熱熔膠膜復合面料固化牢度工藝的研究

張連坤，孫道林，邢利兵，李顯波

(1.青島三秀新科技復合面料有限公司，山東 青島 266300；2.青島富源工藝品有限公司，山東 青島 266032；3.青島大學，山東 青島 266071)

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熱熔膠膜復合面料固化牢度工藝的研究

張連坤1，孫道林1，邢利兵2，李顯波3

(1.青島三秀新科技復合面料有限公司，山東 青島 266300；2.青島富源工藝品有限公司，山東 青島 266032；3.青島大學，山東 青島 266071)

摘要：文章通過實驗測試研究了濕氣反應型聚氨酯熱熔膠膜復合面料固化工藝。結(jié)果表明，固化室的溫度、濕度對復合面料剝離強度影響十分顯著。固化的最佳工藝為溫度25～30℃，濕度70%，固化時間28h。

關(guān)鍵詞：熱熔膠；固化；剝離強度

膜材料與紡織面料復合的粘合固化是實現(xiàn)防水透濕功能的關(guān)鍵工序，直接影響產(chǎn)品的耐靜水壓、透濕性和耐洗滌性能等關(guān)鍵指標。油性膠粘劑因有機溶劑揮發(fā)，刺激工人的呼吸道，存在致癌風險，所以濕氣反應型聚氨酯熱熔膠成為層壓復合行業(yè)中最值得推廣應用的膠粘劑，具有對環(huán)境無污染、熱熔化即可使用、能耗低、產(chǎn)品手感好的優(yōu)點。濕氣反應型聚氨酯熱熔膠的粘合固化分物理固化、化學固化兩個階段。物理固化通過相似相溶、機械鑲嵌在較短時間即可完成；而化學固化需要在適合的溫濕度條件下，利用潮氣或被粘材料中的水分及其它含活潑氫化合物與—NCO基團發(fā)生反應、擴鏈，生成具有較高內(nèi)聚力和粘接力的交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)聚合物，進一步起到粘接作用[1]。特別是在冬季生產(chǎn)中，要達到符合要求的粘接牢度，就必須調(diào)整固化室的溫濕度。因此研究固化工藝中的溫度、濕度和時間，并綜合考慮復合面料粘接剝離強度和經(jīng)濟成本來確定最佳的溫度、濕度、固化時間具有重要的現(xiàn)實意義。

1　實驗材料及方案

實驗材料：利用TPU薄膜和滌綸雙羅紋針織面料，采用熱熔膠復合工藝參數(shù)：15g/m2涂膠雕刻輥、熱熔膠溫度95℃、車速20m/min，復合而成的層壓復合面料。

實驗方法：膜復合面料放在恒溫恒濕箱中，改變其溫度、濕度和放置時間，利用織物強力機，測試復合面料的剝離強度。對比分析溫度、濕度和時間對復合面料固化牢度的影響，并做正交組合實驗，確定固化的最優(yōu)工藝。實驗評價指標為固化率，即不同條件下固化剝離強度與達到充分固化的剝離強度比值的百分數(shù)。

2　固化工藝研究

2.1濕度對固化率的影響

在溫度(25℃)相同，濕度不同的情況下，固化率隨著時間的變化如圖1所示。

圖1　固化率與濕度的變化關(guān)系

由圖1中可知，隨著濕度的增加，固化速率加快，當濕度達到90%時，24h基本完成了交聯(lián)固化；當濕度為10%時，48h還沒能完成固化。說明濕度對固化速率的影響非常顯著，這是因為濕氣反應型熱熔膠，在固化反應過程中，分子中的—NCO基團與粘附在面料表面的水蒸氣發(fā)生交聯(lián)反應，隨著濕度的增加，面料表面的水蒸氣集聚，從而促使反應快速進行[2]。

2.2溫度對固化率的影響

在濕度(50%)相同、溫度不同的情況下，固化率隨著時間變化如圖2所示。

圖2　固化率與溫度的變化關(guān)系

由圖2可知，在相同的時間內(nèi)，隨著溫度的升高，固化率迅速提高。35℃時，復合面料在24h就完成交聯(lián)固化，而15℃時，36h還未能完成固化。這是因為溫度在膠粘劑交聯(lián)固化過程中起到催化作用，溫度高加速了單位時間內(nèi)水蒸氣與—NCO基團的接觸次數(shù)，提高了反應速率。

2.3時間對固化率的影響

在相同溫度(25℃)，相同濕度(70%)情況下，固化率隨時間變化如圖3所示。

圖3　固化率隨時間的變化關(guān)系

由圖3中可知，復合面料的固化率隨時間的變化呈S型曲線。前3h固化速率較慢，只完成了全部固化的5%，3～21h固化速率較快，完成了全部固化的80%。這是因為濕氣反應型熱熔膠的固化是一個物理化學固化共存的反應過程，前三個小時主要是膠粘劑潤濕、滲透的物理固化，粘結(jié)剝離強度低；而3h以后發(fā)生的是在膜和面料的粘接界面交聯(lián)化學固化，生成了聚氨酯—聚脲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，極大地提高了粘結(jié)剝離強度，所以這一段時間的固化率提高較快。

2.4固化工藝優(yōu)化

通過以上固化工藝單因子影響因素的分析發(fā)現(xiàn)：當溫濕度較高時，固化率在較短的時間內(nèi)就達到較高的水平。另外，產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)講究生產(chǎn)效率，固化時間不能太長。為此選擇如表1所示的正交實驗方案來優(yōu)化工藝[3]。測試9種實驗方案的固化率見表2所示。

表1正交實驗組合方案

實驗方案實驗組合工藝參數(shù)濕度(%)溫度(℃)時間(h)1A1B1C15020242A1B2C25025283A1B3C35030324A2B1C26020285A2B2C36025326A2B3C16030247A3B1C37020328A3B2C27025249A3B3C1703028

表29種方案復合面料的固化率

實驗方案123456789固化率(%)54%82%84%90%96%100%100%100%100%

由表2中測試數(shù)據(jù)可知，6、7、8、9三種方案的固化率達到了100%，面料完全固化。4、5兩種方案固化率達到了90%以上，而1、2、3三種方案固化率較低。所以在考慮選擇那種固化方案時應該結(jié)合當前所處的環(huán)境，夏天溫濕度較高，實際生產(chǎn)車間溫度能達到30℃，濕度70%以上，所以固化室溫濕度稍加控制，提升溫度到20℃以上，濕度60%以上，適當延長固化時間，降低生產(chǎn)成本，達到固化牢度。

3　結(jié)論

固化室的溫度、濕度對復合面料的剝離強度的影響十分顯著。溫濕度過低、時間再長也不能實現(xiàn)固化；結(jié)合產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)效率和能源成本，最佳的固化工藝：溫度25～30℃，濕度70%左右。

參考文獻：

[1]詹中賢.單組份聚氨酯反應型熱熔膠的研制.中國膠粘劑[J].2008,17(5):34—37.

[2]李朝暉.防水透濕熱熔復合織物生產(chǎn)因素的分析.印染[J].2010,(10):31—33.

[3]郁崇文.工程參數(shù)的最優(yōu)化設計[M].上海東華大學出版社:2003.

基金項目：青島藍色小巨人計劃(14-2-1-3-gx)

作者簡介：張連坤(1987—)，男，山東青島人，助理工程師。

中圖分類號：TS195.5+9

文獻標識碼：A

文章編號：1009-3028(2016)01-0004-03

Research on the Solidified Fastness Process of Composite Fabric by Hot-Melt Adhesive

Zhang Liankun1，Sun Daolin1，Xing Libing2，Li Xianbo3

(1.Qingdao Singao-tex Co.,Ltd.，Qingdao 266300,China ;2.Qingdao Fuyuan Arting Co.,Ltd.，Qingdao 266032,China; 3.Qingdao University，Qingdao 266071,China)

Abstract：The solidified process of composite fabrics bonded by hot-melt adhesive was studied with changes of experimental conditions.Results show that the temperature and moisture are main factors effected on fastness of composite fabrics.The most appropriate conditions are as follows: temperature 25～30℃, moisture 70%,solidify time 28h.

Key words：hot-melt adhesive；solidify；solidify fastness