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超声波焊接工艺在纺织服装领域的应用

2021-12-13 18:05
随着社会的进步和电子通讯技术的普及,服装的功能已由单纯的保暖性和蔽体功能,朝着多功能和智能化方向发展。单一的传统缝合工艺已无法独自实现具有防水、弹性及极端气候下的功能性服装的制作。焊接工艺在过去十几年中已在户外服装及电子器件焊接等行业实现了工业化的生产和技术升级。其中,超声波焊接工艺在非织造布等热塑性材料上能实现良好的熔接效果,因此非常适用于智能服装电子部件的封装以及功能性服装、医用服装及产业用纺织品等领域。

焊接技术


焊接是通过加温加热等方式将不同材料通过某种介质熔接的过程,其热源种类有热风、热楔、超声波和激光等。焊接工艺广泛应用于户外防水服、羽绒服、高档服装衬、防护服、工业过滤材料等。焊接技术可避免缝合留下的针孔,实现防水性和接口弹性,从工业化的角度来看有利于自动化程度的提高,不会造成环境污染。但黏合材料的使用增加了成本和工艺难度,且天然纤维材料的接缝牢度很难保证。

超声波焊接技术


超声波焊接是利用机械振动软化或熔化热塑性材料从而实现熔接。研究表明,超声键合机理是物理过程而非化学过程,即焊接过程中不会形成新的化学基团或键。该工艺适用于合成纤维或部分混纺纤维材料。加工过程中还可使用胶条实现天然纤维的黏合。超声波焊接工艺的黏合面积小;焊接设备简单、易维修,生产快速并且易于实现自动化;焊接过程无需使用辅助物,降低了生产成本且无污染。但工艺参数的设置对材料成分和厚度极其敏感,同时高频振动易对敏感组件造成影响。

超声波焊接工艺在纺织服装领域的应用


超声波焊接技术与热焊接技术常用于医用防护服的加工,产品的黏结强度和渗透性符合 GB 19082 — 2009 《医用一次性防护服技术要求》。如图 (a)中的手术防护服采用热焊接与传统缝合工艺相结合的设计方法,使其连接牢度与密封性能兼得,而口罩(图  b)现多采用超声波焊接工艺来实现密封、保形等功能。

超声波焊接技术在防护用品中的应用
焊接技术在防护用品中的应用
 
焊接工艺在汽车工业、机械制造等领域的应用已十分广泛,在纺织服装市场中主要应用在无缝内衣、手术服、羽绒服、口罩等领域,但尚未实现该技术在服装行业中的优势。更多的研究正向智能电子纺织品、医疗防护用品等领域靠拢,例如智能感应手套、电子纺织传输线、医疗防护服等。焊接技术在纺织服装及柔性封装领域的应用仍具有很大的发展前景。

焊接工艺作为一种可替代传统缝纫工艺的加工技术,为纺织服装生产方式的改变提供了新思路,并逐渐在服装领域实现产业化应用。基于焊接工艺的技术现状,研究和开发新材料并选择匹配的胶条/黏合剂是未来焊接工艺产业化的突破口。此外应不断开发焊接工艺应用新领域,逐步解决目前存在的一些工艺难点。如在智能服装领域,焊接封装工艺可作为电子器件与柔性服装结合的新途径,有望解决电子服装在耐洗涤性及穿着舒适性上存在的问题;在医疗防护用品的应用中,长时间佩戴防护用品存在勒痕及各种舒适性问题,可以通过对焊接技术的持续改进与材料创新,提高医疗防护用品的舒适性,将使该技术在纺织服装工业得到更长足的发展。