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研究分析:面料的视觉遮蔽效果的评价方法

发布于:2012/8/24 14:24:51

关键词:服装,纱线,在光源箱
简    介:摘要:面料的视觉遮蔽性取决于环境光源配置和织物对光波的吸收与反射特性,与织物结构参数和纤维材料的反射结构有关。提高纤维中的光线反射和散射比例、增加纤维间的光线反射机会以及设置弯曲的纱线间孔眼,对获得良好的视觉遮蔽性能有积极效果。

         摘要:面料的视觉遮蔽性取决于环境光源配置和织物对光波的吸收与反射特性,与织物结构参数和纤维材料的反射结构有关。提高纤维中的光线反射和散射比例、增加纤维间的光线反射机会以及设置弯曲的纱线间孔眼,对获得良好的视觉遮蔽性能有积极效果。现有测试方法有透光率测试、雾度测试、透光性测试、透明度测试、不透明度测试、遮盖力测试、能见度测试等源于塑料、纸张、涂料的测试方法和指标,以及专门为织物的视觉遮蔽性能设计的基于灰卡和基于专制样卡的评判方法,可实际应用。但还有需要进一步研究和完善之处。

    关键词:纺织品;视觉遮蔽性;测试方法;评价指标

    1 引言

    纺织品最原始的作用为“御寒、蔽体”。所谓“御寒”即为纺织品的保暖功能;所谓“蔽体”就是人们对纺织品提出的视觉遮蔽要求,或称之为防透要求。因此,纺织品的视觉遮蔽性是人们对纺织品提出的最基本的功能需求之一。一般人群在公众场合均要求服装有较好的防透效果。在礼仪场合、特别是职业群体,对服装的视觉遮蔽性有更高的要求。通常厚重深色服装不大会存在视觉遮蔽性不足的问题,但对于夏季使用的轻薄型、特别是浅色织物,普遍存在暴露内衣或人体轮廓特征的现象,有碍观瞻。目前已经有一些职业服装实现了良好的视觉遮蔽效果,例如海军的白色常服和礼服,已研发了具有防透视效果的面料装备部队,并推广应用到了薄型西服面料。但是,在面料的视觉遮蔽效果的测试评价方法方面,尚未建立理想的方法。本文在论述视觉遮蔽服装的设计要点和影响因素、面料视觉遮蔽效果评判涉及的科学问题和影响因素的基础上,综述并对比了现有测试方法,并建立了简捷可行的评判方法。还指出了需要继续深入研究的内容。

    2织物视觉遮蔽效果的基本概念

    织物的视觉遮蔽效果,是指织物的蔽体效果,即防止人眼透过面料看到人体或内衣的性能。视觉遮蔽效果是人眼的一种视知觉,它是由环境光波照射到被观察者的服装和人体组成的系统后,光线经反射、吸收等衰减后入射到面料背面的人体或内衣上,再反射出来,经过该面料的再次或二次反射、吸收等衰减后,入射到观察者的视网膜细胞上产生电信号,并经神经传导到大脑,使观察者感受到的一种视知觉。

    显然,如果反映面料背面的人体或内衣特征的光学信号强度足够小,小到视网膜细胞(杆状细胞和锥状细胞)不可觉察,则该面料将具有足够的视觉屏蔽效果;如果反映面料背面的人体或内衣特征的光学信号强度足够、而面积小到到视网膜细胞不可分辨,则该面料也将具有足够的视觉屏蔽效果;即使反映面料背面的人体或内衣特征的光学信号的强度足够大、尺寸也达到可以被视细胞分辨,但如果与面料正面的反射光强度相比,会被反射光强度所压制,即没有足够的对比度,则该面料也将具有良好的视觉遮蔽效果。

    由此还可以看出,视觉遮蔽效果与面料的光波透射性能有关,但是并不完全取决于面料的光波能量的透通能力,还与成像能力有关,一切影响成像能力的因素也将影响面料的视觉遮蔽性能。

    3影响织物视觉遮蔽效果的因素

    影响织物视觉遮蔽效果的因素包括环境因素和面料结构性能因素两个方面[1-2]。

    对于环境因素(外因)而言,首先,与环境的照度及分布有关。如果在织物外表面配置较强的光源,则织物外表面反射光强会很强,而入射到织物内表面并到达人体或内衣、再反射出来(途中还经过织物的多层次反射和吸收)的光强通常不会超过直接在织物外表面反射的光强,从而外表面反射光可以对携带人体或内衣特征的光学信号进行干扰或压制,导致人眼看不清人体或内衣特征,使面料具有较好的防透效果。光源的强度越高、离织物的间距越短,视觉遮蔽效果也就越好。宾馆窗帘外配置一个灯,使之照射到窗帘上,就起到使行人不易看清房间内景象的效果。其次,如果在织物内表面配置光源、且光源越强、光源距被观察物的间距越短、且织物距被观察物的间距也越短,则被观察物越易暴露,即面料的视觉遮蔽效果越差。

    对于织物的自身因素而言,首先,织物的覆盖系数越大,纱线之间的缝隙孔洞越小、孔洞越不直通,则越有利于实现好的视觉遮蔽效果;其次,织物的厚度越厚,其间的结构越复杂(比如增加反射层次,使光线增加反射和散射)也有利于防透;再次,织物的颜色越深,则入射和出射光线在途中的吸收比例越高,防透效果也越好;此外,纱线间缝隙孔洞的尺寸和重复结构导致光波衍射,破坏成像,也可改善织物的视觉遮蔽效果。

    4实现织物防透效果的技术途径

    由于实际使用的纺织品不可能单纯从防透效果来设计面料,即不可能将一件夏季使用的服装做成很厚重和密不透风;也不可能对浅色甚至白色面料因视觉遮蔽要求而改用深色;更不可能在服装外面设置照明,故实现面料的视觉遮蔽效果的技术途径是有限的。目前的主要方法有:

    在纤维层面:研发具有多层次反射、散射结构的防透纤维,施加TiO2等高折射率粉体,使通过纤维的光波有较大比较实现散射,降低出射到观察者眼中的光强。

    在纱线层面:采用单纤维细度偏细的长丝或短纤维细度偏细的纱线,在纱线层面增加光波的反射、散射机会,降低出射到观察者眼中的光强。

    在织物层面,采用特殊的织物组织,使纱线之间的缝隙孔洞不是沿法向直接贯通,而是呈现为一种屈曲的孔洞,达到透气而不透光的作用,防止光波直接穿透织物。

    5织物视觉遮蔽效果的评价方法

    织物、纸张、涂料、玻璃等片状材料均存在遮光或视觉遮蔽问题。对织物视觉遮蔽效果评价而言,可借鉴的测试评价方法有如下几种,现分析如下。

    (1)用分光光度计测透光率。这是一个从能量角度来检测光波能量透过比例的方法和指标,即透射光波能量占入射总能量的比例(以百分数表示)。这一测试方法和指标能得出在可见光范围内不同波长下的小间隔范围内的透光率,如考虑到人眼的光谱相对视亮度(或称相对光谱效率)[3-4],将透光率曲线以相对光谱效率为权重进行积分,可得到考虑了人眼的光谱视亮度的指标,有一定的合理性。但是由于视觉遮蔽效果反映的是间隔织物后的图像清晰程度,包含成像因素等几何光学的成分,单纯从光波能力透过程度来评价防透性能,考虑还不全面,并且一般纺织企业多数也不拥有分光光度计等类似设备,普及推广性较差;

    (2)用积分球式雾度计测雾度。雾度又称为浊度,是透过试样而偏离入射光方向的散射光与入射光通量之比的百分数,用来衡量透明或半透明材料不清晰或混浊的程度。测试时把偏离入射光方向2.5度以上的散射光通量计作散射光计算雾度。通过雾度和透光率定义的对比可以认为,材料有可能在具有较高透光率的同时产生较高的雾度,即不能认为光波通透性好的材料其防透明效果就一定差。由于雾度指标主要用来评价透明或半透明材料的清晰程度,其适应范围处在偏向于透明材料一侧,而织物本身处于比较不透明的一侧,故雾度指标难以分辨不同防透性能的织物,不适合于织物的视觉遮蔽效果的评价[3];

    (3)用可见光分光光度计测织物透光性。这一测试方法与透光率的测定类似,但考虑了反映光源光谱特性的相对光谱功能分布和人眼的光谱光视效率(即相对光谱效率),比透光率指标更科学。但是存在与(1)同样的问题,也就是普及推广性差[5];

    (4)用带积分球的光度计测透明度。透明度是材料定向透光度与总透光度之比,是与雾度类似的一个指标,用来评价透明或半透明材料散射光的多寡。因此,也不是很适合于比较偏向于不太透明的织物的视觉遮蔽效果[6];

    (5)采用衬以全吸收黑色衬垫后对550nm波长的绿光测试反射率的方法测不透明度。这是判断单张纸张试样透明性的评判指标,用单张纸背衬黑体时的扩散反射率与背衬白板时的扩散反射率的比率来描述纸张的不透明度。有专用的纸张不透明度测定仪,但凡能测量反射率的仪器都能测量。由于织物样品存在纱线间的缝隙孔洞,与纸张相比会存在通过缝隙孔洞造成的透视以及衍射干扰,故不透明度指标不适合于纺织品的视觉遮蔽效果表征;

    (6)遮盖力,属涂料透明性评判指标,是将涂料涂刷于基底,使涂膜层与无穷厚涂层的遮盖效果相同时,涂料的最小用量(g/m2)。显然,涂料与纸张一样,不存在如同织物那样的纱线间孔洞,也不存在这些孔洞造成的衍射效应,故也不适合于评判织物的视觉遮蔽性,特别是织物不能进行类似于涂料的测定操作;

    (7)能见度是在气象学或军事上评价人眼视程的一个物理量,其定义为:标准视力的人眼在当时天气条件下,能够从天空背景中看到和辨认出(视角约为0.5~5°的)黑体目标物的最大距离称为气象能见度。显然,这一指标的评判对象是大气条件或在军事上对烟幕伪装效果的评价,对织物而言,对象物有较大差异;

    (8)基于灰色样卡的织物遮盖性能测试方法。这是我国海军首批装备防透衬衣时的衬衣面料遮盖性能评价方法。具体测试操作是在光照400lx(流明)以上的D65光源下,把织物平放在放大的GB/T250评定变色用灰卡中的一级色差标准色卡上,观察透过织物所显现的灰卡色差来评定织物的遮盖性能。根据透过织物所显现的灰卡色差级别对照GB/T250-1995标准来评定织物的遮盖性能。织物遮盖性能的单位为级。

    (9)基于灰卡的织物遮盖性能测试方法。这是我国海军装备的防透衬衣经改进发展到第二代产品、并首次装备军官薄型夏季礼服时的面料遮盖性能评价方法。具体测试操作是在光照400Lx(流明)以上的D65光源下,织物下衬织物视觉遮蔽性能评判样卡,放置在光源箱中的45°标准看台上,观察透过织物所显现的样卡中各遮蔽等级下的字母E的缺口方向。根据透过织物所显现的样卡中恰能判读的遮蔽等级来评定织物的视觉遮蔽性能。即更低一级的缺口方向均可判读、更高一级的缺口方向均不可判读时,本级为该样品的视觉遮蔽性能等级(单位为级)。

    6织物视觉遮蔽效果的后续研究趋势

    虽然采用专制样卡可以有效判断制服和普通民用服装面料的视觉遮蔽特性,但是还存在瑕疵。后续研究将致力于如下几方面的研究:

    (1)基于实验心理学的、视觉差异等距的织物视觉遮蔽性能评判样卡的研制。现在虽然已经研制成功了分为5级9档的织物视觉遮蔽性能评判样卡,但各档之间的视觉差异尚未由实验证实是等距的,从而造成每一级差的视知觉差异可能不相等;

    (2)由于不仅白色面料存在视觉穿透现象,有色、甚至深色面料也可能存在内衣暴露问题。因此,应研究不同颜色纺织品的视觉遮蔽性,由此找出进一步改善各种颜色面料的视觉遮蔽效果的方法及反映不同颜色面料的视觉遮蔽性能的测试评价方法;

    (3)研究不同波长光波下的织物视觉遮蔽性及相应的测试评价方法;

    (4)研究弹性织物的变形程度与视觉遮蔽性能的关系及相应的测试评价方法。