面料的物理力学性能研究综述

缪 彦

（上饶幼儿师范高等专科学校，江西 上饶 334000）

作为服装生产与设计的基本材料，面料的风格、曲面成型性、服装生产加工直接受到面料物理力学性能的影响。因此，面料的物理力学性能一直都是服装学科的研究热点。本研究主要综述近年来人们对面料物理力学性能的研究，呼吁面料生产者在设计与生产面料的过程中，既要关注面料的花色、外观及品种的美学，又要关注面料的物理力学性能，结合服装的具体用途与款式，对面料的物理力学性能进行科学有效的设计，生产出更加优质、高产及个性化的服装。

1 面料的物理力学性能概述

在外力作用的影响下，面料会出现应力与变形情况，这种情况所展现的性能就是面料的物理机械性能，包括强度、伸长、弹性、耐磨性等性能。

1.1 强度性能

强度性能主要包括3个方面。（1）面料的拉伸强度和断裂伸长率。面料在使用过程中受到较大的拉伸力作用时，往往会出现拉伸断裂，而面料受力断裂时产生的拉伸力就是断裂强度，且这一过程中出现的变形占原长的百分数就是断裂伸长率，通常纤维的性质、面料的组织、纱线的结构、染整后加工等方面都直接受面料的拉伸断裂性能影响。（2）面料的撕裂强度。使用面料时，纱线可能会被异物钩住而出现断裂，或是面料局部被夹持拉扯而出现撕裂、撕破情况。面料撕裂强度的影响因素与拉伸性能相同，但纱线在面料中的交织阻力会影响到面料的撕裂性能，而面料的撕裂性能可较好地反映面料的板结、活络等风格特征。（3）面料的顶裂强度。面料局部在垂直于面料平面的负荷影响下遭到破坏就是顶裂[1]。

1.2 抗皱性和弹性

抗皱性主要是面料抵抗弯曲变形的能力，即折痕回复性；弹性主要是面料变形后的恢复能力。抗皱性与弹性都属于面料的弯曲性能。面料并不是完全弹性体，受到外力作用时，往往会出现可变的弹性变形与不可变的塑性变形。在外力消失以后，面料可以迅速恢复原状，或是在一段时间后渐渐恢复原状，就是可变弹性变形。若外力消除后面料无法恢复原状，就是不可变塑性变形。纤维性质、面料组织、纱线结构等均会影响面料的弹性与抗皱性[2]。

1.3 耐磨性

使用面料时，在不同的使用场合会受到不同的外界因素影响，出现不同程度的使用价值下降问题，甚至造成损坏。面料在一定使用环境下抵抗损坏的性能，就是面料的耐用性。

2 面料物理力学性能的影响

2.1 手感方面

织物的手感主要指人在触摸面料的过程中产生的一种综合感觉。目前，人们在研究手感的过程中，大多采用主观评价法与客观评价法，但主观评价法的效果极易受到人为因素的影响，不同的人产生的感觉不同，导致评价结构存在较大的误差，所以需要探究面料手感的客观评价方法。国外相关学者认为，织物手感的评价可以将弯曲长度与柔软刚度等力学指标作为基准，这就是织物手感客观评价的开端。具体的研究方法是运用弹性力学理论，早期研究织物的弯曲刚度。织物的风格极易受到弯曲刚度的影响，因此，很多纺织学科专家已经开始比较系统、全面地研究面料的弯曲刚度，取得了诸多理论成果，如基于面料的弯曲刚度、弯曲长度与织物模量的数量关系，研发了织物弯曲刚度测试仪，为今后开展织物的力学性能研究奠定了良好的基础[3]。近年来，关于织物力学性能方面的研究成果主要包括：（1）日本纺织专家研发了KES织物风格仪，可对16种物理力学指标进行测定，判断面料的手感风格，且结合织物的基本风格明确面料的用途，为面料生产商生产面料、设计人员选用面料提供了有效的帮助；（2）有学者结合KES力学性能，借助主成分分析法，进一步划分了各种用途织物的手感，为面料的生产与选择提供了一定的指导；（3）日本新合纤仿真借助设计科学的力学性能实现了真丝织物的手感效应。

2.2 服装生产加工方面

面料的物理力学性能既会对织物手感造成很大程度的影响，又会对服装生产加工的质量与难度造成一定程度的影响。调查显示，织物在低应力环境下呈现的物理力学性能直接关系到服装的生产加工，影响因素有变形性、弯曲刚度、厚度、拉伸伸长等。目前，关于面料物理力学性能对服装生产加工的影响，纺织专业学者的理论研究成果主要有：（1）织物可缝性和织物力学性能存在良好的相关性，面料经纬向伸长、弯曲刚度、厚度、剪切刚度、熨烫收缩率等直接影响服装尺寸变化、缝线起皱、衣袖不正等问题。秋冬用毛西装面料的经向伸长率最好控制在4%～9%；（2）采用CISRO研发的织物物理力学性能客观迅速测试系统FAST测试仪，对织物相关物理力学性能进行测定，有助于判断织物加工成服装时容易出现的问题和难度。该测试仪的组成部分有FAST-1压缩仪、FAST-2弯曲仪、FAST-3延伸仪，还采用了FAST-4尺寸稳定性试验方法；可借助微波对测试样本进行干燥，1 h就可以完成测试，相较于传统的测试方法，大大节省了测试时间，因此在工业生产领域得到了广泛应用，尤其是对毛织物的质量测试和判断、生产与管理发挥了至关重要的作用。同时，通过对比已设定的物理力学指标范围和FAST测试结果，可预测服装生产加工可能存在的质量问题；（3）通过对国产轻薄型毛产品的相关力学性能进行测试与评价发现，当织物可成形值太小时，在缝纫时极易出现起皱与起拱问题。

2.3 服装外观方面

织物的物理力学性能会对服装成形的外观美造成一定的影响，也就是服装的形态风格。关于三维服装的加工，可根据形状划分成拓扑的四边形曲面、筒形的曲面。其中，在筒形的曲面中，针对女性的裙装形状等问题，可将织物悬垂系数作为一个关键的参考指标。当前，关于织物力学性能和悬垂性的研究成果有：（1）借助材料力学的相关理论，对织物悬垂性的相关力学性能进行探究，运用数量统计的多元回归方法，得到织物的悬垂系数和力学指标的回归方程；（2）针对面料下垂的形状和织物力学性能关系的研究结果显示，当织物的悬垂系数增大时，裙角反而会减小，使裙幅增大；（3）针对织物旋转情况下悬垂系数变化和织物力学性能之间的关联性，采用动态悬垂测试仪，让织物样品旋转，然后详细观察不同速度下样品投影面积和形状的变化。在测试初期，动态悬垂测试仪的旋转速度较慢，投影面积变化较小，但悬垂形态和静态一致。当动态悬垂测试仪的旋转速度加快时，投影面积呈现增大趋势。当动态悬垂测试仪的旋转速度超过200 r/min时，悬垂形状与投影面积无太大变化，保持较为稳定的状态。由此可知，织物的动态悬垂增加系数和织物质量、弯曲刚度及剪切刚度存在紧密的联系；（4）针对织物弯曲性能、剪切性能和裙子摇动美之间关系的研究结果显示，三者之间存在很强的关联性，随着织物弯曲振动衰减率的减小，人们对裙子外观的主观评价变好，但面料的弯曲刚度、自重、悬垂系数与面料美感的关联性相对较弱；（5）针对面料力学性能与喇叭裙的动态美研究，结合预测裙子动态美的客观评价公式，测试尼龙、真丝、棉等多种织物发现，当越小、质量越大时，喇叭裙的美感越强[4]。

当织物处于自重与其他力学压缩环境下，会出现一种形态表现，就是织物的悬垂性。织物在缝纫加工等情况下的变形与人们穿着情况下的综合效果，就是服装的具体穿着形态，这一形态与人体的特征存在密切的关联。人体的特征不仅涉及标准体型，还涉及非标准体型，如双肩不平、溜肩等，设计师可以用不同的方式和方法组合平面材料，获得拟合人体的曲面，制作出贴体、美观且舒适的服装。

3 结语

随着社会经济和科学技术的不断发展，涌现出多种多样的纺织材料，不仅有混纺材料，还有交织材料等，使面料的物理力学性能指标出现了很大变化。加上现代人对服饰的舒适度、美观性提出了更高的要求，对面料生产商和服装设计师提出了更大的挑战。因此，必须注重面料的物理力学性能研究，确保面料满足现代人的需求，保证服装设计师能更加科学合理地选用面料，为人们提供品质更好、富有美感的服装，有效促进我国纺织事业的良好发展。