織物防透視性測試方法

林立虎，沈潤華，朱亞冠，陳怡清，蔡佳仕，袁志磊

（上海海關(guān)工業(yè)品與原材料檢測技術(shù)中心，上海 200135）

織物的防透視性是指在可見光照條件下，由于織物的視覺屏蔽作用而使被遮蓋的人體或內(nèi)衣無法被外界觀察清楚的性能［1］。近年來，服用紡織品呈輕薄化趨勢，防透視性不足的問題逐漸顯現(xiàn)，尤其是白色和淺色織物［2］，針對此問題，已研發(fā)出相應(yīng)的功能性產(chǎn)品。織物防透視性的測試方法包括主觀測試法和客觀測試法。主觀測試法通過人眼視覺對防透視效果進(jìn)行評價，例如：（1）將織物覆蓋在評定變色用灰色樣卡的1 級色塊上，得到類似色差的5 級9 檔防透視效果值［3］；（2）將織物覆蓋在用于評價防透視等級的樣卡上，觀察樣卡中各等級下字母“E”的缺口方向，根據(jù)能辨認(rèn)出的最低等級來評定織物的防透視性［4］。客觀測試法用儀器測試織物的各種光學(xué)指標(biāo)，對防透視性進(jìn)行評價，例如用白度計(jì)測定織物的白度［5］，用分光光度計(jì)測定織物在可見光波長范圍的透射率和反射率［5］，用計(jì)算機(jī)軟件獲取相機(jī)拍攝的防透視圖片亮度比［6］，用電腦色差儀測定織物背襯標(biāo)準(zhǔn)黑白板的色差［7］等。色度儀是紡織印染行業(yè)廣泛使用的設(shè)備，主要用于織物的顏色管理，功能強(qiáng)大，輸出的數(shù)據(jù)不僅有色差、色度空間坐標(biāo)、明度等，還有織物對不同可見光波段的反射率。本實(shí)驗(yàn)以色度儀作為測試儀器，研究550 nm 處的反射率、可見光波段平均反射率和明度對織物防透視性的評價情況，并與人眼主觀評價進(jìn)行對比，評估其作為織物防透視性評價指標(biāo)的相關(guān)性。

透視原理示意圖見圖1。

圖1 透視原理示意圖

由圖1 可知，環(huán)境中的光照射到織物表面，經(jīng)過反射、吸收和散射后，還有一部分光透過織物照射到人體或內(nèi)衣上，再次發(fā)生反射、吸收、散射。這部分光作為入射光照射到織物內(nèi)側(cè)，再經(jīng)過反射、吸收以及散射后，透過織物進(jìn)入人眼，形成織物的透視性［3］。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試樣

選取不同顏色、組織結(jié)構(gòu)、厚度、紗線密度及單位面積質(zhì)量的織物50塊，具體規(guī)格見表1。

表1 織物的規(guī)格參數(shù)

1.2 測試

1.2.1 主觀測試法

主觀測試法模擬織物在實(shí)際穿著過程中的透視情形，通過人眼視覺對防透視效果進(jìn)行評價。本實(shí)驗(yàn)在A4紙上打印初號、加粗的黑色“米”字，將試樣平鋪在“米”字上，在D65標(biāo)準(zhǔn)光源箱內(nèi)觀察各試樣“米”字的透視情形。試樣正面向上，與光源箱底部呈45°，觀察者視角和試樣呈90°，距離30 cm，按透視程度由高到低對試樣依次排序。實(shí)驗(yàn)由視力正常的3 人完成，計(jì)算每個試樣的3 人排序之和，再由低到高排序，得到最終的排序結(jié)果，即主觀評價秩位。

1.2.2 客觀測試法

根據(jù)織物透視原理，織物的透視程度取決于二次反射光的影響在總反射光影響中的占比。本實(shí)驗(yàn)用織物背襯標(biāo)準(zhǔn)白板光學(xué)指標(biāo)表征織物總反射光的影響，包括一次反射光和二次反射光的影響，用織物背襯標(biāo)準(zhǔn)黑板光學(xué)指標(biāo)表征織物一次反射光（去除二次反射光）的影響。S（防透視指數(shù)）=Sb/Sw×100%，式中，Sb為織物背襯標(biāo)準(zhǔn)黑板測試值；Sw為織物背襯標(biāo)準(zhǔn)白板測試值。防透視指數(shù)越小，二次反射光的影響占比越大，織物的防透視性越差；反之，織物的防透視性越好。

本實(shí)驗(yàn)的光學(xué)指標(biāo)采用CE 7000A 型Datacolor 色度儀進(jìn)行測定，光源為D65標(biāo)準(zhǔn)光源。光學(xué)指標(biāo)有3種：550 nm 反射率R550、可見光波段（360～750 nm）平均反射率和明度L值。其中，R550和L直接由色度儀測得，通過每隔10 nm 讀取一次反射率值來計(jì)算算術(shù)平均值。試樣尺寸為5 cm×5 cm，測試前在標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境下放置4 h 以上，每個試樣測3 次，取平均值。測試時將織物背面與白板或黑板貼合，正面朝向測試孔，測試光學(xué)指標(biāo)值，計(jì)算得到防透視指數(shù)，從低至高依次排序，得到防透視指數(shù)秩位。

1.2.3 相關(guān)性分析方法

3 種光學(xué)指標(biāo)評價織物防透視性的有效性可以通過計(jì)算其與主觀評價結(jié)果的相關(guān)程度確定。相關(guān)性分析有助于了解兩個變量之間的線性相關(guān)程度，用描述雙變量數(shù)據(jù)關(guān)系的相關(guān)系數(shù)rs來表示［7］。本實(shí)驗(yàn)用Spearman 相關(guān)系數(shù)法計(jì)算防透視指數(shù)和主觀評價結(jié)果的相關(guān)系數(shù)。Spearman相關(guān)系數(shù)法需先將雙變量樣本指標(biāo)按從小到大順序排列得到秩位來代替實(shí)際數(shù)據(jù)，再按下式［7］進(jìn)行計(jì)算：

式中，d為兩個對應(yīng)變量秩位之差；n為樣本容量。算得rs后進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，查表得到置信界限α=1%時Spearman 秩相關(guān)系數(shù)臨界值r（α,n）。若|rs|>r，通過顯著性檢驗(yàn)；反之則未通過。通常情況可參照表2［7］。

表2 相關(guān)系數(shù)大小的含義

2 結(jié)果與分析

2.1 基于R550的防透視指數(shù)

人眼對550 nm 處的綠光最敏感，故選擇R550作為研究指標(biāo)之一。由表3 可知，試樣1～45 都不具備完全的防透視性，試樣46～50 具有完全防透視性，防透視指數(shù)達(dá)到99%以上，和人眼主觀評價一致。但防透視指數(shù)變化趨勢和人眼主觀感知的變化趨勢并不完全一致，試樣1～15 中有2 個試樣的秩位差絕對值超過10，試樣16～30 中有3 個試樣的秩位差絕對值超過10，試樣31～45 中有6 個試樣的秩位差絕對值超過10。由此可見，基于R550的防透視指數(shù)在防透視程度較低區(qū)間的變化趨勢和人眼主觀感知大體吻合，在較高區(qū)間存在較大差異。防透視指數(shù)與人眼主觀評價的相關(guān)系數(shù)為0.805 7，顯著性檢驗(yàn)結(jié)果為高度相關(guān)。

表3 基于R550的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

續(xù)表3

2.2 基于平均反射率的防透視指數(shù)

由表4 可以看出，試樣46～50 的防透視指數(shù)都高于試樣1～45，和人眼主觀評價一致。試樣1～15 中有0個試樣的秩位差絕對值超過10，試樣16～30 中有3 個試樣的秩位差絕對值超過10，試樣31～45 中有2 個試樣的秩位差絕對值超過10。由此可見，基于可見光波段平均反射率的防透視指數(shù)和人眼主觀感知的變化趨勢大部分相同，但有5 個差異明顯。防透視指數(shù)與人眼主觀評價的相關(guān)系數(shù)為0.918 1，顯著性檢驗(yàn)結(jié)果為高度相關(guān)。

表4 基于平均反射率的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

續(xù)表4

2.3 基于明度的防透視指數(shù)

明度是人眼對物體明亮度的感覺。色彩光亮度越高，人眼感覺越明亮，明度越高，各種色調(diào)的明度不同［8］。織物的防透視性涉及人體/內(nèi)衣與作為覆蓋物的織物在人眼中形成的綜合視覺感受，明度可以綜合反映色彩及明暗的差異，故選為研究指標(biāo)之一。由表5可以看出，試樣46～50 的防透視指數(shù)都高于試樣1～45，和人眼主觀評價一致。試樣1～15 中有0 個試樣的秩位差絕對值超過10，試樣16～30 中有1 個試樣的秩位差絕對值超過10，試樣31～45 有1 個試樣的秩位差絕對值超過10。由此可見，基于明度的防透視指數(shù)和人眼主觀感知的變化趨勢基本吻合，與人眼主觀評價的相關(guān)系數(shù)為0.953 0，顯著性檢驗(yàn)結(jié)果為高度相關(guān)，且在3種光學(xué)指標(biāo)中最高。

表5 基于明度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

續(xù)表5

2.4 綜合分析

由表6 可知，采用3 種光學(xué)指標(biāo)分別得到的防透視指數(shù)與主觀評價結(jié)果相關(guān)性不同。基于550 nm 處反射率的防透視指數(shù)與人眼主觀評價的相關(guān)系數(shù)最低，主要是因?yàn)轭伾o人的視覺感受是各波段綜合作用的結(jié)果，雖然人眼對550 nm 的綠光最敏感，但其他波長的光也有影響，僅以基于550 nm 處反射率的防透視指數(shù)來表征織物的防透視性有一定局限性。平均反射率綜合考慮整個可見光波段的影響，比僅考慮550 nm處的反射率更全面。基于明度的防透視指數(shù)相關(guān)程度最高，主要因?yàn)槊鞫仁茄劬ξ矬w表面明暗程度的感覺，能夠反映所有色彩的差異，是一個與人眼主觀感覺密切相關(guān)的光學(xué)指標(biāo)，在表征織物防透視性時與人眼主觀感覺更接近。所以，基于明度的防透視指數(shù)最適合評價織物的防透視性。織物的防透視指數(shù)與織物顏色、組織結(jié)構(gòu)、厚度、紗線密度、單位面積質(zhì)量等因素有關(guān)。結(jié)果表明，試樣顏色越深，防透視指數(shù)越高，防透視性越好；試樣厚度、紗線密度和單位面積質(zhì)量越大，防透視指數(shù)也會越高，防透視性越好。

表6 防透視指數(shù)與主觀評價的相關(guān)性

3 結(jié)論

基于550 nm 處反射率的防透視指數(shù)與人眼主觀評價的相關(guān)性低于基于可見光波段平均反射率和明度，基于明度的防透視指數(shù)相關(guān)性最高。因此，基于明度的防透視指數(shù)最適合評價織物的防透視性。此外，織物顏色越深、密度越大、厚度越大，防透視指數(shù)越高，防透視性越好。