织物防透视性测试方法

2021-08-24林立虎沈润华朱亚冠陈怡清蔡佳仕袁志磊

印染助剂 2021年8期

林立虎，沈润华，朱亚冠，陈怡清，蔡佳仕，袁志磊

（上海海关工业品与原材料检测技术中心，上海 200135）

织物的防透视性是指在可见光照条件下，由于织物的视觉屏蔽作用而使被遮盖的人体或内衣无法被外界观察清楚的性能［1］。近年来，服用纺织品呈轻薄化趋势，防透视性不足的问题逐渐显现，尤其是白色和浅色织物［2］，针对此问题，已研发出相应的功能性产品。织物防透视性的测试方法包括主观测试法和客观测试法。主观测试法通过人眼视觉对防透视效果进行评价，例如：（1）将织物覆盖在评定变色用灰色样卡的1 级色块上，得到类似色差的5 级9 档防透视效果值［3］；（2）将织物覆盖在用于评价防透视等级的样卡上，观察样卡中各等级下字母“E”的缺口方向，根据能辨认出的最低等级来评定织物的防透视性［4］。客观测试法用仪器测试织物的各种光学指标，对防透视性进行评价，例如用白度计测定织物的白度［5］，用分光光度计测定织物在可见光波长范围的透射率和反射率［5］，用计算机软件获取相机拍摄的防透视图片亮度比［6］，用电脑色差仪测定织物背衬标准黑白板的色差［7］等。色度仪是纺织印染行业广泛使用的设备，主要用于织物的颜色管理，功能强大，输出的数据不仅有色差、色度空间坐标、明度等，还有织物对不同可见光波段的反射率。本实验以色度仪作为测试仪器，研究550 nm 处的反射率、可见光波段平均反射率和明度对织物防透视性的评价情况，并与人眼主观评价进行对比，评估其作为织物防透视性评价指标的相关性。

透视原理示意图见图1。

图1 透视原理示意图

由图1 可知，环境中的光照射到织物表面，经过反射、吸收和散射后，还有一部分光透过织物照射到人体或内衣上，再次发生反射、吸收、散射。这部分光作为入射光照射到织物内侧，再经过反射、吸收以及散射后，透过织物进入人眼，形成织物的透视性［3］。

1 实验

1.1 试样

选取不同颜色、组织结构、厚度、纱线密度及单位面积质量的织物50块，具体规格见表1。

表1 织物的规格参数

1.2 测试

1.2.1 主观测试法

主观测试法模拟织物在实际穿着过程中的透视情形，通过人眼视觉对防透视效果进行评价。本实验在A4纸上打印初号、加粗的黑色“米”字，将试样平铺在“米”字上，在D65标准光源箱内观察各试样“米”字的透视情形。试样正面向上，与光源箱底部呈45°，观察者视角和试样呈90°，距离30 cm，按透视程度由高到低对试样依次排序。实验由视力正常的3 人完成，计算每个试样的3 人排序之和，再由低到高排序，得到最终的排序结果，即主观评价秩位。

1.2.2 客观测试法

根据织物透视原理，织物的透视程度取决于二次反射光的影响在总反射光影响中的占比。本实验用织物背衬标准白板光学指标表征织物总反射光的影响，包括一次反射光和二次反射光的影响，用织物背衬标准黑板光学指标表征织物一次反射光（去除二次反射光）的影响。S（防透视指数）=Sb/Sw×100%，式中，Sb为织物背衬标准黑板测试值；Sw为织物背衬标准白板测试值。防透视指数越小，二次反射光的影响占比越大，织物的防透视性越差；反之，织物的防透视性越好。

本实验的光学指标采用CE 7000A 型Datacolor 色度仪进行测定，光源为D65标准光源。光学指标有3种：550 nm 反射率R550、可见光波段（360～750 nm）平均反射率和明度L值。其中，R550和L直接由色度仪测得，通过每隔10 nm 读取一次反射率值来计算算术平均值。试样尺寸为5 cm×5 cm，测试前在标准大气环境下放置4 h 以上，每个试样测3 次，取平均值。测试时将织物背面与白板或黑板贴合，正面朝向测试孔，测试光学指标值，计算得到防透视指数，从低至高依次排序，得到防透视指数秩位。

1.2.3 相关性分析方法

3 种光学指标评价织物防透视性的有效性可以通过计算其与主观评价结果的相关程度确定。相关性分析有助于了解两个变量之间的线性相关程度，用描述双变量数据关系的相关系数rs来表示［7］。本实验用Spearman 相关系数法计算防透视指数和主观评价结果的相关系数。Spearman相关系数法需先将双变量样本指标按从小到大顺序排列得到秩位来代替实际数据，再按下式［7］进行计算：

式中，d为两个对应变量秩位之差；n为样本容量。算得rs后进行显著性检验，查表得到置信界限α=1%时Spearman 秩相关系数临界值r（α,n）。若|rs|>r，通过显著性检验；反之则未通过。通常情况可参照表2［7］。

表2 相关系数大小的含义

2 结果与分析

2.1 基于R550的防透视指数

人眼对550 nm 处的绿光最敏感，故选择R550作为研究指标之一。由表3 可知，试样1～45 都不具备完全的防透视性，试样46～50 具有完全防透视性，防透视指数达到99%以上，和人眼主观评价一致。但防透视指数变化趋势和人眼主观感知的变化趋势并不完全一致，试样1～15 中有2 个试样的秩位差绝对值超过10，试样16～30 中有3 个试样的秩位差绝对值超过10，试样31～45 中有6 个试样的秩位差绝对值超过10。由此可见，基于R550的防透视指数在防透视程度较低区间的变化趋势和人眼主观感知大体吻合，在较高区间存在较大差异。防透视指数与人眼主观评价的相关系数为0.805 7，显著性检验结果为高度相关。

表3 基于R550的实验结果

续表3

2.2 基于平均反射率的防透视指数

由表4 可以看出，试样46～50 的防透视指数都高于试样1～45，和人眼主观评价一致。试样1～15 中有0个试样的秩位差绝对值超过10，试样16～30 中有3 个试样的秩位差绝对值超过10，试样31～45 中有2 个试样的秩位差绝对值超过10。由此可见，基于可见光波段平均反射率的防透视指数和人眼主观感知的变化趋势大部分相同，但有5 个差异明显。防透视指数与人眼主观评价的相关系数为0.918 1，显著性检验结果为高度相关。

表4 基于平均反射率的实验结果

续表4

2.3 基于明度的防透视指数

明度是人眼对物体明亮度的感觉。色彩光亮度越高，人眼感觉越明亮，明度越高，各种色调的明度不同［8］。织物的防透视性涉及人体/内衣与作为覆盖物的织物在人眼中形成的综合视觉感受，明度可以综合反映色彩及明暗的差异，故选为研究指标之一。由表5可以看出，试样46～50 的防透视指数都高于试样1～45，和人眼主观评价一致。试样1～15 中有0 个试样的秩位差绝对值超过10，试样16～30 中有1 个试样的秩位差绝对值超过10，试样31～45 有1 个试样的秩位差绝对值超过10。由此可见，基于明度的防透视指数和人眼主观感知的变化趋势基本吻合，与人眼主观评价的相关系数为0.953 0，显著性检验结果为高度相关，且在3种光学指标中最高。

表5 基于明度的实验结果

续表5

2.4 综合分析

由表6 可知，采用3 种光学指标分别得到的防透视指数与主观评价结果相关性不同。基于550 nm 处反射率的防透视指数与人眼主观评价的相关系数最低，主要是因为颜色给人的视觉感受是各波段综合作用的结果，虽然人眼对550 nm 的绿光最敏感，但其他波长的光也有影响，仅以基于550 nm 处反射率的防透视指数来表征织物的防透视性有一定局限性。平均反射率综合考虑整个可见光波段的影响，比仅考虑550 nm处的反射率更全面。基于明度的防透视指数相关程度最高，主要因为明度是眼睛对物体表面明暗程度的感觉，能够反映所有色彩的差异，是一个与人眼主观感觉密切相关的光学指标，在表征织物防透视性时与人眼主观感觉更接近。所以，基于明度的防透视指数最适合评价织物的防透视性。织物的防透视指数与织物颜色、组织结构、厚度、纱线密度、单位面积质量等因素有关。结果表明，试样颜色越深，防透视指数越高，防透视性越好；试样厚度、纱线密度和单位面积质量越大，防透视指数也会越高，防透视性越好。