基于正交试验的羽绒服保暖性的研究

孙　莉，杨　莉，袁惠芬（安徽工程大学 纺织服装学院，安徽 芜湖 241000）

基于正交试验的羽绒服保暖性的研究

孙莉，杨莉，袁惠芬
（安徽工程大学 纺织服装学院，安徽 芜湖 241000）

利用正交试验，对面料、含绒率、充绒量、绗线数以及缝迹密度对羽绒服保暖性的影响进行研究，在此基础上通过线性回归建立相应的数学模型。通过数据分析，得出结论：羽绒服的保暖性主要是由充绒量和绗线数量两个因素决定的，它随着绗线数量的增大而减小，随着充绒量的增大而增大。为服装企业设计羽绒服的相关参数提供了参考。

羽绒服；保暖性；正交试验；回归分析

由于具有轻软、舒适、保暖等特性，羽绒服深受消费者的喜爱。但是羽绒的蓬松性也使得羽绒服的造型相对臃肿，无法达到人们对于服装美观性的要求。要使其功能更为全面，要实现羽绒服既保暖又美观的性能，就需要对其保暖性进行研究。目前这方面的研究主要集中在两方面：一是针对羽绒所进行的纤维性能、羽绒品质等方面的研究[1, 2]；二是针对羽绒服的充绒量、含绒率、分割空间等因素与保暖性的关系的研究[3~6]，它们已取得了一定的研究成果。但是这些研究多是基于影响保暖性的某个角度而单独进行的，并未对影响因素进行综合评价与系统分析，且缺乏直观的量化关系。因此，本研究选用正交试验，针对面料、含绒率、充绒量、绗线数以及缝迹密度这些因素对羽绒服保暖性的影响进行综合分析，并在此基础上建立相应的数学模型。

1　试验

1.1试验仪器

北京赛多利斯仪器系统有限公司BS 200S-WE1型精密电子天平；兄弟牌S-7200C工业缝纫机；YG606D型平板式保温仪。

1.2试验材料羽绒服一般由面料、里布、胆布和羽绒组成，为多层结构。试验选用了四种常见的羽绒服面料，参数如表1所示。

表1　面辅料参数表

由于实际生产中羽绒服的胆布和里布的材质较为单一，所以试验中将不考虑胆布和里布的影响。试样将由一层面料和两层胆布制作并充绒而成，不采用里布，而其中的胆布采用统一的高密度防绒胆布：320T涤纶平纹布，纱支40D×40D。

另外，试验所采用的羽绒按照FZ/T 81002-2002《水洗羽毛羽绒》标准要求选用水洗白鸭绒，其含绒率分别为30%、50%、70%和90%。

1.3试验方案

本研究选择面料、含绒率、充绒量、绗线数量、缝迹密度作为影响羽绒服保暖性的因素，并采用正交试验方法研究上述因素对保暖性的影响。确立各因素的水平选择范围，制定L16（45）正交试验方案。因素水平表如表2所示。

表2　因素水平表

1.4试样制备

（1）沿经向分别裁剪面料、胆布，尺寸规格为31cm×31cm；

（2）根据L16（45）正交试验方案，选择面料、确定缝迹密度，用工业缝纫机以1cm的缝份标准缝合面料与两层胆布，并预留充绒口，完成试样袋的制作。

（3）根据试验方案，针对特定试样袋，确定羽绒种类及充绒量，用精密电子天平称绒，充绒。

（4）按照相应的缝迹密度，以1cm缝份标准缝合充绒口。

（5）拍打试样使羽绒分布均匀，根据试验方案确定绗线数，以相应的缝迹密度绗均匀分布的隔绒线，完成试样。

1.5试验方法

参照GB/T 11048-1989《纺织品保温性能试验方法》，采用YG606D型平板式保温仪进行测试。制备的试样平铺在试验板上，将试验板四周全部覆盖，预热60min，测定5个加热周期，每天开机均做1次空白试验。每个样品测试3组数值，取平均值作为实验结果。

2　结果与分析

试验可测得的指标有保温率、克罗值与传热系数。其中克罗值与传热系数这两个指标均是描述材料的热传递性，两者之间存在简单的函数关系。而保温率指标也能在一定程度上反映织物的热阻特性，但会受到测试条件的影响[7]。因此，试验指标选用克罗值。

2.1羽绒服保暖性与各因素之间的关系

表3　极差分析表

对正交试验数据进行极差分析，结果如表3所示。由表3可知，在试验所确定的五个因素中，对羽绒服克罗值的影响程度按照从大到小的顺序依次是：充绒量、绗线数、含绒率、缝迹密度及面料。

2.1.1充绒量与保暖性的关系

试样的克罗值随充绒量变化的关系图如图1所示，随着充绒量的递增试样的克罗值有所增大，并且增大的趋势逐渐趋于平缓。分析其原因为：羽绒的特殊结构使内胆中可以存有空隙，能容纳大量的空气，最初随着充绒量的增加，空气量不断增多，试样的保暖性也就随之增大；但是当充绒量超过一定限度，即相对饱和后，再继续增加充绒量，由于面料层的牵制，羽绒中含有的空气反而会因为羽绒的增加而减少，且通过纤维传导损失的热量也增多，这时试样的保暖性就相对稳定甚至会有所减小。因此，适当增加充绒量能够使得羽绒服的保暖性更好，但是不能纯粹通过充绒量的不断增加来获取。

图1　充绒量与克罗值的关系图

图2　绗线数与克罗值的关系图

2.1.2绗线数与保暖性的关系

图2为试样的克罗值随绗线数量变化的关系图。总的来说，试样的克罗值随着绗线数量的递增而减小。原因是：随着绗线数量的增加，缝线对保暖性产生负面影响，从而导致试样的克罗值下降。不过，充绒量是对保暖性影响最大的因素，所以结合充绒量的不同对绗线数这个因素进行具体的分析是有必要的。从图2中可观察到，当充绒量大小不等时，克罗值的变化的趋势还是有差异的。当充绒量为5g时，克罗值先略减小，然后减小的趋势增大。这是因为绗线数量由1条变为2条，拉近了两层防绒布之间的间距，使得试样内部空间的体积变小，羽绒的密度增大，即相当于同样空间中充绒量增大，这样就使得克罗值有增大的趋势。两种因素共同作用的结果是试样的克罗值略有下降。而继续增加绗线数量，羽绒密度已经逐渐饱和，其对克罗值的影响开始稳定，这时克罗值的变化主要由缝线的负面作用而决定，因此减小的趋势增大。而当充绒量较大时，绗线数为1条，羽绒的密度就已经饱和，这个因素的影响相对均衡，所以克罗值随着缝线的负面作用呈较为稳定地减小的趋势。

由以上分析可知，绗缝线越少保暖性越好，但是绗缝的作用，不仅是塑造出不同的外部造形以起到美观的作用，它还具有固定羽绒从而使绒分布均匀、不易移位的功能。因此，在进行羽绒服设计时，应合理控制羽绒服绗缝线的数量，从而获得更为全面的性能。

2.1.3含绒率与保暖性的关系

含绒率是羽绒品质好坏的一个重要标准。含绒率越高的羽绒，蓬松度越高，保暖性也越好[8]。如图3所示，试样的克罗值随着含绒率的递增而增大，但是值得注意的是其变化的幅度相对较小。因此，要提高羽绒服的保暖性，可以通过采用含绒率较高的羽绒来实现，但是效果不明显，且成本会有所增加，所以这种措施更适合于中高端产品。

图3　含绒率与克罗值的关系图

图4　缝迹密度与克罗值的关系图

2.1.4缝迹密度与保暖性的关系

图4为试样的克罗值随缝迹密度变化的关系图。由图4可看出，随着缝迹密度的增大，试样的克罗值变化幅度更小，但也呈现出增大的趋势。因为缝迹密度增大，缝线会使得两层防绒布贴合得更加紧密，一方面靠近绗线附近的绒更加不易流动，从而保持有相对静止的空间，使得织物保暖性较好；另一方面缩小了内部空间体积，使得羽绒的密度相对增大，保暖性也有所增加。不过通过增大缝迹密度使保暖性提高的程度比较有限，且与此同时缝缩的现象也会加剧，因此，羽绒服应以外观需求为主要依据选用适中的缝迹密度。

2.1.5面料与保暖性的关系

面料因素有很多，如纤维类型、纱线密度、织物密度、厚度以及后整理方式等等，不过这些因素的改变均会影响到面料本身的保暖性[9]。因而，在此仅选择面料克罗值作为影响羽绒服保暖性的因素进行探讨。如图5所示，为试样的克罗值随面料的克罗值变化的关系图。随着面料克罗值的增加，试样的保暖性也有所增加，但是增大的幅度非常小且变化呈现逐渐减缓的趋势。因此，从保暖性这个角度而言，选择羽绒服面料只需满足一般羽绒服的防绒、防风、透气等基本需求即可。

2.2建立羽绒服保暖性的数学模型

对含绒率、面料及缝迹密度这三个因素进行方差分析，其对应的F值分别为0.09、0.015、0，从F分布表上可查得显著性水平为0.1时的F临界值为2.49，即在α=0.1水平下含绒率、缝迹密度及面料的保暖性这三个因素对试样保暖性无显著影响。也就是说，羽绒服的保暖性主要是由充绒量与绗线数决定的。为进一步探讨因素对克罗值的量化影响，本研究将利用SPSS12软件，采用多元线性回归的方法对试验数据进行处理[10]。拟合选择了充绒量和绗线数这两个主要因素，拟合所得的数学模型如下：

其中， x1为充绒量， x2为绗线数。

表4　模型确定系数

表5　模型的方差检验

表6　回归系数的检验

由表4可知，此模型的拟合校正系数达到94.8%，拟合程度较好。表5、6中对模型和回归系数进行了显著性检验，结果表明概率值均小于0.01，具有高度显著性。

3　结论

本文通过正交试验测试与结果分析，探讨了面料、含绒率、充绒量、绗线数量与缝迹密度对羽绒服保暖性的影响，得到以下结论：

（1）充绒量是羽绒服保暖性的最主要影响因素，随着充绒量的递增而保暖性增大，并且增大的趋势逐渐趋于平缓。

（2）绗线数量对羽绒服保暖性也有着重要的影响，随着绗线数量的递增保暖性逐渐减小。当充绒量较小时，减小的趋势先小后大；当充绒量较大时，减小的趋势相对稳定。

（3）含绒率、面料及缝迹密度对羽绒服保暖性的影响较小。一般情况下，含绒率越大、面料保暖性越好、线迹密度越大，羽绒服保暖性越好。

（4）通过回归分析获取了羽绒服保暖参数——克罗值的估算方法，对羽绒服加工企业有一定借鉴作用。

总之，要获得比较理想的羽绒服的保暖性，应主要通过适当增加充绒量和减少绗缝线来实现。另外，本文验证了绗线数是仅次于充绒量对羽绒服保暖性有重要影响的因素。但是实际上关于绗线这个因素，不仅包括数量，还包括绗线的形态、均匀度等方面的差异，在本试验中仅选用了均匀、水平、直线绗缝的方式。因此，今后还可以对绗线因素作进一步细化的研究，从而找出保暖性最理想的绗缝方式。

[1] 付贤文，高晶．鹅、鸭绒纤维形态结构差异及对保暖性能的影响[J]．纺织学报，2011，32(12)：10-14．

[2] 汤利桥．羽绒制品保暖性与羽绒品质间的关系[J]．中国纤检，2007，(11)：56-59．

[3] 李婷婷，王瑞，武志云．羽绒服最佳填充量的回归分析[J]．上海纺织科技，2010，(1)：13-15．

[4] 苏婧劼，崔鹏，王府梅，等．不同气温下防寒服保暖材料的规格确定[J]．东华大学学报：自然科学版，2012，(4)：175-180．

[5] 刘涛，杜赵群，于伟东．微胞式羽绒填充服的保暖性分析[J]．东华大学学报：自然科学版，2013，(3)：301-305．

[6] 高慧英，蒙冉菊．羽绒制品的填充密度和分割空间与保暖性关系的研究[J]．现代纺织技术，2013，(3)：21-24．

[7] 郁幼君，陆慧娟．平板式保温仪传热系数与保温率的关系研究[J]．上海纺织科技，2004，(8)：57-58．

[8] 黄翠蓉，于伟东，许海叶．羽绒服保暖性探讨[J]．武汉科技学院学报，2007，(1)：25-29．

[9] 李东平．服装材料的保暖性与服装热阻之关系[J]．纺织学报，1998，(10)：28-31．

[10] 常盛，朱亚玲．基于SPSS的多元线性回归算法建模的实例研究[J]．数字技术与应用，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

孙莉（1980-），女，讲师，硕士，研究方向：服装理论与技术、服装市场开发等.

安徽工程大学产学研项目（0366#）；安徽工程大学人文社科重点研究基地（校科字[2014]6号）.