高防水高透濕登山運(yùn)動服面料的設(shè)計與開發(fā)

陳曉春，趙　磊

(1 安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院　紡織服裝系，安徽　合肥　230011；

2 江蘇省生態(tài)紡織工程技術(shù)研發(fā)中心，江蘇　鹽城　224005)

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高防水高透濕登山運(yùn)動服面料的設(shè)計與開發(fā)

陳曉春1，趙磊2

(1 安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院紡織服裝系，安徽合肥230011；

2 江蘇省生態(tài)紡織工程技術(shù)研發(fā)中心，江蘇鹽城224005)

摘要：以尼龍塔絲隆為基布，聚氨酯及多種助劑為膠料，經(jīng)過基布前處理、轉(zhuǎn)移貼合、熟成、撥水整理等主要加工步驟，其中采用離型紙進(jìn)行轉(zhuǎn)移的復(fù)合加工是本次產(chǎn)品開發(fā)的核心技術(shù)，通過各工序工藝參數(shù)的優(yōu)化可賦予尼龍塔絲隆織物高防水高透濕性。按照標(biāo)準(zhǔn)對新產(chǎn)品測試得出結(jié)論：耐水壓已經(jīng)達(dá)到21000mmH2O，透濕度也達(dá)到35200g/m2.24h，剝離強(qiáng)度達(dá)到0.4N/mm，水洗外觀在 40℃下達(dá)到 5A 要求，完全能滿足戶外登山運(yùn)動服對防水透濕的要求。

關(guān)鍵詞：高防水；高透濕；運(yùn)動服；面料；轉(zhuǎn)移貼合

人在劇烈運(yùn)動時，產(chǎn)生的熱量可以達(dá)到平時基礎(chǔ)水平的10～16倍；在寒冷的環(huán)境中肌肉的寒戰(zhàn)可使機(jī)體能量代謝率增加4～5倍，而這些都會使人體溫度增加。首先，外部登山、滑雪環(huán)境溫度一般都在零下30℃；其次，由于登山、滑雪過程中的運(yùn)動強(qiáng)度大，人體肌肉溫度將達(dá)到 40℃以上[1]，人體散發(fā)出的熱氣必須盡快通過衣服排出體外，而常規(guī)的防水透濕面料無法滿足極限環(huán)境下的運(yùn)動需求，這就需要具有更高耐水壓、更高透濕度的戶外運(yùn)動面料來滿足極限運(yùn)動的要求。因此，開發(fā)研究適合登山、滑雪等極限環(huán)境，耐水壓和透濕度達(dá)20K/20K以上的高防水高透濕尼龍塔絲隆面料具有較高的附加值和市場發(fā)展?jié)摿Α?/p>

高防水高透濕登山運(yùn)動服以尼龍塔絲隆為基布，聚氨酯及多種助劑為膠料，采用離型紙進(jìn)行轉(zhuǎn)移的復(fù)合加工工藝技術(shù)，賦予尼龍塔絲隆織物高防水高透濕性，且加工而成的運(yùn)動服能保持錦綸織物高強(qiáng)度、高耐磨性，織物風(fēng)格具有粗獷、挺刮、保暖等特點(diǎn)，該織物除了可以制作高檔登山服以外，也是制作滑雪服、航海服的首選面料。

1產(chǎn)品規(guī)格及工藝流程

1.1基布規(guī)格及整理方法

幅寬：160cm

經(jīng)絲：70D 錦綸長絲(FDY)

緯絲：160D 錦綸空氣變形絲

經(jīng)緯密：430*200 根/10 厘米

克重：150～160g/m2

密度：228T

織物組織：平紋

整理：轉(zhuǎn)移貼合&撥水整理

1.2其他材料

離型紙；高透濕性聚氨酯(含固量 30～45%)溶劑(二甲基酰胺 DMF、丁酮 MEK、甲苯 TOL)、干燥劑、固化劑、促酶、色膏等。

1.3工藝流程

防水高透濕登山運(yùn)動服的總體工藝路線如下，需要經(jīng)過基布前處理、轉(zhuǎn)移貼合、熟成、撥水整理四大步驟，其中基布前處理、轉(zhuǎn)移貼合及撥水整理的工藝流程簡圖分別如圖1、圖2和圖3所示?？紤]到塔絲隆基布與PU 膜粘著牢度要求，前處理對基布進(jìn)行軋光，而考慮到耐水壓、透濕度的指標(biāo)要求，撥水整理工藝設(shè)計在剝離后進(jìn)行。

圖1前處理軋光生產(chǎn)流程

圖2轉(zhuǎn)移貼合生產(chǎn)工藝流程

圖3撥水整理工藝流程

2產(chǎn)品性能測試及加工技術(shù)要點(diǎn)

2.1產(chǎn)品性能測試

織物洗滌后的外觀保持性按照AATCC 124-2011進(jìn)行測試；紡織物抗水性(靜水壓)按照J(rèn)IS L1092-2009進(jìn)行測試；織物的透濕性按照ASTME96-2000進(jìn)行測試。

2.2加工技術(shù)要點(diǎn)

2.2.1基布的選擇

基布選擇是決定能否獲得極限度的高防水高透濕面料的關(guān)鍵，由于開發(fā)出的面料主要應(yīng)用在登山、滑雪等特殊環(huán)境中，所以，除了考慮面料本身穿著舒適性、保暖性以外，還要特別關(guān)注基布與膜之間的粘著性能，以及面料表面涂層的轉(zhuǎn)移性能，此外基布的組織結(jié)構(gòu)以及紗線本身的透氣性能和吸濕性能也有一定的影響。塔絲隆又名塔絲綸，它是以錦綸長絲和錦綸空氣變形絲為經(jīng)緯紗織成的一種新型面料，常用70D 錦綸長絲作為經(jīng)線，160D、320D 等錦綸空氣變形絲作為緯線，織物組織有平紋、變化組織、緞紋以及小提花組織等，用此面料加工成的服裝穿著舒服，保暖性、透氣性好，而且價格經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。為此，根據(jù)透濕度和耐水壓的要求并結(jié)合市場需求，以 228T 塔絲隆作為基布進(jìn)行開發(fā)高防水高透面料產(chǎn)品。

2.2.2高防水高透濕加工機(jī)理

用高透濕性聚氨酯和各類助劑作為面膠和底膠，經(jīng)轉(zhuǎn)移貼合整理后，在織物上復(fù)合一層很薄的高聚物，這種高聚物須為一種嵌段共聚物即在大分子鏈上引入親水鏈段，將其制成高透膜，在一定溫度和濕度條件下水分子以薄膜上親水鏈段上的親水基作為階梯，通過“吸附—擴(kuò)散—解吸”的方式從高濕度側(cè)傳遞到低濕度側(cè)，從而達(dá)到高透濕的目的。而高防水來自薄膜本身的連續(xù)性和較大的膜表面張力，由于涂層膜是無孔的，因而兼有優(yōu)良防風(fēng)性和防水性。

2.2.3轉(zhuǎn)移貼合關(guān)鍵技術(shù)

(1)膠料配制與粘度控制

由于產(chǎn)品開發(fā)需要面料的防水透濕量達(dá)20K/35K，因此，需選用單組分溶劑型高透濕度聚氨酯作為織物的面層膠料。另外，由于復(fù)合的基布是輕薄型，單組分聚氨酯的滑移和抗阻塞性要好。轉(zhuǎn)移貼合中，接著膠料的上膠工藝及其與基布的層壓工藝，也是比較重要的工序。由于塔絲隆作為一種輕薄織物，在涂層時選用的粘膠劑需要柔軟度高，當(dāng)粘膠劑100%伸長時的抗張模量應(yīng)要達(dá)到3.6MPa左右，膠料具體配方如下表。

膠料配方表

層次面膠底膠PU樹脂100(固含量31%)100(固含量43%)溶劑45～6520～40助劑1.5～2架橋劑7～9促進(jìn)劑1～2.5

(2)上膠量和貼合壓力

掌握涂布量是控制質(zhì)量的關(guān)鍵，當(dāng)面層涂膠厚度增加時，轉(zhuǎn)移涂層后的織物的耐磨性和強(qiáng)度均有所增強(qiáng)，不過透濕量下降較明顯；當(dāng)接著層涂膠厚度增加，剝離強(qiáng)力明顯提高，但透濕性能和手感下降較明顯。因此，PU 涂層劑用量的多少，將決定新產(chǎn)品開發(fā)的加工成本，必須對其加以平衡。結(jié)合基布的規(guī)格，涂布膠厚度在19-21μm。此外，貼合壓力也是影響產(chǎn)品性能指標(biāo)的關(guān)鍵。貼合壓力大小對產(chǎn)品手感及粘貼牢度產(chǎn)生一定的影響，貼合壓力過大，產(chǎn)品的粘貼牢度有所提高，但手感比較僵硬；貼合壓力過小，產(chǎn)品的手感柔軟度有所提高，但粘貼牢度達(dá)不到要求。綜合考慮產(chǎn)品的各個方面，貼合壓力應(yīng)控制在3.5KG 左右為宜。

(3)烘干溫度、車速、風(fēng)量

烘干溫度、車速、風(fēng)量是聚氨酯成膜性能好壞的重要因素，對織物防水透濕性有很大的影響。若烘干溫度高，則溶劑的揮發(fā)速度快，導(dǎo)致高聚物分子鏈段運(yùn)動速度加快，對高透膜的生成率和透濕性的提高有促進(jìn)作用；若溶劑的揮發(fā)速度過高，則高透膜的升溫速率也會加快，則膜面升溫也相應(yīng)加快，導(dǎo)致膜表面產(chǎn)生龜裂和氣孔現(xiàn)象，防水性能下降。綜合考慮產(chǎn)品的各個方面，烘干溫度控制在80℃至 120℃之間、貼合輪溫度控制在90～120℃之間為宜。

車速對成膜和貼合質(zhì)量也會有較大的影響，速度過快，成膜質(zhì)量差，膜表面容易產(chǎn)生氣泡，且膠料粘性不夠，粘結(jié)牢度差，織物手感發(fā)硬。綜合考慮，車速要偏慢，成膜時車速應(yīng)控制在12～16m/min、貼合時車速控制在22-26m/min為宜。此外，風(fēng)量的控制也不能忽視，風(fēng)量大，則面膠中溶劑揮發(fā)過快，成膜表面易產(chǎn)生孔洞；且風(fēng)量過大，接著膠干燥速度會過快，導(dǎo)致基布與膜之間不易貼牢，因此宜風(fēng)量要偏小掌握。

(4)熟成溫度和時間

由于接著時是半烘干貼合，因此接著層的固化效果取決于熟成的溫度和時間。產(chǎn)品開發(fā)選用溫度 70℃和 48 小時熟成工藝，可使產(chǎn)品完全固化，并提高膜的剝離強(qiáng)度。

3結(jié)束語

本次所開發(fā)的高防水高透濕登山服面料，按照各標(biāo)準(zhǔn)測試得出：耐水壓已經(jīng)達(dá)到21000mm H2O，透濕度也達(dá)到35200g/m2.24h，剝離強(qiáng)度達(dá)到0.4N/mm，水洗外觀在 40℃下達(dá)到 5A 要求，完全能滿足戶外登山、滑雪消費(fèi)者對服裝防水透濕要求。 該產(chǎn)品具有較高的附加值和市場發(fā)展?jié)摿?，這種高防水高透濕面料在性能、檔次、質(zhì)地、服用等多方面處于同類產(chǎn)品的領(lǐng)先地位，適合作為登山服、滑雪衣、防寒外套、航海服等防護(hù)面料，有著很好的市場需求前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱大年.生理學(xué)[M].長沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2000：119—123.

(責(zé)任編輯：文涵)

收稿日期：2016—05—05

作者簡介：陳曉春(1971—)，男，安徽宿州人，安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，全國紡織服裝職業(yè)教育教學(xué)指導(dǎo)委員會針織技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會委員，主要研究方向：紡織新技術(shù)、新材料和新產(chǎn)品的開發(fā)研究和紡織專業(yè)高等職業(yè)教育。

中圖分類號：TS1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1672—9536(2016)02—0026—04

Abstract：The nylon taslan is used as the base cloth and the polyurethane，the variety additives are used for glue material.The main processing steps include the pre-processing of base cloth，the transfer laminating，the maturation process and water finishing.The composite technology of release paper used for transferring is the core technologies for development of this new product.Through the parameters of optimization about each process，it can gives nylon taslan with high waterproof and high breathable properties，the new developed products are tested according to standards and conclusion is made that： resistance hydraulic has reached 21000mmH2O，water vapor permeability also reached 35200 g/m2.24h，peel strength has reached 0.4N/mm，washing surface at 40℃ can meet 5A requirement.So the new developed products can meet the requirements of waterproof and breathable properties about outdoor climbing gym suit.

Key words：high waterproof; high moisture permeability; athletic wear; fabric; transfer laminating