yōu)選出綜合性能較好的面料，以期為仿棉面料服裝的設(shè)計與開發(fā)提供一定的參考。

1? ? 實驗部分

1.1? ? 實驗材料

國內(nèi)外仿棉技術(shù)的研究多集中于以化纖為主要原料的仿棉纖維開發(fā)方面，從早期使用滌綸短纖維來模擬棉織物的外觀和手感，到如今通過開發(fā)異形截面、超細、高收縮、多成分共聚等差別化改性纖維，以及在織造、染整等過程中運用新技術(shù)生產(chǎn)出性能達到或超過棉織物的“仿棉”、“超仿棉”產(chǎn)品。[8]從產(chǎn)品原料上來看，強調(diào)可持續(xù)發(fā)展的理念，即利用廢棄的塑料制品再生產(chǎn)，從而實現(xiàn)資源的重復(fù)循環(huán)利用，常見的仿棉面料多采用聚酯、錦綸和粘纖等為主要成分。實驗選取市場上7種常用的針織和3種機織仿棉面料，以及1種純棉面料作為對比試樣，共計11種面料，其基本規(guī)格如表1所示。

1.2? ? 實驗方案

為找出仿棉面料和純棉面料之間的差異，選取織物服用性能中關(guān)注度較大的力學(xué)、外觀保持性和舒適性等實驗項目進行測試，具體方案如表2所示。所有試樣在測試前均置于GB/T 6529-2008規(guī)定的相對濕度為65%€？%、溫度為20 ℃€？ ℃的標準大氣環(huán)境中，至少進行12h以上的調(diào)濕。

2? ? 服用性能分析

2.1? ? 力學(xué)性能

力學(xué)性能包括強伸度、頂破性能和耐磨性能。其中強伸度的衡量參數(shù)選取斷裂強力和斷裂伸長率（條樣法），頂破性能以頂破強力（鋼球法）為指標，耐磨性以耐磨指數(shù)（馬丁代爾法）為判斷依據(jù)，最終實驗結(jié)果如圖1～圖3所示。

在強伸度、頂破性和耐磨性等力學(xué)性能方面，測試數(shù)值越大，表明該項性能越好。由于加入了不同比例的氨綸，從測試結(jié)果不難看出，2#～7#面料的斷裂伸長率明顯高于其它試樣。而總體上來說，不論是針織物還是機織物，10種仿棉面料（1#～10#）的力學(xué)性能均優(yōu)于純棉織物（11#），這與滌綸、錦綸等纖維原料所固有的優(yōu)異力學(xué)性質(zhì)有很大關(guān)系。

2.2? ? 外觀保持性能

外觀保持性能包括抗皺性、起毛起球性和懸垂性測試等項目，其中衡量抗皺性的指標為急彈和緩彈折痕回復(fù)角，其數(shù)值越大，織物越不容易起皺;衡量起毛起球性能的指標為測試等級：5級最好，1級最差，由于組織結(jié)構(gòu)不同，同種原料紗線織成的機織物該項性能要普遍好于針織物;懸垂性的衡量指標則為懸垂系數(shù)，其數(shù)值越小，懸垂性越好，類似地，同等條件下針織物懸垂性一般優(yōu)于機織物。最終實驗結(jié)果如圖4～圖6所示。

由測試結(jié)果可以看出，10種仿棉面料（1#～10#）的急彈和緩彈總折痕回復(fù)角明顯大于純棉織物， 8#斜紋機織面料的抗皺性能最好;3種機織物（8#、9#、10#）的抗起毛起球等級均高于針織物，且所有試樣都要比純棉針織物好;7種針織面料懸垂系數(shù)均低于30%，接近或優(yōu)于純棉織物，屬于手感柔軟的面料。總體上，仿棉面料在抗皺性、抗起毛起球性和懸垂性等方面的性能均好于純棉面料（11#）。

2.3? ? 舒適性

舒適性能包括透氣性、透濕性和保暖性測試等項目，其中衡量透氣性的指標為透氣率，其數(shù)值越大透氣性越好;衡量透濕性的指標為透濕量（吸濕法），其數(shù)值越大透濕性越好;在衡量保暖性的指標中較為可靠的是熱阻克羅值，其數(shù)值越大，保暖性越好。最終實驗結(jié)果如圖7～圖9所示。

由測試結(jié)果可看出，仿棉面料透氣性普遍比純棉面料要差;在透濕性方面只有5#和7#試樣稍差，其余試樣基本和純棉面料相當(dāng);而在保暖性方面，除2#和9#試樣外，仿棉面料均不如純棉面料。

3? ? 相似度評價

為了評價仿棉面料與純棉面料的相似程度，選用模糊相似優(yōu)先比方法（Fuzzy Similarity Priority Ratio Method）對實驗用仿棉面料試樣進行分析。此外，由于實驗中所選面料樣品的力學(xué)性能和外觀保持性能均基本優(yōu)于純棉面料，因此在進行評價時，更多考慮使用衡量織物舒適性的3項指標，即透氣性、透濕性和保暖性作為評價依據(jù)，具體測試數(shù)據(jù)如表3所示。

3.1? ? 模糊相似優(yōu)先比法

模糊相似優(yōu)先比是模糊性度量的一種形式，用成對的樣品與固定的樣品作比較，以確定哪一個樣品與固定樣品更相似。[9]假設(shè)樣本Si和Sj與固定樣本Sk比較，其相似優(yōu)先比Rij的確定，通常有海明距離和歐氏距離兩種方法，[10]本課題采用海明距離，其公式為：

（1）

（2）

其中? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 。若Rij在[0.5，1]之間，則表示Si比Sj優(yōu)先;若Rij在[0，0.5]之間，則表示Sj比Si優(yōu)先;若Rij=1，則表示Si比Sj顯然優(yōu)先;若Rij=0，則表示Sj比Si顯然優(yōu)先;若Rij=0.5，則表示Si和Sj不分伯仲，無法確定優(yōu)先。

具體步驟如下：

首先選取1#～10#仿棉面料依次記為S1、S2……S10，作為對比樣本，選取11#純棉面料記為S11，作為固定樣本，以透氣率、透濕量和熱阻3個因素作為相似因子，依次記為X1、X2和X3。首先計算X1，S1、S2和固定樣品S11之間的相似程度優(yōu)先比為：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（3）

也就是說，對于固定樣本S11來說，S1比S2優(yōu)先。同法可求得所有Rij，并分別列出3個因子的10€？0模糊相似比矩陣。然后在相似比矩陣中，由小到大選定閾值 ，以其下降過程中除對角線元素外全行最先為1的那行樣本最為相似，記序號為1，然后刪除相應(yīng)的行和列，繼續(xù)降低 值，直至截距處理完畢，序號值依次記為2、3、4……10。每個樣本每個因素都會產(chǎn)生一個反映相似程度的序號值，最后將該樣本所有因素的序號值相加，即可得出其與固定樣本相似程度的綜合評分，得分越小表明相似程度越高，最終計算結(jié)果如表4所示。

3.2? ? 分析與討論

所有樣本評價直觀得分如圖10所示，80%的樣本相似度評分在15分以下，說明其與純棉面料具有相對較高的相似度;各樣本評分的差值在5～16之間，說明它們之間的相似程度有較大差異。

1） 綜合評分：對于7個針織物樣本來說，2#得分最低，說明其和純棉面料的相似度最高，其余樣本則相差不大，得分區(qū)間為12～15之間;在3個機織物樣本中，9#得分相對最低，雖然相似程度在所有樣本中并非最高，但從各項性能數(shù)據(jù)來看，屬于比較均衡和接近純棉面料性能的品種，后續(xù)可增加機織物作為對比樣本以進一步提高評價的客觀性和科學(xué)性。

2） 各項性能因子評分：從透氣性因子來看，針織物普遍優(yōu)于機織物樣本，這與針織物線圈組織結(jié)構(gòu)更利于空氣的穿透有關(guān)。唯一的例外是9#機織物樣本，透氣性評分排名第三。原因在于該樣本厚度和克重都較小，本身屬于輕薄類雪紡仿棉織物，也利于空氣透過。從透濕性因子來看，針織物一般也優(yōu)于機織物樣本。從保暖性因子來看，機織物評分則相對比針織物要好，部分原因在于其較為密實的織物組織結(jié)構(gòu)有效阻礙了熱量的散發(fā)。

4? ? 結(jié)論

通過對所選市面上常見仿棉服用性能的測試、分析和相似度評價，主要得到以下結(jié)論：

1） 仿棉面料的力學(xué)性能、外觀保持性能均普遍優(yōu)于純棉面料;在舒適性相關(guān)指標上，透濕性與純棉面料相當(dāng)，透氣性和保暖性則不如純棉面料。

2） 針織仿棉面料在透氣性和透濕性方面有優(yōu)勢，機織仿棉面料則在保暖性方面表現(xiàn)更好。選購仿棉服裝面料時，其力學(xué)性能和外觀保持性可不作為主要參考點，關(guān)注點可集中于舒適性方面，如對透氣性和透濕性有要求，優(yōu)先選擇針織面料，重點考慮紗支、厚度和克重（面密度）較小的織物品種;如對保暖性有要求，則優(yōu)先選擇機織面料，可考慮密度較大、厚度和克重適中的面料品種。

3） 利用模糊相似優(yōu)先比方法能夠有效對仿棉面料與純棉面料的相似程度做出量化評價，可為其它類似服裝面料的評價和選購提供一定的借鑒。

參考文獻

[1]蔣建清，楊新勇，章水龍，等.新型仿棉聚酯纖維混紡紗的開發(fā)及性能測試[J].棉紡織技術(shù)，2017，45（9）：9-12.

[2]瞿靜，徐建昌，張素青.高品質(zhì)聚酯仿棉緯編針織產(chǎn)品開發(fā)[J].紡織導(dǎo)報，2018 （10）：130-133.

[3]王啟明.高密仿棉聚酯針織襯衫面料的開發(fā)與性能研究[J].針織工業(yè)，2014（1）：1-3.

[4]明霞，陳行，鄒岸格.超仿棉儀綸混紡紗的性能對比分析[J]. 紡織科學(xué)與工程學(xué)報，2018，35（3）：5-8.

[5]張瑞萍，戴悅，胡亞楠， 等.基于氬氣等離子體的仿棉織物親水改性[J].印染，2019 （5）：15-19.

[6]戴悅，張瑞萍，韋淑娟，等.仿棉織物的吸濕排汗整理[J]. 印染助劑，2018，35（1）：53-55.

[7]李龍真，徐錦龍，繆國華，等.超大容量熔體直紡仿棉共聚酯纖維產(chǎn)業(yè)化工藝優(yōu)化[J].紡織學(xué)報，2017，38（1）：17-22.

[8]周建迪，趙連英，章友鶴，等.國內(nèi)超仿棉纖維開發(fā)及應(yīng)用情況探析[J].浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2016（4）：1-9.

[9]李希燦.模糊數(shù)學(xué)方法及應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2017.

[10]魏霖靜，馬暉玲.基于模糊相似優(yōu)先比法的草坪草引種土壤指標的相似性分析[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2017，52（4）：145-148.

Wearing Properties Analysis and Similarity Evaluation of Cotton-like Fabrics

HE Hai-yang? LIU Hong

（College of Fashion，Henan University of Engineering，Zhengzhou，Henan 451191，China）

Abstract：Under laboratory conditions，several commonly used cotton-like fabrics and pure cotton fabrics with different specifications were selected to test the mechanical indexes such as strength and elongation，bursting force and abrasion resistance，the appearance retention indexes such as wrinkle resistance，pilling resistance and drape resistance，and the comfort indexes such as air permeability，moisture permeability and heat preservation，etc.Similarity evaluation was carried out by using fuzzy similarity priority ratio method.The results show that the cotton-like fabrics are superior to pure cotton fabrics in mechanics and appearance retention，with similar moisture permeability，but not as good as the pure cotton fabrics in terms of air permeability and warmth retention.Knitted cotton-like fabrics have advantages in air permeability and moisture permeability，while woven cotton-like fabrics have better performance in warmth retention.The fuzzy similarity priority ratio method can be used to quantitatively evaluate the similarity between cotton-like fabric and pure cotton fabric，which has certain guiding significance for the selection of cotton-like clothing fabric.

Key words：cotton-like fabrics;fuzzy similarity priority ratio;wearing properties;evaluation