從防水靴的優(yōu)選測試法看美企創(chuàng)新

丁敏

原原本美國紡企的研發(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。北卡州立大學紡織學院紡織工程專業(yè)和紡織技術專業(yè)的學生在畢業(yè)前必須通過嚴格的企業(yè)專題設計考核。這門課程共開設兩學期，為期一年，主要研究如何實現(xiàn)產品優(yōu)化、生產過程優(yōu)化和測試方法優(yōu)化，項目由工業(yè)公司或政府部門贊助支持。一般而言，研究由三、四名成員組成的團隊設立一個項目，研究主題主要圍繞紡織工業(yè)的創(chuàng)新。

企業(yè)帶動高校研發(fā)

在2015—2016學年期間，該校有一個團隊獲得企業(yè)項目——加州巴塔哥尼亞公司為已獲贊助的釣魚防水靴市場創(chuàng)造一種新型編制層。在此之前，該團隊研發(fā)了一種織物測試方法，這種方法更適用于野外釣魚防水靴。這一項目主要由以下幾方面構成：

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

織物原型的研發(fā)基于當前的創(chuàng)新技術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計和營銷的全球領導者。該項目的研究目標還包括測試織物表面的耐磨性、抗穿刺性、夾層黏合性，以及使用時織物對其涂層或粘合劑的水解性能。這種原型布料的產生似乎是為了實現(xiàn)該公司“生產最好的產品，不產生任何危害，用這一技術實施環(huán)境環(huán)保的解決方案。

從最初構思開始

團隊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。項目之初，學生僅研究過類似的防穿刺產品，如衣袖防狗咬和背心防彈。隨著團隊對這些產品的深入研究，他們了解了抵抗穿刺的機制。學生們也注意到在建筑中有一種常見的預防刺穿的分層方法。因此，他們不愿使用市面上防水靴的傳統(tǒng)五層結構：內層針織物、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構以改善穿刺阻力，且不增加試用者的負荷。與此同時，他們也在對與該項目相關的測試方法進行研究。

團隊在這一階段將把設想的解決方案變成現(xiàn)實。這包括最初的想法與實際想法相結合。隨著范圍的縮小，研究小組開始探索創(chuàng)新的方法，以改變編織結構、紗線結構和纖維材料。他們沒有忘記項目的另一個階段——開發(fā)一種更合適的穿刺測試方法。這一階段，大家把精力集中在如何模擬現(xiàn)實的防水靴穿刺策略上。根據(jù)項目早期建立的標準來評價所有的想法，團隊將重點縮小到特定的織物結構和新的測試方法，可準確分析穿刺現(xiàn)象。

為開發(fā)這種新型的編織物，學生們在北卡州立大學的紡織推廣項目中使用了彈簧編織實驗室，就在高級設計實驗室的隔壁，該團隊能夠與實驗室研究人員合作，測試50.8cm～182.88cm英寸的編織結構樣本。

為檢驗設計的合理性，團隊確立了一種以構造和否認者為兩個變量的織物設計。在完成第一輪原型設計后，他們能對樣品編織過程和建筑設計進行反思，改進和預見。在第二個原型中，團隊能夠準確織出想要的東西，最后在材料性能上獲得了突破，經改進的材料并不增加重量，只有少量產品負重增加。

成功的測試

在設計原型的同時，團隊構建并修改了測試設計。在紡織學院的車間內，學生們創(chuàng)建了自定義裝置，使織物在被穿刺過程中保持一致。進一步進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，以驗證這個測試策略。這種新開發(fā)的測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計會對多種類型的穿刺做出反應。

新方法經測試后，團隊了解了每個原型的穿刺阻力，撕裂強度和磨損程度。學生們與主辦方討論研究和實地測試信息，對織物原型在野外試用的耐久性做出了適當?shù)脑u價。

雖然他們不能分享織物的具體織構設計，但用新的設計來證明在穿刺電阻上有顯著的改善。設計表明，與標準產品相比，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。另一種原型設計將重量減少近6%，與重量級控制相比，同時增加了60%以上的穿刺阻力。顯而易見，這是最佳的測試方法。

學生們在比較這些數(shù)據(jù)及每個原型的優(yōu)缺點之后，向巴塔哥尼亞公司同時推薦了織物設計的幾種方案。他們圓滿的完成了企業(yè)交與的研發(fā)任務，合格畢業(yè)。

這個由學生組成的研究小組還制作了兩種織物。根據(jù)文獻綜述，以前沒有生產過這兩種產品。此外，工程設計的戰(zhàn)略性運用使學生能夠展示這些設計如何優(yōu)于目前標準的編織織物，而這些織物僅提升了輕微的重量。該團隊創(chuàng)造的新測試法，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，這只是美國紡企中的個案，而高效低耗已成為研發(fā)的主流。

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