℔ 1917年公開のTECHNOLOGIC PAPERS OF THE BUREAU OF STANDARDS NO. 96を当方が文字を起こしと和訳した内容です。内容の記載に問題がある場合は問い合わせ先より連絡ください。
商務省 標準局 S・W・ストラットン局長
標準局技術論文 第96号 [1917年6月25日発行]
ステッチと縫い目の比較試験
ウォルター・S・ルイス（物理学助手）著
今日最も一般的に使用されているミシンのステッチは、ダブルロックステッチ、シャトル（ロックステッチとも呼ばれる）、そしてチェーンステッチの3種類に分類されます。チェーンステッチは他のステッチほど広く用いられておらず、試験も行われていません。本稿で後述するように、シャトル（ロックステッチ）は糸を固定しないため、以下ではシャトル（プレーンステッチ）と呼ぶことにします。
ダブルロックステッチはシャトルを使用せずに縫い目を形成し、縫い目を形成する際には、すべての糸は元の糸巻きまたはボビンから直接供給され、巻き戻しは一切行われません。平縫いは、シャトルを用いて縫います。シャトルは、ボビンから下糸を供給し、その間に上糸が針を通過します。この縫い方では、ボビンをシャトルから取り外して糸を補充する必要があり、場合によってはシャトルを機械から取り外す必要があります。Fig1 と Fig2 は 2 種類のステッチの形成を示しており、縫い糸の切れ目は、特定の糸の切断や破断が縫い目の強度にどのような影響を与えるかをより明確に示しています。図では、上糸は文字 A、下糸は文字 B で示されています。Fig 3 のダブルロックステッチの下糸はルーパー糸と呼ばれ、この特定の図は、バッグの製造など、平らな表面が重要ではない場合に太い下縫い糸が使用される場合の特徴的な形成をより明確に示しています。必要であれば（»-17）、Fig1の上図に示すように、ルーパー糸の表面にほとんどまたは全く隆起がないように配置することができます。ルーパー糸は、糸が通る穴を備えた小さな金属製のアームによって所定の位置に導かれます。このアームは前後に動き、針が布地を上下に動くにつれてステッチの一部を形成します。上糸の張力は、下糸が部分的に針穴に引き込まれる程度まで高められる可能性があり、これは特にシャトルステッチで顕著ですが、図では下糸は布地上に平らに置かれています。これらのステッチは、Fig3とFig4にも示されています。
縫い目の強度試験で得られる結果は、試験方法によって異なる場合があります。得られる結果に影響を与える要因としては、試験片の幅、試験機のジョーの幅、ジョー間の試験片の長さ、および布地と糸の水分含有量があります。使用した試験片の種類は、試験した2種類の縫い目の強度を公平に比較できるものであったと考えられる。
さらに、全ての試験片は、21℃（70℉）の温度で相対湿度65%の雰囲気に少なくとも4時間さらされ、その後、この雰囲気中で試験された。試験片は、2種類の縫い目を約4インチ間隔で交互に縫い合わせ、2枚の大きな布地を縫い合わせることで作製した。その後、縫い目間の布地を切断した。1インチあたりの縫い目数は同じであり、商業的に可能な限り同じ張力で、2つの方法を用いた。縫い目の強度に対する糸の太さの影響を確認するため、数種類の布地と異なる糸の太さの組み合わせを用いて縫製を行った。
これらの縫い合わせた布片から、Fig6に示すように、縫い目に対して直角に布を切断して引張強度試験片を作製した。試験機のジョーにセットした試験片の正面図と側面図をFig5に示す。TABLE 1には、様々な種類の試験片の2枚の布片を分離するために必要な平均張力が記録されており、各結果は5回の試験の平均値である。
TABLE 1の縫い目試験において、シャトルステッチは縫い目が抜けることで破損し、ダブルロックステッチは上糸が切れることで破損した。試験条件下では、シャトルステッチの縫い目の強度はダブルロックステッチの縫い目の50%未満であった。
図2を見ると、シャトルステッチでは両方の糸が同じ太さであるべきであることがわかる。ダブルロックステッチでは下糸が3倍になっているため、縫い目を弱めることなく、はるかに細い下糸を使用できることが予想される。これが事実であることはTABLE 1に示されている。使用した糸の強度はTABLE 2に示されている。
80番下糸を使用した試験片を調べたところ、このより細く弱い糸が針によってできた穴に引き上げられていたことがわかった。このため、ダブルロックステッチの下糸の特性である動きの自由度により、縫い目の上糸と下糸の張力がより均一に分散され、より強い下糸を使用した場合よりも縫い目の破断強度が高くなる可能性が非常に高い。
2種類のステッチの相対的な値は、糸の破断が縫い目の強度にどの程度影響するかに大きく依存すると考えられる。表1は、縫い目の中央で1本のステッチ糸を切断した場合、シャトルステッチよりもダブルロックステッチの強度が弱くなることを示している。これまでの試験結果では、他の条件が同じであれば、上糸と下糸のどちらを切断しても、縫い目の引張強度は同じになることが示されている。強度低下は使用した布地の種類に多少依存しているようで、これは試験片が極端に細いことが原因であると考えられる。ダブルロックステッチが切れたり破れたりしたにもかかわらず、シャトルステッチの未切断の縫い目よりも強度が高かったことは興味深い。
綿製の旗布とオーニング布を用いて、前回よりもやや幅の広い試験片と、一列縫いと二列縫いの両方を用いて、別の一連の試験が行われた。予備実験では、1インチのジョーを備えた試験機で1/4インチ以上の幅の試験片を使用した場合、同等の試験強度が得られることが示されていた。これらの実験では、1/4インチ幅の試験片が選択された。これらの試験の結果はTABLE 3とTABLE 4に示されており、前回と同様に、ダブルロックステッチで縫われた縫い目の引張強度の方が高いことがわかる。張力を加えた際に、シャトルステッチで縫われた縫い目では数針が抜けることが観察されたが、ダブルロックステッチではこのような現象は見られなかった。それぞれの結果は3回の観察結果の平均です。
各列の縫い糸を1本ずつ中央で切断した試験片を用いた比較試験も行いました。シャトルステッチの縫い目はダブルロックステッチよりもはるかに弱くなり、前者のステッチの糸が引き抜かれると、生地が破れる前に縫い目が緩むことがわかりました。これらの試験片のうち2つの写真（Fig6とFig7）は、張力を加えた際にシャトルステッチの糸が引き抜かれるのに対し、ダブルロックステッチはそのまま残っている様子を示しています。これらの表と図から、ダブルロックステッチの糸は実際にはロックされているのに対し、シャトルステッチはロックされていないことがわかります。その理由は、ステッチの構造を示すFig1とFig2を参照すると明らかになります。
Fig4およびFig5に示す数値は、ウールのバンティング布およびオーニング布を用いた試験から得られたさらなる結果を示しており、この方法を用いることで、使用する布地とほぼ同程度の強度の縫い目を得るために用いるべき糸の太さとステッチの種類を決定できることを示している。これらの一連の試験では、特に指定がない限り、すべての縫い目は2列のステッチであった。試験対象の布地は、二重縫い目の両側で約1インチずつしっかりと固定され、布地は試験機のジョーの幅を両側で約0.5インチ超えて延長された（Fig8参照）。縫い目の有無にかかわらず、試験片は幅3インチに切断された。これは、試験片がジョーの両側で0.5インチ以上延長しても強度が向上しないことが判明したためである。
これらの実験に使用した試験機のジョーは幅2インチであった。ウールのバンティングをダブルロックステッチ法で縫い、上糸70番と下糸70番を2列使用した縫い目は、より強い縫い糸を使用した縫い目と実質的に同等の強度を示した。シャトルステッチ法では、上糸50番と下糸50番のより強い縫い糸を使用した場合、ダブルロックステッチの縫い目よりも約30%強度の低い縫い目となった。これは、後者の縫い目に弱い糸を使用した場合でも同様であった。
TABLE 5のオーニング布の場合、弱い糸を使用したダブルロックステッチの縫い目は、強い縫い糸を使用した縫い目と同等の強度を示しており、さらに弱い糸を使用した場合でも同じ結果が得られた可能性がある。シャトルステッチでは、これは当てはまらなかった。
最良の縫製条件下では、生地は縫い目部分で他の部分よりもわずかに弱くなる。
縫い目に沿ってどの程度の張力があれば縫い糸が切れるのかを調べるために、2種類のステッチ法の試験も行われた。試験片は、Fig9に示すように試験機のジョーに設置されました。1平方ヤードあたり9オンスの重さのウールスーツ地2枚を、数インチ間隔で生地の斜め方向に縫い合わせました。これにより、縫い目に張力が加わると、上糸または下糸が生地よりも先に切れます。言い換えれば、応力のかかる方向の生地は、縫い目よりも伸びが大きくなります。衣料品製造で一般的に使用され、引張強度が5.4ポンドの4本撚りの24番糸を使用しました。シャトルステッチで作られた試験片の糸が切れるには6.8ポンドの張力が必要で、ダブルロックステッチでは13.4ポンドの張力が必要でした。この試験は、ダブルロックステッチの方が伸縮性が高く、縫い目に沿った張力による損傷を受けにくいことを示す点で価値があります。これは、このステッチでは下糸またはルーパー糸の動きがより自由であり、2本の糸間のせん断作用が小さいためです。
結論
様々な生地、糸の太さ、試験片を用いた試験の結果、ダブルロックステッチで作られた縫い目は、シャトルステッチで作られた縫い目よりも強度が高く、糸切れによる劣化が少ないことが示されました。
2種類の機械の生産能力、特に時間、糸、生地の消費量を考慮した生産コスト、摩耗による劣化など、ステッチの種類を選択する際に考慮すべき他の点について、2種類のステッチを比較する試みは行われていません。
ワシントン、1917年3月20日
