毛/涤制服面料产生极光后的光泽度变化率研究

李侨丽,肖子羽,姜爱娟,陈 敏,王 妮

(1.东华大学 纺织学院,上海 201620; 2.武汉纺织大学 纺织科学与工程学院,湖北 武汉 430000;3.江苏箭鹿毛纺股份有限公司,江苏 宿迁 223800)

行业或者大型企业通常会定制属于自已的制服,以展现良好的精神面貌和整体形象。制服的外观对制服整体效果具有重要影响,制服的外观与服装的颜色、尺寸、光泽密切有关[1]。因穿着时间长、穿着次数频繁,在穿着过程中,制服面料与桌面、椅子等长时间频繁的摩擦,在温度、压强等作用下,会在上衣袖口处、裤子臀部等部位出现强烈刺眼的极光现象,破坏了服装的外观,降低了服装的实用价值。尤其在公安、消防、军警等行业,由于其着装要求严格,制服配发数量有限,极光现象尤其严重。

极光产生的原因来自于纤维、纱线、织物结构及加工方式等,毛/涤制服面料的极光现象尤为凸显[2-3]。研究者通过采用定制的喷雾喷涂在极光区域或改变熨烫条件等方式来改善极光[4]。但现阶段受限于制服颜色、织纹、配发数量等影响,制服面料的极光问题依然较为严重。已有文献建议可采用对比光泽度、亮度变化率、正反射光变化率、漫反射光变化率和光泽度变化率来定量表征极光大小[5-6]。

为了进一步对现有制服面料产生极光的情况进行定量评价,本文采用测色仪与织物光泽仪分别测量已有极光的毛涤制服面料极光与非极光区域的明度与光泽度变化情况,探究评价织物极光强弱程度的有效指标,以期指导面料的研发、改进和筛选。

1 实验部分

1.1 实验仪器

Datacolor 800测色仪(深圳市三恩时科技有限公司);LFY-224织物光泽仪(麦科仪(北京)科技有限公司);YG(B)982标准光源箱(常州市第一纺织设备有限公司)。

1.2 实验样品

本文实验所选用的面料均为从公安民警经过长期穿用产生极光后的制服上裁剪下的极光与非极光区域试样。每套制服采用的面料均为同样的规格。上衣极光区域选择袖口处,裤子极光区域选择臀部。在预实验中使用了由江苏箭鹿毛纺股份有限公司生产开发部门收集的11件不同极光程度的制服(藏青色),鉴于部分试样极光光泽度数值非常接近,故最后选择6块光泽度具有代表性的面料进行数据对比。每块试样裁剪为6 cm×6 cm,标明经纬向。表1为6块制服面料具体的规格参数。

表1 面料具体规格参数Tab.1 Specific specification parameters of fabrics

1.3 评价方法

1.3.1 主观评价法

主观评价结果受评价者主观因素的影响比较大,故为了提高主观评价结果的可靠性,在江苏箭鹿毛纺股份有限公司选择了10位在毛纺厂专门负责检测、对面料光泽较为敏感的、具有长期检验经验的工作人员作为评价者。由图1主观评价极光试样示意图所示,在标准光源箱D65光源下,人眼与试样的距离保持60 cm左右,对试样进行主观评价。标准光源箱内部如图1(b)所示,由于极光具有方向性,因此在D65光源箱内将试样放置在1个等腰直角三角形的木台斜面上。因极光存在明显的方向性,需要在极光最为强烈的方向进行观察并判断。因此在人眼观察时,调整试样使其在木台上处于极光最明显位置。

图1 主观评价极光试样示意图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中极光描述和打分参照对极光试样进行打分,计算每个试样主观评价的平均得分,对照主观评分的得分区间得到试样的极光等级[7]。

表2 极光主观评价打分及分级对照表Tab.2 Polaris subjective evaluation scoring and grading comparison table

1.3.2 明度法

(1)

1.3.3 光泽度法

织物光泽指在一定背景与光照条件下,织物表面的光亮度以及光亮度分布的对比关系和色散关系的综合表现。光泽度的计算如式(2)所示,试样的正反射光、漫反射光及光泽度3项数值均可由光泽度仪直接读出。分别测量入射光沿着试样极光区域与非极光区域的经向和纬向入射时的光泽度4个数据。在试样的经向和纬向选取3个不同位置测量后分别计算,得到试样的经向光泽度和纬向光泽度。另外,每次测量经向光泽度后,直接将试样旋转90°测量其对应的纬向光泽度,以保证测量位置的一致性。在计算试样整体的织物光泽度时,采用经向与纬向光泽度的平均值作为织物整体光泽度,计算公式如式(3)所示。织物光泽度变化率、经向和纬向的光泽度变化率计算公式如式(4)所示。

(2)

式中:GC为织物光泽度;GS为织物正反射光强度,%;GR为织物正反射光与漫反射光强度的差值,%。

(3)

式中:GCj为织物经向光泽度;GCw为织物纬向光泽度。

(4)

式中:εGC为织物光泽度变化率,%;GC为织物极光区域的光泽度;GC0为织物非极光区域的光泽度。

2 结果与分析

2.1 主观评价结果

10名评价者对极光试样的主观评分结果见表3。

表3 极光试样主观评价分级表Tab.3 Grading table of aurora specimen subjective evaluation

由表3可知,测试样品极光区域的极光存在显著差异,主观评价得分排序为2>1>4>5>3>6,即2号试样极光现象最为明显,6号最不明显,并且各极光试样评价结果的方差较小,说明10名观察者对试样的主观评价具有极好的一致性。

2.2 明度变化对比

表4为极光与非极光区域试样明度及差值测试结果。每块试样的极光区域数值与非极光区域相比均有不同程度的提高。这表明试样发生极光现场,其明度也会发生变化,极光区域比非极光区域更亮,对光线的反射更加强烈。

表4 极光与非极光区域试样明度及差值Tab.4 Brightness and difference between aurora and non-aurora areas specimens

为了探究明度变化率与人眼对极光产生强弱主观评价的相关性,将织物明度变化率作为因变量(Y1)、极光主观评分结果作为自变量(X1)进行回归分析,获得回归曲线和公式如图2所示。

图2 织物明度变化率与主观评价结果的相关性示意图Fig.2 Regression curve of the correlation between the change rate of fabric brightness and the subjective evaluation results

织物明度变化率与主观评价结果的相关系数的绝对值|r1|为0.25,相关性不明显,说明织物明度变化率与主观评价结果没有很强的一致性,即明度变化大的试样,人眼并不感觉极光强烈,不能够体现人的视觉感受。这可能是因为明度是反映物体表面相对明暗的特性,在同样的照明条件下,颜色的亮度在人视觉上的反映,属于颜色的3属性之一,常用来反映样品间色差的大小,与人眼观察的角度无关[8-9]。极光现象是织物表面一种令人视觉不适的光泽,光泽是物体表面定向选择反射的性质,与反射光的强弱、分布组成、反射光颜色的纯度、内部反射光、透射光、光的干涉等有关[10],故明度不能完全反映试样极光的大小和变化程度。但是,在极光产生的过程中试样的颜色也会发生微小的变化,进而产生了较小的明度差值。所以对极光试样的明度测量也可以用于对极光的定性评价,判断光泽是否发生了变化,但不能将极光区域与非极光区域的明度差值或变化率作为评价极光强弱的依据。

2.3 光泽度对比

2.3.1 同一样品极光与非极光区域光泽度的对比

图3、4分别为织物极光与非极光区域经向纬向光泽度对比图。无论是经向光泽度还是纬向光泽度,极光区域的光泽度都比非极光区域光泽度高。这是因为从织物结构上来看,面料极光的产生就是因为面料与外界平面频繁的挤压和摩擦,在外界作用力下,纱线挤压变扁,表面毛羽贴伏,纱线表面正反射增强,光泽度提高,故极光区域光泽度比非极光区域高。这也表明通过织物光泽度表征极光变化是可行的。

图3 极光与非极光区域经向光泽度对比图Fig.3 Comparison of meridional glossiness between auroral and non-auroral regions

图4 极光与非极光区域纬向光泽度对比图Fig.4 Comparison of latitudinal glossiness between auroral and non-auroral regions

2.3.2 极光区域经、纬光泽度的对比

根据表1可知,收集的所有试样都是经密大于纬密的斜纹或缎背组织织物,这意味着织物表面经纱凸显较多。织物光泽仪的测试原理是测量1束平行光入射到织物表面后的反射光强度值,如果入射到织物表面的方向不同,则光泽度不同。

图5为极光区域经、纬向光泽度对比图。在测量试样极光区域的光泽度时,入射光从经向入射测量的光泽度比沿着纬向入射测量的光泽度大。这是由于织物纱线的不同排列决定了织物中经纬纱的弯曲状态,在产生极光的过程中,织物不断受到外界的摩擦和挤压作用,使纱线毛羽贴伏,织物表面光亮,经纱更加接近织物的表面,因此经向受到的外力作用更加剧烈,极光效果更强。

图5 极光区域经、纬向光泽度对比图Fig.5 Comparison of warp and latitudinal glossiness in the aurora region

2.3.3 极光与非极光区域光泽度变化率

由图6极光区域经、纬向光泽度变化率对比图可知,各试样经向光泽度变化率从高到低排序为2>1>4>5>3>6,纬向光泽度变化率排序为2>1>4>3>5>6。由图7极光区域织物整体光泽度变化率对比图可知,各试样织物光泽度变化率排序为2>1>4>5>3>6。试样经向光泽度变化率的排序与织物整体光泽度变化率的结果一致,这也与极光试样主观评价结果排序一致;纬向则稍有区别。这是由于各试样的经密比纬密大,故织物表面经纱分布更多,在极光产生过程中,织物表面经纱受到摩擦挤压的作用更强,经向极光光泽度更高,且在织物整体光泽度中占比高。

图7 极光区域织物整体光泽度变化率对比图Fig.7 Rate of change of fabric gloss in the aurora region

2.3.4 光泽度变化率与主观评价的相关性

由2.1节与2.3.3节可知,极光区域主观评价排序结果与经向光泽度变化率、织物整体光泽度变化率对比排序结果一致。为了探究主观评价结果与经向光泽度变化率、织物整体光泽度变化率之间的相关性,将经向光泽度变化率(Y2)与织物整体光泽度变化率(Y3)、极光主观评分作为自变量(X2、X3)进行回归分析,结果如图8所示。

经向光泽度变化率与织物整体光泽度变化率都与样品的主观评价结果呈线性关系,经向光泽度变化率与主观评价结果的相关系数|r2|为0.94,织物整体光泽度变化率与主观评价结果的相关系数|r3|为0.93,说明经向光泽度变化率、织物整体光泽度变化率均与主观评价结果之间高度相关。主观评价是在极光最强位置进行的评价,因此和客观评价结果一致,经向光泽度变化率与主观评价的系数|r2|大于织物整体光泽度变化率与主观评价的相关系数|r3|,即经向光泽度变化率与主观评价结果相关性更强[11]。进一步表明,可以采用极光最强方向的光泽度变化率来表征织物极光强弱程度。

3 结 论

本文采用台式织物光泽度仪和测色仪对收集到的实际穿用过程中发生极光的制服面料试样进行了明度和光泽度的测试,并结合主观评价进行对比分析,得出结论如下:

①相对于非极光区域,织物极光区域明度和光泽度都会发生变化,但明度的变化只能够定性说明织物光泽发生了变化,难以定量说明光泽度变化大小。

②织物极光具有明显的方向性,无论是极光区域还是非极光区域,经面织物经向光泽度均高于纬向。

③极光区域的光泽度变化率可以定量评价极光强弱。由于实际服用过程中,难以判断入射光和反射光的位置,因此应该采用极光最强的方向作为评价。

本文研究为极光改进和评价提供了部分基础数据,对极光的定量评价的摸索有一定意义。后续将通过专门研制的极光发生仪器,进一步对织物极光测试评价进行研究。