毛/滌制服面料產生極光后的光澤度變化率研究

李僑麗,肖子羽,姜愛娟,陳 敏,王 妮

(1.東華大學 紡織學院,上海 201620; 2.武漢紡織大學 紡織科學與工程學院,湖北 武漢 430000;3.江蘇箭鹿毛紡股份有限公司,江蘇 宿遷 223800)

行業或者大型企業通常會定制屬于自已的制服,以展現良好的精神面貌和整體形象。制服的外觀對制服整體效果具有重要影響,制服的外觀與服裝的顏色、尺寸、光澤密切有關[1]。因穿著時間長、穿著次數頻繁,在穿著過程中,制服面料與桌面、椅子等長時間頻繁的摩擦,在溫度、壓強等作用下,會在上衣袖口處、褲子臀部等部位出現強烈刺眼的極光現象,破壞了服裝的外觀,降低了服裝的實用價值。尤其在公安、消防、軍警等行業,由于其著裝要求嚴格,制服配發數量有限,極光現象尤其嚴重。

極光產生的原因來自于纖維、紗線、織物結構及加工方式等,毛/滌制服面料的極光現象尤為凸顯[2-3]。研究者通過采用定制的噴霧噴涂在極光區域或改變熨燙條件等方式來改善極光[4]。但現階段受限于制服顏色、織紋、配發數量等影響,制服面料的極光問題依然較為嚴重。已有文獻建議可采用對比光澤度、亮度變化率、正反射光變化率、漫反射光變化率和光澤度變化率來定量表征極光大小[5-6]。

為了進一步對現有制服面料產生極光的情況進行定量評價,本文采用測色儀與織物光澤儀分別測量已有極光的毛滌制服面料極光與非極光區域的明度與光澤度變化情況,探究評價織物極光強弱程度的有效指標,以期指導面料的研發、改進和篩選。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器

Datacolor 800測色儀(深圳市三恩時科技有限公司);LFY-224織物光澤儀(麥科儀(北京)科技有限公司);YG(B)982標準光源箱(常州市第一紡織設備有限公司)。

1.2 實驗樣品

本文實驗所選用的面料均為從公安民警經過長期穿用產生極光后的制服上裁剪下的極光與非極光區域試樣。每套制服采用的面料均為同樣的規格。上衣極光區域選擇袖口處,褲子極光區域選擇臀部。在預實驗中使用了由江蘇箭鹿毛紡股份有限公司生產開發部門收集的11件不同極光程度的制服(藏青色),鑒于部分試樣極光光澤度數值非常接近,故最后選擇6塊光澤度具有代表性的面料進行數據對比。每塊試樣裁剪為6 cm×6 cm,標明經緯向。表1為6塊制服面料具體的規格參數。

表1 面料具體規格參數Tab.1 Specific specification parameters of fabrics

1.3 評價方法

1.3.1 主觀評價法

主觀評價結果受評價者主觀因素的影響比較大,故為了提高主觀評價結果的可靠性,在江蘇箭鹿毛紡股份有限公司選擇了10位在毛紡廠專門負責檢測、對面料光澤較為敏感的、具有長期檢驗經驗的工作人員作為評價者。由圖1主觀評價極光試樣示意圖所示,在標準光源箱D65光源下,人眼與試樣的距離保持60 cm左右,對試樣進行主觀評價。標準光源箱內部如圖1(b)所示,由于極光具有方向性,因此在D65光源箱內將試樣放置在1個等腰直角三角形的木臺斜面上。因極光存在明顯的方向性,需要在極光最為強烈的方向進行觀察并判斷。因此在人眼觀察時,調整試樣使其在木臺上處于極光最明顯位置。

圖1 主觀評價極光試樣示意圖Fig.1 Schematic diagram of subjective evaluation of aurora samples. (a) Observers observe the aurora sample; (b) Front of D65 light source box

按照表2中極光描述和打分參照對極光試樣進行打分,計算每個試樣主觀評價的平均得分,對照主觀評分的得分區間得到試樣的極光等級[7]。

表2 極光主觀評價打分及分級對照表Tab.2 Polaris subjective evaluation scoring and grading comparison table

1.3.2 明度法

(1)

1.3.3 光澤度法

織物光澤指在一定背景與光照條件下,織物表面的光亮度以及光亮度分布的對比關系和色散關系的綜合表現。光澤度的計算如式(2)所示,試樣的正反射光、漫反射光及光澤度3項數值均可由光澤度儀直接讀出。分別測量入射光沿著試樣極光區域與非極光區域的經向和緯向入射時的光澤度4個數據。在試樣的經向和緯向選取3個不同位置測量后分別計算,得到試樣的經向光澤度和緯向光澤度。另外,每次測量經向光澤度后,直接將試樣旋轉90°測量其對應的緯向光澤度,以保證測量位置的一致性。在計算試樣整體的織物光澤度時,采用經向與緯向光澤度的平均值作為織物整體光澤度,計算公式如式(3)所示?？椢锕鉂啥茸兓?、經向和緯向的光澤度變化率計算公式如式(4)所示。

(2)

式中:GC為織物光澤度;GS為織物正反射光強度,%;GR為織物正反射光與漫反射光強度的差值,%。

(3)

式中:GCj為織物經向光澤度;GCw為織物緯向光澤度。

(4)

式中:εGC為織物光澤度變化率,%;GC為織物極光區域的光澤度;GC0為織物非極光區域的光澤度。

2 結果與分析

2.1 主觀評價結果

10名評價者對極光試樣的主觀評分結果見表3。

表3 極光試樣主觀評價分級表Tab.3 Grading table of aurora specimen subjective evaluation

由表3可知,測試樣品極光區域的極光存在顯著差異,主觀評價得分排序為2>1>4>5>3>6,即2號試樣極光現象最為明顯,6號最不明顯,并且各極光試樣評價結果的方差較小,說明10名觀察者對試樣的主觀評價具有極好的一致性。

2.2 明度變化對比

表4為極光與非極光區域試樣明度及差值測試結果。每塊試樣的極光區域數值與非極光區域相比均有不同程度的提高。這表明試樣發生極光現場,其明度也會發生變化,極光區域比非極光區域更亮,對光線的反射更加強烈。

表4 極光與非極光區域試樣明度及差值Tab.4 Brightness and difference between aurora and non-aurora areas specimens

為了探究明度變化率與人眼對極光產生強弱主觀評價的相關性,將織物明度變化率作為因變量(Y1)、極光主觀評分結果作為自變量(X1)進行回歸分析,獲得回歸曲線和公式如圖2所示。

圖2 織物明度變化率與主觀評價結果的相關性示意圖Fig.2 Regression curve of the correlation between the change rate of fabric brightness and the subjective evaluation results

織物明度變化率與主觀評價結果的相關系數的絕對值|r1|為0.25,相關性不明顯,說明織物明度變化率與主觀評價結果沒有很強的一致性,即明度變化大的試樣,人眼并不感覺極光強烈,不能夠體現人的視覺感受。這可能是因為明度是反映物體表面相對明暗的特性,在同樣的照明條件下,顏色的亮度在人視覺上的反映,屬于顏色的3屬性之一,常用來反映樣品間色差的大小,與人眼觀察的角度無關[8-9]。極光現象是織物表面一種令人視覺不適的光澤,光澤是物體表面定向選擇反射的性質,與反射光的強弱、分布組成、反射光顏色的純度、內部反射光、透射光、光的干涉等有關[10],故明度不能完全反映試樣極光的大小和變化程度。但是,在極光產生的過程中試樣的顏色也會發生微小的變化,進而產生了較小的明度差值。所以對極光試樣的明度測量也可以用于對極光的定性評價,判斷光澤是否發生了變化,但不能將極光區域與非極光區域的明度差值或變化率作為評價極光強弱的依據。

2.3 光澤度對比

2.3.1 同一樣品極光與非極光區域光澤度的對比

圖3、4分別為織物極光與非極光區域經向緯向光澤度對比圖。無論是經向光澤度還是緯向光澤度,極光區域的光澤度都比非極光區域光澤度高。這是因為從織物結構上來看,面料極光的產生就是因為面料與外界平面頻繁的擠壓和摩擦,在外界作用力下,紗線擠壓變扁,表面毛羽貼伏,紗線表面正反射增強,光澤度提高,故極光區域光澤度比非極光區域高。這也表明通過織物光澤度表征極光變化是可行的。

圖3 極光與非極光區域經向光澤度對比圖Fig.3 Comparison of meridional glossiness between auroral and non-auroral regions

圖4 極光與非極光區域緯向光澤度對比圖Fig.4 Comparison of latitudinal glossiness between auroral and non-auroral regions

2.3.2 極光區域經、緯光澤度的對比

根據表1可知,收集的所有試樣都是經密大于緯密的斜紋或緞背組織織物,這意味著織物表面經紗凸顯較多?？椢锕鉂蓛x的測試原理是測量1束平行光入射到織物表面后的反射光強度值,如果入射到織物表面的方向不同,則光澤度不同。

圖5為極光區域經、緯向光澤度對比圖。在測量試樣極光區域的光澤度時,入射光從經向入射測量的光澤度比沿著緯向入射測量的光澤度大。這是由于織物紗線的不同排列決定了織物中經緯紗的彎曲狀態,在產生極光的過程中,織物不斷受到外界的摩擦和擠壓作用,使紗線毛羽貼伏,織物表面光亮,經紗更加接近織物的表面,因此經向受到的外力作用更加劇烈,極光效果更強。

圖5 極光區域經、緯向光澤度對比圖Fig.5 Comparison of warp and latitudinal glossiness in the aurora region

2.3.3 極光與非極光區域光澤度變化率

由圖6極光區域經、緯向光澤度變化率對比圖可知,各試樣經向光澤度變化率從高到低排序為2>1>4>5>3>6,緯向光澤度變化率排序為2>1>4>3>5>6。由圖7極光區域織物整體光澤度變化率對比圖可知,各試樣織物光澤度變化率排序為2>1>4>5>3>6。試樣經向光澤度變化率的排序與織物整體光澤度變化率的結果一致,這也與極光試樣主觀評價結果排序一致;緯向則稍有區別。這是由于各試樣的經密比緯密大,故織物表面經紗分布更多,在極光產生過程中,織物表面經紗受到摩擦擠壓的作用更強,經向極光光澤度更高,且在織物整體光澤度中占比高。

圖7 極光區域織物整體光澤度變化率對比圖Fig.7 Rate of change of fabric gloss in the aurora region

2.3.4 光澤度變化率與主觀評價的相關性

由2.1節與2.3.3節可知,極光區域主觀評價排序結果與經向光澤度變化率、織物整體光澤度變化率對比排序結果一致。為了探究主觀評價結果與經向光澤度變化率、織物整體光澤度變化率之間的相關性,將經向光澤度變化率(Y2)與織物整體光澤度變化率(Y3)、極光主觀評分作為自變量(X2、X3)進行回歸分析,結果如圖8所示。

經向光澤度變化率與織物整體光澤度變化率都與樣品的主觀評價結果呈線性關系,經向光澤度變化率與主觀評價結果的相關系數|r2|為0.94,織物整體光澤度變化率與主觀評價結果的相關系數|r3|為0.93,說明經向光澤度變化率、織物整體光澤度變化率均與主觀評價結果之間高度相關。主觀評價是在極光最強位置進行的評價,因此和客觀評價結果一致,經向光澤度變化率與主觀評價的系數|r2|大于織物整體光澤度變化率與主觀評價的相關系數|r3|,即經向光澤度變化率與主觀評價結果相關性更強[11]。進一步表明,可以采用極光最強方向的光澤度變化率來表征織物極光強弱程度。

3 結 論

本文采用臺式織物光澤度儀和測色儀對收集到的實際穿用過程中發生極光的制服面料試樣進行了明度和光澤度的測試,并結合主觀評價進行對比分析,得出結論如下:

①相對于非極光區域,織物極光區域明度和光澤度都會發生變化,但明度的變化只能夠定性說明織物光澤發生了變化,難以定量說明光澤度變化大小。

②織物極光具有明顯的方向性,無論是極光區域還是非極光區域,經面織物經向光澤度均高于緯向。

③極光區域的光澤度變化率可以定量評價極光強弱。由于實際服用過程中,難以判斷入射光和反射光的位置,因此應該采用極光最強的方向作為評價。

本文研究為極光改進和評價提供了部分基礎數據,對極光的定量評價的摸索有一定意義。后續將通過專門研制的極光發生儀器,進一步對織物極光測試評價進行研究。