層壓復合工藝優化

楊付霞，汪黎明

(青島大學，山東 青島 266071)

層壓復合織物，從某種意義上講，屬于柔性復合材料。復合材料既保持了原組分材料的性能特點，又可以通過材料設計使各組分的性能相互補充、彼此關聯，形成復合效應，獲得原組分材料所不具備的性能。利用復合材料此性能，將兩層(或多層)不同性能風格的織物復合在一起，形成一種功能多樣化、穿著舒適及風格獨特的功能性紡織品[1]。而層壓復合工藝正是獲得多功能復合織物的有效手段，它通過黏結的辦法把具有各種功能的材料結合在一起，與普通織物相比存在明顯的優勢。

采用粘合劑法，將織物與織物或織物與功能薄膜通過某種工藝層壓復合而成。層壓復合織物有兩種常見結構，一種是由外層織物、里層織物或功能薄膜粘結在一起層壓復合成兩層復合織物；另一種為外層面料和中間薄膜層、里層織物組成的三層復合織物。層壓法一般是利用層壓機來生產層壓織物，考慮四個工藝參數：上膠量、層壓壓力、壓燙溫度、加壓時間。

運用層壓復合技術將普通紡織織物與功能性微孔薄膜復合于一體成為具有一定功能的層壓復合織物，是提高防風保暖、透氣透濕性和拒水等功能特性的發展方向。為了節省成本，減少實驗量，本文采用正交試驗組合設計，設置實驗方案，對三層復合織物的性能指標進行灰色近優綜合評定，確定最優工藝。

1 試驗方法

1.1 各層次間的規格

外層面料為錦綸機織物，中間功能薄膜為微孔聚四氟乙烯，里層織物為純棉機織物，三者具體規格如表1所示。

表1 各層次規格

1.2 實驗方案設計

層壓復合工藝參數為上膠量、層壓壓力、壓燙溫度和時間四個影響因素，四因素各有三個水平。在不影響實驗結果的情況下，為了減少實驗量、節約實驗成本和時間，本課題采用四因子三水平正交試驗方案[2]，選用L9(34)正交表。層壓復合工藝參數因子水平見表2，層壓工藝方案見表3。

表2 層壓復合工藝參數因子水平表

表3 層壓復合實驗方案

注：A—上膠量；B—層壓壓力； C—層燙溫度；D—加壓時間。

1.3 生產三層復合織物

選用聚氨酯粘合劑，按照9種實驗方案中的工藝參數，將外層錦綸針織物面料、中間功能薄膜、里層面料進行層壓復合，獲得9種不同性能的復合織物。

2 工藝參數對層壓復合織物性能的影響[3]

2.1 對復合織物的剝離強度性能影響

不同工藝條件下，制得的層壓復合織物，剝離強度各不相同。外層面料與中間薄膜、里層面料與中間薄膜的剝離強度圖如圖1所示。

圖1 不同工藝方案的剝離強度

從圖1可以看出，工藝5時，兩種織物間的剝離強度都是最大。1、2、3工藝方案中剝離強度處于最低值，主要由于此時的上膠量很少，達不到所需的剝離強度。而在工藝6、7、8、9方案時，上膠量大量增加，此時出現滲膠現象，因此剝離強度出現下降趨勢。

2.2 對復合織物耐靜水壓性能影響

靜水壓是指水通過織物時所受到的壓力，所能承受的靜水壓值越大，表明復合織物的拒水性能越好。不同工藝條件下三層復合織物的耐靜水壓值如圖2所示。

圖2 不同試驗方案的耐靜水壓值

從圖2 可以明顯看出，工藝3與4、6與7之間的靜水壓值增加量較大，由于此過程中上膠量增加，耐靜水壓值大量增加，層壓壓力和壓燙溫度對復合織物的耐靜水壓值影響較小。

2.3 對復合織物透濕性能影響

復合織物的透濕性指標用透濕量來表示。在一定水蒸汽壓條件下，一定時間內通過織物單位面積的水蒸汽量。9種工藝參數下三層復合織物的透濕量如圖3所示。

圖3 不同試驗方案的透濕量

從圖3可以看出，隨著上膠量的增加，復合織物的透濕量急劇下降。在工藝1、2、3時，上膠量不變，層壓壓力和溫度增大，透濕量略微下降；在工藝4、5、6時，上膠量不變，層壓壓力大的，透濕量較大。以上變化，可以說明四個工藝參數中上膠量和層壓壓力對復合織物的透濕性影響較大。

2.4 對復合織物透氣性影響

透氣性是復合織物舒適性能的重要因素，本文用透氣率來表示復合織物的透氣性能。九種工藝參數下三層復合織物的透氣率如圖4所示。

圖4 不同試驗方案透氣率

從圖4可以看出，在工藝4時上膠量增加，復合織物的透氣率略微下降。而在工藝7時，上膠量再次增加復合織物的透氣率急劇下降。說明在工藝4、5、6時，復合織物的上膠量正好滿足層壓復合需要，沒有出現滲膠現象，形成了良好的透氣梯度。

3 灰色近優綜合評價復合織物性能

用灰色近優理論[4]綜合評定三層復合織物的最優工藝，主要考核外層面料與薄膜剝離強度、里層面料與薄膜剝離強度、三層復合織物耐靜水壓、透濕性和透氣性等五個性能指標，綜合評定出最優的工藝方案。

=Kj[0.7055,0.7094,0.7054,0.8802,0.9097,0.8881,0.8428,0.8538,0.8689]

總之，將上面的近優白化灰元從小到大排序，即可推出各工藝方案的近優順序(從優到劣)。

5—6—4—9—8—7—2—1—3

通過近優綜合性能評價，可以很明顯判斷出最優工藝，即為工藝5。因而可以推出在上膠量為20 g/m2，層壓壓力為39.2 N/cm2，壓燙溫度為120℃，層壓時間為5 s的工藝參數下，層壓復合成的復合織物各性能達到最優。

參考文獻：

[1]張建春，黃機質，郝新敏．織物防水透濕原理與層壓織物生產技術[M]．北京：中國紡織出版社，2003．

[2]任露泉．試驗優化設計與分析[M]．北京：高等教育出版社，2001．

[3]徐蘊燕，仲岑然．織物性能與檢測[M]．北京：中國紡織出版社，2007．

[4]郁崇文，汪軍，王新厚.工程參數最優化設計[M].上海：東華大學出版社，2003.