基于正交試驗(yàn)的羽絨服保暖性的研究

孫　莉，楊　莉，袁惠芬（安徽工程大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，安徽 蕪湖 241000）

基于正交試驗(yàn)的羽絨服保暖性的研究

孫莉，楊莉，袁惠芬
（安徽工程大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，安徽 蕪湖 241000）

利用正交試驗(yàn)，對(duì)面料、含絨率、充絨量、絎線數(shù)以及縫跡密度對(duì)羽絨服保暖性的影響進(jìn)行研究，在此基礎(chǔ)上通過(guò)線性回歸建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，得出結(jié)論：羽絨服的保暖性主要是由充絨量和絎線數(shù)量?jī)蓚€(gè)因素決定的，它隨著絎線數(shù)量的增大而減小，隨著充絨量的增大而增大。為服裝企業(yè)設(shè)計(jì)羽絨服的相關(guān)參數(shù)提供了參考。

羽絨服；保暖性；正交試驗(yàn)；回歸分析

由于具有輕軟、舒適、保暖等特性，羽絨服深受消費(fèi)者的喜愛(ài)。但是羽絨的蓬松性也使得羽絨服的造型相對(duì)臃腫，無(wú)法達(dá)到人們對(duì)于服裝美觀性的要求。要使其功能更為全面，要實(shí)現(xiàn)羽絨服既保暖又美觀的性能，就需要對(duì)其保暖性進(jìn)行研究。目前這方面的研究主要集中在兩方面：一是針對(duì)羽絨所進(jìn)行的纖維性能、羽絨品質(zhì)等方面的研究[1, 2]；二是針對(duì)羽絨服的充絨量、含絨率、分割空間等因素與保暖性的關(guān)系的研究[3~6]，它們已取得了一定的研究成果。但是這些研究多是基于影響保暖性的某個(gè)角度而單獨(dú)進(jìn)行的，并未對(duì)影響因素進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)與系統(tǒng)分析，且缺乏直觀的量化關(guān)系。因此，本研究選用正交試驗(yàn)，針對(duì)面料、含絨率、充絨量、絎線數(shù)以及縫跡密度這些因素對(duì)羽絨服保暖性的影響進(jìn)行綜合分析，并在此基礎(chǔ)上建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。

1　試驗(yàn)

1.1試驗(yàn)儀器

北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司BS 200S-WE1型精密電子天平；兄弟牌S-7200C工業(yè)縫紉機(jī)；YG606D型平板式保溫儀。

1.2試驗(yàn)材料羽絨服一般由面料、里布、膽布和羽絨組成，為多層結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)選用了四種常見(jiàn)的羽絨服面料，參數(shù)如表1所示。

表1　面輔料參數(shù)表

由于實(shí)際生產(chǎn)中羽絨服的膽布和里布的材質(zhì)較為單一，所以試驗(yàn)中將不考慮膽布和里布的影響。試樣將由一層面料和兩層膽布制作并充絨而成，不采用里布，而其中的膽布采用統(tǒng)一的高密度防絨膽布：320T滌綸平紋布，紗支40D×40D。

另外，試驗(yàn)所采用的羽絨按照FZ/T 81002-2002《水洗羽毛羽絨》標(biāo)準(zhǔn)要求選用水洗白鴨絨，其含絨率分別為30%、50%、70%和90%。

1.3試驗(yàn)方案

本研究選擇面料、含絨率、充絨量、絎線數(shù)量、縫跡密度作為影響羽絨服保暖性的因素，并采用正交試驗(yàn)方法研究上述因素對(duì)保暖性的影響。確立各因素的水平選擇范圍，制定L16（45）正交試驗(yàn)方案。因素水平表如表2所示。

表2　因素水平表

1.4試樣制備

（1）沿經(jīng)向分別裁剪面料、膽布，尺寸規(guī)格為31cm×31cm；

（2）根據(jù)L16（45）正交試驗(yàn)方案，選擇面料、確定縫跡密度，用工業(yè)縫紉機(jī)以1cm的縫份標(biāo)準(zhǔn)縫合面料與兩層膽布，并預(yù)留充絨口，完成試樣袋的制作。

（3）根據(jù)試驗(yàn)方案，針對(duì)特定試樣袋，確定羽絨種類及充絨量，用精密電子天平稱絨，充絨。

（4）按照相應(yīng)的縫跡密度，以1cm縫份標(biāo)準(zhǔn)縫合充絨口。

（5）拍打試樣使羽絨分布均勻，根據(jù)試驗(yàn)方案確定絎線數(shù)，以相應(yīng)的縫跡密度絎均勻分布的隔絨線，完成試樣。

1.5試驗(yàn)方法

參照GB/T 11048-1989《紡織品保溫性能試驗(yàn)方法》，采用YG606D型平板式保溫儀進(jìn)行測(cè)試。制備的試樣平鋪在試驗(yàn)板上，將試驗(yàn)板四周全部覆蓋，預(yù)熱60min，測(cè)定5個(gè)加熱周期，每天開(kāi)機(jī)均做1次空白試驗(yàn)。每個(gè)樣品測(cè)試3組數(shù)值，取平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2　結(jié)果與分析

試驗(yàn)可測(cè)得的指標(biāo)有保溫率、克羅值與傳熱系數(shù)。其中克羅值與傳熱系數(shù)這兩個(gè)指標(biāo)均是描述材料的熱傳遞性，兩者之間存在簡(jiǎn)單的函數(shù)關(guān)系。而保溫率指標(biāo)也能在一定程度上反映織物的熱阻特性，但會(huì)受到測(cè)試條件的影響[7]。因此，試驗(yàn)指標(biāo)選用克羅值。

2.1羽絨服保暖性與各因素之間的關(guān)系

表3　極差分析表

對(duì)正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行極差分析，結(jié)果如表3所示。由表3可知，在試驗(yàn)所確定的五個(gè)因素中，對(duì)羽絨服克羅值的影響程度按照從大到小的順序依次是：充絨量、絎線數(shù)、含絨率、縫跡密度及面料。

2.1.1充絨量與保暖性的關(guān)系

試樣的克羅值隨充絨量變化的關(guān)系圖如圖1所示，隨著充絨量的遞增試樣的克羅值有所增大，并且增大的趨勢(shì)逐漸趨于平緩。分析其原因?yàn)椋河鸾q的特殊結(jié)構(gòu)使內(nèi)膽中可以存有空隙，能容納大量的空氣，最初隨著充絨量的增加，空氣量不斷增多，試樣的保暖性也就隨之增大；但是當(dāng)充絨量超過(guò)一定限度，即相對(duì)飽和后，再繼續(xù)增加充絨量，由于面料層的牽制，羽絨中含有的空氣反而會(huì)因?yàn)橛鸾q的增加而減少，且通過(guò)纖維傳導(dǎo)損失的熱量也增多，這時(shí)試樣的保暖性就相對(duì)穩(wěn)定甚至?xí)兴鶞p小。因此，適當(dāng)增加充絨量能夠使得羽絨服的保暖性更好，但是不能純粹通過(guò)充絨量的不斷增加來(lái)獲取。

圖1　充絨量與克羅值的關(guān)系圖

圖2　絎線數(shù)與克羅值的關(guān)系圖

2.1.2絎線數(shù)與保暖性的關(guān)系

圖2為試樣的克羅值隨絎線數(shù)量變化的關(guān)系圖。總的來(lái)說(shuō)，試樣的克羅值隨著絎線數(shù)量的遞增而減小。原因是：隨著絎線數(shù)量的增加，縫線對(duì)保暖性產(chǎn)生負(fù)面影響，從而導(dǎo)致試樣的克羅值下降。不過(guò)，充絨量是對(duì)保暖性影響最大的因素，所以結(jié)合充絨量的不同對(duì)絎線數(shù)這個(gè)因素進(jìn)行具體的分析是有必要的。從圖2中可觀察到，當(dāng)充絨量大小不等時(shí)，克羅值的變化的趨勢(shì)還是有差異的。當(dāng)充絨量為5g時(shí)，克羅值先略減小，然后減小的趨勢(shì)增大。這是因?yàn)榻W線數(shù)量由1條變?yōu)?條，拉近了兩層防絨布之間的間距，使得試樣內(nèi)部空間的體積變小，羽絨的密度增大，即相當(dāng)于同樣空間中充絨量增大，這樣就使得克羅值有增大的趨勢(shì)。兩種因素共同作用的結(jié)果是試樣的克羅值略有下降。而繼續(xù)增加絎線數(shù)量，羽絨密度已經(jīng)逐漸飽和，其對(duì)克羅值的影響開(kāi)始穩(wěn)定，這時(shí)克羅值的變化主要由縫線的負(fù)面作用而決定，因此減小的趨勢(shì)增大。而當(dāng)充絨量較大時(shí)，絎線數(shù)為1條，羽絨的密度就已經(jīng)飽和，這個(gè)因素的影響相對(duì)均衡，所以克羅值隨著縫線的負(fù)面作用呈較為穩(wěn)定地減小的趨勢(shì)。

由以上分析可知，絎縫線越少保暖性越好，但是絎縫的作用，不僅是塑造出不同的外部造形以起到美觀的作用，它還具有固定羽絨從而使絨分布均勻、不易移位的功能。因此，在進(jìn)行羽絨服設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)合理控制羽絨服絎縫線的數(shù)量，從而獲得更為全面的性能。

2.1.3含絨率與保暖性的關(guān)系

含絨率是羽絨品質(zhì)好壞的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。含絨率越高的羽絨，蓬松度越高，保暖性也越好[8]。如圖3所示，試樣的克羅值隨著含絨率的遞增而增大，但是值得注意的是其變化的幅度相對(duì)較小。因此，要提高羽絨服的保暖性，可以通過(guò)采用含絨率較高的羽絨來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是效果不明顯，且成本會(huì)有所增加，所以這種措施更適合于中高端產(chǎn)品。

圖3　含絨率與克羅值的關(guān)系圖

圖4　縫跡密度與克羅值的關(guān)系圖

2.1.4縫跡密度與保暖性的關(guān)系

圖4為試樣的克羅值隨縫跡密度變化的關(guān)系圖。由圖4可看出，隨著縫跡密度的增大，試樣的克羅值變化幅度更小，但也呈現(xiàn)出增大的趨勢(shì)。因?yàn)榭p跡密度增大，縫線會(huì)使得兩層防絨布貼合得更加緊密，一方面靠近絎線附近的絨更加不易流動(dòng)，從而保持有相對(duì)靜止的空間，使得織物保暖性較好；另一方面縮小了內(nèi)部空間體積，使得羽絨的密度相對(duì)增大，保暖性也有所增加。不過(guò)通過(guò)增大縫跡密度使保暖性提高的程度比較有限，且與此同時(shí)縫縮的現(xiàn)象也會(huì)加劇，因此，羽絨服應(yīng)以外觀需求為主要依據(jù)選用適中的縫跡密度。

2.1.5面料與保暖性的關(guān)系

面料因素有很多，如纖維類型、紗線密度、織物密度、厚度以及后整理方式等等，不過(guò)這些因素的改變均會(huì)影響到面料本身的保暖性[9]。因而，在此僅選擇面料克羅值作為影響羽絨服保暖性的因素進(jìn)行探討。如圖5所示，為試樣的克羅值隨面料的克羅值變化的關(guān)系圖。隨著面料克羅值的增加，試樣的保暖性也有所增加，但是增大的幅度非常小且變化呈現(xiàn)逐漸減緩的趨勢(shì)。因此，從保暖性這個(gè)角度而言，選擇羽絨服面料只需滿足一般羽絨服的防絨、防風(fēng)、透氣等基本需求即可。

2.2建立羽絨服保暖性的數(shù)學(xué)模型

對(duì)含絨率、面料及縫跡密度這三個(gè)因素進(jìn)行方差分析，其對(duì)應(yīng)的F值分別為0.09、0.015、0，從F分布表上可查得顯著性水平為0.1時(shí)的F臨界值為2.49，即在α=0.1水平下含絨率、縫跡密度及面料的保暖性這三個(gè)因素對(duì)試樣保暖性無(wú)顯著影響。也就是說(shuō)，羽絨服的保暖性主要是由充絨量與絎線數(shù)決定的。為進(jìn)一步探討因素對(duì)克羅值的量化影響，本研究將利用SPSS12軟件，采用多元線性回歸的方法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理[10]。擬合選擇了充絨量和絎線數(shù)這兩個(gè)主要因素，擬合所得的數(shù)學(xué)模型如下：

其中， x1為充絨量， x2為絎線數(shù)。

表4　模型確定系數(shù)

表5　模型的方差檢驗(yàn)

表6　回歸系數(shù)的檢驗(yàn)

由表4可知，此模型的擬合校正系數(shù)達(dá)到94.8%，擬合程度較好。表5、6中對(duì)模型和回歸系數(shù)進(jìn)行了顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果表明概率值均小于0.01，具有高度顯著性。

3　結(jié)論

本文通過(guò)正交試驗(yàn)測(cè)試與結(jié)果分析，探討了面料、含絨率、充絨量、絎線數(shù)量與縫跡密度對(duì)羽絨服保暖性的影響，得到以下結(jié)論：

（1）充絨量是羽絨服保暖性的最主要影響因素，隨著充絨量的遞增而保暖性增大，并且增大的趨勢(shì)逐漸趨于平緩。

（2）絎線數(shù)量對(duì)羽絨服保暖性也有著重要的影響，隨著絎線數(shù)量的遞增保暖性逐漸減小。當(dāng)充絨量較小時(shí)，減小的趨勢(shì)先小后大；當(dāng)充絨量較大時(shí)，減小的趨勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定。

（3）含絨率、面料及縫跡密度對(duì)羽絨服保暖性的影響較小。一般情況下，含絨率越大、面料保暖性越好、線跡密度越大，羽絨服保暖性越好。

（4）通過(guò)回歸分析獲取了羽絨服保暖參數(shù)——克羅值的估算方法，對(duì)羽絨服加工企業(yè)有一定借鑒作用。

總之，要獲得比較理想的羽絨服的保暖性，應(yīng)主要通過(guò)適當(dāng)增加充絨量和減少絎縫線來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，本文驗(yàn)證了絎線數(shù)是僅次于充絨量對(duì)羽絨服保暖性有重要影響的因素。但是實(shí)際上關(guān)于絎線這個(gè)因素，不僅包括數(shù)量，還包括絎線的形態(tài)、均勻度等方面的差異，在本試驗(yàn)中僅選用了均勻、水平、直線絎縫的方式。因此，今后還可以對(duì)絎線因素作進(jìn)一步細(xì)化的研究，從而找出保暖性最理想的絎縫方式。

[1] 付賢文，高晶．鵝、鴨絨纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)差異及對(duì)保暖性能的影響[J]．紡織學(xué)報(bào)，2011，32(12)：10-14．

[2] 湯利橋．羽絨制品保暖性與羽絨品質(zhì)間的關(guān)系[J]．中國(guó)纖檢，2007，(11)：56-59．

[3] 李婷婷，王瑞，武志云．羽絨服最佳填充量的回歸分析[J]．上海紡織科技，2010，(1)：13-15．

[4] 蘇婧劼，崔鵬，王府梅，等．不同氣溫下防寒服保暖材料的規(guī)格確定[J]．東華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012，(4)：175-180．

[5] 劉濤，杜趙群，于偉東．微胞式羽絨填充服的保暖性分析[J]．東華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，(3)：301-305．

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Research on the Warmth Retention Property of Down Filling Clothing Based on Orthogonal Test

SUN Li, YANG Li, YUAN Hui-fen
(College of Textile and Clothing, Anhui Polytechnic University, Wuhu Anhui 241000, China)

The influences of fabric, down ratio, filling quantity, quilting number and stitch density to the warmth retention property of down filling clothing were studied by using the orthogonal test. The results showed that: the warmth retention property of down filling clothing was mainly determined by two factors, which is filling quantity and quilting number. It decreases with the increasing of quilting number, and increases with the increasing of filling quantity. In addition, the corresponding mathematical model was build through fitting the data obtained from the test. This will provide important reference for the design of the relevant parameters of the down filling clothing in the enterprise.

down filling clothing; warmth retention property; orthogonal test; regression analysis

TS941.736

A

2095－414X(2015)06－0050－05

孫莉（1980-），女，講師，碩士，研究方向：服裝理論與技術(shù)、服裝市場(chǎng)開(kāi)發(fā)等.

安徽工程大學(xué)產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目（0366#）；安徽工程大學(xué)人文社科重點(diǎn)研究基地（校科字[2014]6號(hào)）.