棉麻混纺机织物舒适性评价.pdf

第 51 卷 第 8 期2023 年 8 月Cotton Textile Technology棉麻混纺机织物舒适性评价何海洋 李心如（河南工程学院，河南郑州，451191）摘要：为探讨棉麻混纺机织物在夏季服装中的舒适性，以市售不同混纺比的棉麻（苎麻、亚麻、汉麻）机织物为研究对象，在实验室条件下对透气性、透湿性、导湿性和保暖性等热湿舒适性指标进行了客观测试，利用语义差分法对刺痒感、黏体感等触感舒适性指标进行了主观评价，并基于织物的结构参数对舒适性指标进行了分析与讨论，最后运用改进熵权 TOPSIS 法对织物的舒适性进行了综合评判。结果表明：棉麻混纺织物适合制作夏季服装，且含苎麻纤维织物的综合性能优于含汉麻和亚麻织物；透气性在舒适性综合评价中所占权重最大。认为：利用熵权 TOPSIS 法能够有效优选出综合性能优良的织物品种，对类似服装面料的舒适性评价及选购具有一定的指导与参考价值。关键词：棉麻混纺；机织物；热湿舒适性；触感舒适性；TOPSIS法中图分类号：TS106.5 文献标志码：B 文章编号：1000-7415（2023）08-0043-06Suitability evaluation of cotton bast fiber blended woven fabricHE Haiyang LI Xinru（Henan University of Engineering，Zhengzhou，451191，China）Abstract In order to explore the suitability of cotton bast fiber blended woven fabrics in summer clothes，commercially available cotton/ramie woven fabrics，cotton/flax woven fabrics，cotton/hemp woven fabrics with different blending ratios were used as research objects，the thermal and humidity comfort indicators such as air permeability，moisture permeability，moisture conductivity and warmth retention were objectively tested.Tactile comfort indicators such as prickling and adhesive sensation were subjectively evaluated by semantic difference method.Then the comfort indicators were analyzed and compared based on structural parameters of the fabric.Finally，suitability of the fabric was comprehensively judged by improved entropy weight TOPSIS method.The results showed that the cotton bast fiber blended fabric was more suitable for making summer clothes，comprehensive properties of the fabric containing ramie fiber were better than that of the fabric containing hemp and flax.The weight of air permeability was the largest in the comprehensive evaluation of comfort.It is considered that the using entropy weight TOPSIS method can effectively optimize the fabric varieties with excellent comprehensive properties，which has certain guiding and reference value for the suitability evaluation and purchase of similar clothing fabrics.Key Words cotton bast fiber blending，woven fabric，thermal and moisture comfort，tactile comfort，TOPSIS method随着现代服装设计强调“可持续绿色发展”“设计师责任”理念的深入人心和“汉服热”的兴起，以棉、麻为代表的植物纤维因其优良的服用性能和天然可降解的特性，在时装市场上又掀起了一股新的流行热潮。当今社会，消费者对服用纺织品性能的要求日益提高，在选购服装时会更多考虑舒适性能。但由于麻纤维所固有的初始模量较高、手感偏硬、刺痒感明显等缺点，在一定程度上限制了其应用范围，因此多采用与其他纤维混纺或交织的方式来改善其性能。目前关于棉麻混纺产品性能的研究，多为正向研发，即集中于工艺改进或某一类型麻织物的单项性能分析与研究13，较少从服装企业的角度对其终端市场的表现进行倒推，对于不同类型麻纤维混纺面料综合性能评价及服装舒适性的研究也不多或仅为定性研究4。本研究基于市场调研结果，以市售常见不同麻类纤维和棉纤维混纺服用织物为研究对象，分别对其进行热湿、触感舒适OSID码应用技术基金项目：河南工程学院校企合作项目（2021HSK058）作者简介：何海洋（1983），男，实验师，收稿日期：2023-02-13】【43第 51 卷 第 8 期2023 年 8 月Cotton Textile Technology性指标的主、客观测试与分析，并运用改进的综合评价方法进行评价，以期优选出整体性能较好的材料用于实际服装生产，同时可为其他服装企业设计、生产及消费者选购此类面料服装时提供借鉴与参考。1 试验部分1.1试验材料目前应用于服装领域的麻类纤维主要为取自韧皮部位的软质麻（苎麻、亚麻和汉麻等），大都具有优良的吸湿、导湿和导热性能。传统麻纤维由于细度相对较粗，表面多凹凸不平，初始模量较高、刚性大，故常采用经纬单纱、平纹机织的形式，且多用于夏季服装面料。根据前期市场调研结果，试验选取市售常见 4种苎麻/棉、2种亚麻/棉、1 种汉麻/棉混纺面料，以及 1 种纯苎麻、1 种纯亚麻、1种纯汉麻、1种纯棉面料作为对比试样，共计11种面料，其结构参数如表 1所示。1.2试验方案服用织物舒适性评价包括生理舒适性和心理舒适性指标。前者主要包括与面料性能直接相关的热湿与触感舒适性5，以及和服装结构关系更为密切的压力舒适性等方面；后者则涵盖视觉舒适性等心理学领域，影响因素较为复杂。考虑到实际研究需要，选取反映热湿舒适性和触感舒适性的 6 项主客观指标分别进行测试，具体试验方案：参照 GB/T 54531997 纺织品 织物透气性的测定，采用 YG461EIII 型全自动透 气 量 仪 测 试 试 样 的 透 气 性 能；参 照 GB/T 12704.12009 纺织品 织物透湿性试验方法 第1 部分：吸湿法，采用 YG601H 型电脑型织物透湿仪测试试样的透湿性能；参照 FZ/T 010712008 纺织品 毛细效应试验方法，采用 YG871型毛细管效应测定仪测试试样的芯吸性能；参照GB/T 110482008 纺织品 生理舒适性 稳态条件下热阻和湿阻的测定（蒸发热板法），采用YG606E 型纺织品热阻测试仪测试试样的保暖性；对于刺痒感和黏体感两项指标，则参照语义差分法采用 Hollies五级评价标尺进行主观评价。所 有 试 样 在 测 试 前 均 置 于 GB/T 65292008 纺织品 调湿和试验用标准大气 所规定的相对湿度为（654）%，温度为（202）的标准大气环境中至少进行 24 h以上的调湿。2 分析与讨论2.1热湿舒适性人体着装时感觉舒适与否，通常与“人体服装环境”这一复杂系统的热、湿交换是否平衡直接相关。在织物层面，评价热湿舒适性的客观指标主要有透气性、透湿性、导湿性和保暖性等项目，其中前两者与热、湿的通透性有关，后两者则涉及到热、湿的传导。机织物的通透性（透气性、透湿性）主要与纤维原料、纱线、织物的结构参数和后整理等因素密切相关。从图 1 和图 2 的测试结果来看，苎麻织物的透气性总体优于亚麻、汉麻与纯棉织物，当然这也与试验所选苎麻织物总紧度普遍低于其他试表 1试样结构参数试样编号1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#11#纱线规格/tex苎麻/棉 30/70 28.1苎麻/棉 80/20 42.2苎麻/棉 80/20 28.1苎麻/棉 90/10 42.2苎麻 28.1亚麻/棉 30/70 59.1亚麻/棉 55/45 65.7亚麻 42.2汉麻/棉 30/70 11.8汉麻 42.2棉 28.1织物密度/根（10 cm）-1经向213117224124162216171187520205222纬向225138224149184210216227280225246总紧度/%70.356.171.459.359.089.782.679.879.481.573.7单位面积质量/（g m-2）120.0102.0115.0123.090.0169.0225.0156.7112.0178.6141.0厚度/mm0.270.250.480.340.240.570.740.520.270.370.44】【44第 51 卷 第 8 期2023 年 8 月Cotton Textile Technology样有较大关系；在纱线号数相同（1#、3#、5#和11#）的情况下，透气性和透湿性最好的均为 5#试样，即 100%苎麻织物，原因在于其总紧度、单位面积质量和厚度较小，这些因素与织物的通透性一般为负相关；而在总紧度接近（7#、8#、9#和10#）的情况下，透气性最好的是 9#试样，原因在于其厚度 较 小，纱 线 号 数 较 小，且 经 密 纬 密 之比 接 近 2 1，纱线容易滑移形成孔洞从而增加通透性；同样，在厚度接近（1#、2#、5#和 9#）的情况下，透气性最好的是 2#试样，其次为 5#试样，其共同特点是总紧度和单位面积质量较小，9#试样虽然纱线号数较小，但透气性表现一般，说明此时纱线号数大小并非决定性因素。就透湿性测试数据而言，各试样之间的差别不是太大，汉麻织物的透湿性稍优于其他织物；透湿量最小的为 6#试样，究其原因在于总紧度和厚度较大，且经纬密之比接近 1 1，纱线相互束缚，不易滑移产生孔隙，从而进一步降低了通透性。机织物的热湿传导能力则主要取决于纤维原料的化学组成、表面粗糙程度、纱线粗细、毛羽多少、织物的蓬松程度与静止空气含量等因素。从图 3导湿性测试结果来看，11#纯棉织物试样的芯吸高度优于其他织物试样，一方面源于其纱线结构较为疏松，还可能与棉纤维中果胶、木质素等杂质含量较少有关；在 3类麻织物试样中，苎麻的芯吸高度大于汉麻和亚麻，除与苎麻自身纱线结构松散有关以外，还与后两者采用湿纺工艺导致的纱线结构紧密有一定的关系。从图 4保暖性测试结果来看，保温率与传热系数呈反比关系，且含麻织物试样的导热性能要优于纯棉织物，原因在于麻类纤维回潮率高，吸湿性优于棉，传热系数一般较大，利于热量的传导；在经纬密度接近（1#、3#、6#、10#和 11#）的情况下，导热性能最好的为 10#纯汉麻试样，其他均为棉麻混纺试样；6#试样除纤维混纺比例外，其他各项结构参数与 10#较为接近，但导热性能却有较大差异，说明此时起决定作用的主要是原料成分麻纤维含量越高，导热性能越好，这也进一步证明了含麻面料更适合于制作夏季服装。2.2触感舒适性织物的触感舒适性主要指人体皮肤上的感觉神经末梢受到外界刺激后，传递给中枢神经系统所形成的生理感受，通常包括刺痒感6、黏体感7和冷暖感等方面，一般与皮肤、所接触材料的表面性质、热湿传导能力及低应力下的力学性能等因素有关。考虑到棉麻类面料在服装舒适性研究中的实际需要，选取刺痒感和黏体感这两项指标进行主图 1透气性测试结果图 2透湿性测试结果图 3导湿性测试结果图 4保暖性测试结果】【45第 51 卷 第 8 期2023 年 8 月Cotton Textile Technology观评价。为保证测试结果的可靠性与一致性，测试台制作、评价人员培训、预测试、试样准备和试验方法等环节，均严格参照标准 FZ/T 300052009 苎麻织物刺痒感评价方法 中的规定进行操作：受试人员为身体健康的纺织、服装类专业在校大学生 5人和拥有丰富从业经验的相关企业人员 2 人，男女性别比例为 2 5，且在正式试验前需接 受 测 试 培 训 和 预 测 试。试 样 规 格 尺 寸 为15 cm20 cm，其中进行刺痒感评价的试样，经调温调湿后不做特殊处理；进行黏体感评价的试样，为模拟较为真实的出汗摩擦接触环境，测试时将其含水率控制为 20%，且皮肤保持微潮状态。试验时，由测试人员将试样放在受试者前臂内侧，分别使用轻拍和缓慢移动摩擦的方式让其感受刺痒感与黏体感程度，并采用 Hollies五级主观评价标尺（如图 5 所示），即按照由弱到强 0 分5 分的取值区间进行赋分，数据精确到小数点后 1位；最终测试结果取其算数平均值，并精确到小数点后两位。得分越低，则说明该项性能越好。各试样主观评价结果如图 6所示。织物刺痒感的产生，多是由突出于织物表面的纤维头端不断对人体皮肤的机械刺激所致，一般与纤维的初始模量、纱线结构和织物表面超过一定长度的绒毛数量等因素密切相关，同时与皮肤的敏感程度、环境温湿度等也有一定关系。从刺痒感主观评价结果来看，得分低于 2.5 分的 4种试样即 1#、6#、9#和 11#，刺痒感不明显，从织物基本结构参数可以看出，其共同特点是棉纤维的含量均在 70%以上，说明更多比例柔软纤维的加入有助于改善织物刺痒状况；得分高于 2.5 分的 7 种试样则有较为明显的刺痒感，其中分值最高的 8#试样，成分为 100%亚麻，纤维硬、短、粗，纱线号数较大且紧度相对较大。当含水率高的织物与人体皮肤接触时，由于表面摩擦力改变导致衣物紧贴身体，进而产生不舒服的感觉，即为黏体感，其形成的直接原因是出汗后织物和人体皮肤接触面的摩擦因数发生了变化，实质则与织物的表面特性和导热散湿能力等因素有关。从黏体感主观评价结果来看，绝大多数试样的得分低于 2.5分，黏体感不明显，这与各类麻纤维良好的导热散湿能力有较大关系，相对而言棉纤维的导热散湿能力稍差，故含棉量高的试样黏体感较强，例如 9#和 11#；对于棉纤维含量相同的 1#、6#和 9#试样，其黏体感产生差异的原因，除与麻纤维种类有关外，还可从纱线细度、织物紧度和厚度等角度来解释。随着紧度增加，湿润状态下的织物会更贴近皮肤，且湿气难以散发，导致黏体感增强。纱线越细，黏体感越强；织物紧度越大，黏体感越强；织物厚度越小，黏体感越强，归根结底是由接触面的摩擦因数变大所导致8。3 综合评价为探讨所研究棉麻混纺机织物在夏季服装中的舒适性，以便遴选出综合性能优良的面料投入实际服装生产，将热湿舒适性和触感舒适性的 6项主客观指标作为原始数据进行处理，如表 2 所示。对于夏季服装而言，反映透气性、透湿性和导湿性（芯吸高度）的 3项数据，其值越大越好，故为高优或正向指标；而保温率、刺痒感和黏体感等数据则越小越好，因此为低优或逆向指标，接下来选取合适的方法据此对其舒适性进行综合评判。3.1熵权 TOPSIS法TOPSIS 法是解决系统工程有限方案多目标决策问题的一种常用分析方法，它通过计算各指标的正负理想解以及各方案与正负理想解之间的加权欧氏距离，再与优劣解的接近程度进行比较，从而筛选出最优方案。在综合评价过程中，权重的确定是关键环节，通过引入信息熵对各评价对象进行客观赋权，可有效避免采用专家打分等主观因素的影响。图 5Hollies五级主观评价标尺图 6触感舒适性主观评价结果】【46第 51 卷 第 8 期2023 年 8 月Cotton Textile Technology综上所述，本研究运用改进的熵权 TOPSIS法对所选 11种织物的舒适性进行综合评价，具体步骤如下。步骤 1：建立 n 行 m 列的指标评价矩阵 xij（如表 2数据），xij（i=1，2，3，n；j=1，2，3，m）表示第 i个样本中第 j个指标的数值，并对原始数据中的高优指标和低优指标分别进行平方和归一化处理9，完成标准化评价矩阵 yij的构建，高优指标如式（1）所示、低优指标如式（2）所示。yij=xiji=1nx2ij（1）yij=1/xiji=1n(1/xij)2（2）步骤 2：确定指标权重10。计算第 i个样本中第 j项指标的特征比重 pij，并据此确定第 j项指标的信息熵 ej，进而得出其熵权 wj，如式（3）式（5）所示。pij=yiji=1nyij（3）ej=-1ln ni=1npijln pij（4）wj=1-ejm-j=1mej（5）步骤 3：构建加权评价矩阵zij=wjyij，确定正、负理想解 Z+与 Z-，计算评价对象与理想解的欧氏距离Di+和Di-。步骤 4：计算评价对象与最优方案的接近程度 Ci（值越大舒适性越好），并据此进行综合评估，如式（6）所示。Ci=D-iD+i+D-i（6）将原始数据按照高优指标、低优指标进行分类并代入上述步骤 1步骤 4，通过计算可得 6 项指 标 的 熵 权 值 wj分 别 为 0.816 669（透 气 性），0.015 074（透 湿 率），0.048 344（芯 吸 高 度），0.039 398（保 温 率），0.066 020（刺 痒 感）和0.014 495（黏体感）。相对接近程度值 Ci和评价综合排序的最终计算结果如表 3所示。3.2分析与讨论（1）由表 4 相对接近程度 Ci值得出所选 11 种织物样本的夏季服装舒适性综合排序，即舒适性由好到差依次为 2#、5#、4#、1#、3#、9#、11#、6#、表 2棉麻混纺机织物舒适性能测试数据试样编号1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#11#透气率/（mm s-1）1 274.33 518.9848.03 271.53 400.1495.9235.8373.7728.2213.7567.8透湿率/g （m224 h）-12 970.73 005.82 938.02 946.73 736.82 565.73 047.33 063.53 652.43 857.93 586.2芯吸高度（30 min）/cm14.411.713.712.59.76.59.09.811.310.415.2保温率/%19.4713.7216.3615.3613.2721.9819.6315.7114.5912.3823.94刺痒感（五级评价）2.463.783.483.262.762.383.544.041.823.582.14黏体感（五级评价）2.422.362.322.482.382.262.161.982.942.543.14表 3相对接近程度评价结果试样编号1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#11#欧氏距离Di+0.296 30.016 30.352 60.035 60.020 00.399 00.433 40.415 30.368 20.436 30.389 4Di-0.140 50.436 10.084 30.403 50.420 40.038 40.005 30.022 00.070 30.009 30.049 5相对接近程度 Ci0.321 60.963 90.192 90.919 00.954 60.087 80.012 00.050 30.160 30.020 80.112 8综合排序4153281196107】【47第 51 卷 第 8 期2023 年 8 月Cotton Textile Technology8#、10#、7#；从 6项评价指标的熵权值可知，在夏季一般服装的舒适性评价中，透气性指标所占权重较大，其次为刺痒感、导湿性和导热性，而透湿性与黏体感所施加的影响较小。（2）排名前 5位的试样均为含苎麻纤维织物，且前 3位试样的 Ci值均大于 0.9，说明其在夏季服装面料中具有较好的舒适性；从结构参数来看，这3 种织物试样全部为紧度较小（均在 60%以下），厚 度 较 薄（0.3 mm 左 右），单 位 面 积 质 量 较 低（100 g/m2左右）的品种，总体属于轻薄类织物，符合大众对于夏季穿着服装面料的日常认知。（3）对于纯纺织物（除苎麻外）而言，紧度最小的纯棉试样（11#）总体表现要优于纯亚麻试样（8#）和纯汉麻试样（10#），进一步说明织物紧度这一结构参数在夏季服装舒适性评价中起到的作用。（4）对于亚麻/棉和汉麻/棉混纺织物而言，在混纺比接近的情况下（6#和 9#），纱线号数、紧度与厚度较小的织物试样（9#）具有更好的综合表现；在纱线号数接近的情况下（6#和 7#），单位面积质量与厚度较小的织物试样（6#）表现更佳。4 结论基于织物结构参数选取市售 11 种棉麻混纺织物试样，对反映热湿舒适性和触感舒适性的 6项主客观指标进行了测试和分析，并采用改进的熵权 TOPSIS 法对其舒适性进行了综合评判，主要得到以下结论。（1）就舒适性角度而言，棉麻混纺织物更适于制作夏季服装，且性能与面料基本结构参数的关系较为密切。其中织物紧度和厚度对通透性（透气性、透湿性）影响较大；纤维原料、混纺比、纱线细度等结构参数则对热湿传导能力、刺痒感和黏体感有一定影响。（2）从综合评价结果来看，含苎麻纤维织物的综合性能优于含亚麻、汉麻纤维织物；透气性指标在舒适性评价中所占权重最大，织物紧度、厚度和单位面积质量等结构参数对于织物综合性能排序有直接影响。（3）利用熵权 TOPSIS 法能够有效对棉麻混纺机织物的舒适性做出量化综合评价，可为其他类似服装面料的舒适性评价及选购提供一定的借鉴与参考。参考文献：1巫若子.棉麻混纺织物的有机硅柔软整理 J.印染，2021，47（10）：49-52.2赵磊.棉及棉麻混纺织物的服用性能研究 J.国际纺织导报，2012，40（8）：66-68，70，78.3张小英.棉麻混纺细号竹节纱的试制 J.棉纺织技术，2009，37（3）：29-31.4刘昕，余洋，王长通.棉麻织物性能与服装设计关系探究 J.中原工学院学报，2019，30（4）：11-14，19.5陈炜.纺织品的热湿舒适性与触觉舒适性 J.棉纺织技术，2004，32（12）：54-56.6马艳柳，王云仪.织物刺痒感的形成与作用机制的研究进展 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