作者简介：刘思寒，女，1998年生，硕士在读，主要从事领域为智能服装的设计与开发。
通信作者：许 君，副教授，E-mail ：************** 。作者单位：刘思寒、许 君、马大力、沈雨生，天津工业大学纺织科学与工程学院；马国富，深圳市信科马牌自动化科技有限公司。
基金项目：天津工业大学校企联合项目（20－02－114－0010）。
应用进展
文 | 刘思寒 许 君 马大力 沈雨生 马国富
Key Technology of Fusible Process and Its Application in Garments
摘要：微电子与纺织服装结合的智能可穿戴服装是近期的科研热点之一，焊接封装工艺则为智能服装提供了工业化生产的可能性。文章首先从焊接的基本原理分析入手，针对目前已实现工业化应用的 3 种技术 —— 热焊接技术、超声波焊接技术和激光焊接技术进行了介绍，总结了各种技术的原理，简要分析其各中不足；随后对目前市场上的胶条进行了调查，并分析了主要加工参数对黏合层和材料层的影响；最后总结了焊接技术在纺织服装领域的最新应用，并对未来发展进行了展望。关键词：焊接技术；热熔胶膜；黏接；防护服装中图分类号：TS941.61；TS941.65 文献标志码：A
Abstract: Smart wearable apparel combing microelectronics and clothing is one of the recent research hotspots. The fusible process provides the possibility of scale production of the intelligent garment. This paper first analyzes the basic principles of fusible production and introduces three technologies that have been applied in large scale, that is, thermal fusible technology, ultrasonic fusible technology, and laser fusible technology. The paper summarizes their technical principles and briefly analyzes their merits and demerits. Also, it investigated the adhesive strips on the current market, and analyzes the influence of the main processing parameters on the adhesive layer and the material layer. In the end, the paper summarizes the latest application of fusible technology in textile and garment industry, and looks forward to its future development.
Key words: fusible technology; adhesive film; bonding; protective clothing
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，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。本文从焊接工艺
的原理出发，具体阐述了焊接过程中的关键要素即热源、黏合介质及加工参数对于焊接接缝的牢度、弹性等性能的影响。除高频/射频技术受制于材料要求应用较窄不做介绍
图 1 不同焊接工艺加工流程及其主要参数
热黏合技术
超声波技术
热压热传递热风热传递
机械振动摩擦产热吸收光束能量产热
高频电场使分子震荡产热
无
吸收剂
无需胶带需要胶带
无需胶带需要胶带
介质工艺参数应用泳衣汽车座椅重型织物医疗手术服…泳衣
医用纺织品家纺户外服…
医用纺织品防水服帐篷…
吸收剂参数激光功率光束尺寸焊接速度压力振幅功率焊接模式压力时间温度压力时间焊接速度时间压力高频电压
防水服3D 风帽…
产热热源
焊
接技术
激光技术
高频/射频技术
外，本文对已实现工业化的超声波焊接技术、激光焊接技术和热焊接技术的原理、黏合介质、工艺特点进行了归类（图 1），并对其在服装领域的最新应用进行了介绍。
1 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。本文将分别介绍热焊接、超声波焊接和激光焊接（图 2），并逐一分析各自优劣性。
图 2 焊接技术示意图
1.1 热焊接技术
热焊接技术是通过外界的加热加压，将热熔胶膜熔化成液态并充分渗透至材料内，冷却之后，使上下层材料牢固结合。此技术要求材料中化纤成分高于20%，纯天然纤维无法应用。根据外部热源不同可分为热压焊接与热风焊接，热压焊接是将加热的辊或板施压于材料上使其黏接，热风焊接则利用热风穿透材料使其黏合。热焊接技术高质高效，加工过程安全无污染，且胶膜的使用可减轻成品重量并延长使用寿
命。但生产过程中胶膜易受粉尘影响，对贴条要求较高，易造成材料浪费；胶膜的弹性、耐黄性等对产品外观效果也有影响。
1.2 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。
1.3 激光焊接技术
激光焊接技术能够显著提高纺织品的密封性，可用
于高防水要求的服装和含有电子器件的智能纺织品。其原理是将介质转变为受辐射的光束，在与材料接触的过程中光束形成大量能量被材料吸收，直到温度升至黏合材料的熔化温度，材料产生黏连。激光焊接是一个热传导的过程，其黏合原理依靠于材料的熔融，常使用合成材料。激光焊接技术加工速率高，热量摄入较低，可有效避免热损伤；焊缝尺寸、位置以及焊接深度可控，自动化程度较高。但焊接过程
中上层聚合物存在被过度加热的风险，对黏合材料的厚度和上层聚合物的透光性有一定要求，并且加工过程中需加入吸收剂，使工艺复杂化。
2 热熔胶膜加工参数及市场现状
热熔胶膜是热焊接工艺中使用的主要材料，胶膜性能对黏合效果有直接的影响。固态胶膜通过加热达到软化点后变成液态，在压力作用下渗透到材料上，冷却固化后形成物理互锁结构达到黏接强度。热熔胶膜的软化点即胶膜开始熔化并且流动的温度。胶膜构成形式一般有无基材胶膜、有基材单面胶膜、有基材双面胶膜。胶带层数也因厂家不同划分标准而不同，例如部分厂家设定为2.5层，其中胶水层为0.5层，其余 2 层为防水层和基材。胶膜在医疗纺织、工业纺织等领域有巨大应用潜力，本文对国内外热熔胶膜生产情况作了相关总结（表 1）。
焊接加工技术的主要难点在于确定合适的工艺参数，即温度、压力和时间。通常压力确定后再调试温度与时间，温度过高或者时间过长都会破坏材料的结构，只有选择正确的工艺参数才能达到预期的黏合效果。
温度的选择取决于材料和胶膜的性能。剥离强度会随压烫温度的升高而提高，在到达峰值后降低。温度较低时胶膜达不到熔点从而强度较低；过高的温度会增加胶膜流动性，使得熔接强度降低，出现渗胶现象。对应剥离强度最高的温度范围被称作胶黏温度。
影响黏合效果的时间包括压烫时间与冷却时间。压烫时间即升温和黏合的时间。首先应确定材料的升温时间，然后确定压烫时间。压烫时间与剥离强度的关系与温度的变化规律相类似，时间的选择应与温度结合考虑。当时间与温度超过其平衡点时，剥离强度保持不变或者降低。
压力使面料与胶膜贴紧，便于热量的传导及热熔胶的流动与渗透，从而提高黏合质量。黏合压力的大小，取决于热熔胶的流动性能及材料的厚度。在一定温度下，压力与剥离强度成正比。但压力达到一定数值后，剥离强度便不再提高，过大的压力反而会影响弹性面料
移动杆控制热风机移动
铁砧轮滚动运送面料加压边缘可切割面料压合轮提供压力
激光热源
可吸收激光
涂层面料
旋转方向
压力方向
转动方向加压方向
上层面料下层面料
超声波轮超声波振动
压力
旋转
方向热风机热源在面
料间吹送热风
主动轮运送面
料及加压下层面料
上层面料
胶条
（a ）热风焊接（b ）超声波焊接（c ）激光焊接
的手感，造成表面极光现象。
只有选择合适的加工参数才能达到最好的外观和性能。此外还需配合高质量的胶膜与正确的贴合方法，才能达到预期的效果，以保证产品质量。
3 焊接工艺在纺织服装领域的应用
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。
3.1 智能可穿戴服装
在过去的20年里，电子纺织品的开发和研究受到了相当大的关注。由于电子纺织品中包含各种元件，例如传感器、执行器、电源和传输线等，将它们集成到系统中时，要保持良好的性能通常是一项艰巨的任务。为此，研究人员尝试了不同的方法。如图 3（a）所示为ATALAY等制作的智能感应式手套，可用于监控手指运动，其中应用了热焊接技术将传感器黏接在手套之中。图 3（b）为KICKSTARTER的智能加
热夹克，其中应用了超声波焊接技术进行封装。BAHADIR等通过使用热风焊接技术成功地将导电纱线嵌入到两层织物结构中，可在保持纺织特性的同时构建可靠耐用的传输线，传输线在此过程中不会承受任何应力，因此表现出优异的性能（图 3（c））。此外还有研究使用超声波焊接技术成功建造了电子纺织传输线。焊接技术可以适用于交互式电子纺织结构的互连与电子器件的嵌入，其在电子纺织品电路设计中可能具有很高的应用潜力。
3.2 贴合类民用服装
与传统的缝纫方法相比，黏合技术为纺织品的良好性能与外观提供了巨大的机会。随着人们对外衣品质的要求越来越高，贴合无缝设计逐渐用于户外运动产品，特别是跑步、骑车、滑雪类运动产品，图 4 展示了采用焊接技术的The North Face的户外冲锋衣、优衣库（Uniqlo）的羽绒服以及lululemon的内衣。许多知名品牌都推出了贴合类无缝设计的产品，如No Ka’Oi品牌，也有一些服装品牌几乎全部采用贴合类无缝设计工艺，如Lucashugh和Dyne品牌，但更多是在某些产品的局部使用，如Nike（耐克）和Adidas（阿迪达斯）的部分产品局部使用了贴合类针织无缝设计。贴合类无缝服装更适合小批量、多品种服装款式，与传统缝合技术相比，生产成本相对较高。但是相对于有缝服装，贴合类无缝服装消除了缝合线对皮肤的摩擦，提高了服装的穿着舒适性，也更适合细腻的边角设计，而采用有缝工艺来实现这些制作是存在相当难度的。
图 4 各品牌的无缝产品
3.3 防护服装
防护服装是为保护人体免受病毒、极热、极冷、辐射、化学污染等极端环境伤害而研制的特种装备。焊接工艺在医用防护服和工业防护服领域应用广泛。其中非
超声波焊接技术进行封装
黏合处
传输线
（b）lululemon的无缝内衣
（c）Uniqlo的羽绒服
胶条
面料
此处缝合
常用贴合结构
（a）The North Face的冲锋衣
表 1 国内外热熔胶膜焊接工艺用胶条产品参数
注：“－”为企业未公开信息。
（a）智能感应手套（b）智能加热夹克（c）电子纺织传输线及黏合示意图
图 3 焊接技术在智能可穿戴服装中的应用
织造布具有成本低、易处理、耐久好等优点，是制作医用防护服的常用材料。传统缝合工艺会留下针孔，给医护人员带来暴露的风险，而焊接工艺的应用可避免液体渗透到针迹中，形成对化学物质、血源性病原体和微粒的有效屏障。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 5（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 5（b））现多采用超声波焊接工艺来实现密封、保形等功能。另外，考虑到材料类型和工艺参数，热焊接工艺的应用存在一些局限性，未来可以选择更多具有不同共混物和重量的非织造布类型进行研究以克服这些限制。
工业防护服可有效保护人体免受各种外部冲击的伤害。为保证防护服多种功能的实现，常使用多层层压材料，该材料通常采用热焊接技术进行层压，并通过高频或热焊接来连接防护服接缝，可有效提高防护性能（图 5（c））。若使用黏接技术来替代传统缝合工艺从而提高密封性，便能有效避免风险。
4 结论与展望
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。
防水性能影响[J]．东华大学学报（自然科学版），2019，45
（1）：39－44．
[2] 杨旭，傅菊芬．热贴合工艺在无缝内衣生产中的应用[J]．上海
纺织科技，2012，40（6）：4－6，14．
[3] 梅少君．热粘合在非织造行业中的应用及前景[J]．化工管理，
2013（8）：217．
[4] JONES I，STYLIOS G K．Epilogue：joining textiles[A]．
In：Woodhead Publishing Series in Textiles．Joining Textiles：
Principles and Applications[M]．S.l.：Elsevier Inc.，2013：582．[5] 寿弘毅，唐洁芳，陈德锚．无针缝服装及其加工技术探讨[J]．
浙江纺织服装职业技术学院学报，2008，7（4）：36－38．[6] 冯麟．无线缝合工艺分析[J]．上海纺织科技，2009，37（2）：
5－7．
[7] A TALA Y O，KALAOGLU F，BAHADIR S K．Development of
textile-based transmission lines using conductive yarns and ultrasonic welding technology for e-textile applications[J]．Journal of Engineered Fibers and Fabrics，2019，14（1）：155892501985660．
[8] SHI W H，LITTLE T．Mechanisms of ultrasonic joining of textile
materials[J]．International Journal of Clothing Science and Technology，2000，12（5）：331－350．
[9] 柴雅凌．纺织品超声波粘合与切割[J]．纺织导报，1998（1）：
54－57．
[10] 王银玲．激光焊接在纺织中的应用——评《现代激光焊接技
马徐骏个人资料术》[J]．染整技术，2018，40（9）：95．
[11] AGNUSDEI I C．Developments in fabric joining for smart clothing
[A]．In：Woodhead Publishing Series in Textiles．Smart Clothes and
Wearable Technology[M]．S.l.：Elsevier Inc.，2009：262－278．[12] YICK K L，HUI C Y．Sew-free technologies for intimate apparel[A]．
In：Woodhead Publishing Series in Textiles．Advances in Women’s Intimate Apparel Technology[M]．S.l.：Elsevier Inc.，2016：89－106．
[13] 王双虎，刘驰，丁亚茹．无缝内衣热贴合技术探讨[J]．纺织科
技进展，2013（4）：63－67．
[14] 郭宇微，邱红娟，陈莉．功能面料助推无缝针织产业结构性调
整[J]．江苏纺织，2007（1）：3－4，7．
[15] 彭立云．服装用粘合衬的应用与工艺[J]．南通纺织职业技术学
院学报（综合版），2002（3）：24－28．
[16] ATALAY A，SANCHEZ V，ATALAY O，et al．Batch
fabrication of customizable silicone-textile composite capacitive
strain sensors for human motion tracking[J]．Advanced Materials Technologies，2017，2（9）：doi：10.1002/admt.201700136．[17] BAHADIR S K，KALAOGLU F，SIMONA J．The use of hot
air welding technologies for manufacturing e-textile transmission
lines[J]．Fibers and Polymers，2015，16（6）：1384－1394．[18] 高亦文，高磊．贴合类针织无缝运动服设计及技术要求[J]．针
织工业，2018（9）：19－22．
[19] 姜为青，陈春侠，刘华，等．利用贴合技术开发多功能军用雨
衣面料[J]．上海纺织科技，2016，44（10）：35－37．[20] ERYURUK S H，KAYAOGLU B K，KALAOGLU F．A study
on ultrasonic welding of nonwovens used for surgical gowns[J]．
International Journal of Clothing Science and Technology，2017，29（4）：539－552．
[21] SHI H，WANG J P，CHEN X N，et al．Research on the seam
performance of waterproof clothing based on continuous ultrasonic welding technology[J]．International Journal of Clothing Science and Technology，2016，28（2）：171－190．
加强接缝、密封防水抗菌
聚丙烯纺粘
静电熔喷层
纺粘复合非织造布
蓝均为防护服专用胶条
配合热压焊接和传统平缝使用超声波焊接密封、固定复合材料超声波焊接与热封加强接缝、防护密封
面料为非织造布
覆膜热轧黏合
（a）手术防护服（b）N95口罩（c）工业防护服
图 5 焊接技术在防护用品中的应用
参考文献
[1] 张史慧，陈思，李卫平，等．超声波熔接参数对户外服缝口
发布评论