从防水靴的优选测试法看美企创新

丁敏

原原本美国纺企的研发不完全依靠自身，而是与高校、科研院所建立密切的联系。北卡州立大学纺织学院纺织工程专业和纺织技术专业的学生在毕业前必须通过严格的企业专题设计考核。这门课程共开设两学期，为期一年，主要研究如何实现产品优化、生产过程优化和测试方法优化，项目由工业公司或政府部门赞助支持。一般而言，研究由三、四名成员组成的团队设立一个项目，研究主题主要围绕纺织工业的创新。

企业带动高校研发

在2015—2016学年期间，该校有一个团队获得企业项目——加州巴塔哥尼亚公司为已获赞助的钓鱼防水靴市场创造一种新型编制层。在此之前，该团队研发了一种织物测试方法，这种方法更适用于野外钓鱼防水靴。这一项目主要由以下几方面构成：

研发一种布料测试方法来测试该布料是否能在使用过程中实现防水功能。目前，全世界的潜水涉水产品使用的布料十分坚硬厚重，透气性差，用户倍感不适。这些产品在使用过程中各层容易分离，导致层与层间连接不够紧密，最终不能满足客户的需求。以往产品还有其他三个败笔：布料易吸附脏物；产品接缝不够紧密；甚至还会出现布料被刺穿的情况。

织物原型的研发基于当前的创新技术以及巴塔哥尼亚公司已获得的资源。该公司是功能与生活方式服饰设计和营销的全球领导者。该项目的研究目标还包括测试织物表面的耐磨性、抗穿刺性、夹层黏合性，以及使用时织物对其涂层或粘合剂的水解性能。这种原型布料的产生似乎是为了实现该公司“生产最好的产品，不产生任何危害，用这一技术实施环境环保的解决方案。

从最初构思开始

团队必须了解的第一件事是布料表面是如何出現穿刺现象的。项目之初，学生仅研究过类似的防穿刺产品，如衣袖防狗咬和背心防弹。随着团队对这些产品的深入研究，他们了解了抵抗穿刺的机制。学生们也注意到在建筑中有一种常见的预防刺穿的分层方法。因此，他们不愿使用市面上防水靴的传统五层结构：内层针织物、防水膜、编织层、防水膜及外层表面的编制层。研究小组开始探索如何使用多层或全新的编织层结构以改善穿刺阻力，且不增加试用者的负荷。与此同时，他们也在对与该项目相关的测试方法进行研究。

团队在这一阶段将把设想的解决方案变成现实。这包括最初的想法与实际想法相结合。随着范围的缩小，研究小组开始探索创新的方法，以改变编织结构、纱线结构和纤维材料。他们没有忘记项目的另一个阶段——开发一种更合适的穿刺测试方法。这一阶段，大家把精力集中在如何模拟现实的防水靴穿刺策略上。根据项目早期建立的标准来评价所有的想法，团队将重点缩小到特定的织物结构和新的测试方法，可准确分析穿刺现象。

为开发这种新型的编织物，学生们在北卡州立大学的纺织推广项目中使用了弹簧编织实验室，就在高级设计实验室的隔壁，该团队能够与实验室研究人员合作，测试50.8cm～182.88cm英寸的编织结构样本。

为检验设计的合理性，团队确立了一种以构造和否认者为两个变量的织物设计。在完成第一轮原型设计后，他们能对样品编织过程和建筑设计进行反思，改进和预见。在第二个原型中，团队能够准确织出想要的东西，最后在材料性能上获得了突破，经改进的材料并不增加重量，只有少量产品负重增加。

成功的测试

在设计原型的同时，团队构建并修改了测试设计。在纺织学院的车间内，学生们创建了自定义装置，使织物在被穿刺过程中保持一致。进一步进行数据统计与分析，以验证这个测试策略。这种新开发的测试方法影响最大的是，使纺织工程师能够观察到更少层数的织物有多轻，更少含量和特定的编织设计会对多种类型的穿刺做出反应。

新方法经测试后，团队了解了每个原型的穿刺阻力，撕裂强度和磨损程度。学生们与主办方讨论研究和实地测试信息，对织物原型在野外试用的耐久性做出了适当的评价。

虽然他们不能分享织物的具体织构设计，但用新的设计来证明在穿刺电阻上有显著的改善。设计表明，与标准产品相比，他们的创新仅增加了7%的重量，而穿刺阻力增加了70%以上。另一种原型设计将重量减少近6%，与重量级控制相比，同时增加了60%以上的穿刺阻力。显而易见，这是最佳的测试方法。

学生们在比较这些数据及每个原型的优缺点之后，向巴塔哥尼亚公司同时推荐了织物设计的几种方案。他们圆满的完成了企业交与的研发任务，合格毕业。

这个由学生组成的研究小组还制作了两种织物。根据文献综述，以前没有生产过这两种产品。此外，工程设计的战略性运用使学生能够展示这些设计如何优于目前标准的编织织物，而这些织物仅提升了轻微的重量。该团队创造的新测试法，让公司很快获得优选，研发出最具有世界一流水平的防水靴。

其实，这只是美国纺企中的个案，而高效低耗已成为研发的主流。

（据美国《纺织世界》近期资料http：//www.textileworld.com/textile-world/features/2017/03/wading-submersion-fabric-durability-optimization/）endprint