崔健

（諾信（中國(guó)）有限公司，上海 201201）

在我國(guó)《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》2019年版中，已經(jīng)將發(fā)展新型熱熔膠黏劑作為鼓勵(lì)項(xiàng)目。王晶在其研究中論述了紡織品中使用膠黏劑可以提升服裝生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率，是取代傳統(tǒng)縫制模式的有效手段。余帆、陳縣萍等，在其研究中也闡述了熱熔膠黏合可以降低成本，并大幅提高工作效率，如果用熱熔膠鎖邊和黏接飾品，能夠使服裝耐穿且挺拔且圓潤(rùn)。《熱熔膠在無(wú)縫服裝中的應(yīng)用》一文中也論述了熱熔膠在服裝縫制中的應(yīng)用前景。2020年突如其來(lái)的新冠肺炎肆虐全球，受疫情影響防護(hù)產(chǎn)品成為各國(guó)爭(zhēng)相搶購(gòu)，甚至家喻戶曉得熱銷產(chǎn)品。作為一種特殊功能服裝“醫(yī)用一次性防護(hù)服”在各國(guó)都有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)約束，其特殊性在于它必須具有獨(dú)特的液體阻隔功能?？v覽我國(guó)醫(yī)用一次性防護(hù)服標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19082-2009，要求防護(hù)服連接部位可采用針縫、黏合等加工方式。目前，主流生產(chǎn)方式為裁剪—縫合—上松緊—黏合壓膠條。連接仍是以針縫為主，通過(guò)黏合壓膠條來(lái)實(shí)現(xiàn)密封?？p制過(guò)程中如果用熱熔膠黏接代替?zhèn)鹘y(tǒng)針線縫制，由于熱熔膠本身具有的密封性，將會(huì)減少黏合壓膠條的步驟，從用料上將會(huì)省去縫制線的運(yùn)用。著眼服裝制造業(yè)，人們對(duì)織物的舒適性、輕薄性和柔軟性要求大幅提升，很多新型輕薄織物在縫制過(guò)程中易發(fā)生縫紉損傷，使得織物使用性能下降?？椢镏叙ず蟿┑膽?yīng)用，將會(huì)大幅減少縫紉損傷，在輕薄織物服裝縫制中將會(huì)有一定的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于服裝的黏合，現(xiàn)在主流的方式有兩種：第一，使用雙面膠帶黏合（如圖1）；第二，膠膜轉(zhuǎn)?。ㄈ鐖D2），以上兩種方式都有其各自的優(yōu)勢(shì)，最顯著的優(yōu)勢(shì)便是使用和存放十分方便。但其不足之處在于，前者為整條膠帶黏接，透氣性比較差；后者則對(duì)膠水有一定的要求，如膠水的二次激活能力，而且對(duì)服裝的生產(chǎn)工藝也有限制，如無(wú)法進(jìn)行服裝的3D制作。眾所周知，新型熱熔膠涂敷技術(shù)是將PUR類熱熔膠通過(guò)加熱使其融化，再通過(guò)一定的設(shè)備將其涂敷在需要黏接的表面。這在許多行業(yè)得到了快速發(fā)展，如包裝業(yè)、書籍裝訂、制鞋業(yè)，汽車制造和3C制造業(yè)等，尤其在3C制造業(yè)對(duì)膠水涂敷的要求極為嚴(yán)格，如控制膠點(diǎn)的直徑、重量、高度，均勻性和一致性以及涂膠過(guò)程中有無(wú)膠水拉絲現(xiàn)象等。對(duì)于織物涂敷熱熔膠，目前尚無(wú)相應(yīng)的規(guī)范和要求，通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，織物涂膠也具有其獨(dú)特性。如膠水對(duì)織物的滲透性、不同織物間表面紋路和起伏都不盡相同造成與膠水的結(jié)合力的不同；對(duì)于織物成品的抗撕裂和抗剝離強(qiáng)度要求，以及比較特殊的如舒適性、透氣性等要求?，F(xiàn)有產(chǎn)品中是否有這樣的設(shè)備能夠解決這些問(wèn)題？是否需要設(shè)計(jì)新的機(jī)構(gòu)和設(shè)備來(lái)解決這些問(wèn)題？帶著這些問(wèn)題，讓我們一起來(lái)分析如何使用傳統(tǒng)機(jī)械式氣壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)對(duì)織物涂膠的新型方法。

圖1

圖2

1 機(jī)械式氣壓驅(qū)動(dòng)點(diǎn)膠原理介紹

提到點(diǎn)膠技術(shù)，讓我們先來(lái)了解一下它的基本原理。點(diǎn)膠顧名思義就是將膠水涂敷、點(diǎn)滴、灌裝在需要黏接或需要包覆的位置。從描述可以看出，它是一種將流體涂敷、點(diǎn)滴、灌裝在需要位置的工藝。按噴嘴運(yùn)行方式，分為接觸式點(diǎn)膠和非接觸式點(diǎn)膠。其中氣壓驅(qū)動(dòng)點(diǎn)膠，在兩種點(diǎn)膠運(yùn)行方式中均有應(yīng)用，而我們要討論的是非接觸式機(jī)械噴射點(diǎn)膠。眾所周知，機(jī)械氣壓驅(qū)動(dòng)噴射點(diǎn)膠的工作原理是通過(guò)電磁閥控制氣路快速切換，來(lái)推動(dòng)活塞快速上下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞下端通氣，活塞快速抬起至限位位置，同時(shí)，活塞上端快速排氣；電磁閥快速切換后，活塞上端通氣，活塞快速向下運(yùn)動(dòng)直至與活塞相連的撞針與出膠口發(fā)生碰撞，膠水被快速噴射出去，這時(shí)，就完成了一個(gè)點(diǎn)膠周期。如圖3所示。

圖3

2 氣壓驅(qū)動(dòng)噴射點(diǎn)膠在織物涂膠中的應(yīng)用及存在的問(wèn)題

通過(guò)前面的介紹，我們了解了機(jī)械式氣壓驅(qū)動(dòng)噴射點(diǎn)膠閥的工作原理，這種出膠方式是將活塞的動(dòng)能瞬間轉(zhuǎn)化為膠水的壓力，在瞬間的高壓環(huán)境下膠水從小孔中被擠出，這時(shí)的膠水具有較大的初速度，這樣我們就看到一個(gè)個(gè)液滴從噴嘴中噴射出來(lái)。這種涂膠方式的優(yōu)勢(shì)是噴嘴與被涂敷物表面保持一定距離，涂膠過(guò)程中噴嘴高度可以不做變化來(lái)完成涂膠任務(wù)，即非接觸式涂膠。另外，噴射較小直徑膠點(diǎn)和膠點(diǎn)一致性較好也是它的優(yōu)勢(shì)。在3C制造業(yè)，通過(guò)控制電磁閥的切換頻率來(lái)控制膠點(diǎn)噴射次數(shù)，以改變其涂膠的疏密度實(shí)現(xiàn)由點(diǎn)到線的涂膠過(guò)程。如果我們將其應(yīng)用于織物點(diǎn)膠，能否在織物點(diǎn)膠中得到廣泛應(yīng)用？帶著這樣的疑問(wèn)，我們選取了厚度分別為110gsm、120gsm、140gsm、250gsm的4種織物進(jìn)行涂膠測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示，布料厚度低于120gsm時(shí)，噴射出的膠點(diǎn)很容易穿透布料，造成織物涂膠失效。在我國(guó)，評(píng)價(jià)織物連接強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)有黏合后剝離強(qiáng)度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 01085-2000和織物撕裂性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3917-2009。針對(duì)不同的織物，需要根據(jù)實(shí)際的使用性能對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算確定。在實(shí)際的測(cè)試過(guò)程中，織物具有一定的吸濕性能，氣動(dòng)噴射式點(diǎn)膠閥噴射出的膠水會(huì)有一部分進(jìn)入織物或被織物吸收，而且噴射出的膠點(diǎn)直徑比較小。如果僅僅使用單點(diǎn)的方式進(jìn)行織物黏接，很難將織物黏接牢固。因此，實(shí)際的生產(chǎn)中，往往采用一排多點(diǎn)的方式進(jìn)行黏接，以求達(dá)到符合要求的黏接強(qiáng)度。如果需要線性黏接，對(duì)于氣動(dòng)噴射式點(diǎn)膠閥需要加快出膠頻率，降低噴嘴移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。正是織物的這種特性，使織物黏接和3C制造業(yè)的黏結(jié)有很大區(qū)別，無(wú)論是點(diǎn)狀多排涂膠還是線狀涂膠在服裝制作過(guò)程中，都需要消耗大量的時(shí)間來(lái)進(jìn)行涂膠。成衣制造業(yè)中，成衣生產(chǎn)效率是關(guān)系成衣成本的重要因素，生產(chǎn)效率又直接體現(xiàn)在生產(chǎn)一件成衣所需要的工作時(shí)間。因此，涂膠工作中耗時(shí)多少，嚴(yán)重影響成衣制作效率。通過(guò)測(cè)試，如果使用膠點(diǎn)對(duì)成衣進(jìn)行黏接來(lái)取代普通平縫，膠點(diǎn)的規(guī)格和數(shù)量為一排至少4點(diǎn)且每點(diǎn)間隔不大于2mm，直徑不小于0.8mm。這就意味著涂膠設(shè)備要重復(fù)跑4次才能夠完成一次完整涂膠。為了提升成衣生產(chǎn)效率，對(duì)涂膠設(shè)備提出了新的要求：有效縮短涂膠時(shí)間；減少涂膠生產(chǎn)中的廢品率。

3 新型涂膠方法的原理及技術(shù)分析

對(duì)傳統(tǒng)氣動(dòng)噴射點(diǎn)膠的分析，我們知道，當(dāng)織物克重小于120gsm時(shí)，織物涂膠會(huì)失效。當(dāng)進(jìn)行多排膠點(diǎn)涂膠時(shí)，將會(huì)消耗大量時(shí)間進(jìn)行重復(fù)的工作，從而降低生產(chǎn)效率。有效縮短涂膠時(shí)間和減少涂膠過(guò)程中織物被射穿而產(chǎn)生的廢品率一直是需要我們解決的兩個(gè)問(wèn)題。首先，縮短涂膠時(shí)間有兩種方法：第一，加快涂膠設(shè)備的運(yùn)行速度。第二，增加打膠行程的膠點(diǎn)數(shù)量。其次，減少涂膠過(guò)程中織物被射穿的方法是降低膠水噴射的初速度。大家知道，高速氣動(dòng)閥的最高頻率為167Hz即6ms完成一個(gè)打膠周期。在現(xiàn)有技術(shù)下，加快高速氣動(dòng)閥的運(yùn)行頻率的可能性比較低。增加打膠周期的膠點(diǎn)數(shù)量成為優(yōu)先的解決方案，此時(shí)，為了能夠容納多個(gè)出膠口，嘗試將流道變長(zhǎng)。類歧管形噴嘴的膠路設(shè)計(jì)結(jié)合膠點(diǎn)尺寸需求的出膠口設(shè)計(jì)，初步確定了原型膠路。流道設(shè)計(jì)的合理性通常首先對(duì)流道進(jìn)行流體分析計(jì)算確定滿足要求后，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法來(lái)驗(yàn)證流道設(shè)計(jì)的實(shí)際效果。同理，第一步先通過(guò)流體力學(xué)計(jì)算對(duì)流道合理性評(píng)估。眾所周知，在流體力學(xué)中連續(xù)性方程、運(yùn)動(dòng)方程、能量守恒方程是解決所有牛頓流體運(yùn)動(dòng)都必須遵循的三大定律，但是，由于其封閉性及非線性性質(zhì)等原因，求解是困難的。為了能快速直觀地研究每個(gè)出膠口的流體性能，這里使用CFD軟件(Solidworks Flow Simulation)對(duì)流體力學(xué)的控制方程中積分、微分項(xiàng)進(jìn)行離散求解。我們選定一款膠水動(dòng)力黏度9200CP，膠水溫度為130℃，(如圖4)膠水的密度為1.2×103kg/m3；

圖4

分析類型為膠水在內(nèi)腔中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，實(shí)際運(yùn)行中膠水是通過(guò)加熱后進(jìn)行流動(dòng)，而且流道內(nèi)都有相應(yīng)的加熱裝置，因此，我們假設(shè)流道與流體的溫度恒定，接觸壁面為絕熱壁面。流道內(nèi)部的粗糙度由于加工因素限制目前能夠達(dá)到的粗糙度為Ra1.6。以上基本參數(shù)的設(shè)置后，我們假設(shè)模型需要五個(gè)出膠口且出膠量需要均等，在模型設(shè)計(jì)之初，我們假設(shè)每個(gè)出膠口的結(jié)構(gòu)尺寸是相同的。只要能夠分析出每個(gè)出膠口的速度相同，則可以確保每個(gè)孔的出膠量均等。圖5是在不改變出膠口尺寸的情況下，不同尺寸的進(jìn)膠口情況下的出膠速度。

圖5

通過(guò)上面的分析我們可以得知：（1）當(dāng)出膠量一定時(shí)，進(jìn)膠量越大被分配后的均勻性越好。（2）當(dāng)經(jīng)過(guò)類歧管流道后，液體流速明顯降低。（3）由于動(dòng)力源為機(jī)械式噴射閥，周期性的撞擊決定了出膠量為脈沖式。（4）通過(guò)在合理范圍能更改出膠口數(shù)量、形狀和大小，可以更改涂膠的圖案。新膠路的設(shè)計(jì)，使得機(jī)械式氣壓噴射點(diǎn)膠閥具有新的4個(gè)特點(diǎn)，這4個(gè)特點(diǎn)為織物黏接帶來(lái)了無(wú)限的可能。

4 結(jié)語(yǔ)

熱熔膠作為新型膠黏劑以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)已在很多行業(yè)得到了廣泛使用。目前，在織物和成衣縫制中的應(yīng)用確是剛起步，大家都知道織物的種類很多，如以編織方法分類的機(jī)織物、針織物、第三織物、無(wú)紡織物、三向織物、立體織物和復(fù)合織物；以材料不同分類如純紡織物、混紡織物、混并織物、交織織物等，對(duì)于每種織物的密度、紗支、克重、紗線捻度、織物結(jié)構(gòu)、線圈長(zhǎng)度、織物覆蓋系數(shù)、接縫滑移、據(jù)水性等都不盡相同。這就導(dǎo)致一種膠水或一種設(shè)備完全適應(yīng)不同的織物的連接可能性是很小的。就目前看，供織物黏接用的熱熔膠種類仍然偏少，供織物黏接用的涂膠設(shè)備種類不足等，都是制約織物黏接發(fā)展的瓶頸。經(jīng)過(guò)測(cè)試上述方法僅僅能夠適應(yīng)化纖織物的平面涂膠相當(dāng)于化纖織物的平縫工藝，對(duì)于織物的立體涂膠和復(fù)雜織物的涂膠尚有待研究和發(fā)展。隨著國(guó)家2025制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的實(shí)施，相信在新型服裝縫制中定會(huì)百花齊放，百家爭(zhēng)鳴。