缝制工艺参数对镀银纤维织物电磁屏蔽效能的影响

许 蕾，王利君,b

(浙江理工大学，a.服装学院；b.浙江省服装工程技术研究中心，杭州 310018)



缝制工艺参数对镀银纤维织物电磁屏蔽效能的影响

许 蕾a，王利君a,b

(浙江理工大学，a.服装学院；b.浙江省服装工程技术研究中心，杭州 310018)

在电磁屏蔽织物到防辐射服装的缝纫过程中，会产生不同大小的孔隙，影响服装屏蔽效能。以镀银纤维电磁屏蔽织物为研究对象，通过正交实验设计，采用L9(34)重复试验正交表，测量在不同缝纫参数条件下镀银纤维织物的电磁屏蔽效能，研究各缝纫参数对电磁屏蔽效能的影响。结果表明：按缝纫工艺参数对银纤维织物电磁屏蔽效能的影响程度大小排列，依次为缝型、线迹密度、机针号数和缝纫线种类；采用外包缝、较大线迹密度、适中机针号数，同时选用电导率较大的镀银线有利于提高电磁屏蔽织物的屏蔽效能。

镀银纤维织物；缝纫工艺参数；电磁屏蔽效能；正交设计

0 引 言

继空气、水和噪声污染后，电磁辐射已被视为第4种污染源[1]。为减少或避免其对环境和人体造成各类危害，各国对防辐射织物和服装的研究不断深入。目前电磁屏蔽织物主要有两种：一种是将一层导电层覆在织物表面，例如贴金属箔、导电涂层、化学镀金属层、真空喷镀金属层等；另一种是纱线或织物中掺入导电纤维，例如混纺、交织等[2]。银纤维表面被一层细密、导电性能良好的银覆盖，使之导电性能良好，是制作电磁屏蔽服装的常用材料。现阶段对防辐射服的研究集中在屏蔽服的款式结构和屏蔽效能测试方法两方面[3-6]。但由织物到服装必须经过缝纫加工，由此产生的缝隙及孔洞会影响防电磁辐射织物的电磁屏蔽效能[7]。所以有必要研究缝纫工艺参数对电磁屏蔽织物的影响。

本文以常见电磁屏蔽面料镀银纤维织物为研究对象，选取4项缝纫工艺参数，设计正交试验，研究各参数对电磁屏蔽织物电磁屏蔽效能的影响，希望为电磁屏蔽服的生产提供参考。

1 实 验

1.1 织物选择

因市面上使用最多的是全银、半银和近半银类型镀银纤维织物，实验选取3种镀银纤维含量不同的织物，织物规格如表1所示。用FY800织物防电磁辐射性能测试仪(温州方圆仪器有限公司生产)测试在不同电磁波频率下3种镀银纤维织物屏蔽效能的变化。

表1 镀银纤维织物规格

1.2 屏蔽效能测试频率确定

生活中移动设备的主要频率段为890～960 MHz，WIFI、WLAN等无线网络信号多为2400～2500 MHz。为保证试验准确性，试验在两个频率区间以50 MHz为差值，选出12个织物屏蔽效能的测试频率点：800、850、900、915、950、1000、2350、2400、2450、2500、2550、2600 MHz。

1.3 缝制工艺条件确定

相关研究[4,8]表明，对电磁屏蔽织物类产品的屏蔽效果影响较显著的因素包括辐射源频率、导电纤维种类和含量、缝隙尺寸、孔洞面积、层次等。以上因素中，缝隙尺寸、孔洞面积与缝纫线的种类与细度、缝型、线迹密度、机针号数等缝纫工艺参数密切相关。通过预实验，选取对织物电磁屏蔽效能影响较大的针距、缝线、缝型及机针号数4项缝纫工艺参数，其余缝纫参数控制变量。采用正交实验设计，每因素各取3水平，选用L9(34)[9]正交表。缝纫试验条件见表2。

1.4 测试方法

将测试样品裁成经向×纬向为10 cm×6 cm的面料，两块面料正面相对沿经向距布边1 cm缝制样品，每组参数缝制3份试样。根据GJB 6190-2008《电磁屏蔽材料屏蔽效能测量方法》，实验前将样品静置在温度(20 ± 5) ℃、相对湿度(50 ± 5)%的环境下调湿处理48 h，之后立即用FY800织物防电磁辐射性能测试仪测量试样的电磁屏蔽效能，每个试验号重复试验两次，单一频点连续测量6次后取平均值。

表2 缝纫实验条件

2 结果与讨论

2.1 测试结果

根据L9(34)重复试验正交表得出织物组合试样，测试其电磁屏蔽效能结果见表3，数值越大，表明电磁屏蔽效果越好。

表3 实验试样电磁屏蔽效能测试结果 dB

2.2 方差分析

以面料1#为例，对其组合试样电磁屏蔽效能进行方差分析，得到表4所示的结果。并通过在纺织服装轻工业中常用的F0.05和F0.01进行显著性水平检验[10]。同理可得3种面料组合试样电磁屏蔽效能的F值及显著性水平，得到如表5结果。

表4 50%镀银纤维织物组合试样电磁屏蔽效能方差

注：**表明在显著性水平a=0.01下，因素对组合试样的电磁屏蔽效能影响特别显著；*表明在显著性水平a=0.05下，因素对组合试样的电磁屏蔽效能影响显著；其余表明因素对组合试样的电磁屏蔽效能影响不显著。

表5 织物电磁屏蔽效能实验方差比(F值)

注：**表明在显著性水平a=0.01下，因素对组合试样的电磁屏蔽效能影响特别显著；*表明在显著性水平a=0.05下，因素对组合试样的电磁屏蔽效能影响显著；其余表明因素对组合试样的电磁屏蔽效能影响不显著。

从表5看出，除面料2#外，其余织物组合试样的方差比中最大的是缝型方差比。对比表4中显著性水平可知，缝型对电磁屏蔽效能影响特别显著；线迹密度对电磁屏蔽效能影响较大；机针号数对织物电磁屏蔽效能有一定影响；缝纫线种类对电磁屏蔽效能影响较小。故选择缝纫工艺参数时，采用外包缝、较大线迹密度、适中机针号数，同时选用电导率较大的镀银线有利于提高电磁屏蔽织物缝纫部位的屏蔽效能。

2.3 缝纫对镀银纤维织物电磁屏蔽效能的影响

缝纫会对镀银纤维织物电磁屏蔽效能产生影响。表1中三种镀银纤维含量不同的织物在不同电磁波频率下屏蔽效能的变化如图1所示。以面料1#为例，对比图1与表3中面料1#数据可知，织物缝纫后的电磁屏蔽效能较缝纫前明显降低。对比面料2#、3#缝纫前后的织物屏蔽效能，后者也呈降低的趋势。以上数据说明，缝纫这一过程会降低织物的电磁屏蔽效能。

图1 电磁波频率与电磁屏蔽效能关系曲线

2.4 缝型对织物组合试样电磁屏蔽效能的影响分析

以缝型水平为横坐标，各电磁屏蔽效能之和(平均值)为纵坐标，得到水平趋势图如图2所示。由图2可知，从外包缝、来去缝、到平缝，屏蔽效能呈下降趋势。因织物屏蔽效能与其导电性能有关，且织物结构会影响其导电性[11-12]。外包缝缝口处有4层面料，在底面线的作用下构成并联，电阻减小，电导率增大，屏蔽效能增强；同理来去缝的缝份经过车缝处理，但并联结构不及外包缝稳固，电阻有所增加，电导率变小，屏蔽效能减小；平缝的缝份分烫后织物在缝纫处纤维交织点减少，电阻最大，电导率最小，屏蔽效能最差。

图2 缝型与电磁屏蔽效能的关系

2.5 线迹密度对织物组合试样电磁屏蔽效能的影响分析

以线迹密度水平为横坐标，各电磁屏蔽效能之和(平均值)为纵坐标，得到水平趋势图如图3所示。由图3可知，随着线迹密度由8针/3 cm增至13针/3cm时，屏蔽效能急剧上升。 当线迹密度变大，底面线的交织作用变强，缝口处缝隙变致密，缝口处面料导通率变好，电导率增大，对电磁波的屏蔽能力增强。当线迹密度再增至18针/3 cm时，屏蔽效能上升，但同时由缝纫带来的孔眼增多，电磁泄露增多，使总体屏蔽效能增幅减小，趋于稳定。

图3 线迹密度与电磁屏蔽效能的关系

2.6 机针号数对织物组合试样电磁屏蔽效能的影响分析

以机针号数水平为横坐标，各电磁屏蔽效能之和(平均值)为纵坐标，得到水平趋势图如图4所示。由图4可知，电磁屏蔽效能随机针号数水平先增大后减小。当机针号数由12号减至9号，由缝纫产生的孔眼尺寸愈接近电磁波波长，电磁波衍射增强，电磁泄漏增多，织物组合试样的电磁屏蔽效能下降。当机针号数由12号增至14号时，电磁屏蔽效能下降明显。因机针变粗，由缝纫产生的孔眼变大，电磁泄漏增多，织物组合试样的电磁屏蔽效能下降。

图4 机针号数与电磁屏蔽效能的关系

3 结 论

a) 镀银纤维织物经缝纫后电磁屏蔽效能明显下降。

b) 影响电磁屏蔽织物组合试样屏蔽效能的因素，缝型最显著，其次是线迹密度，再次为机针号数，最后是缝纫线种类。

c) 采用外包缝、较大线迹密度、适中机针号数，同时选用电导率较大的镀银线有利于提高电磁屏蔽织物缝纫部位的屏蔽效能。

d) 对于电磁屏蔽织物，部分缝纫工艺参数对织物组合试样电磁屏蔽效能的影响呈非线性关系，其中：线迹密度由8针/3 cm增至13针/3 cm时，电磁屏蔽效能急剧上升，而再增至18针/3 cm，电磁屏蔽效能趋于稳定；机针号数为12号时，电磁屏蔽效能最大，当机针号数由12号增大或减小时，织物缝纫部位的电磁屏蔽效能均下降。

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(责任编辑： 唐志荣)

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 网络出版日期： 2017-01-19

浙江省服装工程技术研究中心开放基金项目(2013KF13)

许 蕾(1991-)，女，山西长治人，硕士研究生，主要从事服装舒适性方面的研究。

王利君，E-mail:wanglijunhz@zstu.edu.cn

TS941.63

A

1673- 3851 (2017) 03- 0317- 05