两种织物风格测试系统的对比研究

2013-08-29赵振兴

山东纺织科技 2013年3期

关键词：织物成形力学性能

赵振兴

（青岛大学，山东青岛 266071）

为了获得相对客观、稳定及可比性较好的织物风格评定结果，很多学者积极致力于织物风格（手感）客观评定体系的研究。目前，在世界范围内有较大影响的测试仪器是KES 测试系统和FAST 测试系统。

1 KES系统

织物风格评价系统是多台单项力学性能测定仪组成的织物风格仪，有拉伸及剪切试验仪、纯弯曲试验仪、压缩性试验仪和表面性能试验仪等四台试验主机，并分别配备有数据处理装置，包括计算机、打印机、绘图仪等。

KES织物风格仪法也称川端法［1］，主要是将织物手感风格的评价分为三个层次，分别为基本力学量、基本风格值HV 和综合风格值THV。基本力学量包括16个力学参数，分别反映织物的拉伸性能、压缩性能、剪切性能、表面性能和织物的厚重特性。根据这些性能指标可综合评价织物的手感特征，如变形弹性、挺括性、丰满性、蓬松性、滑爽性及匀整性等（见表1）。

表1 KES系统的测试项目及指标

基本风格因织物种类的不同而有所不同。以川端季雄为首的日本织物风格评价和标准化委员会（HESC）对各种风格特征进行了统一的定义，提出了若干基本风格。为了方便用数学的方法建立织物基本力学量与基本风格之间的关系，又将每一个基本风格划分为0～10，共11 个类别，称为织物的基本风格值，并记作HV。基本风格只有大小强弱之分没有好坏之分［2］。

综合风格是对织物品质总的感觉评价，同样为了方便与织物基本风格之间建立数量关系，又将综合风格划分为0～5，共6个类别，称为织物的综合风格值，记作THV。5 级最好，0 级最差（见表2）。

表2 综合风格值

KES-F织物风格系统的优点，在于对于给定的任意织物试样，利用KES风格仪测出其力学性能指标后，分别代入与用途有关的方程式，就可以算出该织物的HV值和THV值，这样便可以对织物的风格进行评价。后来，其中部分指标也用于预测织物，尤其是毛织物的成衣加工性能。

由于川端收集了日本国内几乎该类型品种的所有织物，具有广泛的代表性［3］。因此，用仪器客观评定的结果和专家手感评定的结果甚为一致，应用十分方便。但由于受到织物风格的地域性限制，其评价方程不适用于其它地区，从而具有一定的局限性。因此，各国需要另外由本国专家组主管评定后建立新的适合于本国习惯的转换方程。另外，川端等以统计数学为基础而建立转换式，因此，要求样本容量大，并呈典型分布，要求各特性值之间没有相关性，需要消除多元共线性问题。

该仪器的测量精度高，但测试指标多，测试过程和数据处理复杂，并且价格昂贵。

2 FAST系统

FAST（Fabric Assurance by Simple Tes-ting）是一套毛织物特性测试系统，用来测定织物特性对裁剪缝制性能及成衣外观的影响，专为毛织物生产、整理及服装制造厂质量管理而设计［4］。有时，也称FAST 为织物风格仪，它已发展成为商品化生产，其影响仅次于KES-F织物风格仪。

FAST 系统可用于织物外观、手感和机械性能的简便测试与快速评价，预测织物的可缝性、成形性，即织物的成衣加工性能。该测试系统测试小负荷、小变形条件下织物的压缩、弯曲、拉伸、剪切等四项基本力学性能和尺寸稳定性，并绘出相应的“织物指纹图”，根据指纹图可以估计织物是否适合最终用途。

该系统包括三台仪器和一种测试方法（见表3），适用于织物生产厂、后整理厂和服装制作厂：FAST-1压缩仪，测定织物在不同负荷下的厚度和织物表观厚度；FAST-2弯曲仪，测定织物的弯曲长度和弯曲刚度；FAST-3拉伸仪，测定在不同负荷下织物的伸长和斜向拉伸伸长，用于计算织物的剪切刚度；FAST-4尺寸稳定性试验方法，测定织物的松弛收缩率和织物的湿膨胀率。

表3 FAST系统的测试指标及表征织物特性

FAST 系统是为毛纺工业研制的一种简便、耐用、价格较便宜的客观测试系统，但是FAST还有超出毛织物一般加工范围的潜在应用能力。在生产实践方面，FAST 系统为织物织造商和服装制造商提供有关织物性能与手感、成衣性和服用性能的关系。通过对织物进行FAST 客观评价，可以预测服装的外观和服用性能的优劣，从而提示服装制造厂该织物加工过程中的难点、潜在的及需要注意的问题，以便指导加工过程。在科学实验中，FAST 系统可用于测定织物在小应力作用下的物理机械性能。

FAST 的评价系统通用性差，它是根据澳大利亚当地的面料加工、服装制造设备和条件建立起来的；其次，FAST 不可进行表面性能和弹性、回复性方面的检测，无法直接定量地反映织物手感弹性的优劣。

3 FAST系统和KES系统的比较

日本KES 系统与澳大利亚FAST 系统相比，KES系统基于尽可能全面地反映织物特性的出发点，测试并采用曲线表征了织物在小应力、小变形条件下的拉伸、剪切、弯曲、压缩的全过程，而且表征了其变形回复过程，侧重于研究面料对某类服装的适用性和品质；FAST 系统基于简单测量的出发点，有选择地测试织物在小应力、小变形条件下的压缩、弯曲、拉伸、剪切等4项基本力学性能和尺寸稳定性，其力学性能实质上只是简单地测试织物在一些特征性的小应力条件下的变形，如织物分别在2cN／cm2、100cN／cm2压力下的厚度指标T2、T100；在5cN／cm、20cN／cm、100 cN／cm 拉力下的延伸率指标E5、E20、E100等，而且未能测试变形回复过程。尽管KES-F 系统价格昂贵，但已成为国际上最有影响并被广泛认可的织物风格评价系统。

FAST 系统和KES 系统两者相对应的力学性能和测试结果都具有良好的一致性。都测量织物小应力下的物理机械性能，包括拉伸、剪切、压缩、弯曲性能和织物的尺寸稳定性。

与KES系统相比，FAST 系统测试较简便，价格也较便宜。

3.1 织物伸长率的测试

KES系统和FAST 系统测试织物伸长率的原理相似。但是，两者夹持试样的纵横比不同。KES拉伸试验仪的试样宽度是20cm、隔距是5 cm，纵横比为4∶l；而FAST 拉伸仪采用5cm 的试样宽度、上下夹头的隔距为10cm，纵横比是1∶2。另外，两者施加拉伸负荷的方式和大小也不同。用FAST 拉伸仪测得的织物伸长率值比用KES拉伸试验仪测得的值略小，这与FAST 测试中所用的拉伸负荷较小有关。

3.2 织物的弯曲刚度（见图1）

两者采用的测试原理不同。KES 系统采用的是纯弯曲测试，为垂直试样在±90o范围内往复运动时表弯曲刚度和里弯曲刚度的平均值，属精确测量。

而FAST 系统采用的是悬臂梁原理，是斜面法测得织物伸出长度，再根据单位面积的重量换算为弯曲刚度。因此，用FAST 系统时滑出长度测量得精确与否很关键。FAST 系统测试斜向拉伸一项，KES-F 没有此项指标。另外，两者采用的试样尺寸也不一样，所以，弯曲刚度的数值不同，但结果的趋势是一致的。

由回归方程得知，用FAST 系统测得的织物弯曲刚度值偏小。

图1 FAST-2织物弯曲仪测试原理

3.3 剪切刚度测试

KES-F 测试剪切刚度时，试样长度固定，FAST 剪切刚度是由织物在5cN／cm 负荷下的斜向伸长率计算得到（见表4）。

表4 两种测试系统的力学指标对比

3.4 成形性测试（见表5）

FAST 系统中的成形性是由织物在5cN／cm和20cN／cm 负荷下的织物伸长的差值与弯曲刚度B 计算得到的，FFAST=B（E20-E5）／14.7。KES-F系统没有明确提出成形性概念。

表5 两种测试系统的成形性指标对比

此外，KES-F 系统具有表面性能测试部分，FAST 系统具有尺寸稳定性测试部分。

4 两系统相关性研究

陈东生、赵书经与日下部信幸等［5］在标准温湿度条件下，对20 种秋冬男用西服面料分别在KES-FB测试系统和FAST 系统上进行测试，发现两系统的测试结果具有良好的可比性和可沟通性。两系统的弯曲刚度、厚度指标、拉伸伸长E100与拉伸功WT 关联密切，两系统的剪切刚度也存在一定相关。在KES-F 系统中，织物的压缩功WT 与弯曲刚度B之积可用来考核织物的可成形性。

马海青和张建春等［6-7］采用KES-F 系统与FAST 系统对15种涤纶织物的压缩、拉伸变形及剪切性能进行了对比测试与分析，实验结果表明：虽然两种评价系统在测试原理上存在较大差异，但是两者在拉伸变形性、压缩性、剪切性能几个方面具有高度相关。并在此基础上提出了KES-F系统表征成形性的指标：FKES=BKES×EMT，F′KES=WT×B，发现这两个成形性指标都与FAST 系统的成形性指标的相关系数很近似，具有可替代性。亦即FKES或F′KES值愈大，织物成形性愈好，更易裁剪成形。

东华大学服装学院的王革辉［8］用KES-F 系统和FAST 系统对19种精纺毛织物的低应力力学性能进行测试，得到了用KES-F系统和FAST系统测得的对应参数间的回归方程。发现针对延伸率和剪切刚度指标，两系统的测量结果有很好的一致性；针对弯曲刚度指标，两系统的测量结果有中等程度的相关。