丁敏

原原本美國(guó)紡企的研發(fā)不完全依靠自身，而是與高校、科研院所建立密切的聯(lián)系。北卡州立大學(xué)紡織學(xué)院紡織工程專業(yè)和紡織技術(shù)專業(yè)的學(xué)生在畢業(yè)前必須通過嚴(yán)格的企業(yè)專題設(shè)計(jì)考核。這門課程共開設(shè)兩學(xué)期，為期一年，主要研究如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品優(yōu)化、生產(chǎn)過程優(yōu)化和測(cè)試方法優(yōu)化，項(xiàng)目由工業(yè)公司或政府部門贊助支持。一般而言，研究由三、四名成員組成的團(tuán)隊(duì)設(shè)立一個(gè)項(xiàng)目，研究主題主要圍繞紡織工業(yè)的創(chuàng)新。

企業(yè)帶動(dòng)高校研發(fā)

在2015—2016學(xué)年期間，該校有一個(gè)團(tuán)隊(duì)獲得企業(yè)項(xiàng)目——加州巴塔哥尼亞公司為已獲贊助的釣魚防水靴市場(chǎng)創(chuàng)造一種新型編制層。在此之前，該團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種織物測(cè)試方法，這種方法更適用于野外釣魚防水靴。這一項(xiàng)目主要由以下幾方面構(gòu)成：

研發(fā)一種布料測(cè)試方法來測(cè)試該布料是否能在使用過程中實(shí)現(xiàn)防水功能。目前，全世界的潛水涉水產(chǎn)品使用的布料十分堅(jiān)硬厚重，透氣性差，用戶倍感不適。這些產(chǎn)品在使用過程中各層容易分離，導(dǎo)致層與層間連接不夠緊密，最終不能滿足客戶的需求。以往產(chǎn)品還有其他三個(gè)敗筆：布料易吸附臟物；產(chǎn)品接縫不夠緊密；甚至還會(huì)出現(xiàn)布料被刺穿的情況。

織物原型的研發(fā)基于當(dāng)前的創(chuàng)新技術(shù)以及巴塔哥尼亞公司已獲得的資源。該公司是功能與生活方式服飾設(shè)計(jì)和營(yíng)銷的全球領(lǐng)導(dǎo)者。該項(xiàng)目的研究目標(biāo)還包括測(cè)試織物表面的耐磨性、抗穿刺性、夾層黏合性，以及使用時(shí)織物對(duì)其涂層或粘合劑的水解性能。這種原型布料的產(chǎn)生似乎是為了實(shí)現(xiàn)該公司“生產(chǎn)最好的產(chǎn)品，不產(chǎn)生任何危害，用這一技術(shù)實(shí)施環(huán)境環(huán)保的解決方案。

從最初構(gòu)思開始

團(tuán)隊(duì)必須了解的第一件事是布料表面是如何出現(xiàn)穿刺現(xiàn)象的。項(xiàng)目之初，學(xué)生僅研究過類似的防穿刺產(chǎn)品，如衣袖防狗咬和背心防彈。隨著團(tuán)隊(duì)對(duì)這些產(chǎn)品的深入研究，他們了解了抵抗穿刺的機(jī)制。學(xué)生們也注意到在建筑中有一種常見的預(yù)防刺穿的分層方法。因此，他們不愿使用市面上防水靴的傳統(tǒng)五層結(jié)構(gòu)：內(nèi)層針織物、防水膜、編織層、防水膜及外層表面的編制層。研究小組開始探索如何使用多層或全新的編織層結(jié)構(gòu)以改善穿刺阻力，且不增加試用者的負(fù)荷。與此同時(shí)，他們也在對(duì)與該項(xiàng)目相關(guān)的測(cè)試方法進(jìn)行研究。

團(tuán)隊(duì)在這一階段將把設(shè)想的解決方案變成現(xiàn)實(shí)。這包括最初的想法與實(shí)際想法相結(jié)合。隨著范圍的縮小，研究小組開始探索創(chuàng)新的方法，以改變編織結(jié)構(gòu)、紗線結(jié)構(gòu)和纖維材料。他們沒有忘記項(xiàng)目的另一個(gè)階段——開發(fā)一種更合適的穿刺測(cè)試方法。這一階段，大家把精力集中在如何模擬現(xiàn)實(shí)的防水靴穿刺策略上。根據(jù)項(xiàng)目早期建立的標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)價(jià)所有的想法，團(tuán)隊(duì)將重點(diǎn)縮小到特定的織物結(jié)構(gòu)和新的測(cè)試方法，可準(zhǔn)確分析穿刺現(xiàn)象。

為開發(fā)這種新型的編織物，學(xué)生們?cè)诒笨ㄖ萘⒋髮W(xué)的紡織推廣項(xiàng)目中使用了彈簧編織實(shí)驗(yàn)室，就在高級(jí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室的隔壁，該團(tuán)隊(duì)能夠與實(shí)驗(yàn)室研究人員合作，測(cè)試50.8cm～182.88cm英寸的編織結(jié)構(gòu)樣本。

為檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性，團(tuán)隊(duì)確立了一種以構(gòu)造和否認(rèn)者為兩個(gè)變量的織物設(shè)計(jì)。在完成第一輪原型設(shè)計(jì)后，他們能對(duì)樣品編織過程和建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行反思，改進(jìn)和預(yù)見。在第二個(gè)原型中，團(tuán)隊(duì)能夠準(zhǔn)確織出想要的東西，最后在材料性能上獲得了突破，經(jīng)改進(jìn)的材料并不增加重量，只有少量產(chǎn)品負(fù)重增加。

成功的測(cè)試

在設(shè)計(jì)原型的同時(shí)，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建并修改了測(cè)試設(shè)計(jì)。在紡織學(xué)院的車間內(nèi)，學(xué)生們創(chuàng)建了自定義裝置，使織物在被穿刺過程中保持一致。進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，以驗(yàn)證這個(gè)測(cè)試策略。這種新開發(fā)的測(cè)試方法影響最大的是，使紡織工程師能夠觀察到更少層數(shù)的織物有多輕，更少含量和特定的編織設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)多種類型的穿刺做出反應(yīng)。

新方法經(jīng)測(cè)試后，團(tuán)隊(duì)了解了每個(gè)原型的穿刺阻力，撕裂強(qiáng)度和磨損程度。學(xué)生們與主辦方討論研究和實(shí)地測(cè)試信息，對(duì)織物原型在野外試用的耐久性做出了適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)。

雖然他們不能分享織物的具體織構(gòu)設(shè)計(jì)，但用新的設(shè)計(jì)來證明在穿刺電阻上有顯著的改善。設(shè)計(jì)表明，與標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品相比，他們的創(chuàng)新僅增加了7%的重量，而穿刺阻力增加了70%以上。另一種原型設(shè)計(jì)將重量減少近6%，與重量級(jí)控制相比，同時(shí)增加了60%以上的穿刺阻力。顯而易見，這是最佳的測(cè)試方法。

學(xué)生們?cè)诒容^這些數(shù)據(jù)及每個(gè)原型的優(yōu)缺點(diǎn)之后，向巴塔哥尼亞公司同時(shí)推薦了織物設(shè)計(jì)的幾種方案。他們圓滿的完成了企業(yè)交與的研發(fā)任務(wù)，合格畢業(yè)。

這個(gè)由學(xué)生組成的研究小組還制作了兩種織物。根據(jù)文獻(xiàn)綜述，以前沒有生產(chǎn)過這兩種產(chǎn)品。此外，工程設(shè)計(jì)的戰(zhàn)略性運(yùn)用使學(xué)生能夠展示這些設(shè)計(jì)如何優(yōu)于目前標(biāo)準(zhǔn)的編織織物，而這些織物僅提升了輕微的重量。該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造的新測(cè)試法，讓公司很快獲得優(yōu)選，研發(fā)出最具有世界一流水平的防水靴。

其實(shí)，這只是美國(guó)紡企中的個(gè)案，而高效低耗已成為研發(fā)的主流。

（據(jù)美國(guó)《紡織世界》近期資料http：//www.textileworld.com/textile-world/features/2017/03/wading-submersion-fabric-durability-optimization/）endprint