高透濕聚氨酯層壓帳篷面料的開發(fā)

王 麗，熊艷麗，郭 嫣

（1.新疆石河子職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 石河子 832000；2.西安工程大學(xué)，陜西 西安 710048）

帳篷面料透濕性與舒適性有很大的關(guān)系[1]，本研究設(shè)計了一款高透濕層壓復(fù)合帳篷面料，表層采用高密滌綸平紋機(jī)織布，層壓膜采用高透濕熱塑性聚氨酯微孔膜，里層采用純棉平紋機(jī)織布，通過正交實(shí)驗(yàn)及單因素實(shí)驗(yàn)確定織物層壓復(fù)合最優(yōu)工藝方案。對層壓后的織物測試?yán)鞆?qiáng)力、撕破強(qiáng)力、拒水性、透濕性和透氣性，其機(jī)械物理性能可滿足GB/T 27735—2011/ISO 5912：2003野營帳篷標(biāo)準(zhǔn)中對于旅游帳篷一般使用環(huán)境下的要求，同時與里層面料為滌綸的層壓織物相比，織物的整體透濕性提高了35%，與滌綸涂層面料相比，透濕性提高了184%，可改善帳篷內(nèi)濕熱現(xiàn)象，提高舒適感。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及測試儀器

1.1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)選取的帳篷基布的規(guī)格如表1所示。熱熔膠粉的參數(shù)如表2所示。防水透濕膜的參數(shù)如表3所示。

表1 帳篷基布規(guī)格參數(shù)

表2 聚氨酯熱熔膠粉參數(shù)

表3 聚氨酯膜參數(shù)

1.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

平板式壓燙儀，ETH-1_50-OOCP-AR可程式恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)機(jī)，YG（B）026-500型電子織物強(qiáng)力機(jī)，SFZ-H型沾水實(shí)驗(yàn)儀。

1.2 測試方法

1.2.1 剝離強(qiáng)力

參照FZ/T 01085—2009《熱熔粘合襯剝離強(qiáng)力實(shí)驗(yàn)方法》，設(shè)置牽引力夾持器運(yùn)動速度為100 mm/min，夾持器的間距為50 mm，將試樣剝開50 mm放入夾持器中，開啟測試剝離強(qiáng)力，共測試5組數(shù)據(jù)，計算平均值。

1.2.2 透濕性

參照GB/T 12704.2—2009《紡織品 織物透濕性實(shí)驗(yàn)方法 第2部分：蒸發(fā)法》。實(shí)驗(yàn)箱設(shè)置溫度為38 ℃，相對濕度為50%，將34 mL溫度為38 ℃的蒸餾水倒入透濕杯中，試樣面朝上放在密封杯上，用壓環(huán)固定好。計算24小時每平方米水分透過織物的重量。

1.2.3 拉伸斷裂強(qiáng)力

參照GB/T 3923.1—1997《紡織品 織物拉伸性能 第1部分：斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定 條樣法》。試樣尺寸：50 mm×250 mm，梯形取樣；隔距長度：200 mm；拉伸速度：100 mm/min，經(jīng)、緯均測試五塊面料，計算平均值。

1.2.4 撕破強(qiáng)力

參照GB/T 3917.3—2009《紡織品 織物撕破性能 第3部分：梯形試樣撕破強(qiáng)力的測定》。設(shè)置夾鉗間距25 mm，拉伸速度100 mm/s，梯形取樣，可得到不同經(jīng)緯位置5組數(shù)據(jù)，取平均值。

1.2.5 防水性

參照GB/T 4745—1997標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)方法，將試樣正面放置在卡環(huán)上，設(shè)置角度為45°，噴嘴距離試樣中心150 mm，用250 mL蒸餾水噴淋25 s，將織物水平正面向下，敲打兩次，對試樣潤濕程度進(jìn)行級別判定。

2 結(jié)果與討論

2.1 層壓工藝參數(shù)設(shè)計和優(yōu)化

層壓復(fù)合工藝中織物與薄膜間的上膠量、層壓復(fù)合時間、壓板溫度直接影響織物剝離強(qiáng)力和透氣性[2]。設(shè)計正交實(shí)驗(yàn)方案時，將織物與薄膜間的上膠量、層壓復(fù)合時間、層壓溫度作為3個影響因素，所得數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 層壓復(fù)合帳篷面料工藝正交實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果分析

對剝離強(qiáng)力而言，最優(yōu)工藝為A2B3C3；影響程度：層壓溫度＞施膠量＞層壓時間。各因素對透濕性的影響程度為：織物與薄膜間上膠量＞熱壓溫度＞熱壓時間，最優(yōu)工藝為：A3B2C2。

由剝離強(qiáng)力及透濕性結(jié)果分析未得到統(tǒng)一的最優(yōu)組合，需要進(jìn)一步分析獲得最佳方案。剝離強(qiáng)力的值在A2和A3水平下差異不大，但透濕性在A3條件下顯著好于A2水平上，因此A因素選擇A3；B因素對織物透濕性和剝離強(qiáng)力影響都較小，從提高織物的透濕性出發(fā)，B因素選擇B2；C因素是影響織物透濕性的主要因素，對織物剝離強(qiáng)力影響較小，所以C因素應(yīng)該選擇C2；綜合分析后，得出最佳層壓工藝為A3B2C2，即層壓溫度140 ℃，層壓時間60 s，表層與中間膜的上膠量以及里層與中間膜的施膠量均為20 g /m2。

2.2 層壓帳篷面料的性能測試

采用優(yōu)化后的工藝對設(shè)計面料進(jìn)行層壓復(fù)合，獲得滌綸/高透濕熱塑性聚氨酯膜/棉層壓復(fù)合織物，標(biāo)記為1#；采用相同工藝層壓復(fù)合一塊滌綸/高透濕熱塑性聚氨酯膜/滌綸的復(fù)合織物，標(biāo)記為2#；滌綸織物進(jìn)行聚氨酯涂層，標(biāo)記為3#。將2#和3#織物作為對比樣，對織物進(jìn)行測試并分析結(jié)果。

2.2.1 織物拉伸斷裂性能測試及分析

對3種試樣進(jìn)行拉伸斷裂性能測試，試樣結(jié)果如表5所示。

表5 拉伸斷裂強(qiáng)力比較

1#織物拉伸斷裂強(qiáng)力略低于2#織物，但明顯大于3#織物。復(fù)合帳篷布的斷裂強(qiáng)力是由基布的力學(xué)性能決定的，基布的拉伸斷裂強(qiáng)力越大，復(fù)合后強(qiáng)力值也大[3]。3塊織物的拉伸斷裂強(qiáng)力均滿足國家?guī)づ裢扑]標(biāo)準(zhǔn)對旅游帳篷一般使用環(huán)境下的要求800 N。

2.2.2 織物撕破性能測試及分析

對3種試樣進(jìn)行撕破性能測試，結(jié)果如表6所示。

表6 撕破強(qiáng)力比較

1#織物的撕破強(qiáng)力略低于2#織物，但優(yōu)于3#織物。撕破發(fā)生時，撕破三角區(qū)變大、紗線強(qiáng)度高、受力紗線多，則撕破強(qiáng)力大，反之則小。層壓復(fù)合織物由于黏合劑的滲入，使織物紗線滑移受阻，撕破三角區(qū)變小，撕破強(qiáng)力值變小。復(fù)合織物各層的彈性若差異較大，也會導(dǎo)致受撕破力時各層撕破三角區(qū)的大小不同，受力不均勻。所以，復(fù)合后織物的撕破強(qiáng)力比單層織物的撕破強(qiáng)力大，但小于各層面料撕破強(qiáng)力之和。所測試面料撕破強(qiáng)力值遠(yuǎn)大于國家?guī)づ裢扑]標(biāo)準(zhǔn)旅游帳篷一般使用環(huán)境下撕破強(qiáng)力的要求15 N。

2.2.3 織物透濕性能測試及分析

織物透濕性能比較如表7所示。

表7 織物透濕性能比較

1#復(fù)合織物的透濕性優(yōu)于2#復(fù)合織物，3#聚氨酯涂層織物透濕性最差。通過將層壓復(fù)合織物的里層面料設(shè)計為高吸濕纖維面料，可以顯著提高層壓織物整體的透濕性，與里層織物為滌綸的層壓織物相比，層壓織物的整體透濕性提高了35%；與滌綸涂層面料相比，透濕性提高了184%。高透濕面料可使帳篷內(nèi)水汽及時排出帳篷外，改善帳篷內(nèi)濕熱、內(nèi)壁掛露的現(xiàn)象。

2.2.4 防水性能測試及分析

經(jīng)沾水測試及耐靜水壓測試，本實(shí)驗(yàn)制得的層壓帳篷織物的防水性測試結(jié)果為5級，耐靜水壓值為80 kPa，可防暴雨，且防水性優(yōu)良，滿足戶外使用需要。

3 結(jié)語

以高密滌綸平紋織物為表層面料、熱塑性聚氨酯熱熔膠和熱塑性聚氨酯微孔膜為基材、棉平紋布為里層面料，在熱壓溫度為140 ℃、熱壓時間為60 s、上膠量為20 g/m2時，制得的層壓復(fù)合帳篷織物綜合性能較優(yōu)，透濕量可達(dá)6 576 g/[m2·（24 h）]，是一款具有高透濕性和舒適性的帳篷面料。