仿棉面料服用性能分析与相似度评价

何海洋 刘红

摘 要：选择市面上常用的不同规格仿棉面料和纯棉面料，在实验室条件下对强伸度、顶破性、耐磨性等力学指标，抗皱、抗起毛起球、悬垂性等外观保持性指标，和透气性、透湿性、保暖性等舒适性指标分别进行了测试，并运用模糊相似优先比方法对其相似程度进行了评价。结果表明：仿棉面料在力学、外观保持性方面优于纯棉面料，在透湿性上与纯棉面料相当，在透气性、保暖性等方面则不如纯棉面料;针织仿棉面料在透气性和透湿性方面有优势，机织仿棉面料则在保暖性方面表现更好;利用模糊相似优先比方法可对仿棉面料与纯棉面料的相似度做出量化评价，对仿棉服装面料的选择具有一定的指导意义。

关键词：仿棉面料;模糊相似优先比;服用性能;评价

中图分类号：TS177              文献标识码：B           文章编号：1674-2346（2019）04-0009-09

随着人们对服装穿着舒适性要求的不断提高，纯棉纺织品因其所具有的吸湿性、保暖性好，手感柔软等优点受到了越来越多消费者的青睐，但在穿着和洗涤过程中也容易出现起皱、缩水、不耐磨等问题，使得其服用性能大打折扣，同时由于棉纤维原料种植资源有限，“粮棉争地”问题也屡屢出现。为解决这一矛盾，近年来，以我国“十二五”科技支撑计划“超仿棉聚酯纤维及其纺织品产业化技术开发”项目为引领，利用新型差别化聚酯、聚酰胺纤维开发的仿棉面料逐渐成为研究的热点并得到了广泛的应用。[1-7]鉴于此，本文选取目前市面上常见的不同规格仿棉面料分别进行力学、外观保持性和舒适性等项目的测试，并模糊相似优先比方法对其相似度进行评价，优选出综合性能较好的面料，以期为仿棉面料服装的设计与开发提供一定的参考。

1    实验部分

1.1    实验材料

国内外仿棉技术的研究多集中于以化纤为主要原料的仿棉纤维开发方面，从早期使用涤纶短纤维来模拟棉织物的外观和手感，到如今通过开发异形截面、超细、高收缩、多成分共聚等差别化改性纤维，以及在织造、染整等过程中运用新技术生产出性能达到或超过棉织物的“仿棉”、“超仿棉”产品。[8]从产品原料上来看，强调可持续发展的理念，即利用废弃的塑料制品再生产，从而实现资源的重复循环利用，常见的仿棉面料多采用聚酯、锦纶和粘纤等为主要成分。实验选取市场上7种常用的针织和3种机织仿棉面料，以及1种纯棉面料作为对比试样，共计11种面料，其基本规格如表1所示。

1.2    实验方案

为找出仿棉面料和纯棉面料之间的差异，选取织物服用性能中关注度较大的力学、外观保持性和舒适性等实验项目进行测试，具体方案如表2所示。所有试样在测试前均置于GB/T 6529-2008规定的相对湿度为65%€？%、温度为20 ℃€？ ℃的标准大气环境中，至少进行12h以上的调湿。

2    服用性能分析

2.1    力学性能

力学性能包括强伸度、顶破性能和耐磨性能。其中强伸度的衡量参数选取断裂强力和断裂伸长率（条样法），顶破性能以顶破强力（钢球法）为指标，耐磨性以耐磨指数（马丁代尔法）为判断依据，最终实验结果如图1～图3所示。

在强伸度、顶破性和耐磨性等力学性能方面，测试数值越大，表明该项性能越好。由于加入了不同比例的氨纶，从测试结果不难看出，2#～7#面料的断裂伸长率明显高于其它试样。而总体上来说，不论是针织物还是机织物，10种仿棉面料（1#～10#）的力学性能均优于纯棉织物（11#），这与涤纶、锦纶等纤维原料所固有的优异力学性质有很大关系。

2.2    外观保持性能

外观保持性能包括抗皱性、起毛起球性和悬垂性测试等项目，其中衡量抗皱性的指标为急弹和缓弹折痕回复角，其数值越大，织物越不容易起皱;衡量起毛起球性能的指标为测试等级：5级最好，1级最差，由于组织结构不同，同种原料纱线织成的机织物该项性能要普遍好于针织物;悬垂性的衡量指标则为悬垂系数，其数值越小，悬垂性越好，类似地，同等条件下针织物悬垂性一般优于机织物。最终实验结果如图4～图6所示。

由测试结果可以看出，10种仿棉面料（1#～10#）的急弹和缓弹总折痕回复角明显大于纯棉织物， 8#斜纹机织面料的抗皱性能最好;3种机织物（8#、9#、10#）的抗起毛起球等级均高于针织物，且所有试样都要比纯棉针织物好;7种针织面料悬垂系数均低于30%，接近或优于纯棉织物，属于手感柔软的面料。总体上，仿棉面料在抗皱性、抗起毛起球性和悬垂性等方面的性能均好于纯棉面料（11#）。

2.3    舒适性

舒适性能包括透气性、透湿性和保暖性测试等项目，其中衡量透气性的指标为透气率，其数值越大透气性越好;衡量透湿性的指标为透湿量（吸湿法），其数值越大透湿性越好;在衡量保暖性的指标中较为可靠的是热阻克罗值，其数值越大，保暖性越好。最终实验结果如图7～图9所示。

由测试结果可看出，仿棉面料透气性普遍比纯棉面料要差;在透湿性方面只有5#和7#试样稍差，其余试样基本和纯棉面料相当;而在保暖性方面，除2#和9#试样外，仿棉面料均不如纯棉面料。

3    相似度评价

为了评价仿棉面料与纯棉面料的相似程度，选用模糊相似优先比方法（Fuzzy Similarity Priority Ratio Method）对实验用仿棉面料试样进行分析。此外，由于实验中所选面料样品的力学性能和外观保持性能均基本优于纯棉面料，因此在进行评价时，更多考虑使用衡量织物舒适性的3项指标，即透气性、透湿性和保暖性作为评价依据，具体测试数据如表3所示。

3.1    模糊相似优先比法

模糊相似优先比是模糊性度量的一种形式，用成对的样品与固定的样品作比较，以确定哪一个样品与固定样品更相似。[9]假设样本Si和Sj与固定样本Sk比较，其相似优先比Rij的确定，通常有海明距离和欧氏距离两种方法，[10]本课题采用海明距离，其公式为：

（1）

（2）

其中                                                。若Rij在[0.5，1]之间，则表示Si比Sj优先;若Rij在[0，0.5]之间，则表示Sj比Si优先;若Rij=1，则表示Si比Sj显然优先;若Rij=0，则表示Sj比Si显然优先;若Rij=0.5，则表示Si和Sj不分伯仲，无法确定优先。

具体步骤如下：

首先选取1#～10#仿棉面料依次记为S1、S2……S10，作为对比样本，选取11#纯棉面料记为S11，作为固定样本，以透气率、透湿量和热阻3个因素作为相似因子，依次记为X1、X2和X3。首先计算X1，S1、S2和固定样品S11之间的相似程度优先比为：                                                                     （3）

也就是说，对于固定样本S11来说，S1比S2优先。同法可求得所有Rij，并分别列出3个因子的10€？0模糊相似比矩阵。然后在相似比矩阵中，由小到大选定阈值 ，以其下降过程中除对角线元素外全行最先为1的那行样本最为相似，记序号为1，然后删除相应的行和列，继续降低 值，直至截距处理完毕，序号值依次记为2、3、4……10。每个样本每个因素都会产生一个反映相似程度的序号值，最后将该样本所有因素的序号值相加，即可得出其与固定样本相似程度的综合评分，得分越小表明相似程度越高，最终计算结果如表4所示。

3.2    分析与讨论

所有样本评价直观得分如图10所示，80%的样本相似度评分在15分以下，说明其与纯棉面料具有相对较高的相似度;各样本评分的差值在5～16之间，说明它们之间的相似程度有较大差异。

1） 综合评分：对于7个针织物样本来說，2#得分最低，说明其和纯棉面料的相似度最高，其余样本则相差不大，得分区间为12～15之间;在3个机织物样本中，9#得分相对最低，虽然相似程度在所有样本中并非最高，但从各项性能数据来看，属于比较均衡和接近纯棉面料性能的品种，后续可增加机织物作为对比样本以进一步提高评价的客观性和科学性。

2） 各项性能因子评分：从透气性因子来看，针织物普遍优于机织物样本，这与针织物线圈组织结构更利于空气的穿透有关。唯一的例外是9#机织物样本，透气性评分排名第三。原因在于该样本厚度和克重都较小，本身属于轻薄类雪纺仿棉织物，也利于空气透过。从透湿性因子来看，针织物一般也优于机织物样本。从保暖性因子来看，机织物评分则相对比针织物要好，部分原因在于其较为密实的织物组织结构有效阻碍了热量的散发。

4    结论

通过对所选市面上常见仿棉服用性能的测试、分析和相似度评价，主要得到以下结论：

1） 仿棉面料的力学性能、外观保持性能均普遍优于纯棉面料;在舒适性相关指标上，透湿性与纯棉面料相当，透气性和保暖性则不如纯棉面料。

2） 针织仿棉面料在透气性和透湿性方面有优势，机织仿棉面料则在保暖性方面表现更好。选购仿棉服装面料时，其力学性能和外观保持性可不作为主要参考点，关注点可集中于舒适性方面，如对透气性和透湿性有要求，优先选择针织面料，重点考虑纱支、厚度和克重（面密度）较小的织物品种;如对保暖性有要求，则优先选择机织面料，可考虑密度较大、厚度和克重适中的面料品种。

3） 利用模糊相似优先比方法能够有效对仿棉面料与纯棉面料的相似程度做出量化评价，可为其它类似服装面料的评价和选购提供一定的借鉴。

参考文献

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Wearing Properties Analysis and Similarity Evaluation of Cotton-like Fabrics

HE Hai-yang  LIU Hong

（College of Fashion，Henan University of Engineering，Zhengzhou，Henan 451191，China）

Abstract：Under laboratory conditions，several commonly used cotton-like fabrics and pure cotton fabrics with different specifications were selected to test the mechanical indexes such as strength and elongation，bursting force and abrasion resistance，the appearance retention indexes such as wrinkle resistance，pilling resistance and drape resistance，and the comfort indexes such as air permeability，moisture permeability and heat preservation，etc.Similarity evaluation was carried out by using fuzzy similarity priority ratio method.The results show that the cotton-like fabrics are superior to pure cotton fabrics in mechanics and appearance retention，with similar moisture permeability，but not as good as the pure cotton fabrics in terms of air permeability and warmth retention.Knitted cotton-like fabrics have advantages in air permeability and moisture permeability，while woven cotton-like fabrics have better performance in warmth retention.The fuzzy similarity priority ratio method can be used to quantitatively evaluate the similarity between cotton-like fabric and pure cotton fabric，which has certain guiding significance for the selection of cotton-like clothing fabric.

Key words：cotton-like fabrics;fuzzy similarity priority ratio;wearing properties;evaluation