高性能無縫孔沖鋒衣關鍵技術研究

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，沖鋒衣品質也相應的需要得到提高。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，環境污染大，防風性能差等問題。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、減少環境污染壓力、節省外匯具有重要意義。

【關鍵詞】沖鋒衣 無縫孔 面料層壓復合工藝 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注熱點。其中沖鋒衣的優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化、多層面料層壓復合工藝優化、高性能TPU無孔防水透濕服裝制作來實現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點，而被廣大戶外運動愛好者所喜愛。

1.2沖鋒衣功能性關鍵

1.2.1特色面料

沖鋒衣的作用就是要為穿著者遮風擋雨，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側，而人體散發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。

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、防風部件。無縫孔技術更是沖鋒衣實現縫口高密度性的關鍵，可以有效提高沖鋒衣的品質，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

2.1多層面料層壓復合工藝優化

復合基布外層選擇各不同規格的棉和滌綸府綢10款，中間層TPU膜，內層選擇市場主流網眼面料。

2.1.1最佳粘合劑的篩選

多層面料層壓復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、透濕性能關鍵因素，需要通過多次實驗來精確設定。

復合設備選擇CX-F6 TPU膜復合機，采用膠點轉移方式上粘合劑，項目選擇7種不同軟化點粘合劑，通過層壓復合后評價復合面料性能，確定最佳粘合劑。粘合劑用量占織物質量百分比1-5%范圍內，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。復合速度范圍設定為在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、優異的防水性，吸濕透氣性較差_引。但經過工藝優化后能有效增加其服用性能。

2.1.3內層網眼面料

網眼面料有效防止沖鋒衣產生裂紋，透氣性良好，一般都是滌綸材料，價格便宜、經濟實惠。

2.2高性能TPU無孔防水透濕膜加工的工藝優化

沖鋒衣制作中關鍵技術在于TPU無孔防水透濕膜加工核心部件螺桿注塑機的設計，其性能優劣直接影響TPU膜的均勻度、力學性能、多層面料層壓復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原料易導致加工困難，注射制品表面會出現汽泡或銀紋，擠出制品表面出現不平滑、無光澤、起泡等現象。加工前要把TPU原料充分干燥至含水量0.05%以下。采用循環空氣干燥器干燥TPU，干燥溫度范圍在80-110℃進行優化，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螺桿注塑機設計

為獲得塑化均勻的TPU熔融物，將設計單螺紋注塑機，共有三段螺桿構成，設計如圖1，為了獲得高的塑化能力及產量，設計超長螺桿（長度為18-20d）；為避免螺桿轉速的波動和塑化的不均勻，選擇大馬力電機驅動提高螺桿驅動力；噴射嘴和螺筒頭的通路精細設計，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四種規格，對TPU膜厚度、力學}生能綜合評價，確定直徑最優化參數。

2.2.4螺筒和模具的溫度設定

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

模具溫度影響膜表面質量和脫模行為，也影響最終膜結構的收縮和內應力，對于普通膜溫度設定在20-40℃。改良TPU和使用玻璃絲填充加強TPU，模具溫度設定為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

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

3沖鋒衣無縫孔關鍵技術

3.1無縫孔關鍵技術

沖鋒衣制作過程中的無縫孔關鍵技術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合，從而賦予復合體防水透氣功能。微孔的產生有多種方式，薄膜的雙向拉伸產生微孔；在高聚物上填加填料，使高聚物與填料之間形成孔隙：通過互相分離產生微孔；還可以采用機械方式，利用打孔技術使無孔膜產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，導致織物防水透濕性能下降。

3.2超聲波縫合應用

選擇超聲波縫合機作為TPU復合面料的服裝縫紉機械，實現無線無針縫紉效果，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。

結語

通過多層面料層壓復合工藝優化、高性能TPU無孔防水透濕膜加工進行工藝優化（包括復合基布選擇、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化、復合速度等工藝優化）以及無縫孔技術的使用，對傳統沖鋒衣制作方法進行改進，使得沖鋒衣的品質得到了質的飛躍，從而減少環境污染以及外國進口面料的壓力，更好的做到節省外匯。