缝纫工艺参数对防静电织物的性能影响

李肖悦　丁笑君　王利君

摘要：为探究缝纫工艺参数对防静电织物静电压半衰期的影响，以嵌织导电纤维织物为研究对象，选取缝纫针针号、缝纫线种类、缝型、缝纫线细度、线迹密度5个缝纫工艺因素，各因素设定3个水平，设计正交实验方案，对不同缝纫工艺条件下织物的防静电性能进行测试和分析。结果表明：除线迹密度外，其余缝纫工艺参数对织物防静电性能均有显著影响，影响程度由高到低依次为缝纫针针号、缝纫线种类、缝型、缝纫线细度;采用14号缝纫针、15 tex（7.5 tex×2）防静电缝纫线、来去缝的缝纫工艺参数时，织物防静电性能保持更好;得到了织物静电压半衰期与缝纫针针号之间的定量关系，并验证了回归方程的精确度。研究结果对服装企业生产防静电服的缝纫工艺参数设计具有指导意义。

关键词：防静电织物;缝纫工艺参数;正交设计;方差分析;回归分析

中图分类号：TS941.63文献标志码：A文章编号：1009265X（2022）03019607

Influence of sewing process parameters on properties of antistatic fabric

LI Xiaoyuea， DING Xiaojuna，b， WANG Lijuna，b

Abstract： In order to investigate the effect of sewing process parameters on the static voltage halflife of antistatic fabric， with the embedded conductive fiber fabric as the research object， five factors for sewing process， including sewing needle number， sewing thread type， sewing type， sewing thread fineness and stitch density were selected. Three levels were set for each factor respectively， and an orthogonal experimental scheme was designed to test and analyze the antistatic properties of fabrics under different sewing conditions. The results show that except for the stitch density， other sewing process parameters have a significant impact on the antistatic properties of fabrics， and the effect degree from high to low is： sewing needle number， sewing thread type， sewing type and sewing thread fineness. When using the sewing process parameters of 14 sewing needles， 15 tex（7.5 tex×2） antistatic sewing thread and French seam， the antistatic properties of fabrics are better maintained. The quantitative relationship between fabric static voltage halflife and sewing needle number was obtained， and the accuracy of the regression equation was verified. The research results are of guiding significance for the design of sewing process parameters for garment enterprises' antistatic clothing production.

Key words： antistatic fabric; sewing process parameters; orthogonal design; variance analysis; regression analysis

据不完全统计，中国电子工业每年因静电问题造成的直接损失近100亿元人民币，间接损失更大[1]。为了减少静电在众多领域给人们带来的损失和危害，防静电服饰的应用越来越广泛，对静电防护的研究也进入更全面的阶段。目前已有研究中，对织物进行防静电整理加工较多，Kuo等[2]对纱线进行改性处理，得到防静电纱线;Fan等[3]采用分散染料对织物同时进行染色和抗静电整理;Liu等[4]通过丝胶溶胀固色的方式得到抗静电真丝织物;Wang等[5]通过涂覆防静电剂对非织造布进行改性处理;Dincmen等[6]先用单体溶液，再对织物进行等离子体接枝处理，得到防静电织物;林燕燕等[7]采用导电炭黑锦纶复合长絲嵌织法制备出涤纶抗静电织物;上述对织物进行防静电整理加工的研究内容主要包括三类：纤维化学改性、织物表面整理和导电纤维嵌织。还有部分学者从防静电性能的影响因素出发，探究各因素对防静电织物性能的影响程度，Jankauskaite等[8]从鞋子结构探究了防护鞋防静电性能的影响因素;赵宝艳等[9]探讨了织物经密、纬密和导电纤维间距与织物防静电性的相关关系;关越等[10]指出缝纫针和缝纫线会对织物防静电性能产生影响。但上述已有研究主要集中于防静电织物的设计与评价，关于缝纫条件对织物防静电性能的影响研究相对欠缺，更没有两者之间定量关系的分析。0C2D6BAB-BD84-489C-91E6-B454388E8F88

因此，本文以嵌织导电纤维织物为研究对象，分析缝纫针针号、缝纫线种类、缝型等缝纫工艺参数对织物防静电性能的影响，以及它们相互之间的定量关系，以期研究结果为服装企业防静电服的缝纫工艺参数设计提供依据。

1实验

1.1材料与仪器

材料：经纬向嵌织导电纤维织物，规格见表1。

仪器：YG401织物感应式静电仪（宁波纺织仪器厂），S7100A电脑直驱干式高速平缝机（兄弟商业有限公司），YG（B）141D数字式织物厚度仪（温州方圆仪器有限公司），精密电子天平（日本电子株式会社），织物密度放大镜（长沙欣美和仪器有限公司），JFC3000FC镀膜仪（日本电子株式会社），ULTRA55扫描电子显微镜（卡尔蔡司光学有限公司），主要实验仪器见图1。

1.2正交实验设计

1.2.1工艺参数选择

服装缝纫质量的优劣受到诸多工艺参数的影响，包括缝纫机针号、线迹密度、缝型、缝纫线种类、送布牙大小与压脚高低、压脚压力与缝纫机转速等[11]，其中针号、缝纫线细度、线迹密度对可缝性的影响较为显著[12]。结合李世雄等[13]的防静电服标准解读，本文选择缝纫针针号、缝纫线种类、缝型、缝纫线细度、线迹密度这5个因素进行研究，其余缝纫条件保持不变。

1.2.2正交实验方案

采用正交方法设计实验，选用L18（37）正交表，各因素选择3水平。

a）缝纫线种类：目前应用最广泛的缝纫线是涤纶短纤缝纫线[14];防静电缝纫线是采用导电炭纤维与涤纶复合而成的缝纫线，多用在静电服中;尼龙缝纫线是一种光滑、较坚硬的缝纫线，在服装中主要用于配饰等小物件的缝制。

b）缝纫针针号：面料厚度0.17 mm，属于轻薄型面料，缝纫针针号选择9号、11号和14号。

c）缝纫线细度：根据缝纫针针号、缝纫线种类选择对应缝纫线细度7 tex（3.5 tex×2，7 tex×1，3.5 tex×2）、15 tex（7.5 tex×2，15 tex×1，7.5 tex×2）和30 tex（15 tex×2，30 tex×1，15 tex×2）。

d）缝型：平缝在所有缝型中应用最广;来去缝主要运用在轻薄型面料中，且有包边效果，正反面均无毛边;分压缝主要用在裤装中，作用是缝合且固定毛边。

e）线迹密度：通过预实验，线迹密度增至20针/3cm时，试样开始出现皱缩，设备量程范围内能够设置的最小值为8针/3cm，故线迹密度选择8针/3cm、13针/3cm和18针/3cm。

正交实验因子水平见表2，正交实验设计表见表3。

1.3防静电性能测试

1.2.3试样准备

参照GB/T12703.1-2008 《纺织品 静性能的评定 第1部分：静电压半衰期》标准，将实验面料根据缝纫工艺参数设置需求裁剪为7 cm×4 cm的裁片，将裁片沿经向距边缘1 cm处缉线，裁片及试样见图2，缝迹部位正对感应电极，用以测试不同缝纫工艺参数处理后织物的防静电性能。

1.2.4防静电性能测试

织物防静电性能的测试方法有很多，其中，半衰期法操作简单，测试结果重现性好，非破坏性测量，可重复多次，保证结果准确[15]。半衰期是其电压衰减至一半所需的时间，单位s，是评价织物防静电性能的一个重要参量。测试前将缝制试样放置在温度（20±2） ℃、湿度（35±5） %的环境下调湿48 h，使用YG401织物感应式静电仪测试试样静电压半衰期。缝制后试样见图3。每个试样重复测试3次，取平均值作为测试结果。

2结果与讨论

2.1缝纫工艺参数对织物防静电性能的影响

极差值说明各因素不同水平的差异情况，方差分析判断各因素影响是否显著;二者联合使用能更全面的判断各因素影响。表4为缝纫工艺参数对静电压半衰期的影响结果。

由表4可知，缝纫针针号、缝纫线种类、缝型的概率p值均小于0.01，故在99%的置信区间内缝纫针针号、缝纫线种类、缝型对静电压半衰期的影响显著;缝纫线细度对应的概率p值小于0.05，在95%的置信区间内缝纫线细度对静电压半衰期的影响显著;线迹密度对应的概率p值大于0.05，即线迹密度对静电压半衰期的影响不显著。各因素极差值由大到小的排序为：缝纫针针号、缝纫线种类、缝型、缝纫线细度、线迹密度。结合各因素对织物防静电性能影响显著性可知，各缝纫工艺参数对织物防静电性能的影响程度由高到低排序为：缝纫针针号、缝纫线种类、缝型、缝纫线细度。

图4是缝纫针针号、缝纫线种类、缝型、缝纫线细度在不同水平下对静电压半衰期的影响图，其中T1、T2、T3分别是表2中4个显著因素对应的水平1、2、3，图中静电压半衰期数值为相同因素相同水平所得平均值总和。

a）缝纫针针号：缝纫针针号各水平对应静电压半衰期大小顺序为：T1> T2> T3。不同针号在织物表面形成的孔隙见图5。9号缝纫针最细，在面料表面形成的针孔最小，织物中积聚的电荷与空气接触范围最小，最难与空气离子中和静电，对应的织物静电压半衰期最长，对防静电织物的性能影响最大。

b）缝纫线种类：缝纫线种类各水平对应静电压半衰期大小顺序为：T1> T2> T3。不同种类缝纫线缝制效果电镜图见图6。涤纶短纤缝纫线由短纤维加捻、卷绕而成，缝纫过程中的摩擦会使缝纫线上的细小纤维脱落，从而对织物防静电性能产生一定影响;而尼龙缝纫线为单股长丝纱线，表面光滑，故涤纶短纤缝纫线对应织物静电压半衰期更長，对防静电的性能影响更大;防静电缝纫线采用导电炭纤维与涤纶长丝复合而成，有利于静电导电，对应织物静电压半衰期最短。

c）缝型：缝型各水平对应静电压半衰期大小顺序为：T3> T1> T2。不同缝型示意图见图7。来去缝可以将缝合后的缝份包在面料中间，使各层面料形成并联结构，电荷减少速度明显快于平缝和分压缝处理的面料，对应织物静电压半衰期最短，对防静电性能影响更小;分压缝在平缝的基础上，将缝份分别在缝合部位的两侧缝合固定，在缝纫处纤维交织点数增加，电阻更大，电导率更小，对应织物静电压半衰期比平纹更长，对防静电织物性能影响最大。0C2D6BAB-BD84-489C-91E6-B454388E8F88

d）缝纫线细度：缝纫线细度各水平对应静电压半衰期大小顺序为：T1>T3>T2。不同细度缝纫线缝制效果显微图见图8。7 tex（7 tex×1）的缝纫线最细，在织物表面形成的孔隙最小，织物表面电荷更难通过孔隙进入空气释放，对应织物静电压半衰期最长，对防静电织物的性能影响最大;在缝纫针号数一致的情况下，30 tex（15 tex×2） 与15 tex（7.5 tex×2）的缝纫线在织物表面形成的孔隙大小相当，但30 tex（15 tex×2）的缝纫线更粗，受挤压后在织物内外表面产生堆积，使织物表面电荷更难接触空气，产生电离，故30 tex（15 tex×2）缝纫线对应的静电压半衰期比15 tex（7.5 tex×2）缝纫线的更长，因此认为15 tex（7.5 tex×2）缝纫线对防静电织物的性能影响最小。

2.2缝制后织物防静电性能回归方程建立

由于各变量均为分类变量，不连续，因此需要设置虚拟变量才能纳入正确回归分析。对显著变量缝纫针针号、缝纫线种类、缝型、缝纫线细度4个变量进行拟合回归分析，模型有效性检验表明回归方程无统计意义，故剔除影响程度较小的因素缝纫线细度，分析结果如表5—表8所示。

由表5可知，缝纫针针号对应的显著性概率p值小于0.05，说明缝纫针针号对织物静电压半衰期影响具有统计学意义。由表6可知，皮尔森相关系数显著，表明静电压半衰期与缝纫针针号呈线性关系，DurbinWatson（U）检测值一般在0～4之间，越接近2，觀测值相互独立的可能性越大。由表7知，DW检测值为2.325，静电压半衰期的观测值具有相对独立性，R=0.812，R2=0.660，调整后R2=0.474，即共同解释了47.4%的静电压半衰期变化。表8可知，F=3.558，显著性概率p值为0.033，小于0.05，该回归模型有统计学意义，因变量与自变量之间存在线性相关，回归模型通过F检验，回归方程为：

y=59.976-41.920a1-49.527a2（1）

式中：y表示静电压半衰期，a1对应11号缝纫针，a2对应14号缝纫针，a1、a2同时取0对应9号缝纫针。

由回归方程可知，a1、a2整体上对y有显著的线性影响，即其他工艺参数相同的情况下，与选择9号缝纫针相比，选择11号缝纫针时对应的织物静电压半衰期短41.920 s，选择14号缝纫针时对应的织物静电压半衰期短49.527 s，故采用14号缝纫针时对应的静电压半衰期最短，防静电性能最好。

为验证回归方程的准确性，另外选取经向嵌织导电纤维织物为实验对象，织物平方米质量为102.7 g/m2，其他规格参数同表1，并以不同缝纫针针号缝制试样，缝纫过程中其他工艺参数保持相同。

分别测试3块试样的静电压半衰期，并将实测值与回归方程计算所得的预测值进行比较，结果如图9所示，预测值与实测值相对误差均值为5.83%，精确度为94.17%，因此认为上述多元回归方程具有较好的应用可行性，对于评估织物的防静电性能具有一定的参考价值。

3结论

论文通过测试嵌织导电纤维织物缝制试样的防静电性能，将缝纫工艺参数与防静电性能进行极差、方差、回归等相关分析，分析缝纫工艺参数对防静电性能的影响，确定最佳工艺参数，得出以下结论：

a）显著影响嵌织导电纤维织物防静电性能的缝纫工艺参数有：缝纫针针号、缝纫线细度、缝纫线种类、缝型，影响程度从高到低排序依次为缝纫针针号、缝纫线种类、缝型、缝纫线细度。

b）采用14号缝纫针、15 tex（7.5 tex×2）防静电缝纫线、来去缝的缝纫工艺参数时，织物的防静电性能保持最好。

c）缝纫针针号对织物防静电性能的影响程度最大，得到了织物静电压半衰期与针号之间的回归方程。

参考文献：

[1]孙延林.电子工业静电与电路EOS/EMI防护技术[M].北京：电子工业出版社，2020：4143.

SUN Yanlin. Electrostatic and Circuit EOS / EMI Protection Technology in Electronic Industry[M]. Beijing： Publishing House of Electronics Industry， 2020： 4143.

[2]KUO C F J， LAN W L. Development of multifunctional warming fabric part II： Multiquality progress parameter optimization of Hygroscopic heating and antistatic function yarn[J]. Textile Research Journal， 2019， 89（19）：39003915.

[3]FAN L H， TAN Y S， AMESIMEKU J， etc. A novel functional disperse with Graphene oxide for improving antistatic properties of polyester fabric using onebath dyeing method[J]. Textile Research Journal， 2020， 90（6）：655665.

[4]LIU Z L， Li L Q， ZHAO Z Y， etc. Antistatic silk fabric through sericin swellingfixing treatment with aminated carbon nanotubes[J]. Materials Science and Engineering BAdvanced Functional Solidstate Materials， 2017， 226：7277.0C2D6BAB-BD84-489C-91E6-B454388E8F88

[5]WANG Z Q， WANG D F， ZHU Z， etc. Enhanced antistatic properties of polyethylene film/polypropylenecoated nonwoven fabrics by compound of hotmelt adhesive and polymer antistatic agent[J]. Journal of Industry Textiles， 2021， 50（6）：921938.

[6]DINCMEN M G， HAUSER P J， GURSOY N C， etc. Plasma induced graft polymerization of three Hydrophilic monomers on nylon 6，6 fabrics for enhancing antistatic property[J]. Plasma Chemistry and Plasma Processing， 2016， 36（5）：13771391.

[7]林燕燕，陈玉香，张莲莲，等.嵌织式涤纶抗静电织物设计与性能分析[J].现代纺织技术，2018，26（6）：4346.

LIN Yanyan， CHEN Yuxiang， ZHANG Lianlian， et al.Design and performance analysis of mosaic polyester antistatic fabric[J]. Advanced Textile Technology， 2018， 26（6）： 4143.

[8]JANKAUSKAITE V， GULBINIENE A， KONDRATAS A， etc. Influence of the structure of footwear upper and lining materials on their electrical properties[J]. Fibres&Textiles in Eastern Europe， 2018， 26（2）：8792.

[9]趙宝艳，王瑄.洁净防尘、防静电面料抗静电性能的影响因素[J].合成纤维，2015，44（2）：3839，43.

ZHAO Baoyan， WANG Xuan.Influence factors of antistatic property of antistatic and dust free cleanroom fabric[J]. Synthetic Fiber in China， 2015， 44（2）： 3839， 43.

[10]关越，吴志明，高卫东，等.浅析影响服装防静电性能的因素[J].江苏纺织，2003（2）：5254.

GUAN Yue， WU Zhiming， GAO Weidong， et al. Analysis on the factors affecting the antistatic performance of clothing[J]. Jiangsu Textile， 2003（2）： 5254.

[11]毛鹏丽，王利君，范琳超.缝纫工艺参数对银纤维缝纫线可缝性的影响[J].毛纺科技，2015，43（6）：6568.

MAO Pengli， WANG Lijun， FAN Linchao.Design Influence of Sewing parameters on the sewing adaptability of silvercoated sewing thread[J]. Wool Textile Technology， 2015， 43（6）： 6568.

[12]ALAMGIR S M. Study of fabric mechanic properties on sewing threads size selection[J]. Manmade Textile in India， 2010（7）：219225.

[13]李世雄，樊争科，刘琳.GB 120142019《防护服装防静电服》解读[J].中国个体防护装备，2020（S2）：2631.

LI Shixiong， FAN Zhengke， LIU Lin.GB 120142019 Interpretation of protective clothing and antistatic clothing[J]. Research on Standardization， 2020（S2）： 2631.

[14]CHEN D L， CHENG P P， LI Y G. Investigation of interaction between fabric performance，sewing progress parameters and seam pucker of shirt fabric[J]. Journal of Engineered Fibers and Fabrics， 2021， 16（1）：15.

[15]潘文丽，赵晓伟.纺织品抗静电测试标准研究[J].染整技术，2017，39（10）：4044，47.

PAN Wenli， ZHAO Xiaowei.Testing standard studies of textile antistatic property[J]. Textile Dyeing and Finishing Journal， 2017， 39（10）：4044，47.

收稿日期：20210622网络出版日期：20210827

基金项目：国家自然科学基金项目（11471287）;中国纺织工业协会项目（J201801）;浙江理工大学科研启动基金项目（17072191Y）;浙江省服装工程技术研究中心省部级重点实验室开放基金项目（2019FZKF09）

作者简介：李肖悦（1997-），女，湖北孝感人，硕士研究生，主要从事服装舒适性与功能服装方面的研究。

通信作者：王利君，Email： wanglijunhz@zstu.edu.cn0C2D6BAB-BD84-489C-91E6-B454388E8F88