锦棉交织布的防水透湿涂层工艺
刘 伟（潍坊齐荣纺织有限公司 山东 潍坊261031）
六届论文集；177-180（lq036）
【摘要】本文重点介绍了锦棉交织布的防水透湿PU涂层工艺，通过对涂层胶品种、涂层工艺流程、工艺参数的优选，确定了合理的加工工艺，使生产的涂层织物手感柔软，透湿量高,静水压指标满足设计要求。
【关键词】 交织 涂层 防水透湿 工艺
近期国内外涂层技术发展迅速，风格独特、功能各异的涂层产品层出不穷，并逐渐形成两大系列，皮膜感、蜡感、纸质感等风格型涂层使涂层产品市场丰富多彩，抗紫外、防钻绒、防水透湿等功能型涂层更让涂层织物身价倍增。根据市场需求，选择舒适性、高强耐磨性兼顾的锦棉交织迷彩印花磨毛布进行防水透湿涂层，获得了透湿量大、拒水性好、静水压高、穿着舒适、手感柔软的军用野战服装面料。
1 作用机理
所谓涂层整理即是通过不同种类的高分子涂层整理剂在织物表面均匀涂布，经高温交联固化，与织物产生牢固结合，从而使织物产生不同风格或特殊功能的表面整理技术。
目前，织物涂层领域常采用的涂层整理剂主要有聚丙稀酸酯类、聚氨酯类、有机硅弹性体类和聚氯乙烯树脂。不同类别的涂层整理剂价格差别较大，性能也各不相同。其中的水性聚氨酯类涂层胶以其品种繁多、功能各异、价格适中并可满足环保要求而占据市场的主导地位。
根据锦棉交织织物的特点及本课题的设计要求，综合考虑各方面因素，选择水性聚氨酯类（PU）涂层胶作为防水透湿涂层整理剂。
聚氨酯涂层剂是由多元氰酸酯类化合物和含有活泼氢的聚醚类或聚酯类化合物聚合而成的高分子化合物。分子反应式为：n-OCN-R-NCO- +mHO-R′-OH →H-（-O-CO-NH-R-NH-CO-O-R′-）n-OH 分子中有凝聚力很高的氨基甲酸酯基团（-NH-CO-O-），当涂布到基布上经高温焙烘后，涂层胶即通过自身交联而形成热固型的网状薄膜。
2 实验、结果与讨论
2.1 织物规格
N70D ×C21 433×299 +160cm锦棉交织迷彩印花布
2.2 工艺流程的确定
由于成品的用途为军队野战训练服用面料，比较注重透湿效果和手感柔软度，因此确定采用前防水工艺。一方面，前防水可有效提高织物的表面拒水性，并为织物的静水压指标提供必要的保证；另一方面，能够有效防止涂层胶背渗，保证涂膜匀、薄，使织物具有柔软滑爽、富有弹性的手感。
实验工艺流程为：
锦棉交织印花半成品布→浸轧拒水整理剂→拉幅烘干→涂层→焙烘→测试
2.3拒水整理剂的选择
目前使用的拒水整理剂以有机氟类效果最为理想，但不同价位的拒水整理剂拒水效果存在差异。为此，选择不同型号的拒水整理剂进行同成本比较实验，结果如表1。
表1 拒水整理剂比较实验及结果
|
拒水整理剂 型号 |
单价 （元/Kg） |
用 量 （g/L） |
淋水实验 （分） |
耐静水压 （Pa） |
|
AG-480 |
75 |
25 |
90+ |
2200 |
|
TG-410H |
66.5 |
28.2 |
90 |
2010 |
|
GA-2 |
68 |
27.6 |
90 |
1960 |
|
DY |
62 |
30.2 |
90- |
1990 |
注：实验条件：二浸二轧整理剂→热风烘干（120℃）→焙烘（160℃×2min）→测试
依据上述实验结果，选用拒水拒油剂AG-480作为前防水用整理剂。
2.4 涂层胶的选择
确保涂层效果的先决条件是选择适合的涂层整理剂。不同型号的水性PU涂层胶实验测试结果如表2。
表2 涂层胶选择实验
|
涂层胶型号 |
静水压 (Pa) |
透湿量 （g/m2.d） |
涂层成本 （元/米） |
手感 |
|
FS-801 |
1800 |
2850 |
0.83 |
干爽，柔软性略差 |
|
FS-819 |
2280 |
2370 |
0.5 |
手感柔软、发粘 |
|
HU-201 |
3030 |
2130 |
0.92 |
手感较硬 |
实验结果显示，水性皮膜感涂层胶HU-201可显著提高织物的静水压指标，但涂后织物的透湿量最差,手感较硬；水性无光PU涂层胶FS-801对提高织物静水压的作用较小，但最有利于透湿效果的保持；而水性防钻绒PU涂层胶FS-819涂后织物的静水压指标和透湿量居中，且成本最低、手感柔软。但该涂层胶涂后布面发粘，经反复调整焙烘工艺条件亦无明显改善，因此，综合考虑静水压、手感和透湿量，选择无光涂层胶FS-801最为适合。
2.5提高织物静水压的方法
由于所选择的涂层胶抗静水压指标有欠缺，应考虑采用其他方法解决。通常，可采用调整涂层胶配方或增加一道后防水工艺的方法。
2.5.1常规涂层配方（A）
涂层胶FS-801 100%
2.5.2提高静水压指标配方（B）
涂层胶FS-801 99%
交链剂DF-810 1%
2.5.3改善手感配方（C）
涂层胶FS-801 49%
H2O 49%
增稠剂PTF 1%
交链剂DF-810 1%
表3 不同配方的涂层效果
|
涂层配方 |
表面淋水（分） |
静水压 （Pa） |
透湿量（g/m2.d） |
手感 |
成本 （元/米） |
|
A |
90 |
1800 |
2850 |
较柔软 |
0.83 |
|
B |
80 |
4760 |
2790 |
手感略硬 |
0.83 |
|
C |
80 |
4690 |
3840 |
手感柔软 |
0.43 |
注：织物已经前防水，工艺处方：AG-480 20g/L；涂层：干法一刀涂，刀厚1mm，车速：30m/min；热风烘干：100℃，焙烘：160℃×2min
实验结果显示，通过涂层胶配方的调整可较好地解决涂层织物静水压指标不足的缺点。单纯添加交链剂可使织物的静水压指标成倍增加，对透湿效果几无影响，但会使手感变硬，不能满足服装面料手感柔软的要求。为此，采用稀释涂层胶，减少涂膜厚度的办法予以解决，取得了理想的效果。
相对于调整涂层胶配方的方式，增加一道后防水的方法工艺较为繁复，提高静水压的效果也不及前者，只可作为一种补救措施，用于静水压指标不能满足要求的已涂层织物。但进行过后防水的织物表面拒水效果明显提高，特别是涂层面的提高更大。
表4 经后防水整理前后各项指标测试结果：
|
试样 |
工艺 处方 |
拒水（分） |
静水压 （Pa） |
透湿量 g/m2.d |
手感 |
成本 元/米 | |
|
涂面 |
未涂面 | ||||||
|
涂层 |
/ |
80 |
50 |
1800 |
2850 |
/ |
/ |
|
加后防水 |
AG-480 40g/L |
90 |
90 |
2660 |
2890 |
无影响 |
0.38 |
注：织物已经前防水，前防水工艺处方：AG-480 20g/L；涂层：干法一刀涂，刀厚1mm，车速：30m/min；工艺流程：涂层半成品→（后防水）→热风烘干（120℃）→焙烘（160℃×2min）
由于织物于涂层前已经过前防水，具备一定的拒水性能，再进行后防水较为困难，为此采用二浸二轧的方式，并增加防水剂用量，以提高涂层织物对防水剂的吸附量，保证后防水效果。
3.大货生产工艺
根据大量前期实验的结果，最终确定了切实可行的大货生产工艺。
3.1工艺流程
锦棉交织印花半成品布→浸轧防水剂→拉幅烘干→涂层→焙烘→预缩→检验→包装
3.2前防水工艺
3.2.1工艺处方：AG-480 20g/L
3.2.2工艺条件
二浸二轧整理剂（轧余率65%）→预烘（102℃）→拉幅烘干（135℃）
3.3涂层工艺
3.3.1涂层胶配方
FS-801 49%
H2O 49%
PTF 1%
DF-810 1%
3.3.2 涂层方式及参数
涂层设备为意大利产浮刀式涂层机。
依据设备状况及课题设计要求，选择直接干法一刀涂的涂层方式，刮刀厚度1.0 mm，角度90°，98-102℃条件下烘干， 160℃条件下焙烘2min。
4 生产中常见的问题及解决方法
4.1 手感发粘
涂层织物若出现手感发粘现象，应从两方面寻找原因：一是涂层胶选择是否合理，二是烘干及焙烘条件是否满足要求。涂层胶的正确选择是决定涂层织物品质的关键因素，但若涂层后的焙烘工艺不合理，涂层整理剂不能很好地交联成膜，也容易引起织物的手感发粘。
4.2折后白痕
出现折后白痕现象提示涂层胶没有在织物上很好地交联成膜。
首先，检查涂层胶的选择是否合理。不同的涂层胶表现出明显的风格、性能差别，使用条件也各不相同，但即使同一类型的涂层胶，由于基布材质、组织结构的不同，涂层的膜结合牢度也会产生明显的差异。
其次，确定焙烘工艺条件是否合理。织物涂层是高分子材料在织物表面交联成膜的过程。因此焙烘条件是否充分直接影响涂层织物的膜结合牢度。通常，涂层胶生产厂商会根据所提供涂层胶的结构与性能，给出一个大概的焙烘条件，但实际生产中必须针对不同的基布、不同的设计要求进行反复的前期实验，以确定最佳焙烘温度和时间，确保涂层织物的膜结合牢度达到设计要求。
另外，选择不同的防水方式对涂层织物的膜结合牢度有一定影响。通常，采用前防水方式虽然涂膜均匀、成膜薄，手感柔软，但由于经过前防水整理的基布表面光滑，具有一定的拒水性，因而在一定程度上影响水性胶与基布的结合，所以膜结合牢度相对于后防水方式略差。
4.3刀丝
出现刀丝应及时检查涂层刀口是否沾有线头、碎屑、浆皮等杂物，一经发现，立即清除。
涂层胶必须现用现配，并经充分搅拌、过滤。剩浆应密封保管，存放以不超过48小时为宜；再次使用前必须经过表面硬皮去除、搅拌、过滤。
4.4布边漏胶
涂层设备探边装置灵敏度不足、预涂层半成品存在破边、脱针、掉铗疵病时易产生布边漏胶现象，因此涂层半成品的质量必须从严把关。如遇毛边织物，由于毛边影响光电探边装置对边缘的识别，因此更容易出现布边漏胶现象。应将涂层头两端挡料板各内调0.5cm，即可较好地解决布边漏胶的疵病。
5. 成品指标完成情况
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批次 |
拒水 （分） |
静水压（Pa） |
透湿量 （g/m2.d） |
强力 经/纬（N） |
缩水率 经/纬（%） |
手感评价 |
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A |
80+ |
4290 |
3800 |
827/514 |
1.8/2.3 |
干爽、柔软 |
|
B |
80 |
4690 |
3680 |
796/566 |
2.0/2.1 |
干爽、柔软 |
|
C |
80+ |
4370 |
4020 |
863/542 |
2.4/2.0 |
干爽、柔软 |
6.结论
6.1经上述工艺生产的锦棉交织涂层织物手感干爽、柔软，表面淋水＞80分，静水压＞4000Pa，透湿量＞3600g/m2.d，强力及缩水率等机械物理指标也完全满足军队野战训练的服用要求，且工艺重现性好，对实际生产具有指导意义。
6.2添加交链剂可较好地改善水性无光PU涂层胶涂后织物静水压不足的缺点，但用量应严格控制，否则会引起涂层织物手感变硬。
6.3稀释涂层胶的方法可减少涂膜的厚度，改善手感、降低成本，但仅仅是个案，不宜大面积推广。采用此类方法，由于涂覆量不足，往往引起功能性涂层织物相应功能的缺损，风格型涂层则存在丧失应有风格的风险。
