縫制工藝參數(shù)對鍍銀纖維織物電磁屏蔽效能的影響

許 蕾，王利君,b

(浙江理工大學(xué)，a.服裝學(xué)院；b.浙江省服裝工程技術(shù)研究中心，杭州 310018)

?

縫制工藝參數(shù)對鍍銀纖維織物電磁屏蔽效能的影響

許 蕾a，王利君a,b

(浙江理工大學(xué)，a.服裝學(xué)院；b.浙江省服裝工程技術(shù)研究中心，杭州 310018)

在電磁屏蔽織物到防輻射服裝的縫紉過程中，會產(chǎn)生不同大小的孔隙，影響服裝屏蔽效能。以鍍銀纖維電磁屏蔽織物為研究對象，通過正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，采用L9(34)重復(fù)試驗(yàn)正交表，測量在不同縫紉參數(shù)條件下鍍銀纖維織物的電磁屏蔽效能，研究各縫紉參數(shù)對電磁屏蔽效能的影響。結(jié)果表明：按縫紉工藝參數(shù)對銀纖維織物電磁屏蔽效能的影響程度大小排列，依次為縫型、線跡密度、機(jī)針號數(shù)和縫紉線種類；采用外包縫、較大線跡密度、適中機(jī)針號數(shù)，同時選用電導(dǎo)率較大的鍍銀線有利于提高電磁屏蔽織物的屏蔽效能。

鍍銀纖維織物；縫紉工藝參數(shù)；電磁屏蔽效能；正交設(shè)計(jì)

0 引 言

繼空氣、水和噪聲污染后，電磁輻射已被視為第4種污染源[1]。為減少或避免其對環(huán)境和人體造成各類危害，各國對防輻射織物和服裝的研究不斷深入。目前電磁屏蔽織物主要有兩種：一種是將一層導(dǎo)電層覆在織物表面，例如貼金屬箔、導(dǎo)電涂層、化學(xué)鍍金屬層、真空噴鍍金屬層等；另一種是紗線或織物中摻入導(dǎo)電纖維，例如混紡、交織等[2]。銀纖維表面被一層細(xì)密、導(dǎo)電性能良好的銀覆蓋，使之導(dǎo)電性能良好，是制作電磁屏蔽服裝的常用材料?，F(xiàn)階段對防輻射服的研究集中在屏蔽服的款式結(jié)構(gòu)和屏蔽效能測試方法兩方面[3-6]。但由織物到服裝必須經(jīng)過縫紉加工，由此產(chǎn)生的縫隙及孔洞會影響防電磁輻射織物的電磁屏蔽效能[7]。所以有必要研究縫紉工藝參數(shù)對電磁屏蔽織物的影響。

本文以常見電磁屏蔽面料鍍銀纖維織物為研究對象，選取4項(xiàng)縫紉工藝參數(shù)，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，研究各參數(shù)對電磁屏蔽織物電磁屏蔽效能的影響，希望為電磁屏蔽服的生產(chǎn)提供參考。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 織物選擇

因市面上使用最多的是全銀、半銀和近半銀類型鍍銀纖維織物，實(shí)驗(yàn)選取3種鍍銀纖維含量不同的織物，織物規(guī)格如表1所示。用FY800織物防電磁輻射性能測試儀(溫州方圓儀器有限公司生產(chǎn))測試在不同電磁波頻率下3種鍍銀纖維織物屏蔽效能的變化。

表1 鍍銀纖維織物規(guī)格

1.2 屏蔽效能測試頻率確定

生活中移動設(shè)備的主要頻率段為890～960 MHz，WIFI、WLAN等無線網(wǎng)絡(luò)信號多為2400～2500 MHz。為保證試驗(yàn)準(zhǔn)確性，試驗(yàn)在兩個頻率區(qū)間以50 MHz為差值，選出12個織物屏蔽效能的測試頻率點(diǎn)：800、850、900、915、950、1000、2350、2400、2450、2500、2550、2600 MHz。

1.3 縫制工藝條件確定

相關(guān)研究[4,8]表明，對電磁屏蔽織物類產(chǎn)品的屏蔽效果影響較顯著的因素包括輻射源頻率、導(dǎo)電纖維種類和含量、縫隙尺寸、孔洞面積、層次等。以上因素中，縫隙尺寸、孔洞面積與縫紉線的種類與細(xì)度、縫型、線跡密度、機(jī)針號數(shù)等縫紉工藝參數(shù)密切相關(guān)。通過預(yù)實(shí)驗(yàn)，選取對織物電磁屏蔽效能影響較大的針距、縫線、縫型及機(jī)針號數(shù)4項(xiàng)縫紉工藝參數(shù)，其余縫紉參數(shù)控制變量。采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，每因素各取3水平，選用L9(34)[9]正交表。縫紉試驗(yàn)條件見表2。

1.4 測試方法

將測試樣品裁成經(jīng)向×緯向?yàn)?0 cm×6 cm的面料，兩塊面料正面相對沿經(jīng)向距布邊1 cm縫制樣品，每組參數(shù)縫制3份試樣。根據(jù)GJB 6190-2008《電磁屏蔽材料屏蔽效能測量方法》，實(shí)驗(yàn)前將樣品靜置在溫度(20 ± 5) ℃、相對濕度(50 ± 5)%的環(huán)境下調(diào)濕處理48 h，之后立即用FY800織物防電磁輻射性能測試儀測量試樣的電磁屏蔽效能，每個試驗(yàn)號重復(fù)試驗(yàn)兩次，單一頻點(diǎn)連續(xù)測量6次后取平均值。

表2 縫紉實(shí)驗(yàn)條件

2 結(jié)果與討論

2.1 測試結(jié)果

根據(jù)L9(34)重復(fù)試驗(yàn)正交表得出織物組合試樣，測試其電磁屏蔽效能結(jié)果見表3，數(shù)值越大，表明電磁屏蔽效果越好。

表3 實(shí)驗(yàn)試樣電磁屏蔽效能測試結(jié)果 dB

2.2 方差分析

以面料1#為例，對其組合試樣電磁屏蔽效能進(jìn)行方差分析，得到表4所示的結(jié)果。并通過在紡織服裝輕工業(yè)中常用的F0.05和F0.01進(jìn)行顯著性水平檢驗(yàn)[10]。同理可得3種面料組合試樣電磁屏蔽效能的F值及顯著性水平，得到如表5結(jié)果。

表4 50%鍍銀纖維織物組合試樣電磁屏蔽效能方差

注：**表明在顯著性水平a=0.01下，因素對組合試樣的電磁屏蔽效能影響特別顯著；*表明在顯著性水平a=0.05下，因素對組合試樣的電磁屏蔽效能影響顯著；其余表明因素對組合試樣的電磁屏蔽效能影響不顯著。

表5 織物電磁屏蔽效能實(shí)驗(yàn)方差比(F值)

注：**表明在顯著性水平a=0.01下，因素對組合試樣的電磁屏蔽效能影響特別顯著；*表明在顯著性水平a=0.05下，因素對組合試樣的電磁屏蔽效能影響顯著；其余表明因素對組合試樣的電磁屏蔽效能影響不顯著。

從表5看出，除面料2#外，其余織物組合試樣的方差比中最大的是縫型方差比。對比表4中顯著性水平可知，縫型對電磁屏蔽效能影響特別顯著；線跡密度對電磁屏蔽效能影響較大；機(jī)針號數(shù)對織物電磁屏蔽效能有一定影響；縫紉線種類對電磁屏蔽效能影響較小。故選擇縫紉工藝參數(shù)時，采用外包縫、較大線跡密度、適中機(jī)針號數(shù)，同時選用電導(dǎo)率較大的鍍銀線有利于提高電磁屏蔽織物縫紉部位的屏蔽效能。

2.3 縫紉對鍍銀纖維織物電磁屏蔽效能的影響

縫紉會對鍍銀纖維織物電磁屏蔽效能產(chǎn)生影響。表1中三種鍍銀纖維含量不同的織物在不同電磁波頻率下屏蔽效能的變化如圖1所示。以面料1#為例，對比圖1與表3中面料1#數(shù)據(jù)可知，織物縫紉后的電磁屏蔽效能較縫紉前明顯降低。對比面料2#、3#縫紉前后的織物屏蔽效能，后者也呈降低的趨勢。以上數(shù)據(jù)說明，縫紉這一過程會降低織物的電磁屏蔽效能。

圖1 電磁波頻率與電磁屏蔽效能關(guān)系曲線

2.4 縫型對織物組合試樣電磁屏蔽效能的影響分析

以縫型水平為橫坐標(biāo)，各電磁屏蔽效能之和(平均值)為縱坐標(biāo)，得到水平趨勢圖如圖2所示。由圖2可知，從外包縫、來去縫、到平縫，屏蔽效能呈下降趨勢。因織物屏蔽效能與其導(dǎo)電性能有關(guān)，且織物結(jié)構(gòu)會影響其導(dǎo)電性[11-12]。外包縫縫口處有4層面料，在底面線的作用下構(gòu)成并聯(lián)，電阻減小，電導(dǎo)率增大，屏蔽效能增強(qiáng)；同理來去縫的縫份經(jīng)過車縫處理，但并聯(lián)結(jié)構(gòu)不及外包縫穩(wěn)固，電阻有所增加，電導(dǎo)率變小，屏蔽效能減??；平縫的縫份分燙后織物在縫紉處纖維交織點(diǎn)減少，電阻最大，電導(dǎo)率最小，屏蔽效能最差。

圖2 縫型與電磁屏蔽效能的關(guān)系

2.5 線跡密度對織物組合試樣電磁屏蔽效能的影響分析

以線跡密度水平為橫坐標(biāo)，各電磁屏蔽效能之和(平均值)為縱坐標(biāo)，得到水平趨勢圖如圖3所示。由圖3可知，隨著線跡密度由8針/3 cm增至13針/3cm時，屏蔽效能急劇上升。 當(dāng)線跡密度變大，底面線的交織作用變強(qiáng)，縫口處縫隙變致密，縫口處面料導(dǎo)通率變好，電導(dǎo)率增大，對電磁波的屏蔽能力增強(qiáng)。當(dāng)線跡密度再增至18針/3 cm時，屏蔽效能上升，但同時由縫紉帶來的孔眼增多，電磁泄露增多，使總體屏蔽效能增幅減小，趨于穩(wěn)定。

圖3 線跡密度與電磁屏蔽效能的關(guān)系

2.6 機(jī)針號數(shù)對織物組合試樣電磁屏蔽效能的影響分析

以機(jī)針號數(shù)水平為橫坐標(biāo)，各電磁屏蔽效能之和(平均值)為縱坐標(biāo)，得到水平趨勢圖如圖4所示。由圖4可知，電磁屏蔽效能隨機(jī)針號數(shù)水平先增大后減小。當(dāng)機(jī)針號數(shù)由12號減至9號，由縫紉產(chǎn)生的孔眼尺寸愈接近電磁波波長，電磁波衍射增強(qiáng)，電磁泄漏增多，織物組合試樣的電磁屏蔽效能下降。當(dāng)機(jī)針號數(shù)由12號增至14號時，電磁屏蔽效能下降明顯。因機(jī)針變粗，由縫紉產(chǎn)生的孔眼變大，電磁泄漏增多，織物組合試樣的電磁屏蔽效能下降。

圖4 機(jī)針號數(shù)與電磁屏蔽效能的關(guān)系

3 結(jié) 論

a) 鍍銀纖維織物經(jīng)縫紉后電磁屏蔽效能明顯下降。

b) 影響電磁屏蔽織物組合試樣屏蔽效能的因素，縫型最顯著，其次是線跡密度，再次為機(jī)針號數(shù)，最后是縫紉線種類。

c) 采用外包縫、較大線跡密度、適中機(jī)針號數(shù)，同時選用電導(dǎo)率較大的鍍銀線有利于提高電磁屏蔽織物縫紉部位的屏蔽效能。

d) 對于電磁屏蔽織物，部分縫紉工藝參數(shù)對織物組合試樣電磁屏蔽效能的影響呈非線性關(guān)系，其中：線跡密度由8針/3 cm增至13針/3 cm時，電磁屏蔽效能急劇上升，而再增至18針/3 cm，電磁屏蔽效能趨于穩(wěn)定；機(jī)針號數(shù)為12號時，電磁屏蔽效能最大，當(dāng)機(jī)針號數(shù)由12號增大或減小時，織物縫紉部位的電磁屏蔽效能均下降。

[1] 倪士峰,倪士銀,路鋒,等.電磁波對人類生理效應(yīng)研究概況[J].中華中醫(yī)藥學(xué)刊,2009,27(9):1883-1884.

[2] 毛鵬麗,王利君,范琳超.縫紉工藝參數(shù)對銀纖維縫紉線可縫性的影響[J].毛紡科技,2015,43(6):65-68.

[3] 張曉霞.防輻射孕婦裝的屏蔽性能與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究[D].上海：東華大學(xué),2009:29-97

[4] 伏廣偉,湛權(quán),王端,等.防電磁輻射服裝暴露面積對其屏蔽效能的影響[J].紡織學(xué)報(bào),2009,30(12):103-107.

[5] 張麗麗,陳雁.防輻射孕婦服電磁防護(hù)性能的測試與仿真[J].紡織學(xué)報(bào),2011,32(10):108-112.

[6] 汪秀琛,姚麗.電磁屏蔽服測試方法研究[J].針織工業(yè),2013(4):68-70.

[7] 汪秀琛,劉哲.防電磁輻射服裝的屏蔽效能數(shù)學(xué)模型[J].紡織學(xué)報(bào),2008,29(2):73-75.

[8] 汪秀琛,張欣,王素玲.影響防電磁輻射服屏蔽效能的顯著因素分析[J].西安工程大學(xué)學(xué)報(bào),2006,20(4):397-401.

[9] 吳有煒.試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理[M].蘇州：蘇州大學(xué)出版社，2002:135-142．

[10] 倪紅.毛精紡面料的縫紉平整度與縫紉條件的關(guān)系[J].紡織學(xué)報(bào),2008,29(3):80-82.

[11] NEELAKANDAN R, MADHUSOOTHANAN M. Electrical resistivity studies on polyaniline coated polyester fabrics[J]. Journal of Engineered Fibers and Fabrics,2010,5(3):25-29.

[12] 謝勇,杜磊,鄒奉元.緯向嵌織鍍銀長絲機(jī)織物的電磁屏蔽效能分析[J].絲綢,2013，50(1):37-40.

(責(zé)任編輯： 唐志榮)

Influence of Sewing Parameters on the Electromagnetic Shielding Effectiveness of Silver-Plated Fabric

XULeia,WANGLijuna,b

(a.School of Fashion Design and Engineering; b.Zhejiang Provincial Research Center of Clothing Engineering Technology, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)

The electromagnetic shielding clothing’s shielding effectiveness was affected by the apertures on the clothing in the sewing process of radiation protection fabric. Thus, orthogonal experiments with L9(34) repeated test orthogonal array was designed and applied to confirm the compatibility of silver-plated fabric’s sewing parameters. The electromagnetic shielding effectiveness of silver-plated fabric by different sewing conditions were well studied. The results indicated the shielding effectiveness of silver-plated fabric was affected by the sewing conditions,and the capacity of influence was followed:seam type, stitch density needle type, sewing thread type. The outsourcing seam, bigger stitch density, mezzo needle type and high conductivity of silver-coated fabric could improve the electromagnetic shielding effectiveness of clothing.

silver-plated fabric; sewing parameters; electromagnetic shielding effectiveness; orthogonal test

10.3969/j.issn.1673-3851.2017.05.002

2016-10-17 網(wǎng)絡(luò)出版日期： 2017-01-19

浙江省服裝工程技術(shù)研究中心開放基金項(xiàng)目(2013KF13)

許 蕾(1991-)，女，山西長治人，碩士研究生，主要從事服裝舒適性方面的研究。

王利君，E-mail:wanglijunhz@zstu.edu.cn

TS941.63

A

1673- 3851 (2017) 03- 0317- 05