国外织物风格仪KESF和FAST比较研究

国外织物风格仪KESF和FAST比较研究摘要本文通过对KESF和FAST技术在测试原理和测试结果的比较，分析二者的优缺点，并且结合我国国情得出FAST技术在我国纺织品行业推广的现实意义。关键词：织物风格KESFFAST测试原理前言织物风格，作为织品本身的物理和机械特征与人的主观感受相互作用的产物，是一个复杂，抽象的评价指标。但同时，它在反映织品外观美感和穿用舒适性方面又是一个重要的依据。初期的织品风格评定往往单纯借助于视觉和触觉，这种主观评定容易受人为因素影响，不够稳定。为了找到统一的定量化评价织物的标准，科研工作者作了大量的研究工作。目前较成功的、也是有代表性的测试系统是KESF（Kawabata织物风格评价系统）和FAST（Fabricassurancebytestingsimpletesting），因两者的测试原理有所差异，认清二者的差别点，对于实际应用有很强的指导作用。1测试原理的差别1.1FAST测试法的基本原理FAST(织物质地简易测试法)是澳大利亚工业和科学院研制的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。该测试系统是专为毛织物生产、整理及服装制造厂质量管理而设计。FAST系统属于分项式多机台型测试仪，它包括三台仪器和一种试验方法，即FAST—1压缩仪、FAST—2弯曲仪、FAST—3拉伸仪和FAST—4尺寸稳定性测试方法。通过测试织物的压缩、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”，用来评价织物的外观、手感和预测织物的可缝性、成形性。FAST可以直接测试织物特性见下表所测特性具体解释仪器可压缩性织物厚度织物在0.196kpa（2g/cm2）下的厚度差TFAST—1压缩仪织物表层厚度织物在0.196和9.81kpa负荷下的厚度之差ST＝T（2）－T（100）松弛后织物厚度织物在湿热或蒸汽后松弛的T松弛后织物表层厚度织物在湿热或蒸汽后松弛的ST最终稳定厚度松弛表面厚度和表面厚度之差STR弯曲特性弯曲长度经向1和纬向2的弯曲长度C－1和C－2FAST—2弯曲仪弯曲刚度经向1和纬向2的弯曲刚度B－1和B－2B＝W×C3×9．807×l0-6可成形性织物在19.6和4.9N/m时的伸长之差与弯曲刚度计算得到F＝B×(E20一E5)／14．7拉伸特性径向延伸率经向1在98.1N/m拉伸负荷下的伸长率E100－1FAST—3拉伸仪纬向延伸率纬向2在98.1N/m拉伸负荷下的伸长率E100－2对角线方向延伸率4.9N/m拉伸负荷下的斜向伸长率E5，E20尺寸稳定性松弛收缩L1－未浸水前织物干燥长度L2－浸水后织物的浸湿长度L3－再干燥后织物干燥长度经纬向缩水率＝100（L2-L3）/L1FAST—4尺寸稳定性仪湿膨胀100（L2-L3）/L1FAST可以间接推断出的织物特性见下表推断出的织物特性由下述参数推导弯曲刚度弯曲长度织物质量剪切刚性对角线方向延伸率可成形性弯曲刚度径向和纬向延伸率整理稳定性织物表层厚度松弛后织物表层厚度1.2KESF测试法的基本原理KESF，也称川端评价系统（Kawabata’sEvluationsystem）,是以川端季雄为首的日本织物风格评价和标准化委员会(HESC)研制的一整套织物风格测试仪。川端法把织物风格分为三个层次：1.2.1力学量：是利用KES—F风格仪对织物测试获得的拉伸、弯曲、剪切、压缩、厚度及重量，以及表面性质的16个力学参数．1.2.2基本风格：以川端季雄为首的日本织物风格评价和标准化委员会(HESC)对各种风格特征感觉进行了统一定义，提出了若干基本风格．例如：男式冬季外衣料有三种基本风格：硬挺度；光滑度；丰满度。女式中厚外衣料有四种基本风格：硬挺度；光滑度；丰满度；柔软度．又将基本风格中的每一项划为0—10，共11个类别，称为基本风格值，记作HV．1.2.3.综合风格：是对织物品质总的感觉评价．又步综合风格划为0一5，共6个类别，称为综合风格值，记作THV。评价方法是首先搜集一定数量的布样，由专家用感官评判法给出每块布样的HV值及THV值，然后用风格仪测量布样的各个力学量指标，再用多元线性回归方法，建立力学量与HV值，以及HV值与THV值之间的方程式。KESF可以直接测试织物特性见下表所测特性公式仪器拉伸特性拉伸功0TWFdKES－FB1拉伸回弹性%(0)*100TTdRFw拉伸线性度0.5*TWtLFm剪切特性剪切刚度*Ncmdig剪切角0.50时的剪切滞后矩在0.50的2HG(N/cm)剪切角50时的剪切滞后矩在50的2HG5(N/cm)纯弯曲特性弯曲刚度B=dm/dkK为0.5－1.5处KES－FB2弯曲滞后矩2HB压缩特性和轻负荷厚度压缩功ToTmWcPdtKES－FB3压缩回弹性%(/)*100ToTmRPdtWc压缩线性度/[0.5]LcWcPmTmTc表面特性（磨擦和粗糙度）磨擦系数平均值0/XMIUdxxKES－FB4磨擦系数平均偏差0/XMMDdxx表面粗糙的平均偏差0/XSMDTTdxx织品结构轻负荷厚度To(mm)质量W(mg/cm2)KESF可以间接测出的织物特性见下表推断出的织物特性由下述参数推导剪切变形回复能力剪切角0.50时的剪切滞后矩剪切角50时的剪切滞后矩膨松感压缩功丰满感压缩回弹性柔软感压缩线性度光滑，粗涩性和爽脆匀整性磨擦系数平均值磨擦系数平均偏差织品表面粗糙平坦的程度表面粗糙的平均偏差1.3两种测试方法的不同点通过上述简单的介绍可以看出，二者的不同点在于：1.3.1测试的指标不相同KESF系统，从测试织物的拉伸、剪切、弯曲、压缩、表面和厚重等六项性能，共考核16项指标，而FAST系统，是有选择地测试在小负荷、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，考核8个指标。两者都具有对方不具备的测试项目，例如KESF系统具有表面性能测试部分，而FAST系统具有尺寸稳定性测试部分。1.3.2测试原理不尽相同例如，对于织物的弯曲刚度，KEST系统采用的是纯弯曲测试，而FAST系统采用的是悬臂梁原理，由弯曲刚度等于织物的单位面积重量乘以积物弯曲长度的三次方计算得出，其中的弯曲长度由测得的滑出长度换算得到。因此，用FAST系统时滑出长度测量得精确与否很关键。研究中发现，在用FAST弯曲仪测试时，有时试样头端会粘着在滑板上而突然掉下，使测得的滑出长度发生误差。虽然，遇到这种情况时都重新进行了测试，但这种倾向的存在可能增加了测量结果的波动。另外，由回归方程可以看出，用FAST系统测得的织物弯曲刚度值偏小。1.3.3测试条件不尽相同例如，对于织物的延伸率，KESF系统和FAST系统测试织物延伸率的原理相似。但是，两者夹持试样的纵横比不同。KESF拉伸试验仪的试样宽度是20厘米、隔距是5厘米，纵横比为4：1；而FAST拉伸仪采用5厘米的试样宽度、上下夹头的隔距为10厘米，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。又如，KESF测试剪切刚度时，试样长度固定，而FAST剪切刚度是被测织物在5g/cm负荷下的斜向伸长率计算得到。1.3.4测试结果的描述方法不相同KESF法将织物风格用综合风格THV表示，将基本风格计算值（CHV）或根据标准试样用手摸评价的基本风格值（HV），代入THV＝C0+∑Zi,求出综合风格值FAST法用织物指纹图显示，FAST测试系统的数据，均在其控制图上表示。即“织物的指纹印”。测试织物各种性能的数值均在标尺上显示。每根标尺有上下两条线，上线为经向标尺，下线为纬向标尺，标尺上无墨点的部分为每项性能的最佳部分，将这些测试数据连结起来可以对被测织物做出综合的评价。下图所示为织物指纹图：2.两种风格仪的优缺点比较2.1价格价格方面，KES—FB系统的现售价约为2000万日元．显然一般的纺织工厂无力购买；CSIRO开发出的FAST系统比KES—FB系统便宜．售价为450万日元，因此应用较为广泛。2.2检测时间由于测试的指标数不同，KESF系统，从测试织物的拉伸、剪切、弯曲、压缩、表面和厚重等六项性能，共考核16项指标，作完全套检验需要4小时左右；而FAST系统是有选择地只测试8个指标，测试指标就减少了一半，大大提高了检测速度。2.3测试结果的再现性KESF测试项目很多，基本涵盖了目前能够机械测试的织物风格指标，测量精度是很高的，同时，为了建立基本物理力学量与基本风格值之间的转换关系式和基本风格值与综合风格值之间的转换关系式，川端等在500种织物中排除一些类似的产品，精选出200种织物，由专家感官评出基本风格值HV和综合风格值THV，可见其选择的样本很大且具有良好的代表性；而FAST无论在测试条件，测试指标都做了适时地简化，可能部分影响了测试的准确性。当然不能根据测试数量的多少简单地下此定义，KESF比FAST更具有代表性。其实，在这方面的研究，学术界还有较大的争议，例如，开发FAST(织物质地简易测试法)的kim先生认为，KESF法所选参数多，可能包括重复信息，统计数学的方法多是将织物的物理力学量与风格评价结果一个一个地归纳出相互关系，耗时费力，而且由于现有测量指标之间存在着程度不同的相关，使用多元回归法会导致一些错误的结论。又有实验证明，KESF和FAST在很多指标测试上具有极大的相关性，例如在“KESF与FAST系统测织物低应力性能的比较”和“KESF与FSAT测试系统的成形性对比”两篇论文研究中，王革梅同志通过大量科学实验，运用线性回归的方法，得出两种测试方法在低应力和成形性方面有很高的相关系数，例如下图是KES和FAST在可成形性上比较，r＝0.93。通过上述一系列的比较可以看出，FAST技术因其测试简单，价格便宜，更容易被我国所吸收引进，所以，笔者着重对FAST技术在纺织工业的应用展开讨论3.FAST技术在实际生产中的应用3.1测试项目的特征反应3.1.1松弛收缩松弛收缩是不可逆的织物尺寸变化，与整理中未永久定型的织物内部的拉伸、压线应力大小的松弛有关。过大的和不充分的松弛收缩都能产生问题。当织物暴露在高的相对湿度、蒸汽或水中，都可能导致这些尺寸变化。如果松弛收缩超过了3％，在缝制过程中就会产生问题，如各个线缝和整件服装将会收缩，使它们的尺寸比原来设计的要小。如果材料采用不同的前处理，则这个问题尤其重要。如果织物的松弛收缩为零，则袖头和肩部的缝线可能产生问题，因为该织物不能进行边缘收缩和收缩一部分过剩织物。织物松弛收缩也可能为负值，即织物暴露在高的相对湿度或蒸汽或水中后尺寸变大不能回复至原来的尺寸。负值松弛易在熔合中产生问题，因为熔合部分的织物被稳定了，使用围与之临界的织物尺寸也不能发生变化而产生皱纹，如果在整件衣服完全缝制起来前没有持其充分暴露在特定条件下使之进行松弛收缩，则衣服的缝线部位会产生皱纹。在成衣的最后熨烫中，当松弛收缩负值释放时，缝线之间增加的织物尺寸不能相互适应而产生皱纹。3.1.2湿膨胀湿膨胀是可逆的织物尺寸变化，与织物吸收和释放水有关。用于制作结构类服装的织物湿膨胀值(自干到湿)容许将近6％。在服装行业，如果织物的湿膨胀过大则穿着过程中就会明显显示出常规的不良外观，这是因为随着织物含水(湿)量的增加，无支撑的服装材料的尺寸也会随之增加。这样，在有支撑的(熔合部位及线缝部位)与无支撑的织物接合部位由于织物的不同膨胀而导致织物变形产生不同形式，从而影响服装的外观。3.1.3可成形性可成形性定义为织物弯曲刚性和低张力下织物延伸性的乘积。当其被用于服装面料生产中时，它被用来测试织物抗经向、水平压缩应力而不产生皱折的能力。对轻薄型西装面科加果可成形性低于约0．25m3，则沿着线缝由于缝纫作用，缝纫针、线的粗细，线的张力和超喂缝纫等将压缩施加于织物而极易产生皱纹。这个可成形性的下限必然会随着缝纫针的规格，线的粗细和线的张力等参数的改变而改变。如果经向可成形性过低，则背缝和边缘有危险（可能产生问题)，纬向可成形性过低，则在部分部位如衣袋等容易产生问题。