织物涂层工艺探讨

陆宗鲁  山东省纺织科学研究所

武绍学 任国全 张华 姜学良 苏亚侠  山东纺织工学院

原载：染整涂层及其他整理学术论文、资料选辑/1990

 

提要

    以水溶性自交链丙烯酸酯、溶剂型他交链丙烯酸酯、溶剂型聚氨酯、塑胶混炼各类涂层剂，按不同工艺进行涂层试验，测试并探讨其用于服装面料的各种性能。

一、前言

    近一年来，专业杂志发表好多有关防水透湿和涂层整理的文章[1-9]，它反映出我国涂层加工发展的要求。综观全貌，涂层整理用于服装面料加工的有功能性涂层、装饰性涂层两大类。需求量大一点的有防水、防羽绒等产品。以往，防水、防羽绒织物都是采用高密织物化学整理加工，至今高档产品仍沿用此法，它的特点是透气透湿性好、织物柔软、穿着舒适、色泽鲜艳度好，其缺陷是高密织物造价很高、化学整理工艺比较复杂、纤维素纤维整理后强力下降明显、并且高密

织物的炼漂染色也较困难。

    高密织物的经纬密要求一般为经+纬=250～280根/英寸，超高密织物有达400根/英寸，化学整理后前者耐水压可以做到500毫米水柱，后者可以做到1200毫米，这个指标比普通棉防水帆布高了二倍，比伞布高了四倍，但高密织物由于用途不同，耐水压要求并非都要在500毫米以上，例如日本帝人公司用作登山服、水手服的Elet织物，它的标牌是耐水压150毫米[4]。

    涂层整埋的耐水压指标主要决定于涂层的厚度。涂得厚一点的可以做到2000毫米以上，但涂层太厚，透气、透湿性难以达到要求。折中的办法是采用密度稍高一点的织物，涂层薄一点，并且要求涂层膜本身呈微孔结构，赖以透湿透气。溶剂型(DMF)聚氨酯湿法加工的涂层织物，是典型的微孔结构防水膜，它的耐水压指标可以做到400毫米左右。透湿指标可以做到4000克/米2·24小时。其它涂层剂如果采取打泡、发泡措施，也可以使涂层膜呈多孔性，但孔径不如聚氨酯细微、均匀，因此耐水压与透湿指标很难兼顾。

    雨衣耐水压指标一般不过200毫米，在正常情况下已能满足日常穿着的要求。

    防羽绒织物的考核指标至今仍沿用模拟试验方法，它与耐水压指标似乎没有直接的联系。

    采用现有几种类型的涂层剂，能否加工出合乎穿着要求的防水、防羽绒、透湿、透气的服装面料，亟需通过工艺筛选，给予评定。

    下面的实验数据，希望能给生产加工以有益的参考。

二、实验条件

(一)试剂

1、涂层剂

（1）水溶性自交链丙烯酸酯    FGCA-l上海纺研院研制，上海光明化工厂生产。含固量25%，pH7±0.5，液体粘度250OCP，增稠用氨水，经高速搅拌打泡后使用。

  (2)溶剂型他交链丙烯酸酯

    AR-502      中国纺织大学研制

    BABASIN     日本

    H23         青岛化工学院研制

    交联剂用多异氰酸酯，稀释剂用醋酸乙酯。

    (3)溶剂型聚氨酯

    聚醚型聚氨酯    山东化学研究所研制，白色粉末，溶剂用DMF，湿法加工。

    聚酯型聚氨酯    上海新光化工厂生产，双组份液体分装，干法加工。

    (4)塑胶混炼涂层剂

    氯化聚乙烯  芜湖化工厂生产，白色粉末，含氯32%，用四氯乙烯糊化，5000元/吨。

    丁腈胶乳  抚顺化工厂生产，白色乳液，含固量30%，5000元/吨。

    2、防水剂

    FG-l型DFWR    上海纺研院研制，上海光明化工厂生产。用Zn(AC)2作催化剂。

    3、其他助剂

    橡胶硫化剂，升华硫，ZnO，促进剂TMTD。

    HCl消除剂，NaHCO3。

    (二)试验用织物

    尼纶绸100D×7OD，107×82英寸，61.02克/米2，3.15元/米。

    涤/棉50/50夫绸，45/2×25，102×5l/英寸，171.9克/米2,2.25元/米。

     (三)试验用手段

    涂层，刮刀涂层法，手工操作。

    烘干、焙烘；小试拉幅定形机。

    轧防水剂；二辊轧车。

     (四)工艺流程

[工艺1] 轧防水剂→烘→涂→烘焙。

    [工艺2] 涂（或浸→刮）→烘→轧防水剂→烘焙。

    [工艺3] 轧防水剂→烘→涂（或浸→刮）→轧防水剂→烘焙。

   (注):湿法加工；在涂聚氨酯后，通过水槽浸几分钟后取出烘干。干法加工；涂后热风烘干。

     (五)指标检测方法

    1、耐水庄；JISL l092A法

    2、透湿；J1SZ 208法，因实验条件限制，相对湿度由RH 9O%改为RH 65%。

3、淋水；JIST 1092法，用水250毫升

4、防钻绒；将整理织物缝制一口袋装入羽绒封口后，拍打1000次，无羽绒钻出为100%防羽绒。

三、试验结果与讨论

   (一)水溶性自交链丙烯酸酯应用试验[10]

     1、不同工艺流程对整理效果的影响

    按上述工艺流程三种不同方法处理织物，整理效果如表1。

表1

 工艺流程

涂布量(克/米2)

耐水压(毫米)

透湿(克/平方米·24小时)

淋水(级)

手感

[工艺1]

9.12

272

621

1

较软

[工艺2]

10.30

219

759

4

较硬

[工艺3]

9.27

291

641

4

柔软

   [工艺2] 涂前不轧拒水剂，涂层剂易渗入织物，涂布量大，耐水压差，手感较硬。

   [工艺1] 涂后不轧拒水剂，拒水性差，从手感、耐水压和拒水性来看，以(工艺3)为好。

    2、涂层浆不同粘稠度对整理效果的影响

    FGCA-l丙烯酸酯分子链上有自增稠丙烯酸链节，加氨水可以使涂层液变稠，氨水越多越厚。现以100克浆中滴加10%的氨水滴数计算作试验，结果如表2[采用(工艺3)]。粘稠度低的涂层浆涂布量大，透湿性差，手感发硬，涂布量过大又因不能吸收到织物内部去而有使涂层织物表面发粘的缺陷。

   3、不同的涂布量对整理效果的影响

表2

 加氨水滴数

涂层液粘稠度

涂布量

耐水压

透湿

淋水

手感

2

低

12.33

338

508

3

较粘

8

较低

11.27

317

532

3

较硬

12

适中

9.96

291

609

4

较软

16

适中

9.21

287

688

4

柔软

20

较高

7.83

223

756

4

柔软

表3

织物

涂布量

耐水压

透湿

淋水

手感

尼纶绸

7.82

8.91

9.45

11.18

234

287

298

309

772

673

673

579

4

4

4

4

柔软

柔软

柔软

发粘

T/C夫绸

17.43

21.61

26.82

33.71

199

235

248

255

868

751

603

553

4

4

3

3

柔软

柔软

发粘

发粘

 

    用相同粘稠度的涂布液(加氨水16滴/100克)，采用(工艺3)，其不同涂布量的整理效果如表3。

    涂布量增加到一定数量时，耐水压递增率不甚明显，而透湿性降低甚大，且手感发粘，拒水性降低。因此涂布量的掌握十分重要。

   4、不同焙烘条件对整理效果的影响

    由于尼纶绸较薄，焙烘时间定为1分钟，涤/棉夫绸定为1分46秒，在此基础上对比焙烘温度，其结果如表4。

表4

织物

焙烘温度（℃）

涂布量

耐水压

透湿

淋水

手感

尼纶绸

80

110

150

200

9.91

9.63

9.82

9.77

237

246

283

308

738

701

658

532

1

1

4

4

较软

较软

柔软

柔软

T/C夫绸

90

120

160

200

20.8

20.91

20.62

20.88

197

202

296

248

813

784

733

645

1

1

4

4

发粘

发粘

柔软

柔软

焙烘条件充足时，涂层织物的拒水性良好，手感也较滑爽、柔软，耐水压上升，但透湿性有一定降低。它表明防水剂与涂层剂的交链固化，都需要有充分的热处理条件。

   5、最佳条件下的整理效果及其织物强力的变化

     采用(工艺3)流程；焙烘温度分别为150℃/l分(尼纶)、160℃/1分40秒(涤/棉夫绸)，结果如表5。

织物

涂布量

耐水压

透湿

淋水

防羽绒

强力(公斤/5厘米)米

断裂伸长(%)

涂前

涂后

涂前

涂后

T

W

T

W

T

W

T

W

尼纶

9.63

293

667

4

100

59.5

50.2

61.6

51.8

43.9

57.1

36.2

54.3

T/C*

20.92

226

783

4

100

98.5

58.6

101.3

60.3

27.6

21.3

23.3

23.6

   注：*T/C——涤/棉夫绸

作为一般防水、防羽绒用服装面料，上述指标基本可满足日常穿着的要求。关于透湿指标，不甚理想，其主要原因之一，是检测中采用RH 65%，与一般文献中发表的基础RH 85%有较大出入。以下试验数据也同样有这一问题，由此透湿数据只可作相对比较使用。

    (二)溶剂型丙烯酸应用试验[11]

    1、不同交链剂用量对整理效果的影响

    他交链丙烯酸酯分子链上有β-羟乙基丙烯酸酯链节，其羟基可以与交链剂反应生成大分子间的架桥联接，使分子量加大，成膜良好。一般常用交链剂有氨基甲醛树脂(如甲醚化氰醛树脂)、环氧树脂、或丙基三甲苯二异氰酸三甲酯[12]，为了用酯酸乙酯稀释的原因，我们用后者作交链剂，不同交键剂用量对涂层剂的百分用量的试验，结果如表6

(尼纶涂层用[工艺3])。

表6  AR-502涂层试验

交链剂用量(%)*

涂布量

耐水压

透湿

淋水

防羽绒

手感

1.7

10

380

734.5

3

100

较粘

2.2

10

385

712.6

3

100

不粘

2.7

10

400

607.9

4

100

柔软

3.3

10

420

600.4

4

100

平滑、柔软

    注：*交链剂用量(%)；是对涂层剂而言。

从耐水压和手感二项指标看，以交链剂多用为好。

    2、不同涂布量(AR-502)对整理效果的影响

    交链剂用3.3%(对AR-502)，结果见表7，用(工艺3))。

表7

织物

涂布量

耐水压

透湿

淋水

防羽绒

手感

尼纶绸

10

400

605.6

4

100

平滑、柔软

12

430

598.2

4

100

较滑

14

425

550.3

4

100

平滑

16

450

532.2

4

100

平滑

涤/棉

夫绸

14

300

711.9

3

100

较滑

16

325

700.8

3

100

软、较滑

18

330

673.2

3

100

软

20

350

630.6

3

100

较软

    AR-502，在交链剂用量充足的情况下，即使涂布量偏高，也没有出现手感发粘的问题。但随着涂布量的增加，织物的柔软程度有所降低。关于淋水指标较差(在涤/棉上)的问题，是否是焙烘条件不足，尚难定论。

    3、不同焙烘条件对AR-502整理效果的影响

交链剂用量3.3%，用([工艺3])，焙烘时间二分钟，其试验结果如表8。

表8

织物

焙烘℃

涂布量

耐水压

透湿

淋水

防羽绒

手感

尼纶绸

140

13

320

605.6

4

100

发粘

145

13

440

698.6

4

100

光滑柔软

150

13

455

644.6

4

100

光滑柔软

155

13

440

640.4

4

100

光滑

涤/棉

夫绸

140

17

230

822.3

3

100

粘

145

17

330

709.5

3

100

较滑

150

17

360

700.6

3

100

柔软滑

155

17

365

696.7

3

100

光滑

    除140℃焙烘条件不足，手感发粘，耐水压不高外，145℃以上时，焙烘条件对指标影响不太明显。

4、BABASIN与H23的整理效果

用尼纶绸整理，用[工艺3]，结果见表9

表9

涂层剂

焙烘℃/分

涂布量

耐水压

透湿

淋水

防羽绒

手感

BABASIN

140/2

14

460

730.9

5

100

滑软

H23

130/3

14

620

760.6

5

100

光滑硬挺

光亮如塑料板

    从表中结果看出，这两个涂层剂较AR-502容易固化，耐水压指标高，透湿指标也高，拒水性好。唯独H23涂层光亮、硬挺，不适于用作服装面料，而适宜于制作账蓬、太阳伞之类用品。

     (三)溶剂型聚氨酯应用试验[13]

    白色粉末状聚氨酯，分别用DMF制备成二种不同粘度的涂层液。含固14%的粘稠度比较适中，11%的稍稀，而后采取不同流程，不同水浸时间作对比试验，其结果如表10

      表10

涂层剂

织物

工艺

水浸分钟

涂层浆含固量

涂布量

耐水压

透湿

淋水

手感

单组分湿法

尼纶绸

[3]

2

14

8.29

205

925

4

柔软滑爽

[3]

5

14

8.25

198

930

4

柔软滑爽

[3]

2

11

11.05

195

930

3-4

柔软滑爽

[3]

5

11

13.20

190

940

4

柔软滑爽

[2]

5

14

8.25

202

920

4

稍硬

T/C夫绸

[3]

3

14

14.43

167

958

4

滑爽

[3]

6

14

13.98

162

950

4

滑爽

双组分干法（尼纶）

[1]

-

-

12.92

298

453

4

硬挺光滑

    透湿与手感较好，耐水压不过500毫米，但拒水尚好，整理后的涂层织物表面有白色树脂膜，由此看来，若涂于服装面料表面必须采用彩涂(即配合颜料，作着色涂层)，否则应涂在反面作防羽绒涂膜。

     (四)塑胶混炼涂层剂应用探索[14]

    丁腈胶作为涂层剂对棉布有良好的接着力、防水、耐油、价格较低(含固量30%的5000元/吨)，其中丙烯腈含量在28%左右时。胶膜虽有一定的透气性[15]，但与涂层要求相差甚远。氯化聚乙烯固体粉末价格为5000元/吨，炼后溶解涂着，通常在150℃条件下，脱HCl成膜。HCl气体构成的微泡大

约有30%开放逸出。

    氯化聚乙烯膜耐水、耐油、耐低温、耐热、耐气候、耐化学性甚好，唯独生成膜的表面极为粗糙，不能适应涂层表面滑糯的要求[16]，由于二者都是极性高分子，有相容性，因而用二者的混炼胶作探索性涂层试验，并检测其整理效果如表11。

     1、试验配方及工艺:

工艺流程及条件

织物号；1、2、3、4、5均用工艺[1]，焙烘170℃/1分；织物号6用工艺[3]，焙烘条件同。

表11

 

1

2

3

4

5

6

氯化聚乙烯(8%)

130

-

130

130

130

130

丁腈胶乳(30%)

-

100

10

10

10

10

增稠剂

-

5

-

-

-

-

升华硫

-

1.5

-

0.15

0.15

0.15

Zn0

-

3

-

0.3

-

0.3

TMTD

-

2

-

0.2

0.2

0.2

NaHCO3

-

-

-

0.1

0.1

0.1

   2、整理数据见表12。

    表l2

织物号

织物

涂布量

耐水压

透湿

淋水

手感

1

T/C

18

140

939.6

2

硬

2

T/C

33

260

553.2

4

柔软

3

T/C

19

260

745

4

发粘

4

T/C

18

220

920.3

4

较柔软

5

T/C

20

250

851.5

4

柔软，稍粘

6

T/C

19

230

924.1

4

较柔软

6

尼纶

10

300

852.1

4

较柔软

6

T/C细纺*

20

80

930

2

较柔软

   注：*T/C细纺-45/45×88/64

试验证明，单用氯化聚乙烯成膜不好，手感差，耐水压与淋水指标不好；单用丁腈胶乳透湿性太低，两者拼混能起到取长补短的作用，其整理效果，耐水压相当于水溶性丙烯酸酯，透湿性仅次于聚氨酯湿法加工，其余淋水、防绒、手感等指标均能满足涂层要求，它还有防油、防污、价格低的优点。

三、结论

    1、丙烯酸酯、聚氨酯与塑胶混炼涂层剂，都可以用作服装面料的薄涂层加工。普通织物整理后(T+W密度＜200＝，耐水压200毫来以上，防羽绒100%，淋水4级。

    2、透湿性以聚氨酯湿法加工最好，塑胶混炼其次，水溶性丙烯酸酯居中，溶剂性丙烯酸酯最差。

    3、丙烯酸涂层膜冬天发硬，夏天发粘的问题，水溶性的要控制涂布量和充分焙烘；溶剂型的要有足够的交链剂添加量。

    4、塑胶混炼涂层虽有诸多优点，但仅是初步探索，沿用溶剂法，有待于进一步改进完善。

    附:本文是将具有不同侧面的四篇毕业设计综合而成，由陆宗鲁执笔。在毕业设计试验之前，山东纺织研究所染化室孙新军、王明武、赵波等同志为同学们作了资料和条件准备，特此致谢。

参考文献

  [1]余贤廷；涂层加工，《印染助剂》，85，2，1

  [2]袁智棋；“国外涂层整理概况”，《印染》，1985，4

  [3]杨栋梁；"涂层整理"，《印染》1986，4

  [4]郭爱珍等；"防水透湿织物的工艺技术和发展"，《纺织学报》，1984，9

  [5]凌秀珍等；"国外涂层剂和涂层织物"，《山东纺织技术》，1986，9

  [6]江亦李，"涂层技术和功能性织物"，《1984学会论文集》

  [7]金人仲；"赴联邦德国和瑞士考查织物涂层技术"，《纺织学报》，1985，9

  [8]谢玲；"织物的特种整理"，《常州印染》，1985，4

  [9]王明均；“衣着织物涂层初试”《印染》，1985，6

  [10]张华；“织物的涂层整理”，山东纺院毕业设计，1986，7

[11]苏亚侠，“织物的涂层加工”山东纺院毕业设计，1986，7

[12]刘正超；《染化药剂》(下)，1566页，1982年版

[13]任国全；"聚氨酯涂层"，山东纺院毕业设计，1986，7

[14]姜学良；橡胶涂层织物探索，山东纺院毕业设计，1986，7

[15]《丁腈橡胶加工和应用》，山东化工学院橡胶工艺教研组编译，1978年版，323页

[16](苏)AA·顿佐夫等，丁根威译:《氯化聚合物》