田喆，郁崇文

(東華大學(xué)，上海201620)

苧麻又稱“中國草”，是我國特有的纖維原料，苧麻纖維的特性使得苧麻織物具有涼爽透氣、輕盈挺括等優(yōu)點(diǎn)，但由于苧麻纖維剛度大，加工過程中易產(chǎn)生毛羽而使其織物會產(chǎn)生惱人的刺癢感，這極大地限制了苧麻織物的推廣。上世紀(jì)八十年代起，人們紛紛從刺癢感的產(chǎn)生機(jī)理、評價(jià)及改善方法等方面展開了研究。刺癢感的評價(jià)方法目前已從主觀發(fā)展到客觀，但還未能做到快速、有效、普適。本文對某些客觀值表征刺癢感的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證和分析。刺癢感的改善涉及織物的整個(gè)生產(chǎn)工藝，本文從織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度提出改善方法。

1 刺癢感的評價(jià)方法

1.1 主觀評價(jià)法

由于刺癢感是在人與織物相互接觸的過程中所產(chǎn)生，最初的評價(jià)方法即是讓人與織物接觸，根據(jù)有關(guān)規(guī)定直接做出評價(jià)，這種方法是根據(jù)人的主觀判斷得出結(jié)論的，即稱為主觀評價(jià)法。主觀評價(jià)可以用袖子或服裝進(jìn)行直接試穿試驗(yàn)，也可以用織物試樣進(jìn)行前臂試驗(yàn)。前臂試驗(yàn)為目前應(yīng)用較廣泛、效果較理想而又操作簡便的方法。該法選取不同的織物試樣放置于被測試者的前臂內(nèi)側(cè)皮膚上，測試者戴上橡皮手套，輕輕拍打或來回移動織物，被測試者根據(jù)感受到的刺癢程度給出該織物的刺癢感評價(jià)［1］。

進(jìn)行主觀試驗(yàn)時(shí)，受試者可采用多種方法對織物的刺癢感進(jìn)行評價(jià)［2］:(1)分類法，根據(jù)是否感受到刺癢或感受到的刺癢程度將織物粗略地分成幾類;(2)順位法，將織物按刺癢程度大小排成序列;(3)評分法，根據(jù)等級評分標(biāo)尺定量地給出刺癢程度評分。(4)比較法，將織物分成對，對每對優(yōu)劣進(jìn)行比較。此外還可以將幾種方法綜合起來運(yùn)用。

主觀評價(jià)的結(jié)果再通過統(tǒng)計(jì)方法分析處理可以變得更為合理和科學(xué)。目前，主觀評價(jià)依然被作為刺癢感研究領(lǐng)域的主要評價(jià)手段。

1.2 客觀評價(jià)法

織物刺癢感的主觀評價(jià)比較耗時(shí)，尤其當(dāng)試樣較多的時(shí)候，且受試者個(gè)體的差異易給刺癢感的最終評價(jià)帶來離散和不穩(wěn)定。于是人們試圖通過刺癢源即織物表面的毛羽來客觀表征織物的刺癢感。

目前刺癢感的客觀評價(jià)有膜痕法、音頻裝置測試法、低壓力的壓縮測試法、激光計(jì)數(shù)突出毛羽數(shù)量等［3］，這些方法通過測量出毛羽集合體的根數(shù)、形態(tài)或壓縮力學(xué)值來評價(jià)織物的刺癢感。其中，壓縮測試法直觀合理，為一種較有前景的測試方法。該法將KBS－FB壓縮儀中與織物相接觸的壓縮盤的面積加大為原來的十倍(達(dá)到20cm2)，使其對壓力測試靈敏度的要求下降十倍，從而檢測出織物表面的毛羽受到彎曲、壓縮時(shí)的狀態(tài)。敖利民等人對此法進(jìn)行改進(jìn)，制成織物單面壓縮儀，并從中提取出與苧麻織物刺癢感高度相關(guān)的特征值。

此外，還有人利用織物表面摩擦因素及粗糙度來間接估計(jì)織物的刺癢程度［4］。

2 苧麻織物刺癢感的影響因素

苧麻纖維高強(qiáng)低伸、剛度大的特性是引起苧麻織物產(chǎn)生刺癢感的本質(zhì)因素。此外在纖維加工成織物的過程中，任何影響毛羽生成、分布的工序都能影響織物的刺癢感，尤其是后整理中直接對織物表面毛羽進(jìn)行的燒毛等處理。Kenins P.［5］報(bào)告了有關(guān)機(jī)織物的一些參數(shù)對引起織物刺癢的影響，其研究結(jié)果認(rèn)為纖維直徑、織物覆蓋系數(shù)和后整理是最有影響的因素，但這些因素間的相互作用并不明顯。

3 苧麻織物癢感評價(jià)試驗(yàn)

從工廠及面料市場搜集了17塊苧麻類織物，規(guī)格如下，其中1～6#為面料市場搜集的成品布，11#為湖北精華紡織(集團(tuán))有限公司提供的坯布，其余均為湖南華升株洲雪松有限公司提供的成品布。

表1 苧麻類機(jī)織物的規(guī)格Tab.1 The specification of ramie woven fabrics

表2 苧麻類針織物的規(guī)格Tab.2 The specification of ramie knitted fabrics

3.1 主觀評價(jià)試驗(yàn)

隨機(jī)選取14名年齡在22～28歲、身體健康的青年(男女各7名)對挑選出的7塊苧麻類織物進(jìn)行前臂試驗(yàn)。試樣尺寸為20mm×20mm。該試驗(yàn)在溫度為20℃ ±3℃，濕度為60% ±5%的環(huán)境條件下進(jìn)行。試驗(yàn)采用五點(diǎn)評分法［6］，試驗(yàn)前對受試者事進(jìn)行簡單培訓(xùn)，讓其理解評價(jià)標(biāo)尺的基本含義。試驗(yàn)時(shí)測試者戴上橡皮手套，將織物置于受試者的前臂內(nèi)側(cè)，輕輕拍打或來回移動織物，受試者放松身體，聯(lián)系標(biāo)尺等級在標(biāo)尺上劃出對該織物的評價(jià)。主觀評價(jià)標(biāo)尺見圖1，標(biāo)尺說明見表3。

圖1 五點(diǎn)評分標(biāo)尺Fig.1 Five rating scale

表3 五點(diǎn)評分標(biāo)尺說明Tab.3 Illustration of five rating scale

從中挑選出7名辨別力好的青年(男3人，女4人)對余下的10塊苧麻織物進(jìn)行主觀評價(jià)，受試者在給出評分前先將織物粗略地分到五個(gè)等級中，再以評價(jià)過的7塊織物的刺癢值為參照，給出評分。

3.2 客觀物理指標(biāo)測量

3.2.1 測試指標(biāo)

采用KES－F測量織物的表面摩擦性能，得到平均摩擦系數(shù)MIU、摩擦系數(shù)的平均差不勻率MMD、表面粗糙度SMD(μm)。

采用織物單面壓縮儀［7］測量織物，得到織物表面毛羽部分壓縮時(shí)的分界壓力(cN)和壓縮比功(cN)。

3.2.2 織物單面壓縮儀原理

織物單面壓縮儀(圖2)可以采集到壓縮織物時(shí)的位移－壓力曲線(圖3)，初始曲線部分為織物表面的毛羽壓縮階段，直線部分為織物主體的壓縮階段，連接二者的為壓縮毛羽和織物的過渡階段。其提取特征值的方法為:將織物主體壓縮部分?jǐn)M合直線與橫坐標(biāo)相交，沿該交點(diǎn)作垂線并與壓縮曲線交于P點(diǎn)，P點(diǎn)即被認(rèn)為是毛羽壓縮階段與其它兩壓縮階段的分界點(diǎn)，由此可以得到毛羽壓縮階段的一些力學(xué)指標(biāo)。P點(diǎn)的縱坐標(biāo)值Yp為毛羽分界壓力值、P點(diǎn)的橫坐標(biāo)值Xp為毛羽長度，OPXp所圍面積為毛羽壓縮階段的壓縮功，壓縮功除以毛羽長度為壓縮比功。敖利民等人證實(shí)分界壓力值、壓縮比功值與苧麻類織物的刺癢值高度正相關(guān)，且呈線性關(guān)系。

圖2 織物單面壓縮性質(zhì)測試儀原理Fig.2 Principle of the fabric single－side compression test machine

圖3 典型的織物單面壓縮曲線圖Fig.3 Typical curve of the fabric single－side compression

3.3 分析方法［8］

Kendall’W協(xié)同系數(shù)檢驗(yàn):該檢驗(yàn)方法是一種對多配對樣本進(jìn)行檢驗(yàn)的非參數(shù)檢驗(yàn)方法。將不同織物的刺癢感評分看作是來自多個(gè)總體的配對樣本，其零假設(shè)H0是:各評判者的評價(jià)排序隨機(jī)。Kendall’W協(xié)同系數(shù)反應(yīng)了各配對樣本間的相關(guān)程度，其值越接近于1，則認(rèn)為評價(jià)中的排序越不隨機(jī)，各評判者的評價(jià)排序越一致。

Pearson簡單相關(guān)系數(shù)r:該系數(shù)反應(yīng)了兩個(gè)變量間的相關(guān)關(guān)系。︱r︱≤1，︱r︱越大，兩變量間的相關(guān)程度越強(qiáng)。r＞0，兩變量存在正相關(guān);r＜0，兩變量間存在負(fù)相關(guān);r=0，兩變量間無線性相關(guān)。

4 結(jié)果與討論

4.1 主觀試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證

軟件SPSS對7名受試者的主觀評價(jià)數(shù)據(jù)進(jìn)行Kendall’W協(xié)同系數(shù)檢驗(yàn)，檢驗(yàn)出的W協(xié)同系數(shù)為0.820。由此可以看出受試者對各織物的評分秩位數(shù)基本一致。

4.2 主、客觀試驗(yàn)結(jié)果分析

將部分苧麻織物的客觀測試及主觀評價(jià)結(jié)果列于表4。用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS對表4中的五組數(shù)據(jù)(每組含7個(gè)數(shù))進(jìn)行相關(guān)性分析，其結(jié)果見表5。

由表5可以看出，表面摩擦系數(shù)、表面粗糙度與刺癢程度的相關(guān)系數(shù)分別是－0.172、0.311，為低度或幾乎不相關(guān);壓縮比功與刺癢程度的相關(guān)系數(shù)是0.684，為中度相關(guān);分界壓力與刺癢程度的相關(guān)系數(shù)是0.810，為高度相關(guān)。這說明用單面壓縮儀的客觀指標(biāo)來評價(jià)刺癢程度更為合適。

表4 苧麻織物的客觀測試及主觀評價(jià)結(jié)果Tab.4 The objective test and subjective evaluation results of ramie fabrics

表5 苧麻織物客觀測試指標(biāo)與刺癢程度的相關(guān)性分析結(jié)果Tab.4 The correlation analysis between objective test index and degree of prickle sensation of ramie fabrics

4.3 單面壓縮測試的適用性驗(yàn)證

為進(jìn)一步驗(yàn)證織物單面壓縮儀對苧麻織物刺癢感的評價(jià)效果，利用該儀器對17塊織物進(jìn)行測試，測試結(jié)果與主觀評價(jià)結(jié)果一起列于表6。

表6 苧麻織物的單面壓縮測試和主觀評價(jià)結(jié)果Tab.6 The objective test index of single－side compression and subjective evaluation of ramie fabrics

敖利民等人［7］已經(jīng)證實(shí)該儀器僅適于具有類似毛羽分布的苧麻類織物的刺癢感評價(jià)，因?yàn)樵摲y得的是毛羽集合體的壓縮力值，故無法排除某些毛羽多但毛羽剛度小、不足以引起刺癢感的織物對評價(jià)結(jié)果的影響。因此未經(jīng)燒毛的11#坯布、由棉紗形成凸出斜條紋的14#正面、苧麻蓋棉雙層織物17#的反面不做分析。用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件對三組數(shù)據(jù)(每組含17個(gè)數(shù))做相關(guān)性分析。分析結(jié)果見表7。

由表7可以看出，分界壓力、壓縮比功與刺癢程度的相關(guān)系數(shù)分別為0.482、0.236，僅為低度相關(guān)。

表7 苧麻織物單面壓縮指標(biāo)與刺癢程度的相關(guān)性分析結(jié)果Tab.7 The correlation analysis between objective test index of single－side compression and degree of prickle sensation of ramie fabrics

觀察表6中的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)除了11#、14#、17#的單面壓縮指標(biāo)與刺癢程度變化趨勢不一致外，高支紗織物的單面壓縮指標(biāo)與刺癢程度變化趨勢也不一致。因此，去掉36s及以上支數(shù)的8#、9#、10#、13#、15#，再對剩下12塊織物的單面壓縮測試、主觀評價(jià)指標(biāo)做相關(guān)性分析。分析結(jié)果見表8。

表8 36s以下苧麻織物單面壓縮指標(biāo)與刺癢程度的相關(guān)性分析結(jié)果Tab.8 The correlation analysis between objective test index and degree of prickle sensation of the ramie fabrics composed of below 36s yarns

由表8可以看出分界壓力、壓縮比功與刺癢程度的相關(guān)系數(shù)分別為0.874、0.751，有較高相關(guān)性，并都在雙側(cè)顯著性0.01上顯著。

這說明該單面織物壓縮儀僅適于表面毛羽分布類似的中低支苧麻織物。究其原因可能是該儀器原理方法較難將薄型織物的毛羽壓縮階段分離出來，從而使其特征值的提取不準(zhǔn)確。此外，該儀器同改裝的KES－F測量法一樣，未能考慮實(shí)際穿著中織物薄厚輕重對人產(chǎn)生不同壓力從而影響人的刺癢感受。

4.4 織物結(jié)構(gòu)參數(shù)對刺癢感的影響

對10塊純苧麻機(jī)織物的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表9。統(tǒng)計(jì)分析紗細(xì)度、織物緊度、織物平方米克重與刺癢程度的關(guān)系，結(jié)果見表10。

由表10可以看出，紗支數(shù)與刺癢程度的相關(guān)系數(shù)為﹣0.929，呈高度負(fù)相關(guān)，即紗支數(shù)越高，刺癢感越小;織物平方米克重與刺癢程度的相關(guān)系數(shù)為0.902，呈高度正相關(guān);緊度與刺癢感的相關(guān)系數(shù)為0.403，呈低度相關(guān)。這說明了紗的細(xì)度是對純苧麻機(jī)織物刺癢感影響最大的織物結(jié)構(gòu)因素，而緊度的影響較小。只有在紗細(xì)度相同的情況下，緊度的增加才明顯導(dǎo)致刺癢感增加，這從6#和7#中可以看出。隨著紗支數(shù)的增加，純紡苧麻織物的刺癢感明顯減小。

由表6可以看出，5#、6#、7#、12#和14#的紗支數(shù)同樣是21s，棉麻混紡的12#及棉麻交織的14#的刺癢值較之于純紡的5#、6#和7#明顯減小，由中度刺癢減小到接近輕度刺癢，14#的正面甚至減小為輕度刺癢。這是由于14#的織物組織為三上一下左斜紋，正面的棉經(jīng)紗組織點(diǎn)是苧麻緯紗組織點(diǎn)的三倍，且經(jīng)組織點(diǎn)形成了凸條紋，這使人與該面接觸時(shí)，基本接觸到的是棉紗，因而刺癢感小。這也就為交織苧麻織物提供了設(shè)計(jì)思路，可以利用斜紋或緞紋設(shè)計(jì)使刺癢感小的紗線組織點(diǎn)更多地呈現(xiàn)在接觸面。

此外，由表6還可以看出，針織苧麻織物16#、17#的刺癢值明顯小于與其細(xì)度相近的純紡機(jī)織苧麻織物，這是由于針織紗結(jié)構(gòu)松散，對毛羽的握持作用小，織物受壓時(shí)表面毛羽更易向織物方向避讓。

表9 純苧麻機(jī)織物的結(jié)構(gòu)參數(shù)及刺癢程度Tab.9 Structure parameters and degree of prickle sensation of pure ramie woven fabrics

表10 苧麻機(jī)織物結(jié)構(gòu)參數(shù)與刺癢程度的相關(guān)性分析結(jié)果Tab.10 The correlation analysis between structure parameters and degree of prickle sensation of ramie woven fabrics

5 結(jié)論

通過織物單面壓縮測試法提取出的毛羽特征值可以用來評價(jià)苧麻類織物的刺癢感，且比測量織物表面的摩擦性能有效很多。但目前研制的單面織物壓縮儀還僅適于表面毛羽分布類似的中低支苧麻類織物，其特征值毛羽分界壓力、壓縮比功與刺癢程度呈高度相關(guān)。如能更細(xì)致、有效地提取織物壓縮曲線的特征值，并將織物置于探測頭上方以模擬織物自重的影響效果，則該方法便能更廣泛、有效地評價(jià)織物的刺癢感。

對于純苧麻機(jī)織物，紗細(xì)度是織物結(jié)構(gòu)參數(shù)中影響刺癢感的最重要因素。純苧麻機(jī)織物越輕薄，刺癢感越小。

使用高支紗、混紡紗可以大大減小苧麻類織物的刺癢感，采用交織并對織物組織進(jìn)行設(shè)計(jì)可以更有效地減小其刺癢感。

［1］Garnsworthy P.K.，Gully R.L.and Kenins P.etc.，Identification of the Physical Stimulus and the Neural Basis of Fabric－E-voked Prickle［J］.J.Neurophysiol，1988，59，1083 ～1097.

［2］L.Ao，C.Yu.Sense estimation and instrumental evaluation of fabric － evoked prickle［J］.Dong Hua University J.，2004，21，82－87.

［3］Matsudaira M.，Watt J.D.and Carnaby G.A.，Measurement of the surface prickle of fabrics Part1:The evaluation of potential objective method［J］.Textile Res.J.，1990，81，288 －299.

［4］尉霞，沈蘭萍.苧麻織物酶處理工藝的最優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.北京紡織，1999，20(4):42－44.

［5］Kenins P. ，The Cause of Prickle and the Effect of Some Fabric Construction Parameters on Prickle Sensation［J］.Wool Technology＆ Sheep Breeding，1992，1－4，19－24.

［6］王革輝，趙濤.織物刺癢感的主觀評價(jià)研究［J］.毛紡科技，2007(4):52－55.

［7］敖利民，郁崇文.織物單面壓縮性質(zhì)測試儀原理與表征織物單面壓縮性質(zhì)指標(biāo)體系的建立［J］.東華大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，33(5):622－628

［8］陳勝可.SPSS統(tǒng)計(jì)分析［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2010.