季 媛，李朝暉

（江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院紡織服裝學(xué)院，江蘇南通 226000）

防水透濕功能性面料被稱為“可呼吸織物”，水在一定壓力下不能浸透該類織物，但人體散發(fā)的汗液卻能以水蒸氣的形式通過織物傳導(dǎo)到外界，使穿著者保持干爽、溫暖，廣泛應(yīng)用于體育、休閑、戶外野營、軍事國防、高危戶外作業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、消防等特殊領(lǐng)域［1］。防水透濕功能性面料按加工方式分為高密度織物、涂層織物、層壓織物。高密度織物開發(fā)成本高，應(yīng)用有局限性；涂層織物價(jià)格低，除了濕法轉(zhuǎn)移涂層面料外，其他涂層面料的防水透濕性能較差，手感也不盡如人意；相對(duì)而言，層壓織物性能優(yōu)異，在工藝技術(shù)上具有選材范圍廣、設(shè)計(jì)靈活和污染少的優(yōu)點(diǎn)［2-3］。近年來，關(guān)于層壓織物防水透濕膜制備及其性能的研究較多，而對(duì)層壓織物生產(chǎn)工藝的研究相對(duì)較少。以瑞士Cavimelt 涂層層壓生產(chǎn)線為例，分析了膜種類、熱熔膠黏度和涂敷量、織物選用及固化條件等對(duì)防水透濕功能性面料性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料

面料：1#全滌春亞紡（50D×50D，665 根/10 cm×409 根/10 cm），2#全滌提花面料（75D×75D，496 根/10 cm×402 根/10 cm），3#全尼龍塔絲?。?0D×160D，617根/10 cm×283 根/10 cm）。防水透濕膜：PTFE 膜、TPU膜。熱熔膠：通用型PUR（美國Fuller）、有機(jī)氟處理面料專用型PUR（德國Henkel）。

1.2 生產(chǎn)工藝

第一步涂層轉(zhuǎn)移，將熔融的熱熔膠注入熱的儲(chǔ)膠槽，在刮刀的作用下將熱熔膠擠入加熱的雕刻輥凹槽內(nèi)，然后通過涂層支撐輥的擠壓作用將熱熔膠從雕刻輥轉(zhuǎn)移到膜上，膜隨之與雕刻輥分離；第二步層壓復(fù)合，織物與涂有熱熔膠的膜通過層壓輥在常溫下通過一定壓力復(fù)合在一起；第三步堆置固化，在一定溫度和相對(duì)濕度下放置一段時(shí)間使熱熔膠固化。

1.3 測試

透濕量：參照J(rèn)IS L-1099 B1進(jìn)行測試［4］。

抗?jié)B水性：參照GB/T 4744—1997進(jìn)行測試［4］。

耐水洗性能：參照GB/T 8629—2017 進(jìn)行水洗，比較水洗前后的耐靜水壓。

2 結(jié)果與討論

2.1 影響防水透濕功能性面料性能的因素

2.1.1 防水透濕膜

防水透濕膜按透濕機(jī)理大致可分為微孔型和無孔型兩類［2］。由圖1 可以看出，不論與何種面料復(fù)合，由PTFE 膜復(fù)合的防水透濕面料透濕量比TPU 膜都要高很多。這與其透濕機(jī)理有關(guān)，PTFE 膜是微孔透濕，其孔徑介于雨水與水蒸氣之間，水蒸氣可以自由穿過孔道，阻力較小，因此透濕量大；而TPU 膜是無孔親水性透濕，水蒸氣需要與親水基團(tuán)結(jié)合，通過織物內(nèi)外的蒸汽壓差穿過膜，阻力較大，速率較慢，因此透濕量小。

圖1 不同防水透濕面料的透濕量

由表1 可知，使用TPU 膜和PTFE 膜的防水透濕面料耐靜水壓均大于98.1 kPa，表現(xiàn)出優(yōu)良的抗?jié)B水性能，TPU 膜略優(yōu)于PTFE 膜；TPU 膜的耐水洗性能更好，PTFE 膜經(jīng)5 次洗滌后耐靜水壓下降較多，但也能滿足服裝的耐水洗要求。

表1 兩種薄膜貼合后面料的抗?jié)B水性

綜上所述，PTFE 膜復(fù)合面料的透濕性能優(yōu)于TPU 膜復(fù)合面料，但TPU 膜的耐靜水壓和耐水洗性能比PTFE 膜好。PTFE 膜由于生產(chǎn)加工難度大、價(jià)格昂貴，一般用于高要求或惡劣條件下使用的專業(yè)登山服、防寒服、消防服、軍服、野外作業(yè)服等。TPU 膜雖然透濕性能略差，但價(jià)格便宜，主要用于普通防護(hù)服、運(yùn)動(dòng)服、雨披、休閑風(fēng)衣等。

2.1.2 面料

普通面料織成的防水透濕功能性織物雖然能很好地保證水無法透過，但織物表面會(huì)被水潤濕或吸收水分，增加衣服質(zhì)量并有潮濕感，同時(shí)會(huì)在織物表面形成一層水膜，降低透濕性能，容易發(fā)生滲透，所以外層面料通常都要經(jīng)過防潑水整理，以保證織物淋水后不被潤濕，提升穿著體驗(yàn)感。但外層面料經(jīng)防潑水整理后表面性能發(fā)生改變，表面張力減小，潤濕難度加大，粘合效果變差，從而影響層壓織物的耐靜水壓和耐水洗性能。層壓工藝：熱熔膠1、TPU 膜，熱熔膠涂敷量9～11 g/m2，固化溫度30 ℃，相對(duì)濕度90%，固化時(shí)間48 h。由表2 可知，3 種外層面料經(jīng)過防潑水整理后抗?jié)B水性能明顯下降，耐水洗牢度下降幅度更大；3#面料經(jīng)防潑水整理后的粘合效果比1#面料和2#面料差，說明潑水尼龍面料比潑水滌綸面料更難粘合；水洗后防潑水面料局部出現(xiàn)氣泡，說明熱熔膠脫落，不能滿足服裝的質(zhì)量要求。因此該工藝適用于外層面料為普通面料的織物，不適用于外層面料經(jīng)過防潑水整理的織物。

表2 面料防潑水整理前后的抗?jié)B水性能

2.1.3 熱熔膠

層壓工藝：熱熔膠1、熱熔膠2，涂敷量9～11 g/m2，將TPU 膜與3 種防潑水面料進(jìn)行層壓復(fù)合，固化溫度32 ℃，相對(duì)濕度90%，固化時(shí)間48 h。由表3 可知，無論是滌綸織物還是尼龍織物，使用熱熔膠2 的防水透濕面料水洗前后的耐靜水壓都高于熱熔膠1，說明熱熔膠2 更適合外層面料經(jīng)過防潑水整理的織物；尼龍面料水洗后耐靜水壓下降程度較滌綸面料明顯，說明此工藝粘合尼龍面料有缺陷，需要改進(jìn)。

表3 熱熔膠對(duì)耐靜水壓的影響

2.1.4 熱熔膠黏度

熱熔膠黏度低，流動(dòng)性大，容易透過面料影響織物的外觀、手感和粘結(jié)強(qiáng)度；黏度過高又會(huì)造成膜與雕刻輥難分離。以熱熔膠1 為例，在車速為10 m/min，不同黏度條件下對(duì)1#面料進(jìn)行粘合，觀察其在涂層轉(zhuǎn)移和層壓復(fù)合時(shí)的工作狀態(tài)。由表4 可知，熱熔膠黏度為8 000～10 000 mPa·s 時(shí)，涂層轉(zhuǎn)移能夠順利進(jìn)行，沒有明顯的拉絲現(xiàn)象，層壓復(fù)合時(shí)不產(chǎn)生透膠，手感較好，可以確保工業(yè)化生產(chǎn)的連續(xù)運(yùn)行以及優(yōu)良的品質(zhì)。熱熔膠黏度主要由雕刻輥的溫度來決定，但每種熱熔膠的黏度隨溫度變化的趨勢不同。圖2 為通用型PUR 和有機(jī)氟處理面料專用型PUR 的黏度-溫度變化曲線。

表4 熱熔膠在不同黏度下的工作狀態(tài)

圖2 通用型PUR 和有機(jī)氟處理面料專用型PUR 的黏度-溫度變化曲線

由圖2 可看出，在相同溫度下，專用型PUR 的黏度要比通用型PUR 高；黏度為8 000 mPa·s 時(shí)，通用型PUR 的溫度為85 ℃左右，專用型PUR 的溫度為89 ℃左右。因此，雕刻輥的溫度應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)所用的熱熔膠黏度來選擇。

2.1.5 熱熔膠涂敷量

瑞士Cavitec 復(fù)合設(shè)備一般配備3 種涂敷量的雕刻輥：13～15 g/m2、9～11 g/m2、5～7 g/m2。層壓工藝：黏合劑2，TPU 膜，3 種潑水面料，固化溫度32 ℃，相對(duì)濕度90%，固化時(shí)間48 h。測試涂敷量變化對(duì)防水透濕層壓織物耐靜水壓的影響，結(jié)果見表5。

表5 涂敷量對(duì)耐靜水壓的影響

由表5 可知，面料的耐靜水壓隨著涂敷量的增加而升高，尤其是水洗后，3#面料的耐靜水壓提升更明顯，說明粘合潑水面料需要適當(dāng)?shù)卦黾油糠罅坎拍苡休^好的粘合效果。由于熱熔膠具有一定的黏度和粘結(jié)強(qiáng)度，在熱熔膠從雕刻輥轉(zhuǎn)移到膜的瞬間，需要有一定的拉力才能把膜與雕刻輥分離，若車速過快，可能會(huì)出現(xiàn)兩種情況：（1）需要很大的拉力把膜與雕刻輥分離，但由于膜很薄、彈性好，易拉伸變形，來不及恢復(fù)就已經(jīng)和面料粘接在一起，影響層壓織物的外觀和性能；（2）膜與雕刻輥還來不及分離就被卷入雕刻輥，無法生產(chǎn)?？偨Y(jié)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，無論是何種膜，速度不宜超過30 m/min；針對(duì)不同的膜、面料以及品質(zhì)要求，速度一般控制在10～15 m/min。

2.2 固化工藝對(duì)熱熔膠固化率的影響

固化率是衡量固化效果的指標(biāo)，受相對(duì)濕度、溫度和時(shí)間的影響［5］。熱熔膠的固化必須在一定的環(huán)境濕度下才能完成。由圖3 可以看出，在溫度一定時(shí)，固化率隨著相對(duì)濕度的增加而明顯提高，但是增加趨勢隨著時(shí)間的延長而放緩。當(dāng)相對(duì)濕度為90%時(shí)，熱熔膠放置24 h 固化率就能達(dá)到90%；而在相對(duì)濕度為20%時(shí)，即使放置了72 h，固化率也僅在50%左右。因此，相對(duì)濕度對(duì)固化率及固化效率的影響非常明顯，固化時(shí)要盡量提高相對(duì)濕度，才能有效地保證熱熔膠充分固化。

圖3 固化率與相對(duì)濕度的關(guān)系曲線（20 ℃）

由圖4可知，在相對(duì)濕度一定，溫度小于20 ℃時(shí)，需要較長的時(shí)間才能達(dá)到高的固化率；在溫度大于30 ℃時(shí)，只需要不到24 h固化率就能達(dá)到90%。

由圖3、圖4 可知，升高溫度和增大相對(duì)濕度都可以提高固化率、縮短固化時(shí)間。當(dāng)溫度與相對(duì)濕度確定時(shí)，時(shí)間越長，固化效果越好，特別是當(dāng)溫度為20～30 ℃、相對(duì)濕度為50%～90%時(shí)，在12～24 h 內(nèi)固化率就能達(dá)到90%以上。雖然在溫度小于20 ℃、相對(duì)濕度小于50%的情況下，延長固化時(shí)間也可以達(dá)到高固化率，但從實(shí)際生產(chǎn)效率考慮，固化時(shí)間不宜過長，一般控制在兩天以內(nèi)。

圖4 固化率與溫度的關(guān)系曲線（相對(duì)濕度50%）

3 結(jié)論

（1）根據(jù)服裝的用途及透濕性要求來選擇合適的膜，PTFE 膜是在惡劣環(huán)境下使用的理想材料，一般情況下使用TPU 膜即可。

（2）為了提高防水透濕面料的防水性能，可對(duì)粘合面料進(jìn)行防潑水整理，但要選用專用型熱熔膠，根據(jù)成品品質(zhì)要求確定合適的涂敷量。

（3）防水透濕面料較為理想的生產(chǎn)工藝：粘合溫度是熱熔膠黏度為8 000～10 000 mPa·s 時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度，運(yùn)行速度一般為10～15 m/min，固化溫度盡量保持在30 ℃及以上，至少不要低于20 ℃，固化相對(duì)濕度盡量保持在90%以上，至少不低于50%，固化時(shí)間一般控制在兩天以內(nèi)。