防水透濕涂層織物的測試分析

姚海偉

( 陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，陜西咸陽712000)

國外涂層織物作為高科技、高附加值產(chǎn)品，在大量研究的基礎(chǔ)上，其開發(fā)和應(yīng)用，已進入批量商業(yè)化生產(chǎn)階段。國內(nèi)外市場特別是發(fā)達國家的需求逐年增加，國內(nèi)市場也于近年開始啟動。具有廣闊的經(jīng)濟和社會效益前景。

涂層本質(zhì)上是將一種聚合物以一定厚度鋪展在織物表面，形成連續(xù)的聚合層，使織物表面孔隙為涂層劑所封閉或減小到一定程度，因而得到防水性?？椢锿笣裥詣t通過涂層上勁特殊方法形成的微孔結(jié)構(gòu)或涂層劑中的親水基團的作用來獲得。

1 涂布方法

涂層織物的涂布方法應(yīng)按產(chǎn)品要求進行選擇［1］，常見涂布方法有三種。

1.1 干法涂層

干法涂層是利用相分離原理，在聚合物體系的涂層樹脂中混入低沸點的溶劑，并添加必要的助劑配制成涂布漿，借涂布器均勻涂布于基布上。低沸點的溶劑在干燥及烘焙過程中首先蒸發(fā)，涂層劑在基布表面形成堅韌的薄膜。其工藝流程為:

織物——前整理——底涂——干燥——二次涂層——干燥——面涂——焙烘干燥——防水透濕織物

為使產(chǎn)品具有特定的性能和風格，織物在涂布前須經(jīng)相應(yīng)的前處理，如燒毛、軋光、前拒水、預(yù)定形等，這些步驟根據(jù)織物的用途而有選擇性地應(yīng)用。對于“微多孔型”防水透濕涂層織物，涂布量的多少將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量指標，因此要嚴格控制微孔層的膜厚，其涂刀間隙的大小和樹脂合成后的特性決定了其膜厚。首先在漿料配比是調(diào)節(jié)漿料的流變性，使其盡量具有較高的低剪切黏度。其次，防水透濕服裝面料應(yīng)手感柔軟、輕盈，膜厚通?？刂圃?.015mm ～0.02mm 之間，因此加工中其間隙控制在織物上增加0.015mm ～0.025mm 之間。涂布量根據(jù)織物的不同而有所改變，如輕質(zhì)織物通常增重約20g/m2干基，重質(zhì)合成及混紡織物增重約40g/m2干基。干燥過程是微多孔層的形成及固化階段，干燥溫度及時間的控制決定了微孔的形狀、大小和開孔率。因此干燥的溫度和時間要嚴格加以控制，配備強制空氣流通系統(tǒng)，使發(fā)泡均勻，并且在整個混合及涂布工藝中盡量防止溶劑的過量揮發(fā)，以免形成疵點。面涂主要是通過各種不同的整理劑獲得提高涂層面的滑性、風格化及抗摩擦性，并且所有的整理工藝都將明顯提高織物的防水功能，通常涂布量5g/m2～15g/m2干基，取決于所希望達到的效果。

干法涂層的工藝及設(shè)備較為簡單，一般將涂層漿配制后即可涂布，比利時UCB 公司Ucecoat NPU/TO 和Ucecoat 2000 special、日本油墨公司的Crioron NYT － 20、郎盛公司的Impranil、Baxenden 公司的Witcoflex 等，都是使用這種方法制造的。

1.2 濕法涂層

由于干法涂層采用的溶劑易燃、易爆、易揮發(fā)且有害，所以人們較傾向于使用濕法涂層。濕法涂層又稱凝固涂層或加水凝聚法，是利用聚氨酯體系的涂層樹脂可溶于二甲基甲酰胺(DMF)中而不溶于水的特性，以DMF 溶解涂層劑(如聚氨酯)制成涂層漿，涂布后浸入水中成凝固膜。由于DMF 能和水成無限混溶，在水中DMF 溶出，而聚氨酯不溶于水，濃度迅速增大，最后沉積在基布上面。在涂層凝固過程中，DMF 從聚氨酯中急劇滲出，形成垂直于薄膜表面的通道微孔。因此，這種高聚物膜的表面呈多孔狀，如果把微孔的直徑控制在0.5μm ～5μm 以內(nèi)，則可制成既透氣又能防水、透濕的防雨布。在濕法加工中重點是如何調(diào)整微多孔層的形狀、大小和開孔率，以適應(yīng)多種用途的性能需求。東麗公司的Entrant，還有美國Builington 公司的ULtrex 都是用這種方法生產(chǎn)的。濕法涂層的工藝流程為:

基布——預(yù)處理——涂布——凝固水洗——干燥——后處理——防水透濕織物

1.3 熱熔法

熱溶法是將熱塑性樹脂作為涂層劑加熱涂布于基布上，待用時，用熱壓輥或熨斗熱壓，使原來涂布在基布上的點狀、線狀或網(wǎng)狀的樹脂再次熔化，黏結(jié)在被加工的面料上，常用于黏合領(lǐng)襯。其工藝流程視涂布方法而異，常見的有以下幾種:

(1)撒粉法。撒粉法是將粉末樹脂用電磁振動裝置均勻撒于基布面上，然后用不接觸烘箱進行固著。此法常用乙烯——乙酸乙烯涂層劑，簡稱EVA襯布加工。

(2)粉點法。粉點法是在兩只熱輥和一只雕刻輥組合設(shè)備上進行涂布。這種雕刻輥上部有涂層劑和刮刀，樹脂落入雕刻輥的陰紋槽內(nèi)，經(jīng)輥加熱后的織物布面溫度可達160℃～180℃，在與雕刻輥接觸的瞬間完成粉末成點的轉(zhuǎn)移。熱輥溫度控制在160℃～240℃，聚酰胺粉末轉(zhuǎn)移溫度在55℃左右，聚乙烯粉末在95℃左右。

(3)漿點法。漿點法主要用于非織造布，基本工藝同圓網(wǎng)印花。

(4)轉(zhuǎn)移成膜法。轉(zhuǎn)移成膜法是先將涂層漿涂在經(jīng)過有機硅預(yù)處理過的轉(zhuǎn)移紙或金屬帶上，然后將基布與轉(zhuǎn)移紙面對面疊合經(jīng)軋壓輥轉(zhuǎn)移到基布上，冷卻后，將轉(zhuǎn)移紙盒加工織物分離即成。該法主要用于輕薄疏松組織且對張力較敏感的一類織物，如紗羅、針織物、非織造布等，全機運行烘干裝置都采用網(wǎng)帶輸送。其工藝流程為:

轉(zhuǎn) 移 紙 涂 布——紙 布 疊 合——軋 壓——冷卻——轉(zhuǎn)移紙和涂層織物分離上卷

2 目前防水透濕涂層織物測試方法與評價

2.1 防水性測試

為了評價服裝的整體防水性能，防水性一般采用全面液體透過實驗來測試，也叫噴淋實驗。實驗在噴霧室中進行，先給假人穿上防護服［2］，從不同方向向假人身上噴表面張力為35 ×10－5N/cm 的水(經(jīng)表面活性劑處理后具有血液的特性)，速度為3L/min，時間20min。測試標準有美國的ASTM F903 －2003(2004)《防護服材料耐液體滲透的標準實驗方法》、ASTM F1359 －2007《淋浴器噴淋狀態(tài)下、人體模型身上的防護罩或防護服的耐液體滲透性的測定用標準實驗方法》、ASTM F1407 －1999a(2006)《化學防護服材料耐液體滲透的實驗方法——滲透杯法》、ASTM F1671 －2007《使用-X174噬菌體穿透率作為實驗系統(tǒng)的血緣性病原體對防護服裝使用的抗?jié)B透材料用標準實驗方法》等以及我國國家標準GB 19802 －2005《醫(yī)用一次性防護服技術(shù)要求》，F(xiàn)Z/T01038 －1994(2009)《紡織品防水性能淋雨滲透性實驗方法》等。

2.2 靜電壓測試

靜水壓指水通過織物時所遇到的阻力。織物能承受的靜水壓越大，防水性或抗?jié)B漏性越好。美國軍用標準中防水產(chǎn)品的耐水壓最低要求為13.7kPa(1395mm H2O)，日本自衛(wèi)隊雨衣的耐水壓都在13.75kPa(1400mm H2O)以上。

靜水壓的測試方法很多，有實地測試、模擬測試和實驗室測試，按加壓的形式可分為動態(tài)法和靜態(tài)法。實地測試方法周期長，花費多，但測試所得數(shù)據(jù)準確。模擬測試必須有環(huán)境控制室，與實地測試相比所需時間大為縮短，數(shù)天內(nèi)便可完成，但花費較高。實驗室測試花費少，時間短，能夠得到相對結(jié)果，較為實用。靜水壓的測試標準有中國國家標準GB/T 4744 －1997《紡織織物 抗?jié)B水性測定 靜水壓實驗》、中國行業(yè)標準FZ/T 01004 －2008《涂層織物抗?jié)B水性的測定》、加拿大標準CAN/CGSB －4.2 No.26.3 －M95:2003《耐水性 表面潑濕測試:潑水測試》、國際標準ISO 1420 －2001《橡膠或塑料涂覆織物 抗?jié)B水性測定》、ISO 811《紡織品 耐水滲透性測定 靜水壓試驗》、日本工業(yè)標準JIS L1092 －2009《紡織物抗水性的試驗方法》、美國紡織化學家和染色家協(xié)會標準AATCC 127《紡織品抗水性:靜水壓試驗》、美國標準測試法(或美國材料實驗協(xié)會標準)ASTM D751 －2006《涂層織物的標準試驗方法》等［3－4］。

2.3 透濕性測試

透濕性是測定在一定溫度、一定濕度和一定的風速下單位時間內(nèi)透過織物單位面積的水汽量，一般用g/(m2·24h)來表示。

(1)控制杯法。包括水蒸氣透過法和干燥劑法，又分為正杯法和倒杯法。主要標準有中國國家標準GB/T 12704.1 －2009《紡織品 織物透濕性試驗方法 第1 部分:吸濕法》、GB/T 12704.2 －2009《紡織品 織物透濕性試驗方法 第2 部分:蒸發(fā)法》、美國材料實驗協(xié)會標準ASTM E 96 －2000《材料的水蒸氣滲透性標準試驗方法》、日本工業(yè)標準JIS L1099 －2006《織物的水蒸氣滲透率的試驗方法》、加拿大標準CAN/CGSB －4.2 No.26.3 －M95:2003《耐水性 表面潑濕測試:潑水測試》、英國標準BS 7209 －1990《水汽滲透衣料織物規(guī)范》等。

(2)出汗熱盤法。也稱皮膚模型法，主要標準有ISO 11092 －1993《紡織品 生理效應(yīng) 穩(wěn)態(tài)條件下耐熱和耐水蒸汽性能的測量(防護熱板排汗試驗)》、歐洲標準DIN EN343 －2007《防護服. 防雨服》、NFPA 1971 －2000《建筑物消防用防護服》、美國材料試驗學會標準ASTM F1868 －2009《熱盤法熱防護織服材料測試方法》等［5－6］。

(3)出汗假人法。出汗假人法的假人有點像熱盤，用來模擬典型人體的形狀和尺寸。假人測試比出汗熱盤測試更具有實際意義，因為它可以考慮更多的變量，包括服裝覆蓋人體的表面積、紡織品的層數(shù)和人體表面空氣層的分布、人體不同部分的皮膚溫度差異、身體的位置和運動狀態(tài)等。但是，還沒有一個出汗假人可以測試在諸如行走時動態(tài)條件下的蒸發(fā)熱阻力。當前，還沒有出汗假人的設(shè)計標準和測試步驟。而且由于出汗假人更加復(fù)雜和昂貴，使得假人測試費用比熱盤法高。

3 結(jié)語

總之，生產(chǎn)防水透濕功能高技術(shù)涂層織物，既符合織物涂層最新發(fā)展趨勢，也順應(yīng)國內(nèi)外市場需求的方向，具有廣闊的經(jīng)濟和社會效益前景。產(chǎn)品技術(shù)含量高，產(chǎn)品附加值高。經(jīng)濟效益顯著。

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［3］潘云芳. 防水透濕涂層織物的發(fā)展及工藝探討［J］. 紡織學報，2004:45 －48.

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