P-624 SEN-I GAKKAISHI(繊 維 と工 業) (12)

「感覚と計測」特集

KES-Fシ ステ ム とそ の 応 用

川 端 季 雄

1.は じめに

　KES-Fシ リーズは布の衣料材料 としての基本物性 を

測定するシステムであって、現在KES-F-1～8ま で

の8種 類か ら成 り立 ってい る。 この うち、通常KESと

呼ばれて よく知 られているのは、布の基本力学特性 と表

面特性 を低荷重域で測定する測定システムであ って、布

の風合いを客観評価するシステムの一部に組み込 まれて

いるKES-FB-1～FB-4の4種 類のことで、現在広

く普及 している。

これら4種 類が完成 したのは1972年 前後で、以来20年

を経過 している。 この間、若干の改良があ りKES-FB-

1～FB-4に 名称が変っているが、測定原理や測定条件

はもとの ままで変っていない。完成 よりすでに長い時間

が経 ち、今 日では広 く使用されているうえ、すでに何回

か本誌 を含 むい くつ かの誌上 で紹介 して いるので1)一

16)、今更 とい う感 もあるが、編集部か らの御依頼 もあ

りこの装置の生 まれた背景 と最近の応用状況について述

べたい。

2.KES-Fの の名稱 の生 れた背景

KESと は、 Kawabata Evaluation Systemの 頭文字であ

るが、この名称は、はじめか らこのシステムに名付けら

れた ものではない。試作時に装置の部品図面が工場で他

の図面と混同 しないように筆者の頭文字Kの 記号 を付 し

ていたが、さらに混同が生 じるようになったのでESを

付 けた。これがそのままシステムの名称とな った。海外

の一部でKawabata Systemと 称 されることが多 い。 こ

れはアメリカ内のどこかが起源 となって生 まれた名称で

あ り、現在 でもアメリカを中心 に、欧州の一部では主 に

この名称が通用 している。Fの 記号はKHSシ リーズの

うち布(Fabric)の 測定用 を示すために付 してある。

3.開 発の歴 史

上記4種 類の開発は布風合いの客観評価 システムの開

発と深 く関わっている。衣料用材料の性能評価 として、

布の風合いの客観的評価の実現は繊維 関係研究者の大 き

な課題の一つであ り、実現 に向か っての各種研究や試み

が多 くの研究者 によってなされてきた。はや く、1930年

にPeirce17)が風合い と布の力学的性 質 との相関 を示唆

して以来、風合いの研究はむしろ布の力学的性質の理解

という基礎研究の分野 に移 ったように思 われる。そ し

て、この分野の研 究が英国を中心 にして最近まで布の研

究の主流 となったが 、筆者 もそう した流れの中の一人で

あった。 しか し、布の風合いその ものの研究 も常に続い

て行 われてお り、Lundgrenの 研究18)などのように客観

評価へのアプローチに向かっての予備調査、 日本では、

故 ・呉祐吉教授の同 じく提案19)な ど概 念的調査的な も

のと、多 くの個々の研究者が行った ような"感 覚"と 力

学的性質の関係 をみる研究 に分かれ る。 しか し、こうし

た研究が具体的な客観評価 の実現 までに至 らなか ったの

は、筆者の考えでは2つ の理由がある。その1つ は、布

の風合いその ものについて、多 くの人による標準化がで

きておらず、風合いの概念すら明瞭でない状況が続いて

いたこと、第2は 風合いに関係深い とみ られる布の低荷

重域 の力学特性や表面特性の精密な測定ができなかった

ことにある。

筆者も前述の ように布の力学物性の基礎研究 を基 に布

の風合い客観評価のための予備研究 を行 っていたが、他

の研究者 と同様、目標 としてそれ ら成果 と風合い との連

結 をつけることが常 に頭 にあった。1965年 頃、それまで

の布の力学物性の基礎研究の成果 と風合い客観評価 との

The KFS-F System and Its Applications

筆 者 紹 介 SUEO KAWABATA

Department of Polymer Chemistry. Faculty of Engineering, Kyoto University.

京都大学工学部高分子化学科 教授 、京都大学工学博士,高 分子固体力学,繊 維状材料物性

筆者は,1960年,京 都大学大学院工学研究科博士課程修了後,同 大学助手。1964～1965年,カ リフォルニ

ア工科大学研究員を経て,1965年,京 都大学助教授,1983年 より同大学教授。高分子学会賞(1974年 〉,The Textile Institute学会賞(ワ ーナーメダル ・1987年,英 国),モ エ ・ヘ ネシー ・ルイピ トン国際料学賞

(1989年,フ ランス)受 賞。

(13) Vo1.47,No.11(1991) P-625

連結案を高分子夏季大学(1968年)で 講演 した1)。これ

が合繊メーカの関心 を呼 び、これによって後述するよう

に合繊関係各社の若 い研 究者の協 力 を得ることにな っ

た。風合いの研究やその標準化 に関 しては単一の研究者

の力では進めることが困難である。1972年 に、主に椀毛

織物の製造 、仕上げの各社か ら風合い判断熟練者 に集 ま

っていただ き、風合い計量 と規格化研究委員会(Ha

nd Evaluation and Standardization Com1nitee, KESCと 略

称)を 日本繊維機械学会の一研究委員会 として発足 させ

た。そして、専門家集団による風合いの評価のための風

合い標準化研究 を集中 的 に始 め、"こ し"、"ぬ め り"、"ふくらみ"な ど布の性格を表現する基本的風合いを定

義し、さらにその評価内容の標準化、数値による各基本

風合いの感覚強 さの表現 を実現 し、さらにスーツ地につ

いて風合いの良否とい う総合的風合い評価 としての布の

品質評価の標準化も実現 した。

風合いの客観的評価法の研究 を進め るには、布の力学

曲性質を測定するシステムが必要であ り、筆者 はこれ ま

での布の力学物性の基礎研究の成果 を基にその開発 を行

った。1965年 環である。ここでとった方針 は、測定され

る布の性質はなるべ く基本的な変形様式下での性質の対

象とすることである。 これは布の風合いを糸や繊維の性

質にまで結び、風合いの制御や設計を しやす くするため

の配慮 か らで ある。事 実、 これ に よって開発 された

κES-Fシ ステムは客観測定が実現で きた現在 において

大きな力を発揮 している。当時、例えば布の純曲げの特

性灘定の一つを例 にしても、測定装置の開発が研究論文

となるような時代であって安定な市販の測定装置はなか

った。これは低い曲げモーメン トの精密な測定からくる

田難のためである。 また、引張 り特性を例にとると、一

軸拘束二軸変形様式 を採用 したが、これはそれ までの理

論的研究2ので この変形様式が最 も安定 な測定が可能 で

あること、かつ糸の力学物性 と布のそれとを結ぶ理論 も

確立している変形様式であることがわかっていたためで

ある。しかし、低荷重と布特有の、初期特性 における変

形の し易 さは測定機の設計 を困難にする。試作 のK

ES-Fセ ットをモデルに、風合いの客観評価に関心をもっ

ていた合繊関係各社の若い研究者の協力を得て合繊 を中

心とする4社 が同 じセ ットを装備 し、奈良女子大学 に設

置された試作セ ッ トを中心に して離れた場所での測定値

問の差異検定についての研究が始 まり、こうして少 しつ

つ計測 システムは改 良され、完成 していった。そ して

KES-Fと 称 されるようになったのは1970年 頃である。

奈良女子大学の丹羽教授 を中心に、上記合繊関係各社

の協力の下に膨大な布地の計測を開始、同時に熟練専門

家集団による布地の主観判断結果が標準試料に基づいて

風合い値へ数値化され、それらの相関関係を調べて力学

量一風合い値変換式が次々に生れ、客観測定システムが

完成 した。その心臓部分のソフトウェアにあたる上記変

換式は公表 され、現在 は国内外で広 く使用されている。

また、それ と共にこのKES-Fシ ステムは布の力学量の

データ交換のための共通語を与えた。 これは布の力学的

非線形性のため、たとえ同 じ力学量でも測定条件 を変え

た2量間 では全 く比較ができない"書 語"の 障壁が生 じ

るため、データ交換がこれまで困難であ った。

この ように、KES-Fは 布風合いの客観評価 システム

の開発のために生まれた装置である。 しか し、このシス

テムは前述のように布の基本的な変形様式の下で低荷重

域での布の力学的性質、表面の性質を測定する装置であ

るか らその機能を生か した広い応用範囲がその後広が っ

た。KES-FB-1-4は 、世間で はよく風合 い測定機

と呼ばれることがあるが、これは正 しくない。正 しくは

布の低荷重域での基本的な力学特性 と表面特性 を測定す

るシステムである。

4. KES-FB-1～FB-4の 応用の広が り

(1)布風合いの客観評価へ

これはKES-F開 発の本来の露的であり、前述 したソ

フ トウェアの充実 と共に客観評価システム応用の重要 な

部分を占めている。当然ながら、この応用は広 く行われ

てお り、例えば表1の ように布 の風合い と品質がK

ES- FB-1-FB-4で 測定 した布の力学:量と表面特性値

か らすでに熟練者の頭脳か ら抽出 した変換係数CijやCl

を用いて単純な計算で評価で きる13)。特 に品質 を示す

T.H.V値 は大 きな力をもつ。風合い、あ るいは品質が数

値で示 されることは、その変化を定量的に追 うことがで

Table 1. The expression of fabric hand-property using objective hand-values.

Fig. 1 The objective system for fabric hand evaluation

P-626 SEN-I GAKKAISHI(繊 維 と工 業) (14)

Table 2. Mechanical parameters measured by the KES-FB series. These parameters are transformed into the hand values and tfien the total hand values

き、加工工程の改良には もちろん、新 しい布の開発にも

多用 されてい る。 なお、全変換式 の一覧 は文献16)にあ

る。

(2)力学量の直接応用

一 アパ レル技術への応用を例 にして一

低荷重域における布物性の豊富な情報 は、風合いとは

別の道筋で多 くの応用を生んでいる。このシステムの出

現以前は、布の引張試験 を例 にとるとその破壊 までの過

程 を測定 していた。 しか し、KES-FBは 破壊荷重の1

/20～1/100の 低い荷重 までの特性 を拡大 して測定す

る。その変形域 は織物の場合は伸張ひずみで3%～10%

程度である。低いひずみ領域ほ ど伸び易いとい う衣服用

布地の特徴的な伸張特性からこうした領域はその正確 な

測定が困難であってそれまで曖昧な領域 として殆ど無視

されていた領域であった。 しか し、その特性が手触 りか

らみる布の風合い評価に相関を もち重要であ ることか

ら、KES-FBは この領域 を測定域 とし、安定 な再現性

の良い力学量データを与えたが、これ ら力学量データは

また多 くの直接利用的な応用を生んだ。

典型的な応用がメンズスーツの製造工場で始 まってい

る。HESC委 員 として参加 していたスーツ製造 関係の技

術者が布の力学量の うち、特に引張 り特性とせん断特性

が低荷重域で正確 に測定 されることに注 目 し、それ ら

を、布の性質が原因 となって工程で生 じると思われる各

種 トラブルの予測や防止に役立てようと考 え、筆者 らと

研究 を始めた。当時(1980年)三 幸衣料㈱の技術部門を

担 当 していた伊 藤氏が布 物性値 を工 程の制御 に導入

1。)、成功 をおさめて以来、 この手法 はいまやスーツの

製造に不可欠の技術 となっている。

現在、問題は工場での製造 ラインに組みこまれた測定

のため多量の布を迅速 に測定 しなければな らない点 にあ

って、本来研究用に開発されたKESeFB標 準システム

では処理が 困難 になったため、最近、完全 自動の引張

り、せ ん断測定機KES-FB-1AUTOが 完成 し22)普及

の準 備が なされている(図2)。 この 自動 機の測定 原

理、条件は標準機 と全 く変わらない。 自動化 によるボ タ

Fig. 2 The KES-FB-1-AUTO

ン一つの容易 さ、迅速さのほか に、この操作の 自動化の

ために、測定者の人的エ ラーや操作 によるデータのば ら

つきが除かれているの も大 きな特徴であ.る。

この応用分野では、縫製の難易予測やヤ シームパ ッカ

リングの予 測23)、布地物 性か ら服の最適 スタイル、最

適デ ザイ ン予 測24)な ど英 国、 奈良女子 大各 グル ープ

で、急速に研究が進展 している。 とりわけHESCの アパ

レル関係委員 と奈良女子大の約10年 以上に及ぶ研究が続

いている布 の仕立て映 え予測10)は、布 の力学物性 を基

に してスーツの仕立て上が りの外観の美 しさを予測す る

もので、すでにこれまでの成果は公表 され、実用 されて

いる。 ヨーロッパでは縫製技術へ の応用が特に近年関心

が もたれ、KES-Fの 応用が広がっている。

(3髄 製の自動化 へ

縫製中、布 はいろいろと変形 を受けて美 しい立体 曲面

に仕立てられる。これは縫製過程 中人間が布を手で変形

させなが らその感触 によって布張力など微妙に加減 し、

服 を縫っているのであるが、この操作の自動化はまだ行

なわれていない。前述 した工程の制御 システムはあ くま

で工程中の作業者 に布の力学物性の情報 を送 り操作の手

動制御 を助 けることによ り行 うので、筆者はプ レオー ト

メーシ ョンシステムと呼んでいる。この情報が直接機械

に入 り自動調整 され始 める と始 めて自動縫 製が完成す

る。すで に、例 えばジューキ㈱ やメルポ紳士服工業㈱の

(15) Vo1.49,No.11(1991) P-627

工場などにおいて一部の縫製機械 やプレス機を布物性に

よりボタン操作 し、工程 を制御する水準 に至っている。

困難な事柄だけに遅々と してではあるが、全自動化へ着

実に進んでお り、今後の発展が待たれる。

5.布 以外の分 野への応用の広 がり

メンズスーツの生地を中心 にして標準化 された風合い

やそれによって開発 された風合い客観評価 は、布以外の

材料の風合いをよく判断す ることが最近わか っている。

例えば、丹羽 らの研究にみ られるように25》、人工皮革

製品の風合い、紙の風合 い、それ らの品質がスーツ地の

風合い評価式を用いて求めた風合い値 と高い相関 を持つ

ことが多い。むしろ布に比べるとこれらの材料では風合

いの内客が単純で、衣料用スーツ地にみ られる複雑 さが

ないため思いが けな くよく適合す る。例えば、人工皮革

の品質は、婦人用.中厚手スーツ地に適用 される風合い、

SOFUTOSAの 評価式 によって よく予測 される。

人間が手で触 れるとい う共通点のゆえであろうか、基

本酌には布、紙 、皮など人が触れる材料の風合いには共

通の要素が存在す るように思われる。近年アメリカで、

紙工業や不織布工業が特 にKES-FB-4の 表面測定機

やKES-FB-2の 曲げ測定機 など多用 し始めているよ

うであるが、このことを示 している。

スペインにおいて天然皮革が冬用メンズスーツの品質

(T.H.V.)式 によってよく記述されることを見出 してい

る。面白いのは、我が国 内で も表面試験機KKS-FB-

4の改良型が化粧品の分野で広 く用いられていることで

ある。これは化粧品のクリームなどの皮膚への効果をみ

るためである。この分野でのKES-Fの 応用の研究 も報

告され始めている26)。

6.新 しい衣料用布地開発 への応用

再びKES-Fに よる風合 いの評価へ戻 るが、この技術

の応用は広い。いわゆる新合繊布の開発に も役立て られ

ているが、最近筆者は判別分析 を応用 した風合い地図上

のナビゲーシ ョン法 の有用性 を提案 してい る27)。応用

はむしろこれから本格 化 しようとしている。

最 近 のHESCと ニ ュ ー ジ ー ラ ン ド羊 毛研 究 所

(WRONZ)と の合同研究 で行なわれた新 しい トロ ピカ

ルスーツ地の開発の成功 も典型的な応用例である28)。

この合同研究はその後、各種羊毛 と天然繊維 または合成

繊維との組合せによる新 しい布地の開発やTRIO糸 の開

発を生み、今 も活発にこの合同研究が続いてお り、今年

の12月にはニュージーランドのクライス トチ ャーチの同

研究所で第3回 のH£SCIWRONZ合 同研究会 も開かれ

観

Fig. 3 Design of fabric hand by the navigation method on the map of hand territories

7. KES-Fシ リーズの その他の測定機

KES-Fシ リーズは上記4機 種のほか、現在KES-F

-8ま で完 成 してお り、F-5(風 合 い疲労試 験機)29)

、F-6(オ ー トメジャー、布の寸法安定性測定用

非接触寸法測定装置)30)、F-7(サ ーモラボ 匠型、布

の熱 ・水分移動性 能測定装置)鋤 、F-8(布 の通気性

試験機)32)がある。特にF一7は サーモラボの通称で衣

服の熱的快適性の基礎 となる布の水分 ・熱伝導特性,そ

れに霜の冷温感の測定機で、国内、世界の各研究機関で

の基礎研究、応用研究に役立 っている。これ らシリーズ

による布の性能の客観評価例 を表3に 示す。

Table 3. Basic properties of clothing materials are now

expressed by the objective measurement using the KES-F series instrument

SAMPLE A SAMPLE B

8.　お わりに

人 と触れる材料 を考 えてみると、多 くの材料が これに

関係する。衣料用の布 はその典型例の一つである。そし

て、それらは手で触れるという共通点で連携 されている

P-628 SEN-I GAKKAISKI(繊 維 と工 業) (16)

こ とをこれまでのKES-Fの 膳用研究から汲みとれる。

これらの分野の研究者や技術者が、正確 な材料物性値 を

もとに人間に適合す る新 しい材料を開発 し、来たる世紀

に暮 らす人達の生活 をより人間味のある豊かなものにす

るための研究をされることに、このKES-Fシ リーズが

少 しで も役立つ ことを願ってやまない。

文 献

1) 川 端 季 雄:第16回 高 分 子 夏 季 大 学 講 演 要 旨 集 、E17

(1968)

2) 川 端 季 雄:繊 維 学 会 誌 、25、191(1969)

3) 川 端 季 雄:繊 維工 学 、26、1(1973)、30、225、

(1977)4

) 川 端 季 雄:繊 維 学 会 誌 、30、P-340(1974)

5) 川 端 季 雄:繊 維 学 会 誌 、 繊 維 と 工 業 、5,277

(1972)

6) 川 端 季 雄:繊 維 機 械 学 会 誌 、 繊 維 工 学 、26、p-721

(193)

7) 川 端 挙 雄: "衣 服 用 布 地 の 客 観 的 性 能 評 価 法 と そ の

応用"、 HESC、日 本 繊 維 機 械 学 会 、24 (1986)

8) 川 端 季 雄:繊 維 機 械 学 会 誌 、40、p-10 (1987)

9) S.Kawabata, R. Postle and M. Niwa (ed): "Objective

Specification of Fabric Quality, Mechanical Prop-

erties and Performance", The Text. Machinery Soc.

Japan, Osaka (1982)

10) R. Postle, S. Kawabata and M. Niwa(ed): "Objective

Evaluation of Apparel Fabrics", The Text. Machin-

ery Soc. Japan, Osaka (1983)

11) S. Kawabata. R. Postle and M. Kiwa(ed}: "Objective

Measurement:Applications to Product Design and

Process Control", The Text. Machinery Soc. Japan,

Osaka (1985)

12) 丹 羽 雅 子:縦 維 学 会 誌 、 縦 維 と工 業 、46、p-245

(1990)

13) S. Kawabata and M. Niwa J. Text Inst., 80, 19

(1989)

14) 川 端 季 雄:日 本 ゴ ム 協 会 誌 、63、158 (1990)

15) 川 端 季 雄:色 材 、64,156(1991)

16) 川 端 季 雄:繊 維 材 料 京 都 基 礎 コ ー ス 第1嘱 、 繊 維 材

料 研 究 会(京 大 工 、 高 分 子 、川 端 研) (1998)

17) E. T. Peirce: J. Text. Inst., 21, T377 (1930)

18) H. P. Lundgren: Text. Chem. & Colorist, 1, 35

(1969)

19) 呉 祐 吉:繊 維 と 工 業 、5、p-262 (1972)

20) S. Kawabata, M. Niwa and H. Kawai:J. Text. Inst.,

64, 21, 47, 62 (1973)な ど

21) S. Kawabata: Clothing Science and Technology, 3,

No.1, ii, (1991)

22) S. Kawabata, M. Niwa, K. Ito and M. Nitta: Clothing

Science and Technology, 2, No. 3/4, 18 (1990)

23) S. Kawabata and M.Niwa:Cloting Science and Tech-

nology,3, No.1, 7) 1990)

24) 綾 田 雅 子 、 丹 羽 雑 子:繊 維 学 会 誌 、47、291

(1991)

25) 丹 羽 雑 子 、劉 彩 明 、 川 端 季 雄:第18回 繊 維 工 学 研 究

討 論 会 要 旨 集 、p-167 (1989)

26) 菅 沼 薫 、 丹 羽 雅 子: Journal of SCCJ、 日本 化 粧 品 技

術 者 会 、24、3,212 (1991)

27) S. Kawabata and M. Niwa: Proc. Int. Conf. Text. Sci.

'91, Liberec, Czechoslovakia (1991)

28) S. Kawabata, G. A. Carnaby and M. Niwa: "The Ap-

plication of Mathematics and Physics in the Wool

Industry"、(ed. by G. A. Carnaby, E. J. Wood and L

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29) 丹 羽 雅 子 、 川 端 季 雄:繊 維 機 械 学 会 誌 、29、Tl71

(1976)

30) 塩 見 早 代 子 、 丹 羽 雅 子 、 川 端 季 雄:繊 維 機 械 学 会

誌 、32、T1 (1979)

31) 川 端 季 雄;繊 維 学 会 誌 、37、T130 (1984)

32) 川 端 季 雄:繊 維 学 会 誌 、40、T59 (1987)

(平 成3年10月17日 受 理)