1、熔融体涂层
涂层技术的创新是多方面的,其中涂层材料的研发是最活跃的。新的、优秀的涂层材料的出现,往往会催生新的涂层设备、工艺和产品,所以一直是涂层工作者注视的焦点。近年来,引人注目的是热塑性涂层剂熔融体涂层的开发,对涂层技术的发展有着重大的影响。
对涂层剂,大致有以下三个方面的要求。
① 工艺性能好,涂层操作容易掌握、容易调节,品种也多;
② 经济,即"成本/功能"较低;
③ 对环境友好,即节约资源、减少污染,使用可回用或可再生的产品。
长时间来,我们使用的溶剂型涂层剂工艺性能比较好,所以广泛使用,用量也比较大。但由于使用大量有机溶剂,很不经济;且它们易燃、有毒,带来很多麻烦;最令人不安的是它们对环境的危害。因此想方设法减少或消除这些缺点,例如烟道气的喷淋吸收法、单一溶剂法、焚烧法等,效果都不理想。亦有人想彻底不用溶剂或分散媒介,即研制100%含固量的涂层剂。他们用预聚体代替溶剂,使整个涂层材料具有必需的流动性,然后在涂布后的固化工序中,完成聚合反应。这项研究工作持续了许多年,仍未成功。
而最近几年发展很快的熔融体涂层,才真正实现了无溶剂,也不用水作分散媒介的目标,它用的原料主要是热塑性聚氨酯,通过下列三类设备进行涂布:
(1)单螺杆挤出机后接槽口模,热塑性粒料在挤出机中塑化熔融,然后通过槽口模形成流涎膜,用一对辊筒将膜压在基布上;
(2)在熔融槽中或一对熔融辊将粒料熔融,由辊与辊之间狭隙控制膜的厚度,然后通过加压辊、转移辊、轧纹辊等等和基布复合、冷却和进一步加工。这一类设备价格比单螺杆挤出机低一些,是目前熔融体涂层设备的主流;
(3)圆网涂头和圆网印花机结构大致相同,在刮刀和圆网之间安排一根送料管,把熔融体送进圆网,依靠刮刀压力,使熔融体透过圆网粘在基布上。圆网涂头的关键在于用循环热空气将圆网及周边区域均匀加热,并保持在一定温度范围内,才能使涂布操作稳定地进行。
这三类设备各有特长,挤出法可以得到完整的薄膜,而多辊系统、圆网涂头可以作点涂,也可以涂出图案花纹。这三类设备也可以作层压机,涂层材料是粘合剂,把两层薄片粘在一起。
由于熔融体涂层、层压的设备成功用于生产,对环境的好处及在经济上、产品质量上的优点是很明显的。使用这类设备,完全免去了烘箱,节省了投资,节省了烘箱消耗的大量能源,烘燥过程中所产生的质量病疵也随之消失了。目前熔融体涂层设备价格比较高,生产的品种也比较少,不能期待它完全取代溶剂型涂层和水分散体涂层,但它的优越性是明显的,它代表涂层工艺发展的一个方向。
2、气-固相涂层
另一个有意义的发展是气-固相涂层工艺的出现,文献上称之气相沉积法,即利用物理的手段,将涂层材料的蒸汽沉积在基布上。真空涂铝和磁控溅射涂合金的技术,都属于这种方法,但近年来出现的大气压下等离子体加工法有了两个突破:在大气压下加工,不必局限在真空的容器里,使加工处理简便易行,有人称赞它是耐用的、廉价的、易调整的、多功能的方法;其次,涂层材料不限于金属,也可涂非金属,现在已有电晕放电外加气溶胶喷射器的技术,在等离子体的作用下,气溶胶内的物质会和基布纤维发生反应,从而提升了织物的功能。
等离子体加工最早用于整理织物、涂层织物的前处理,因为它能清洁、刻蚀纤维表面或使纤维表面变性,使原来光滑的表面变成凹凸不平,从而提升了整理的效果;或使原来呈化学惰性的材料获得更好的粘结力,因而成功地应用到聚四氟乙烯膜的层压织物的生产过程中。这种刻蚀发生在纤维的浅表面,不会影响纤维的力学性能。
在等离子体加工时,使用氦气和三氟甲烷(或其它碳氟化合物)为介质,能在刻蚀作用的同时,在纤维表面导入含氟基团,形成很薄的拒水层,这对于原来有亲水性的织物来说(如棉、丝、维纶),既有拒水性,又不失其透气透湿性,加工方法又很简单,这是个很好拒水整理的方法。
均匀的等离子体处理器配上均匀的气溶胶喷射器,可使织物获得更多的功能,如抗菌性、防水解性、防静电(积聚)性、聚氨酯涂层膜的抗抓刮性等等。
大气压下等离子体加工技术,是完全不用溶剂、不用水的气固相加工方法,既经济而无公害,它使传统整理加工时繁复的过程变得十分简单、所以它被认为是21世纪最有潜力的新技术。
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