高性能無縫孔沖鋒衣關(guān)鍵技術(shù)研究

張璐瑤　丁郎　薛天福　張楊瑜

【摘要】沖鋒衣的使用已不僅僅局限于專業(yè)戶外運動上，在日常穿著上也得到了大量的普及，需求量大幅度提升，沖鋒衣品質(zhì)也相應(yīng)的需要得到提高。一直以來，沖鋒衣核心就是其功能性防水透濕面料及縫口高密封性能，而目前高性能防水透濕性能服裝面料主要需要從國外進口，價格高，而且存在成本高，環(huán)境污染大，防風(fēng)性能差等問題。在上述背景下，本論文研究低成本、易降解、高性能的防水透濕性能服裝面料以及高科技無針縫紉工藝，對于提高沖鋒衣服裝品質(zhì)、減少環(huán)境污染壓力、節(jié)省外匯具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】沖鋒衣 無縫孔 面料層壓復(fù)合工藝 TPU加工

近年來，戶外用品消費市場走勢大好，適用于戶外運動的功能性服裝也成為了戶外運動者的關(guān)注熱點。其中沖鋒衣的優(yōu)劣取決于制作沖鋒衣的面料和加工工藝，通過研究高性能TPU無孔防水透濕膜加工及工藝優(yōu)化、多層面料層壓復(fù)合工藝優(yōu)化、高性能TPU無孔防水透濕服裝制作來實現(xiàn)高性能無縫孔沖鋒衣。

1沖鋒衣概述

1.1沖鋒衣的來源

沖鋒衣，“Technical Jackets”，直譯為“功能性夾克”，是戶外運動的必備裝備之一。最早用于登高海拔雪山時，在登頂沖鋒時，登山者脫去用以御寒的羽絨服，選擇只穿一件輕薄的沖鋒衣輕裝上陣，“沖鋒衣”的沖鋒兩字也正是這么來的。沖鋒衣具有突出的功能性優(yōu)點，而被廣大戶外運動愛好者所喜愛。

1.2沖鋒衣功能性關(guān)鍵

1.2.1特色面料

沖鋒衣的作用就是要為穿著者遮風(fēng)擋雨，沖鋒衣自身面料一定要具有防水功能。在極限運動中，身體的寒冷和失溫是極危險的，因此沖鋒衣的面料要求具有優(yōu)異的吸濕透氣性，其中織物微孔直徑要使織物外部的水不會滲入織物內(nèi)側(cè)，而人體散發(fā)的汗卻能夠擴散到外界，使得穿著者保持溫暖干燥的舒適狀態(tài)。

1.2.2制作工藝

沖鋒衣的制作工藝主要有：激光剪切、立體剪切、壓膠處理、防水拉鏈、防水涂層、防風(fēng)部件。無縫孔技術(shù)更是沖鋒衣實現(xiàn)縫口高密度性的關(guān)鍵，可以有效提高沖鋒衣的品質(zhì)，達到無縫孔高性能沖鋒衣的層次。

2高性能沖鋒衣面料的研發(fā)

2.1多層面料層壓復(fù)合工藝優(yōu)化

復(fù)合基布外層選擇各不同規(guī)格的棉和滌綸府綢10款，中間層TPU膜，內(nèi)層選擇市場主流網(wǎng)眼面料。

2.1.1最佳粘合劑的篩選

多層面料層壓復(fù)合工藝中最佳粘合劑篩選及用量選擇是影響面料服用性能、耐洗滌性能、透濕性能關(guān)鍵因素，需要通過多次實驗來精確設(shè)定。

復(fù)合設(shè)備選擇CX-F6 TPU膜復(fù)合機，采用膠點轉(zhuǎn)移方式上粘合劑，項目選擇7種不同軟化點粘合劑，通過層壓復(fù)合后評價復(fù)合面料性能，確定最佳粘合劑。粘合劑用量占織物質(zhì)量百分比1-5%范圍內(nèi)，每隔0.5%間隔做一個樣品，測試面料透通性及粘合力，確定最佳粘合劑用量。復(fù)合速度范圍設(shè)定為在15-30 m/min，每隔5m/min一個樣，共完成4個樣品。

2.1.2中間層TPU膜

TPU原料具有良好的拉伸性能、優(yōu)異的防水性，吸濕透氣性較差_引。但經(jīng)過工藝優(yōu)化后能有效增加其服用性能。

2.1.3內(nèi)層網(wǎng)眼面料

網(wǎng)眼面料有效防止沖鋒衣產(chǎn)生裂紋，透氣性良好，一般都是滌綸材料，價格便宜、經(jīng)濟實惠。

2.2高性能TPU無孔防水透濕膜加工的工藝優(yōu)化

沖鋒衣制作中關(guān)鍵技術(shù)在于TPU無孔防水透濕膜加工核心部件螺桿注塑機的設(shè)計，其性能優(yōu)劣直接影響TPU膜的均勻度、力學(xué)性能、多層面料層壓復(fù)合工藝中最佳粘合劑篩選及用量選擇。

2.2.1TPU原料干燥工藝

由于TPU易吸濕及易水解特陛，未充分干燥的TPU原料易導(dǎo)致加工困難，注射制品表面會出現(xiàn)汽泡或銀紋，擠出制品表面出現(xiàn)不平滑、無光澤、起泡等現(xiàn)象。加工前要把TPU原料充分干燥至含水量0.05%以下。采用循環(huán)空氣干燥器干燥TPU，干燥溫度范圍在80-110℃進行優(yōu)化，干燥時間為3小時。

2.2.2材料著色工藝：

在TPU原料中加入色粉0.2-0.5%或者色母粒1-4%，利用DataColor測色配色儀對比各不同含量色粉或色母料對TPU膜顏色影響。

2.2.3螺桿注塑機設(shè)計

為獲得塑化均勻的TPU熔融物，將設(shè)計單螺紋注塑機，共有三段螺桿構(gòu)成，設(shè)計如圖1，為了獲得高的塑化能力及產(chǎn)量，設(shè)計超長螺桿（長度為18-20d）；為避免螺桿轉(zhuǎn)速的波動和塑化的不均勻，選擇大馬力電機驅(qū)動提高螺桿驅(qū)動力；噴射嘴和螺筒頭的通路精細設(shè)計，使材料不會滯留而受到熱破壞。采用高精密熱敏電阻控溫，保證螺筒和射嘴的加熱系統(tǒng)的精確溫度控制，以防在通路上熔料局部過熱和可能受冷。螺桿直徑d在45mm，65mm，85mm，100mm四種規(guī)格，對TPU膜厚度、力學(xué)}生能綜合評價，確定直徑最優(yōu)化參數(shù)。

2.2.4螺筒和模具的溫度設(shè)定

由于TPU邵氏硬度差異過大，可選擇熔融溫度190-240℃變化，根據(jù)不同邵氏硬度規(guī)格產(chǎn)品，通過前期預(yù)實驗，確定螺筒溫度范圍，后序通過實驗優(yōu)化螺筒溫度指標，每隔5℃溫度點做一個樣品，通過后期實驗進一步優(yōu)化確定溫度點。

模具溫度影響膜表面質(zhì)量和脫模行為，也影響最終膜結(jié)構(gòu)的收縮和內(nèi)應(yīng)力，對于普通膜溫度設(shè)定在20-40℃。改良TPU和使用玻璃絲填充加強TPU，模具溫度設(shè)定為55-65℃，每隔5℃溫度點做一個樣品，確定最佳模具溫度。

2.2.5材料擠出

材料擠出受螺桿轉(zhuǎn)速影響，由于TPU對剪切應(yīng)力敏感，太高轉(zhuǎn)速易導(dǎo)致TPU裂解，太低則因停留時間過長也導(dǎo)致裂解，本項目設(shè)定螺桿轉(zhuǎn)速于25-60rpm范圍，間隔5rpm做一個樣品，確定最佳螺桿轉(zhuǎn)速。

3沖鋒衣無縫孔關(guān)鍵技術(shù)

3.1無縫孔關(guān)鍵技術(shù)

沖鋒衣制作過程中的無縫孔關(guān)鍵技術(shù)是微孔高聚物薄膜可以與織物通過層壓或涂層工藝等方式復(fù)合，從而賦予復(fù)合體防水透氣功能。微孔的產(chǎn)生有多種方式，薄膜的雙向拉伸產(chǎn)生微孔；在高聚物上填加填料，使高聚物與填料之間形成孔隙：通過互相分離產(chǎn)生微孔；還可以采用機械方式，利用打孔技術(shù)使無孔膜產(chǎn)生空隙達到透氣的目的。需注意的是，在長期使用過程中微孔會被堵塞，導(dǎo)致織物防水透濕性能下降。

3.2超聲波縫合應(yīng)用

選擇超聲波縫合機作為TPU復(fù)合面料的服裝縫紉機械，實現(xiàn)無線無針縫紉效果，避免針眼對服裝防水性能的影響。在省去頻繁換針線的麻煩同時，避免傳統(tǒng)線縫合的斷線接頭情況，還可對紡織品進行整潔的局部剪切與密封，粘固力強，可達到防水效果。

結(jié)語

通過多層面料層壓復(fù)合工藝優(yōu)化、高性能TPU無孔防水透濕膜加工進行工藝優(yōu)化（包括復(fù)合基布選擇、粘合劑種類選擇及用量篩選，粘合劑加入方式及刮膠方式優(yōu)化、復(fù)合速度等工藝優(yōu)化）以及無縫孔技術(shù)的使用，對傳統(tǒng)沖鋒衣制作方法進行改進，使得沖鋒衣的品質(zhì)得到了質(zhì)的飛躍，從而減少環(huán)境污染以及外國進口面料的壓力，更好的做到節(jié)省外匯。