PU膜层压水刺黏合衬的加工工艺研究yd16402

赵磊      盐城纺织职业技术学院，江苏盐城224005

收稿日期：2012-07-19；修回日期：2013-01-19

基金项目：江苏省现代教育技术研究课题(2011-R-18799)；2011年盐城纺织职业技术学院院级课题

作者简介：赵磊(1984-)，男，讲师，从事纺织新材料新技术的研究。

原载：上海纺织科技2013/7；9-11

 

【摘要】以粘胶纤维水刺黏合衬、TPU和PU膜为材料，采用层压的方式制备复合织物，分析了黏合衬、PU膜及复合织物的强伸性、悬垂效果、透气透湿及防水效果，以TPU用量、温度及复合压力为变化参数探讨其对复合织物服用性能的影响。研究结果表明：黏合衬与PU膜复合后，复合织物的拉伸断裂强力变化较大，但悬垂性变化较小，而防水效果有所改善，透湿、透气效果比高透PU薄膜要小，综合而言，当 TPU用量为15 g／m2、复合压力为5 MPa、复合温度为75℃时，复合织物的各项性能都比较好。

【关键词】黏合衬；PU膜；复合织物；服用性能

【中图分类号】TSl77 文献标识码：B 文章编号：1001-2044(2013)07-0009-03

 

防水透湿织物是采用特殊的黏合剂，将具有防水透湿功能的微孔薄膜或亲水性无孔薄膜与普通织物通过层压工艺复合在一起形成的。对其进行的研究主要集中在针织物、机织物与PU膜之间的复合性能，近来对市场上对非织造物的需求逐渐增多，但对非织造物与PU膜之问的复合研究比较少。

黏合衬作为服装材料的辅助材料，在服装加工中应用越来越多，本文通过在不同TPU用量、层压温度、层压压力的工艺条件下，采用粘胶纤维水刺黏合衬与PU膜复合，对比它们的防水、透湿、透气、拉伸、悬垂等性能，得出最佳的层压复合工艺，为进一步提升黏合衬的服用性能提供参考。

1  实验部分

1.1  实验材料

水刺粘胶纤维黏合衬由浙江金三发集团提供；热熔胶TPU由江阴市理想橡塑科技有限公司提供；高透PU膜由江苏悦达家纺研究所提供；复合织物采用青岛鑫城一鸣橡胶机械有限公司提供的平板硫化机XLB-D300×300×2／0.25MN进行自制。

1.2  实验仪器

各织物的拉伸性能均采用YC065C电子式织物强力仪进行测试；悬垂性采用YG811 L织物悬垂性测定仪进行测试；透气性采用YG461 E数字式织物透气量仪测试；防水性能采用YC813型沾水试验仪进行测试；透湿性能采用YGSO1型透湿试验箱进行测试。

1.3  复合织物的制备

图1为复合织物的制备简图。

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图1 复合织物的制备简图

如图1所示，PU高透膜与黏合衬之间热熔胶是通过40目的钢丝网均匀地洒在黏合衬的表面，试样准备好放在平板硫化机上，按照设定温度和压力进行层压复合。研究发现最佳复合时间为15 s，实验方案见表1。

表1 试验方案

实验编号

热熔胶用量／g/m2

复合压力／MPa

复合温度／℃

1

15

5

75

2

20

5

75

3

25

5

75

4

30

5

75

5

15

3

75

6

15

7

75

7

15

9

75

8

15

5

45

9

15

5

60

10

15

5

90

1.4  性能测试

拉伸性能按GB／T 3923.1进行测试；悬垂性能按照FZ／T 01045-1996进行测试；透气性按照GB／T5453-1997进行测试；防水性能测试按照GB／T4745-1997进行测试；透湿性能按照GB／T 12074-1991进行测试。

2  结果与讨论

2.1  复合前黏合衬与PU高透膜的各项性能对比复合前黏合衬与PU高透膜的拉伸性能、悬垂性能、透气透湿性及防水性对比见表2。

表2 黏合衬与Pu高透膜的各项性能

项目

黏合衬

PU膜

断裂强力／N

纵向

35.54

9.4

横向

26.84

断裂伸长率／％

纵向

18.36

115.36

横向

15.23

悬垂性／％

24.755

28.02

透气性／L/m2·s

2 653.6

8.34

透湿性／g/m2·24h

23 724.6

6199.575

防水性／级

2～3

5

由表2可以看出，黏胶纤维黏合衬的纵、横向强力均明显高于PU膜，但断裂伸长率却较低，其原因在于黏胶纤维的断裂伸长率较聚氨酯差，但它们的动态悬垂系数相差不大，主要是因为它们的定量都比较轻，对动态测试影响较大。另外，虽然PU膜具有较多的微孔，但黏合衬的透气性和透湿性优于PU膜，而防水性能却相对较差，这主要由粘胶纤维具有较好的吸湿性及非织造结构决定。为了便于比较，本文中复合织物的断裂强力及断裂伸长率均测试纵向。

2.2  不同的TPU用量对复合织物的性能影响

将TPU的用量为15、20、25和30 g／m 复合而成的织物分别表示为A1、A2、A3、A4，将黏合衬农示为N，PU膜表示为P。不同TPU用量下复合纵物的拉伸性能、悬垂性能、透气性能、透湿性能见表3。

表3 不同TPU用量下复合前后织物的各项性能

项目

拉伸性能

动态悬垂系数％

透气量／L/m2·s

透湿量g/m2·24h

断裂强力／N

断裂伸长％

A1

5.36

20.3

22.4

8.03

5349.3

A2

56.2

21.3

22.6

8.01

5 345.6

A3

53.2

23.2

23.6

7.90

5 127.6

A4

52.4

26.2

24.1

7.83

4 847.6

N

35.54

18.4

24.75

-

-

P

9.4

115.4

28.02

8.34

6199.575

由表3可知，与复合前的黏合衬相比，复合织物的断裂强力和断裂伸长有所增大，随着TPU用最的增加，复合织物的断裂强力先增大后减小，断裂伸长率却一直增大，但变化不明显，其主要原因在于随着TPU用量的增加，非织造布的特殊结构使得在层压时TPU不能在黏合衬与PU膜之问均匀分散，而会从非织造的空隙中渗透出去。复合后织物的动态悬垂系数相比黏合衬和PU膜有所降低，但随着TPU用量的增加，动态悬垂系数有所增加，主要是因为TPU用量增加时，在高温热熔后一旦温度降低冷却后会使织物发硬，降低了织物的悬垂效果；复合织物的透气量及透湿量相比复合之前PU膜的透湿量有所降低，且随着TPU用量的增加，复合织物的用量逐渐下降，其主要原因在于TPU在用量增多后虽然能增强黏合衬与PU膜之间的黏合效果，但在一定程度 会将黏合衬内部的空隙及PU膜表面的微孔堵塞，极大地降低空气和水汽的通透性。A1～A4的防水性能分别为：A1和A2的表层部分润湿防水等级均为3～4级；A3和A4的表层部分润湿防水等级均这4级。

可见，复合织物的防水性能相比黏合衬而 有所改善，但TPU用量越多防水性能越好，由于TPU用量越大能使PU薄膜与黏合衬更好地贴合在一起，充分发挥了PU膜的防水效果。综合各项服用性能，TPU的用量为15 g／m2时，复合织物的各项性能最好。

2.3  不同的复合压力对复合织物性能的影响

将复合压力为3、5、7和9 MPa复合而成的织物分别表示为F1、F2、F3、F4，不同复合压力下复合织物的拉伸性能、悬垂性能、透气性能、透湿性能见表4。

表4 不同复合压力下复合前后织物的各项性能

项目

拉伸性能

动态悬垂系数％

透气量／L/m2·s

透湿量g/m2·24h

断裂强力／N

断裂伸长％

F1

53.9

20.1

23.2

8.13

5 517.8

F2

56.2

21.3

22.6

8.27

5 703.2

F3

54.10

20.6

23.1

8.2l

5607.7

F4

51.30

19.1

23.9

8.03

5 487.5

N

35.54

18.4

24.8

-

-

P

9.4

115.4

28.0

8.34

6199.6

由表4可以看出，复合压力对复合织物的拉伸性能有一定的影响，且随着复合压力的增大，复合织物的断裂强力和断裂伸长率都呈先增大后减小的趋势，出现这种现象的原因在于复合压力超过一定极限值时，必定会将黏合衬及PU膜之间的热熔胶挤压进织物及其微孔中，削弱了它们之间的界面黏合作用。随着复合压力的增加，复合织物的动态悬垂系数出现先下降后增大的趋势，这主要在于压力的增大能有效地改善热熔胶在黏合衬与PU上的分散效果，提高了它们之间的贴合效果。但压力增大会将部分热熔胶挤压进织物的空隙中，增加了纤维间的相互联系，使得织物发硬，降低悬垂性。随着复合压力的增大，复合织物的透气量及透湿量出现先增大后减小的趋势，其原因在于压力增加能有效地改善黏合衬与PU膜之间的贴合效果，使得空气和湿气通过织物的路径减小，但当压力超过一定范围之后，压力有效地促进了热熔胶的流动性，当空隙被堵塞之后就能阻挡空气和湿气的顺利通过。F1～F4的防水性能分别为：F1和F2的表层部分润湿，防水等级均为3～4级；F3和F4的表层部分润湿，防水等级均为3级。

可见，复合压力在一定程度上也能改善复合织物的防水性能，但复合压力太大后使得在织物表面渗透出部分热熔胶，表面凹凸不平的现象提高了织物的沾水性。综合复合织物的各项性能，复合压力为5 MPa时各项性能最好。

2.4  不同的复合温度对复合织物性能的影响

将复合温度为45℃、60℃、75℃、9O℃复合而成的织物分别表示为c1、C2、C3、C4，不同复合压力下复合织物的拉伸性能、悬垂性能、透气性能、透湿性能见表5。随着复合温度的提高，复合织物的断裂强力和断裂伸长率先增大后减小，这种现象在于温度增高能使TPU熔融彻底，有利于黏合衬和PU膜的黏合，但温度过高，TPU的流动性越好，容易造成TPU分散不均匀，

因此强伸性有所下降。复合织物的悬垂效果随着温度的上升先变好后变差，其原因在于当温度太低时，黏合衬与PU膜没有获得很好的黏合，而当温度太高时，由于TPU进人织物内部的空隙中，一旦冷却会使织物手感变硬；复合织物的透气和透湿性随着温度的升高出现逐渐下降的趋势，特别是温度达到90℃时下降最明显，这与温度的升高加速TPU的流动而将空隙阻塞有很大关系。C1～C4的防水性能分别为：C1和C2的表层部分润湿，防水等级均为3级；C3表层部分润湿防水等级为3～4级；C4为3级。

可见，当复合温度在75℃时，复合织物的防水等级最好，综合考虑，复合最佳温度为75℃。

表5 不同复合温度下复合前后织物的各项性能

项目

拉伸性能

动态悬垂系数％

透气量／L/m2·s

透湿量g/m2·24h

断裂强力／N

断裂伸长％

C1

46.2

18.8

24.1

8.31

5 743.5

C2

53.4

19.3

23.2

8.25

5 708.2

C3

56.2

21.3

22.6

8.28

5 703.2

CA

53.3

20.5

23.7

8.02

5 689.4

N

35.54

18.4

24.8

 

 

P

9.4

115.4

28.0

8.34

6199.6

3  结语

(1)黏胶纤维黏合衬的纵、横向强力均明显高于PU膜，但断裂伸长率却明显较低，黏合衬的透气性和透湿性优于PU膜，防水性能却相对较差，但它们的动态悬垂系数相差不大。

(2)黏合衬与PU膜复合后，复合织物的拉伸断裂强力变化较大，防水效果有所改善，但悬垂性变化较小，透湿、透气效果比高透PU薄膜小。综合而言，当TPU用量为15 g／m2、复合压力为5 MPa、复合温度为75℃时，复合织物的各项性能都比较好。

参考文献：

[1] 李朝晖，王春梅.防水透湿薄膜的性能[J].纺织导报，2005(3)：78-81.

[2] 周小红，张志龙，郭薇佳，等.防水透湿织物透湿性能的研究[J].现代纺织技术，2003，11(4)：1-3.

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[4] 徐旭凡，周小红，王善元.防水透湿织物的透湿机理探析[J].上海纺织科技，2005，33(1)：58-60.

[5] 陈益人，陈小燕.几种国内外防水透湿织物的性能比较[J].棉纺织技术，2006。34(2)：17-19.