面料的物理力學(xué)性能研究綜述

繆 彥

（上饒幼兒師范高等專科學(xué)校，江西 上饒 334000）

作為服裝生產(chǎn)與設(shè)計的基本材料，面料的風(fēng)格、曲面成型性、服裝生產(chǎn)加工直接受到面料物理力學(xué)性能的影響。因此，面料的物理力學(xué)性能一直都是服裝學(xué)科的研究熱點。本研究主要綜述近年來人們對面料物理力學(xué)性能的研究，呼吁面料生產(chǎn)者在設(shè)計與生產(chǎn)面料的過程中，既要關(guān)注面料的花色、外觀及品種的美學(xué)，又要關(guān)注面料的物理力學(xué)性能，結(jié)合服裝的具體用途與款式，對面料的物理力學(xué)性能進行科學(xué)有效的設(shè)計，生產(chǎn)出更加優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)及個性化的服裝。

1 面料的物理力學(xué)性能概述

在外力作用的影響下，面料會出現(xiàn)應(yīng)力與變形情況，這種情況所展現(xiàn)的性能就是面料的物理機械性能，包括強度、伸長、彈性、耐磨性等性能。

1.1 強度性能

強度性能主要包括3個方面。（1）面料的拉伸強度和斷裂伸長率。面料在使用過程中受到較大的拉伸力作用時，往往會出現(xiàn)拉伸斷裂，而面料受力斷裂時產(chǎn)生的拉伸力就是斷裂強度，且這一過程中出現(xiàn)的變形占原長的百分數(shù)就是斷裂伸長率，通常纖維的性質(zhì)、面料的組織、紗線的結(jié)構(gòu)、染整后加工等方面都直接受面料的拉伸斷裂性能影響。（2）面料的撕裂強度。使用面料時，紗線可能會被異物鉤住而出現(xiàn)斷裂，或是面料局部被夾持拉扯而出現(xiàn)撕裂、撕破情況。面料撕裂強度的影響因素與拉伸性能相同，但紗線在面料中的交織阻力會影響到面料的撕裂性能，而面料的撕裂性能可較好地反映面料的板結(jié)、活絡(luò)等風(fēng)格特征。（3）面料的頂裂強度。面料局部在垂直于面料平面的負荷影響下遭到破壞就是頂裂[1]。

1.2 抗皺性和彈性

抗皺性主要是面料抵抗彎曲變形的能力，即折痕回復(fù)性；彈性主要是面料變形后的恢復(fù)能力。抗皺性與彈性都屬于面料的彎曲性能。面料并不是完全彈性體，受到外力作用時，往往會出現(xiàn)可變的彈性變形與不可變的塑性變形。在外力消失以后，面料可以迅速恢復(fù)原狀，或是在一段時間后漸漸恢復(fù)原狀，就是可變彈性變形。若外力消除后面料無法恢復(fù)原狀，就是不可變塑性變形。纖維性質(zhì)、面料組織、紗線結(jié)構(gòu)等均會影響面料的彈性與抗皺性[2]。

1.3 耐磨性

使用面料時，在不同的使用場合會受到不同的外界因素影響，出現(xiàn)不同程度的使用價值下降問題，甚至造成損壞。面料在一定使用環(huán)境下抵抗損壞的性能，就是面料的耐用性。

2 面料物理力學(xué)性能的影響

2.1 手感方面

織物的手感主要指人在觸摸面料的過程中產(chǎn)生的一種綜合感覺。目前，人們在研究手感的過程中，大多采用主觀評價法與客觀評價法，但主觀評價法的效果極易受到人為因素的影響，不同的人產(chǎn)生的感覺不同，導(dǎo)致評價結(jié)構(gòu)存在較大的誤差，所以需要探究面料手感的客觀評價方法。國外相關(guān)學(xué)者認為，織物手感的評價可以將彎曲長度與柔軟剛度等力學(xué)指標(biāo)作為基準，這就是織物手感客觀評價的開端。具體的研究方法是運用彈性力學(xué)理論，早期研究織物的彎曲剛度。織物的風(fēng)格極易受到彎曲剛度的影響，因此，很多紡織學(xué)科專家已經(jīng)開始比較系統(tǒng)、全面地研究面料的彎曲剛度，取得了諸多理論成果，如基于面料的彎曲剛度、彎曲長度與織物模量的數(shù)量關(guān)系，研發(fā)了織物彎曲剛度測試儀，為今后開展織物的力學(xué)性能研究奠定了良好的基礎(chǔ)[3]。近年來，關(guān)于織物力學(xué)性能方面的研究成果主要包括：（1）日本紡織專家研發(fā)了KES織物風(fēng)格儀，可對16種物理力學(xué)指標(biāo)進行測定，判斷面料的手感風(fēng)格，且結(jié)合織物的基本風(fēng)格明確面料的用途，為面料生產(chǎn)商生產(chǎn)面料、設(shè)計人員選用面料提供了有效的幫助；（2）有學(xué)者結(jié)合KES力學(xué)性能，借助主成分分析法，進一步劃分了各種用途織物的手感，為面料的生產(chǎn)與選擇提供了一定的指導(dǎo)；（3）日本新合纖仿真借助設(shè)計科學(xué)的力學(xué)性能實現(xiàn)了真絲織物的手感效應(yīng)。

2.2 服裝生產(chǎn)加工方面

面料的物理力學(xué)性能既會對織物手感造成很大程度的影響，又會對服裝生產(chǎn)加工的質(zhì)量與難度造成一定程度的影響。調(diào)查顯示，織物在低應(yīng)力環(huán)境下呈現(xiàn)的物理力學(xué)性能直接關(guān)系到服裝的生產(chǎn)加工，影響因素有變形性、彎曲剛度、厚度、拉伸伸長等。目前，關(guān)于面料物理力學(xué)性能對服裝生產(chǎn)加工的影響，紡織專業(yè)學(xué)者的理論研究成果主要有：（1）織物可縫性和織物力學(xué)性能存在良好的相關(guān)性，面料經(jīng)緯向伸長、彎曲剛度、厚度、剪切剛度、熨燙收縮率等直接影響服裝尺寸變化、縫線起皺、衣袖不正等問題。秋冬用毛西裝面料的經(jīng)向伸長率最好控制在4%～9%；（2）采用CISRO研發(fā)的織物物理力學(xué)性能客觀迅速測試系統(tǒng)FAST測試儀，對織物相關(guān)物理力學(xué)性能進行測定，有助于判斷織物加工成服裝時容易出現(xiàn)的問題和難度。該測試儀的組成部分有FAST-1壓縮儀、FAST-2彎曲儀、FAST-3延伸儀，還采用了FAST-4尺寸穩(wěn)定性試驗方法；可借助微波對測試樣本進行干燥，1 h就可以完成測試，相較于傳統(tǒng)的測試方法，大大節(jié)省了測試時間，因此在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，尤其是對毛織物的質(zhì)量測試和判斷、生產(chǎn)與管理發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。同時，通過對比已設(shè)定的物理力學(xué)指標(biāo)范圍和FAST測試結(jié)果，可預(yù)測服裝生產(chǎn)加工可能存在的質(zhì)量問題；（3）通過對國產(chǎn)輕薄型毛產(chǎn)品的相關(guān)力學(xué)性能進行測試與評價發(fā)現(xiàn)，當(dāng)織物可成形值太小時，在縫紉時極易出現(xiàn)起皺與起拱問題。

2.3 服裝外觀方面

織物的物理力學(xué)性能會對服裝成形的外觀美造成一定的影響，也就是服裝的形態(tài)風(fēng)格。關(guān)于三維服裝的加工，可根據(jù)形狀劃分成拓撲的四邊形曲面、筒形的曲面。其中，在筒形的曲面中，針對女性的裙裝形狀等問題，可將織物懸垂系數(shù)作為一個關(guān)鍵的參考指標(biāo)。當(dāng)前，關(guān)于織物力學(xué)性能和懸垂性的研究成果有：（1）借助材料力學(xué)的相關(guān)理論，對織物懸垂性的相關(guān)力學(xué)性能進行探究，運用數(shù)量統(tǒng)計的多元回歸方法，得到織物的懸垂系數(shù)和力學(xué)指標(biāo)的回歸方程；（2）針對面料下垂的形狀和織物力學(xué)性能關(guān)系的研究結(jié)果顯示，當(dāng)織物的懸垂系數(shù)增大時，裙角反而會減小，使裙幅增大；（3）針對織物旋轉(zhuǎn)情況下懸垂系數(shù)變化和織物力學(xué)性能之間的關(guān)聯(lián)性，采用動態(tài)懸垂測試儀，讓織物樣品旋轉(zhuǎn)，然后詳細觀察不同速度下樣品投影面積和形狀的變化。在測試初期，動態(tài)懸垂測試儀的旋轉(zhuǎn)速度較慢，投影面積變化較小，但懸垂形態(tài)和靜態(tài)一致。當(dāng)動態(tài)懸垂測試儀的旋轉(zhuǎn)速度加快時，投影面積呈現(xiàn)增大趨勢。當(dāng)動態(tài)懸垂測試儀的旋轉(zhuǎn)速度超過200 r/min時，懸垂形狀與投影面積無太大變化，保持較為穩(wěn)定的狀態(tài)。由此可知，織物的動態(tài)懸垂增加系數(shù)和織物質(zhì)量、彎曲剛度及剪切剛度存在緊密的聯(lián)系；（4）針對織物彎曲性能、剪切性能和裙子搖動美之間關(guān)系的研究結(jié)果顯示，三者之間存在很強的關(guān)聯(lián)性，隨著織物彎曲振動衰減率的減小，人們對裙子外觀的主觀評價變好，但面料的彎曲剛度、自重、懸垂系數(shù)與面料美感的關(guān)聯(lián)性相對較弱；（5）針對面料力學(xué)性能與喇叭裙的動態(tài)美研究，結(jié)合預(yù)測裙子動態(tài)美的客觀評價公式，測試尼龍、真絲、棉等多種織物發(fā)現(xiàn)，當(dāng)越小、質(zhì)量越大時，喇叭裙的美感越強[4]。

當(dāng)織物處于自重與其他力學(xué)壓縮環(huán)境下，會出現(xiàn)一種形態(tài)表現(xiàn)，就是織物的懸垂性。織物在縫紉加工等情況下的變形與人們穿著情況下的綜合效果，就是服裝的具體穿著形態(tài)，這一形態(tài)與人體的特征存在密切的關(guān)聯(lián)。人體的特征不僅涉及標(biāo)準體型，還涉及非標(biāo)準體型，如雙肩不平、溜肩等，設(shè)計師可以用不同的方式和方法組合平面材料，獲得擬合人體的曲面，制作出貼體、美觀且舒適的服裝。

3 結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，涌現(xiàn)出多種多樣的紡織材料，不僅有混紡材料，還有交織材料等，使面料的物理力學(xué)性能指標(biāo)出現(xiàn)了很大變化。加上現(xiàn)代人對服飾的舒適度、美觀性提出了更高的要求，對面料生產(chǎn)商和服裝設(shè)計師提出了更大的挑戰(zhàn)。因此，必須注重面料的物理力學(xué)性能研究，確保面料滿足現(xiàn)代人的需求，保證服裝設(shè)計師能更加科學(xué)合理地選用面料，為人們提供品質(zhì)更好、富有美感的服裝，有效促進我國紡織事業(yè)的良好發(fā)展。