基于正交試驗的羽絨服保暖性的研究

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

基于正交試驗的羽絨服保暖性的研究

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

利用正交試驗，對面料、含絨率、充絨量、絎線數以及縫跡密度對羽絨服保暖性的影響進行研究，在此基礎上通過線性回歸建立相應的數學模型。通過數據分析，得出結論：羽絨服的保暖性主要是由充絨量和絎線數量兩個因素決定的，它隨著絎線數量的增大而減小，隨著充絨量的增大而增大。為服裝企業設計羽絨服的相關參數提供了參考。

羽絨服；保暖性；正交試驗；回歸分析

由于具有輕軟、舒適、保暖等特性，羽絨服深受消費者的喜愛。但是羽絨的蓬松性也使得羽絨服的造型相對臃腫，無法達到人們對于服裝美觀性的要求。要使其功能更為全面，要實現羽絨服既保暖又美觀的性能，就需要對其保暖性進行研究。目前這方面的研究主要集中在兩方面：一是針對羽絨所進行的纖維性能、羽絨品質等方面的研究[1, 2]；二是針對羽絨服的充絨量、含絨率、分割空間等因素與保暖性的關系的研究[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角度而單獨進行的，并未對影響因素進行綜合評價與系統分析，且缺乏直觀的量化關系。因此，本研究選用正交試驗，針對面料、含絨率、充絨量、絎線數以及縫跡密度這些因素對羽絨服保暖性的影響進行綜合分析，并在此基礎上建立相應的數學模型。

1　試驗

1.1試驗儀器

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

1.2試驗材料羽絨服一般由面料、里布、膽布和羽絨組成，為多層結構。試驗選用了四種常見的羽絨服面料，參數如表1所示。

表1　面輔料參數表

由于實際生產中羽絨服的膽布和里布的材質較為單一，所以試驗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一的高密度防絨膽布：320T滌綸平紋布，紗支40D×40D。

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

1.3試驗方案

本研究選擇面料、含絨率、充絨量、絎線數量、縫跡密度作為影響羽絨服保暖性的因素，并采用正交試驗方法研究上述因素對保暖性的影響。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）沿經向分別裁剪面料、膽布，尺寸規格為31cm×31cm；

（2）根據L16（45）正交試驗方案，選擇面料、確定縫跡密度，用工業縫紉機以1cm的縫份標準縫合面料與兩層膽布，并預留充絨口，完成試樣袋的制作。

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

（4）按照相應的縫跡密度，以1cm縫份標準縫合充絨口。

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

1.5試驗方法

參照GB/T 11048-1989《紡織品保溫性能試驗方法》，采用YG606D型平板式保溫儀進行測試。制備的試樣平鋪在試驗板上，將試驗板四周全部覆蓋，預熱60min，測定5個加熱周期，每天開機均做1次空白試驗。每個樣品測試3組數值，取平均值作為實驗結果。

2　結果與分析

試驗可測得的指標有保溫率、克羅值與傳熱系數。其中克羅值與傳熱系數這兩個指標均是描述材料的熱傳遞性，兩者之間存在簡單的函數關系。而保溫率指標也能在一定程度上反映織物的熱阻特性，但會受到測試條件的影響[7]。因此，試驗指標選用克羅值。

2.1羽絨服保暖性與各因素之間的關系

表3　極差分析表

對正交試驗數據進行極差分析，結果如表3所示。由表3可知，在試驗所確定的五個因素中，對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、含絨率、縫跡密度及面料。

2.1.1充絨量與保暖性的關系

試樣的克羅值隨充絨量變化的關系圖如圖1所示，隨著充絨量的遞增試樣的克羅值有所增大，并且增大的趨勢逐漸趨于平緩。分析其原因為：羽絨的特殊結構使內膽中可以存有空隙，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；但是當充絨量超過一定限度，即相對飽和后，再繼續增加充絨量，由于面料層的牽制，羽絨中含有的空氣反而會因為羽絨的增加而減少，且通過纖維傳導損失的熱量也增多，這時試樣的保暖性就相對穩定甚至會有所減小。因此，適當增加充絨量能夠使得羽絨服的保暖性更好，但是不能純粹通過充絨量的不斷增加來獲取。

圖1　充絨量與克羅值的關系圖

圖2　絎線數與克羅值的關系圖

2.1.2絎線數與保暖性的關系

圖2為試樣的克羅值隨絎線數量變化的關系圖。總的來說，試樣的克羅值隨著絎線數量的遞增而減小。原因是：隨著絎線數量的增加，縫線對保暖性產生負面影響，從而導致試樣的克羅值下降。不過，充絨量是對保暖性影響最大的因素，所以結合充絨量的不同對絎線數這個因素進行具體的分析是有必要的。從圖2中可觀察到，當充絨量大小不等時，克羅值的變化的趨勢還是有差異的。當充絨量為5g時，克羅值先略減小，然后減小的趨勢增大。這是因為絎線數量由1條變為2條，拉近了兩層防絨布之間的間距，使得試樣內部空間的體積變小，羽絨的密度增大，即相當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。兩種因素共同作用的結果是試樣的克羅值略有下降。而繼續增加絎線數量，羽絨密度已經逐漸飽和，其對克羅值的影響開始穩定，這時克羅值的變化主要由縫線的負面作用而決定，因此減小的趨勢增大。而當充絨量較大時，絎線數為1條，羽絨的密度就已經飽和，這個因素的影響相對均衡，所以克羅值隨著縫線的負面作用呈較為穩定地減小的趨勢。

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，在進行羽絨服設計時，應合理控制羽絨服絎縫線的數量，從而獲得更為全面的性能。

2.1.3含絨率與保暖性的關系

含絨率是羽絨品質好壞的一個重要標準。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較小。因此，要提高羽絨服的保暖性，可以通過采用含絨率較高的羽絨來實現，但是效果不明顯，且成本會有所增加，所以這種措施更適合于中高端產品。

圖3　含絨率與克羅值的關系圖

圖4　縫跡密度與克羅值的關系圖

2.1.4縫跡密度與保暖性的關系

圖4為試樣的克羅值隨縫跡密度變化的關系圖。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，但也呈現出增大的趨勢。因為縫跡密度增大，縫線會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，從而保持有相對靜止的空間，使得織物保暖性較好；另一方面縮小了內部空間體積，使得羽絨的密度相對增大，保暖性也有所增加。不過通過增大縫跡密度使保暖性提高的程度比較有限，且與此同時縫縮的現象也會加劇，因此，羽絨服應以外觀需求為主要依據選用適中的縫跡密度。

2.1.5面料與保暖性的關系

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，不過這些因素的改變均會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逐漸減緩的趨勢。因此，從保暖性這個角度而言，選擇羽絨服面料只需滿足一般羽絨服的防絨、防風、透氣等基本需求即可。

2.2建立羽絨服保暖性的數學模型

對含絨率、面料及縫跡密度這三個因素進行方差分析，其對應的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因素對試樣保暖性無顯著影響。也就是說，羽絨服的保暖性主要是由充絨量與絎線數決定的。為進一步探討因素對克羅值的量化影響，本研究將利用SPSS12軟件，采用多元線性回歸的方法對試驗數據進行處理[10]。擬合選擇了充絨量和絎線數這兩個主要因素，擬合所得的數學模型如下：

其中， x1為充絨量， x2為絎線數。

表4　模型確定系數

表5　模型的方差檢驗

表6　回歸系數的檢驗

由表4可知，此模型的擬合校正系數達到94.8%，擬合程度較好。表5、6中對模型和回歸系數進行了顯著性檢驗，結果表明概率值均小于0.01，具有高度顯著性。

3　結論

本文通過正交試驗測試與結果分析，探討了面料、含絨率、充絨量、絎線數量與縫跡密度對羽絨服保暖性的影響，得到以下結論：

（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，并且增大的趨勢逐漸趨于平緩。

（2）絎線數量對羽絨服保暖性也有著重要的影響，隨著絎線數量的遞增保暖性逐漸減小。當充絨量較小時，減小的趨勢先小后大；當充絨量較大時，減小的趨勢相對穩定。

（3）含絨率、面料及縫跡密度對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）通過回歸分析獲取了羽絨服保暖參數——克羅值的估算方法，對羽絨服加工企業有一定借鑒作用。

總之，要獲得比較理想的羽絨服的保暖性，應主要通過適當增加充絨量和減少絎縫線來實現。另外，本文驗證了絎線數是僅次于充絨量對羽絨服保暖性有重要影響的因素。但是實際上關于絎線這個因素，不僅包括數量，還包括絎線的形態、均勻度等方面的差異，在本試驗中僅選用了均勻、水平、直線絎縫的方式。因此，今后還可以對絎線因素作進一步細化的研究，從而找出保暖性最理想的絎縫方式。

[1] 付賢文，高晶．鵝、鴨絨纖維形態結構差異及對保暖性能的影響[J]．紡織學報，2011，32(12)：10-14．

[2] 湯利橋．羽絨制品保暖性與羽絨品質間的關系[J]．中國纖檢，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格確定[J]．東華大學學報：自然科學版，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]．東華大學學報：自然科學版，2013，(3)：301-305．

[6] 高慧英，蒙冉菊．羽絨制品的填充密度和分割空間與保暖性關系的研究[J]．現代紡織技術，2013，(3)：21-24．

[7] 郁幼君，陸慧娟．平板式保溫儀傳熱系數與保溫率的關系研究[J]．上海紡織科技，2004，(8)：57-58．

[8] 黃翠蓉，于偉東，許海葉．羽絨服保暖性探討[J]．武漢科技學院學報，2007，(1)：25-29．

[9] 李東平．服裝材料的保暖性與服裝熱阻之關系[J]．紡織學報，1998，(10)：28-31．

[10] 常盛，朱亞玲．基于SPSS的多元線性回歸算法建模的實例研究[J]．數字技術與應用，2011，(10)：59-62．

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、服裝市場開發等.

安徽工程大學產學研項目（0366#）；安徽工程大學人文社科重點研究基地（校科字[2014]6號）.