PU湿法防水透湿涂层织物研发
海内外防水透湿织物现状剖析
1．1防水透湿织物研发概况
防水透湿织物是纺织业一直向高次生长独具特色的功效性面料，，，，具有防风、保暖、防水、透湿、拒水等特殊功效。。。在已往几十年中．聚乙烯、氯丁橡胶、聚氨脂等涂层织物已获得普遍应用。。。只管涂层织物服装具有优越的防雨防风性，，，，获得完全的防水性能，，，，可是由于大宗汗液无法以蒸汽形式倾轧，，，，在服装内部形成冷凝水，，，，使人体有粘湿、发闷等不恬静感，，，，在卑劣条件下甚至会结冰而冻伤，，，，不可顺应野外活动如步队训练作战、运动爬山、滑雪等强烈运动的需要，，，，因此美国、西欧、日本等经济、军事蓬勃国家十分重视防水透湿织物的研究开发，，，，相继开发了种种防水透湿产品，，，，并陆续在军需装备及卑劣条件下的防护装方面应用。。。海内防水透湿织物的研究较量晚，，，，水平低，，，，迄今大大都是防水不透湿的，，，，属于低档产品，，，，防水和透湿成为一对不可协调的矛盾，，，，使衣着使用受到很大限制。。。1996年，，，，山东科亿达集团公司周全调研剖析了海内外防水透湿织物的现状和生长趋势，，，，连系国情，，，，于1997年确定】，，，，研究开发聚氨脂湿法防水透湿涂层织物的方案，，，，制订了10实验妄想。。。率先}进先进的湿法生生产线并独获该项装备设计手艺．在海内外没有现成资料及履历的情形下，，，，我们组织科技职员在消化吸收的基础上，，，，经由剖析样品、剖析论证、小样试验、模拟生产等攻关阶段，，，，探索形成了微孔涂层的质料配比、工艺流程、参数确定、性能平衡调理等一系列手艺资料．为批量生产涤讪了基础。。。
1．2防水透湿织物的类型
已往几十年中已经泛起了多种既透湿叉防水的织物，，，，概括起来可分为三种类型。。。
1．2．1高密度织物
使用高支超细棉纤维和其它超细合成纤维制成细密的织物，，，，经由热处理和化学处理的高缩短．使纤维缩短为致密的组织，，，，加上高度的拒水处理，，，，使织物的组织具有透湿性和防水性。。。原理受骗织物被弄湿时，，，，棉纱吸收膨胀，，，，镌汰纤维距离，，，，这一闭孔机制同特殊防水处理，，，，阻止了织物外面的水进一步渗透，，，，从而具有防水性。。。高密度织物的特点是透湿性好，，，，但耐水压较低(一般小于lm)，，，，且织物密度大，，，，纺纱必需接纳特殊工艺，，，，织布时断头多，，，，次品率高，，，，染整加工难题；；；；；织物撕破强力低，，，，耐瞎擦性也较差。。。
1．2．2涂层织物可分为亲水性涂层织物和微孔涂层织物两种
亲水涂层织物外貌涂上一层完整的亲水涂层，，，，因此可以防水，，，，但涂层膜聚台物分子链中保存一连串能与水分子形成弱键的亲水基团，，，，当两面湿度差别时，，，，这些基团就会使水汽分子从高湿度面向低湿度面迁徙，，，，透湿是一个“吸附扩散解吸”的历程，，，，改善织物透湿性。。。微孔涂层织物是一种遍布涂层的永世性微孔与通道系。。。若是微孔大孔径约在23m或以下，，，，那么织物就有防水能力，，，，并且这种微孔结构一ㄇ透湿的。。。层压复合织物是运用层压手艺把通俗纺织面料与高新手艺微孔薄膜产品的优良性能复合于一体，，，，取长补短，，，，充分体现出差别化和功效化的时代特征，，，，是现在防水透湿织物的主要生长偏向近年来，，，，美国高尔公司的Gore—Tex产品和荷兰AKZO公司的Sympatex产品一直指导着防水透湿层压织物市�。。。�，，，并且代表了所有“防水透湿的高水平
1．3防水透湿涂层织物的功效与应用
防水透湿涂层织物是国际涂层工业的个功效性产品，，，，具有防水、透湿、防风、保暖、拒水的特殊功效，，，，它可以散发体表汗气，，，，确保皮肤干燥，，，，创立温暖的服装内天气。。。凭证涂层织物具有的多功效性，，，，它可以普遍应用于种种领域：
●防水透湿性：制成雨具，，，，如风雪雨衣、垂纶服，，，，制成运动服，，，，如跑步服、爬山服、滑雪服、步队训练服、野外作战服等
·防风保暖性：制成防寒服、种种卑劣条件下的防护服，，，，如冬季防寒服、出海服、油田作业服、极地考察服等。。。我们研制开发的PU湿法防水透湿涂层织物经国家棉纺织产品质量监视检测中心，，，，．德国、韩国权威机构检测，，，，产品抵达国际同类涂层产品的先进水平。。。现在，，，，公安部已经用该产品制作警用多功效服，，，，它轻盈保暖、防雨挡风、使用温度规模广、一衣多用，，，，受到好评。。。2Pu微孔涂层织物的防水透湿机理剖析
2．1防水透湿涂层织物的基本要求究批注：防水透湿涂层织物必需知足以下条件，，，，才华顺应差别用途、差别卑劣条件下人们衣着时的理想效果
●具有较高的耐水压，，，，防雨雪浸入；；；；；
·透湿量高，，，，坚持在汗液蒸发量以上；；；；；
·具有较好的防风保暖性，，，，坚持人体一定的体温；；；；；
·具有一定的耐久性和耐水洗性从表1和表2可以看出，，，，若是服装的透湿量在300Og／m·d“上，，，，就能坚持衣着的恬静性。。。现在科亿达PU微孔涂层织物的透湿量在400og／m·d以上。。。
2．1．2防水性
织物的防水性常以其能遭受的水压来体现，，，，耐水压越高，，，，防水性越好。。。关于防水性指标，，，，差别用途有差别的要求美国军用标准中防水产品的耐水压低要求为1395mm水柱，，，，日本自卫队雨衣的要求在1400mm水柱以上，，，，因此Pu微孔涂层织物的耐水压要求在2000mrn水柱以上，，，，完全可抵达有关划定防水性的另一个指标是织物外貌的拒水性，，，，可通过有机硅或有机氟整理来抵达。。。织物拒水性不但可以提高涂层织物的防水性，，，，还可以使雨雪不致润湿织物外貌，，，，从而镌汰织物的增重科亿达涂层织物的拒水度均可抵达4级以上，，，，并且耐久性优良防风性透宇量是冬季服装面料十分主要的功效性指标之一，，，，在有风的情形下，，，，用不易透气的面料制作外衣，，，，可防止衣服内暖空气外流和外界冷空气的侵入，，，，提高服装的保暖率。。。海内试穿履历批注，，，，冬服面料的透宇量对保暖值有显着影响，，，，尤其大风情形中更是云云，，，，透宇量凌驾3ml／cm·s时就失去防风性能。。。为了在较大风速下使冬季服装坚持8o左右的保暖率，，，，凭证ASTM要领平板保暖性试验效果发明，，，，必需选取透宇量小于0，，，，5ml／cm。。。·s左右的涂层织物现在．科亿达微孔涂层织物的透宇量现实为0．4ml／cm·s。。。
2．1．4耐久性
耐久性是要求上述各项性能在使用中受摩擦、拉伸等力学作用或洗涤仍能坚持原来的效果。。。关于科亿达微孔涂层织物而言，，，，主要要求具有很好的剥离强度另外，，，，耐久性还包括织物外貌的耐久性拒水，，，，低温柔软性等等。。。
2．2防水透湿涂层织物的防水透湿原理
防水透湿指水不可透过服装而人体散发的汗液却能以水蒸汽的形式通过服装传到外界。。。从字面上看，，，，防水和透湿两种功效是相互矛盾的，，，，可是使用水蒸汽分子和雨水水滴体积之间的重大差别就可以抵达此目的。。。水蒸汽分子和雨滴直径如表3从表3中我们可以发明，，，，只要通过工艺控制使涂层膜的孔径在几个m或以下，，，，就能阻止水滴通过而允许水蒸汽透过。。。湿法棘层是接纳水中凝固法使织物上的涂层形成匀称质密的微孔，，，，微孔的尺寸控制在水滴和水蒸汽分子之间，，，，约0．22Om，，，，从而起到阻止水通过而允许水蒸汽通过的作用。。�？？拙丁⒖茁式苯佑跋熘锏姆浪�(耐静水压)透气(透湿量)指标，，，，孔径大、开孔率高则耐静水压指标低，，，，透湿量高湿法涂层的透湿机理与PTFE层压织物基内情同，，，，但PTFE没有极性，，，，透湿完全靠微孔，，，，而PU湿法橡层织物是一种极性高分子质料，，，，透湿原理除依赖涂层面上的微孔以外，，，，具有亲水性的分子链段还可以转达水分子。。。因此，，，，湿法涂层织物的防水透湿性主要是两种机理：一是微孔机理；；；；；二是台阶机理，，，，一个“吸附扩散解吸”的历程。。。同时湿法涂层织物防水性的另一个指标是拒水性，，，，通过树脂整理使织物外貌获得比水更小的外貌张力，，，，约莫是水的t／8，，，，使织物上的水滴会以水珠状落下，，，，而不会渗入织物。。。因此，，，，湿法PU微孔涂层织物具备优异防水透湿性的须要条件：·水在微孔涂层膜外貌的接触角在120左右
·微孔膜的孔径尺寸大于水单分子尺
度，，，，而小于蒸汽分子的标准，，，，以包管气态水在水蒸汽压力差下，，，，由高湿的服装内向低湿的外界情形扩散，，，，而在遭受雨淋时，，，，液态水不可通过微孔。。。
·微孔膜的毛细运送力具有从内向外的偏向性，，，，要求外外貌拒水而内外貌亲水。。。防水透湿涂层织物工艺试验
3．1原质料选择和配比
由于PU防水透湿涂层织物多用作运动服、休闲服等服装面料，，，，因此在基础树脂的选择上我们选择了超柔软型多孔层性高分子树脂。。�？Ｋ剂康剑�，，，软质型一般加工时易导致粘连问题，，，，我们进一步优选了低粘连性树脂，，，，使产品获得了与自然皮革相同的低弹性柔软手感，，，，并解决了外貌粘连问题。。。在湿法加工中必需使用由水溶性溶剂调成的PU树脂，，，，若使用像干式加工中所用非水溶性溶剂的混淆型，，，，加工起来就十分难题，，，，达不到理想的透湿性。。。因此，，，，理想的溶剂就是DMF，，，，并且纯度≥99．9。。。在整个湿法加工中，，，，主要的是怎样调解多孔层单晶的形状和巨细。。。微孔的孔径巨细、孔径漫衍和开孔坦率接影响织物的防水性、透湿性和防风保暖性能。。�？？拙对龃螅�，，，耐水压、防风保暖性能下降，，，，透湿性提高，，，，孔径漫衍越宽，，，，耐水压、防风保暖性能下降，，，，透湿性提高。。。相宜的孔径幸亏0．2～0．5,urn规模内，，，，开孔率好为45～90一般单晶的形状受多种因素、条件(例如配合液中树脂浓度、粘度、凝固槽的温度及组成，，，，尚有添加剂等)影响而爆发玄妙的转变，，，，因此要制造出微孔合理、外貌平整平滑、无卷曲的涂层皮膜织物，，，，必需思量以上各因素的影响，，，，再设定使用条件，，，，使用比例。。。
3．1．1配合液中树脂浓度
若是树脂浓度低，，，，相反相当于DMF的浓度高，，，，这样DMF在水中被置换的空间增添，，，，以是多孔性涂层膜的密度变�。。。�，，，单晶形状变大，，，，透湿性高。。。通过差别浓度下的比照试验，，，，我们终选定了两种差别工艺流程下的佳涂布浓度。。。
3．1．2配合液粘度
凝固历程中水向PU湿式层浸入与DMF从湿式层中向水中的扩散是同时和协地举行。。。一般，，，，配合液粘度高，，，，前者的速率慢，，，，以是厚度镌汰，，，，单晶有变小的倾向，，，，耐水压、防风保暖性能好，，，，透湿性下降，，，，因此，，，，粘度坚持一致对证量的稳固有一定影响
3．1．3添加剂
在湿式加工中，，，，若是将PU树脂单用DMF稀释之后使用的话，，，，这样很难获得外貌平整平滑、微孔巨细、形状概略匀称一致的涂层皮膜。。。在现实加工中，，，，要加一些添加剂，，，，以此来缓解聚合物之间的较强群集力，，，，同时也能缓和初期的DMF急剧扩散和水的急剧渗入，，，，使凝固历程缓慢举行。。。由此可知，，，，湿法生产中浆料的配方及比例是为要害的手艺因素，，，，在大宗小样中试试验中，，，，通过盘算、比照剖析、模拟了多种配合比例，，，，一直改变添加剂、溶剂及助剂的种类、加入量，，，，然后对每种配方的产品举行标准化的透湿性、透气性、耐水压等指标测定，，，，然后举行比照剖析研究，，，，终凭证差别的功效要求及工艺流程找到了合理的配合。。。
3．2涂层织物生产工艺流程与手艺要求在确定质料及配比基础上，，，，确定合理的工艺流程及参数对包管产品性能，，，，提高产品质量，，，，降低产品本钱有十分主要的作用在试制中，，，，通过理论剖析，，，，实践总结，，，，设计了几条工艺蹊径，，，，这些蹊径在工艺及参数的主要方面是一致的，，，，但凭证基布、质料配合的差别在一些细节上保存着差别，，，，因此我们凭证防水透湿涂层织物布料纤维、组织结构的差别和应用领域性能要求差别，，，，将湿法加工的流程分为以下两种：
·加工流程一
(1)工艺流程配料t织物磨练一前拒水整理一湿法辊涂一凝固水洗一干燥一耐久性后拒水处一打卷一磨练一包装
(2)主要工艺参数及要求面料：凭证用户要求选择适当的面料，，，，须使用有关标准划定的一等品。。。前拒水整理：主要防止树脂过多渗入织物使手感变硬或透腔。。。一般接纳有机氟防水剂，，，，处理蔽浓度凭证基布的差别作用响应调解。。。湿法辊涂：刀距一般为基布+250~m，，，，上胶量150～18og／m，，，，配合液粘度(120009-1000)cps／25C。。。凝固组成：温度20～30℃DMF浓度(10±2)。。。水洗：40～60℃分阶段升温，，，，后水洗槽DMF浓度0～1％干燥：80～120"C，，，，先接纳滚筒预干燥再熟化热定型干燥后拒水处理：主要是使产品具有长期的拒水性和耐水洗性，，，，并响应提高其耐水压。。。
·加工流程二
(1)工艺流程14配料t织物磨练一前拒水整理一湿法刮涂一预凝固一千燥一湿法辊涂一十配料凝固水洗一干燥一耐久性拒水处理一打卷一磨练一包装
(2)主要工艺参数和要求面料：同加工流程一前拒水处理：防止涂层时爆发蕊吸效应，，，，树脂过多渗入织物使手感变硬，，，，并使涂层一连完整，，，，接纳有机氟防水剂，，，，处理液浓度为3，，，，拒水度抵达70～8O。。。湿法刮涂：主要为提高涂层织物的剥离强度，，，，提高耐水压，，，，同时使织物手感柔软。。。上胶量25～30g／m，，，，配台液粘度10000～12000cps／25C。。。预凝固：水温常温DMF浓度<3干燥：滚筒熨平干燥，，，，温度100～110℃湿法面涂：刀距一般控制在基布原+(200~250)p．m，，，，配合液粘度由于底涂后透湿度有所下降，，，，以是粘度一般控制在(8000~500)cps／25C。。。其余工艺参数及要求同加工流程一加工流程一与加工流程二相比，，，，前者关于提高涂屡织物的粘结强力是很是有用的并能使湿法辊涂时镌汰树脂对纱线间的渗透，，，，使涂层趋于外貌成膜，，，，提高涂层膜的平整光洁、手感柔软性，，，，但加工流程一在不强调剥离强度的情形下，，，，使透湿度大化是有用的。。。
3．3涂层织物主要工艺参数简直定与控制工艺条件是执行各工艺历程的主要内容，，，，它对产品的性能质量有很是主要的影响，，，，在PU湿法防水透湿涂层织物的试制生产中，，，，主要的工艺参数有如下几方面：前拒水前拒水主要是防止涂层时织物爆发蕊吸效应，，，，包管涂层膜趋于外貌使其一连完整，，，，并使产品手感柔软。。。影响前拒水的因素：(13防水剂种类的选择。。。对Pu涂层加工一般选择初使效果优异的有机氟防水剂，，，，且本钱低。。。(2)处理液的浓度及剂绞率，，，，接纳加工流程一时，，，，处理液浓度不可太高，，，，太高涂层织物的粘附强力低，，，，耐久性差；；；；；太低时，，，，树脂渗入织物内部多，，，，手感变硬甚至透胶，，，，因此要多加注重(3)热处理的温度实时间。。。热处理的温度必需遵照防水剂的熔点温度来设定，，，，并且防水剂颗粒的熔化需一定的时间，，，，因此要严酷控制．否则达不到理想效果。。。
3．3．2凝固温度
一般，，，，若是凝固槽温度高，，，，即大于30C，，，，DMF抽出速率快，，，，与此相反，，，，水的浸入速率变慢，，，，在其内部聚合物的消融状态维持的长，，，，以是厚度镌汰，，，，密度增大，，，，微孔就变�。。。�，，，透湿性下降。。。并且当树脂浓度低时，，，，囤配合液自身粘度低，，，，由凝固槽温度所决议，，，，密度不太转变．但单晶微孔形状则困凝固槽温度高而变得粗糙，，，，这些必需注重。。。
3．3．3凝固槽的组成
在湿法加工时，，，，一般凝固槽内使用水，，，，但若是从DMF易接纳方面思量，，，，我们接纳DMF浓度1O～15％来凝固。。。
3．3．4水洗槽的温度与组成
当涂层织物进入水冼槽时，，，，树脂层内仍残留着30的DMF，，，，若是在这种状态下直接干燥，，，，那么残留的DMF就会使涂层再次消融，，，，既破损外貌平滑性，，，，又使透湿性能变坏。。。因此就要在水洗槽内将残留的DMF用强制的要领所有抽出(例如水洗高温度挤压辊重复挤压)，，，，否则就很难获得平整平滑的涂层外貌．因以后水洗槽浓度必需控制在0～1之间。。。在工艺参数设定上温度在4O～60C，，，，并且要分阶段升温，，，，防止温差过大，，，，使微孔遇热急剧缩短影响透湿性，，，，另外从较低温度进入较高温度的较大温差也是造成手感欠好的原因之一，，，，因此要注重温度。。。
3．3．5干燥温度
从水洗槽出来的涂层织物，，，，接下来就是下燥，，，，在干燥前必需使DMF的残留量越少越好．一般要求在湿胶膜中DMF的存留量控制在3以下，，，，否则干燥时会使树脂再次消融，，，，破损透湿量，，，，增大外貌粘连性。。。
3．6后拒水处理
产品的后拒水处理主要目的是使产品具有长期的拒水性，，，，并响应提高耐静水压。。。在防水剂种类选择上我们选择了日本的碳氟树脂防水防油剂，，，，但碳氟树脂在纤维上整理较难题，，，，涂层织物的拒水性不耐摩擦和水洗，，，，经由试验通过使用一种前言剂及催化剂来毗连纤维和碳氟树脂，，，，乐成地将拒水剂牢牢地牢靠在纤维上，，，，解决了不耐摩擦和水洗的问题，，，，产品具有耐久的拒水性
结语
防水透湿涂层织物属防水涂层织物系列产品，，，，其突出的优点在于具有防水并能透出闷热的汗气。。。解决了防水与透湿这对不可协调的矛盾，，，，它有其它涂层产品所没有的透湿性、拒水性、柔软性、丰满性、外貌高等等特点．增添了附加值。。。防水透湿涂层织物属功效性面料，，，，具有防风、防水、防寒、保温、透气、透湿、离水、手感柔软等多方面性能集于一体的高挡面料。。。在蓬勃国家也是运动装、休闷装和特种功效服装的首选面料。。。该产品填补了我国防水透湿中高等产品的一项空缺，，，，具有显着的经济、军事和社会效益。。。sfrwgtrhtyy
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