一、前言
随着人们生活水平的不断提高,人们对服装穿着的舒适性要求也越来越高,世界市场对防水透湿织物的需求逐年增加。防水透湿按加工方法可分为高密度织物、涂层织物、层压织物。
(1)高密度织物
采用细棉纤维织成高密度织物,当纱线遇水膨胀会使纱线间隙变小,从而具有防水透湿功能。该类织物具有良好的透湿性,但耐水压较低,且织物密度大,加工工艺难度大,成品率低。
(2)涂层织物
织物用涂层方法使织物表面为涂层剂所封闭,具有一定的防水性,涂层剂包括氯丁橡胶、聚丙烯酸脂、聚氨脂等。由于原料及加工工艺本身所受的局限,一直未能解决防水与透湿之间的矛盾。
(3)层压织物
层压织物是将具有防水透湿功能的薄膜与织物复合,使面料具有防水透湿功能,薄膜主要有聚氨脂膜、聚四氟乙烯薄膜等。聚氨酯膜虽然防水、透湿性能较好,但耐温性、耐老化性较差。而聚四氟乙烯膜不但防水、透湿性能优异,而且物理、化学性能稳定,耐温性、耐老化性极佳,故聚四氟乙烯薄膜复合织物又可称为超级防水透湿织物。
二、工艺探讨
1、聚四氟乙烯薄膜生产工艺
聚四氟乙烯薄膜的孔隙率为82%,每平方英寸有90亿个微孔,孔径为0.2~0.5μm,水在膜表面的接触角为120℃,膜表面具有蜘蛛网状的微孔结构,因此聚四氟薄膜具有非常好的防水、透湿、防风、保暖等功能。性能指标如下:
耐水压(mH2O) | 透气(ml/cm2.S) | 透湿(g/m2.d) | |
初始 | >10 | <0.5 | >10000 |
水洗20次 | >3 | <0.5 | >10000 |
尽管性能优异,但生产工艺复杂,难度较大。我公司经多年研究、研发,已较好地掌握了生产环节中的诸多问题。
聚四氟乙烯薄膜的生产工艺流程为:
氟树脂粉+润滑剂→混合→压坯→推压→挤出→压延→干燥→纵拉→横拉→烧结→成品膜
由于生产工艺流程长,工艺过程中各因素对孔径、孔隙率、均匀度均有影响,如:原料配方、拉伸温度、拉伸倍数、烧结温度。
(1)原料配方
聚四氟乙烯树脂粉末与一定比例的液体润滑剂进行充
(2)拉伸温度
对于基带的拉伸,拉伸温度可从常温至近PTFE熔点(327℃)间进行,一般温度提高,拉伸速度可相应提高,均匀度好,孔径、孔隙率均会相应提高。
(3)拉伸倍数
拉伸倍数对孔径的影响较大,拉伸倍数加大会使孔径增大。
(4)烧结温度
烧结温度对尺寸稳定性有着至关重要的影响,烧结温度太低,会降低薄膜的尺寸稳定性,加大复合时的加工难度。
2、层压复合生产工艺
PTFE分子结构中碳链周围充满了氟原子,而氟原子极化率小,PTFE分子间内聚能较低,从而导致PTFE薄膜表面自由能低,因此极不易被润滑,在生产过程中,主要有以下几个因素对产品有较大影响
(1)粘合剂的选择
PTFE薄膜的表面能低,要达到良好的湿润需选择合适的粘合剂,要求粘合剂具有较高的流动性、较低的模量、较短的固化时间等,经多次筛选,我们选择了一种溶剂型聚氨酯粘合剂,较好地解决了手感和耐洗度等问题:如表一
溶剂型PU粘合剂 | 溶剂型PA粘合剂 | 水性PU粘合剂 | |
剥离牢度 | 较高 | 较差 | 较差 |
手感 | 良好 | 好 | 好 |
耐洗牢度(水洗12小时) | 未脱落 | 脱落 | 脱落 |
(2)花辊目数的选择
我们采用的是点状花辊转移式上胶方法,花辊的目数对产品的剥离牢度、手感、水洗牢度影响较大。如表二
17目 | 25目 | 30目 | 40目 | |
剥离牢度N/5cm | 4 | 5 | 8 | 10 |
手感 | 较好 | 较好 | 较好 | 较差 |
水洗牢度(洗12小时) | 脱落 | 脱落 | 未剥离 | 未剥离 |
经选择比较,我们认为28~30目的花辊较为合适。
(3)交联剂的用量
聚氨酯粘合剂经交联剂固化后,才有较好的粘接效果和耐洗效果,但是交联剂用量过大,会导致在生产中粘合剂粘度过大,提前交联,生产难度加大,浪费较高。
交联剂用量(%) | 2 | 5 | 10 | 15 |
手感 | 好 | 好 | 好 | 差 |
剥离牢度 | 差 | 较好 | 好 | 好 |
水洗牢度(洗12小时) | 脱落 | 脱落 | 未脱落 | 未脱落 |
经选择比较,我
(4)催化剂的用量
为了提高聚氨酯粘合剂的交联固化速度,可以在粘合剂中适量加入催化剂,以提高交联速度和耐洗牢度,但应控制好加入比例,以防止比例过大,使粘合剂粘度过大,提前交联。因此,生产前最好在试验室先打样。
(5)温度
在生产过程中,应控制好烘干和固化温度,粘合剂以花辊转移到织物表面后,应先低温度烘干,使溶剂部分挥发,以提高粘合剂的初粘力,而在固化时,要提高温度,以便粘合剂充分交联固化,从而达到理想的剥离牢度和水洗牢度,经多次反复实验,我们认为烘干温度应在60℃~90℃之间,固化温度应不低于160℃。
(6)压力
热固化聚氨酯粘合剂在交联固化时,除需一定的固化温度外,还要给予一定的压力,可以有效提高水洗牢度,但压力不可过大,否则会影响产品的耐水压,原因可能是过大压力对薄膜的外表有损伤。