Fabric Touch Tester. Den nye standard inden for måling af komfort

Transkript

1 Fabric Touch Tester Den nye standard inden for måling af komfort Introduktion Forskning har vist at når forbrugerne skal købe tøj, spiller komfort en vigtig rolle i beslutningsprocessen. Det er altså ikke nok at tøjet er pænt; det skal også være behageligt at have på. Men komfort er en subjektiv størrelse som defineres ud fra hvad man føler og oplever når man rører ved tøjet; og hvordan kommunikerer man effektivt denne opfattelse til andre personer? Kan eksempelvis en designer der sidder i New York, fortælle en fabrikant i Indien hvilken komfort hans tekstil skal have ved hjælp af kvalitative beskrivelser og kvantificerede krav og så regne med at få leveret den korrekte kvalitet? Til at beskrive hvordan stoffet føles, dets kvalitet og forventede ydeevne, har man inden for tekstil- og beklædningsindustrien traditionelt brugt udtrykket fabric hand ; og der er i tidens løb blevet udviklet en række forskellige objektive målemetoder der kan omsætte hvordan det føles at røre ved et stykke tekstil til noget målbart. Den bedst kendte objektive målemetode er KES-FB (Kawabata Evaluation System of Fabric Hand) der blev opfundet af HESC i KES-FB involverer 5 supersensitive testinstrumenter der måler stoffets mekaniske egenskaber og overfladeegenskaber. Ulemperne ved denne metode er de høje omkostninger samt behovet for en højtuddannet operatør der kan udføre testene og efterfølgende tyde testresultaterne. Nu har SDL Atlas i samarbejde med Hong Kongs Polytekniske Universitet imidlertid udviklet den innovative Fabric Touch Tester (FTT) der måler komforten ved hudkontakt såvel objektivt som kvantitativt. FTT s alsidige, avancerede design gør det muligt ikke blot at måle et stofs overfladeegenskaber men også dets mekaniske egenskaber i en simpel test der kun tager 2-3 minutter. Forskningsundersøgelser har desuden vist at FTT for en bred vifte af tekstiler har god korrelation med såvel KES-FB som med subjektive evalueringsundersøgelser foretaget af et testpanel.

2 Grundprincip og konstruktionskoncept Når vi rører ved et stykke stof, stimuleres receptorerne i vores hud, og den indkodede neurale information fortolkes subjektivt = dvs. vores opfattelse af følelser. Figur 1. Sansningens neurofysiologi. Hatch et al, Den samme proces foregår i FTT ved hjælp af 5 forskellige typer af sensorer, nemlig: - Varmeflux - Temperatur - Tryk - Friktion - Deplacement På blot 2-3 minutter måler disse sensorer hvordan det vil føles at berøre stoffet med hånden. Dette inkluderer: - Stoffets tykkelse - Stoffets sammenpresning - Stoffets bøjning - Stoffets klipning - Stoffets overfladefriktion - Stoffets termiske egenskaber

3 Design og struktur Figur 2 viser FTT s strukturelle design: Figur 2. Fabric Touch Tester (FTT) udseende og struktur. Figur 3. Prøveemnestørrelse. FTT s prøveområde består af en øvre plade og en nedre plade. Prøveemnerne forberedes som vist på Figur 3, og inkluderer retningen af såvel kæde som skud. I den øvre plade sidder en varmer og før testen startes, bibeholdes en konstant temperaturforskel på 10 C mellem øvre og nedre plade. En varmefluxsensor i den øvre plade (Figur 4) måler varmegennemstrømningen under testen.

4 Varmemodulets mekaniske struktur Figur 4. Øvre plades design Når der er opnået en temperaturforskel på 10 C mellem de 2 plader, sænkes den øvre plade, så prøveemnet der ligger på den nedre plade presses sammen, og løftes igen. En laserafstandssensor måler hvor langt den øvre plade skulle bevæge sig for at presse prøveemnet sammen, mens en vejecelle, der sidder under nedre plade, måler (kompressions-) trykket. På denne måde måles følgende parametre: Trykmåling: Indledende tykkelse. Tykkelse ved maks. tryk. Standardtykkelse. Sammenpresning. Luvens evne til at rejse sig efter sammenpresning. Hastighed hvormed luven rejser sig efter sammenpresning. Sammenpresningslinearitet. Maks. sammenpresningsstivhed. Maks. udretningsstivhed. Termisk måling: Det maksimale varmeflux i sammenpresningen. Varmeledningsevne uden tryk. Varmeledningsevne med standardtryk. Varmeledningsevne med maskimalt tryk. Varmebestandighed uden tryk. Varmebestandighed med standardtryk. Varmebestandighed med maksimalt tryk. Mens den øvre plade bevæger sig nedad, presses prøveemnet på den nedre plade sammen, og tvinges nedad så dets kæde- og skudsektioner trækkes gennem andre moduler der måler overfladefriktion og overfladeruhed (Figur 5). Figur 5. Modul til evaluering af stoffets overfladefriktion & ruhed.

5 Friktionskræfterne måles når prøven trækkes gennem friktionsmålemodulet (Figur 6). Figur 6. Måling af overfladefriktion. Ruhedssensorernes op- og nedadgående bevægelser induceres af testmaterialets overfladeprofiler mens det trækkes igennem. Bevægelsernes forskydning måles med et andet sæt laserforskydningssensorer (Figur 7), og overføres derefter til parametrene for både kæde-og skudretningerne som vist herunder: Figur 7. Måling af overfladeruheden. Friktionsevaluering Statisk friktions-koefficient. Kinetisk friktions-koefficient. Afvigelse fra kinetisk friktionskoefficient. Kinetisk friktionsarbejde. Ruhedsevaluering Ruhedsbølgens basis-linje. Ruhedsbølgens top-højde. Dybden af ruhedsbølgens laveste punkt. Ruhedsbølgens amplitude. Ruhedsbølgens gennemsnitsamplitude.

6 Når testmaterialet har passeret gennem overfladefriktions- og ruhedsmålemodulerne, bøjes det efterhånden som den nedre testplade presses nedad. Dette aktiverer yderligere 2 drejningsmomentsensorer i bøjeevalueringsmodulet (Figur 8). Bøjningsvinklerne beregnes herefter med følgende parametre for såvel kæde- som skudretningen. Bøjningsparametre Indledende bøjningsvinkel. Bøjningsarbejde. Bøjningslinearitet. Gennemsnitlig bøjningsstivhed. Maks. bøjningsstivhedsvinkel. Figur 8 Modul til evaluering af bøjningsegenskaber og målemekanisme. Testresultater Figur 9. Testskærme før (venstre) og efter (højre) test.

7 Baseret på 24 stofprøver kan repeterbarheds- og reproducerbarhedsundersøgelse af de centrale FTT-parametre opsummeres som vist i tabellen herunder: Parameter Total Gage R+R (gentagelighed + reproducerbarhed) Gennemsnitlig bøjningsstivhed (kæde). 12,16 Gennemsnitlig bøjningsstivhed (skudgarn). 4,28 Tykkelse. 0,60 Kompressionsarbejde. 2,97 Qmax. 3,79 Termisk modstand. 1,73 Varmeledningsevne. 1,51 Statisk friktionskoefficient (kæde). 34,73 Statisk friktionskoefficient (skudgarn). 7,69 Dynamisk friktionskoefficient (kæde). 22,45 Dynamisk friktionskoefficient (skudgarn). 11,02 Ruhedsudsving (kæde). 4,7 Ruhedsudsving afstand (skudgarn). 5,16 Bemærkning: Ved friktionsmåling er variationerne for kæderetningen større end for skudgarnet. Dette indikerer at testprincipperne fungerer. Korrelationsundersøgelser Der er blevet udført korrelationsundersøgelser af FTT, KES-FB og PhabrOmeter samt subjektive vurderinger fra et testpanel. En undersøgelse gik ud på at man i KES-FB og PhabrOmeter (baseret på forskellige måleprincipper) målte glatheden i 20 udvalgte prøveemner af 100 % silke. Samtidig lod man 23 testpersoner foretage en subjektiv evaluering af stofprøverne. En statistisk analyse viste efterfølgende ingen betydelig korrelation mellem disse to testmetoder. Når forskerne sammenlignede begge de objektive måleresultater fra hhv. KES-FB og PhabrOmeter med den subjektiv evaluering, viste glathedsværdierne målt af KES-FB betydelig korrelation med de subjektive evalueringsresultater. Det gjorde værdierne fra PhabrOmeter derimod ikke, muligvis pga. den anderledes tilgang til testen. Hvad angår korrelation mellem FTT og KES-FB, fandt man ud af at der er betydelig korrelation mellem de fleste nøgleindekser, undtagen sammenpresningslinearitet og ruhedsudsving fordi de har forskellige fysiske betydninger. Med hensyn til korrelation mellem FTT og paneltest, har regressionsundersøgelser vist at indekser målt af FTT har betydelig korrelation med alle testpersonernes subjektive vurderinger. Baseret på en række forstudier kan man slutte at målingerne med FTT korrelerede bedre med de subjektive fornemmelser ved berøring end målinger med lignende instrumenter såsom KES-FB og PhabrOmeter. Mere detaljerede undersøgelser og valideringer er undervejs. Detaljerede forskningsdata for hver af de ovennævnte undersøgelser er tilgængelige på anmodning. De nævnte data er baseret på den foreløbige undersøgelse af FTT. Flere forskningsundersøgelser fortsættes.

8 Anvendelse af FTT Hvis vi har bedre forståelse af hvordan vores krop opfatter følelsesstimuli hvad angår komfort, vil vi være i stand til at kategorisere sådanne stimuli og simulere disse med tilsvarende mekaniske og termiske testmoduler i FTT. FTT integrerer alle de forskellige simuleringstest i en enkelt test hvilket gør apparatet nemt at betjene. Den kraftfulde software gør det nemt for brugeren at fortolke testresultaterne. Derfor vil FTT være et uundværligt redskab for flere niveauer af brugere: fra tekstilproducenter til designere og detailhandlere. Tekstilfabrikker kan bruge apparatet til at bestemme de mest hensigtsmæssige forarbejdningsbetingelser for deres produkter, designere kan stole på FTT til at at forudsige forbrugernes reaktion på tøjets komfort, og for detailhandlen er det en objektiv, præcis anordning der letter kommunikationen med leverandøren hvad angår parametrene for tøjets komfort. Eftersom FTT s testresultater er baseret på parametre, kan kommunikationen mellem de relaterede parter også foregå elektronisk. Dette overflødiggør konstant on-site (face-to-face) kommunikation, og sparer således tid og penge, udover at det giver færre misforståelser. Resumé SDL Atlas Fabric Touch Tester (FTT) er et innovativt testapparat som kan måle flere fabric hand - egenskaber i én enkelt test der kun tager omkring 2-3 minutter. Foreløbige undersøgelser har vist at målingerne fra FTT har en betydelig korrelation med menneskelige subjektive vurderinger og derfor er i stand til at måle og skelne stoffets berøringskomfort. Undersøgelser har desuden vist at FTT har god repeterbarhed og reproducerbarhed. FTT er et innovativt laboratorieapparat der i forbindelse med kvalitetskontrol samt forskning og udvikling gør det muligt at måle og forudsige hvordan et tekstils komfort opfattes fra produktdesign, til forarbejdningskontrol og slutbrug. De præcise, objektive målinger gør FFT til et fremragende kommunikationsredskab mellem designere, detailhandlere og leverandører hvad angår krav til komforten. Referencer 1. J.Y, Hu et al., Fabric Touch Tester: Integreret evaluering af termisk-mekaniske sensoriske egenskaber af polymert materiale, Polymer Testing 25 (2006), , Elservier. 2. Xiao Liao, et al., En sammenlignende undersøgelse af måling af stofs glathed med KES-FB og PhabrOmeter, Textile Bioengineering og Informatik Symposium (TBIS) 2012, Binary Information Presse. 3. Y.H. Hu et al., Præsentationer af abric Touch Tester workshop, Textile Bioengineering og Informatik Symposium (TBIS) 2012.