去除紡織品貼膜涂層材料的分析研究

王海娟,張 雪,燕紅雁

(山東省產品質量檢驗研究院,山東 濟南250102)

紡織品貼膜涂層材料是貼合或均勻涂布在織物表面的一種高分子類化合物。為了達到裝飾、防護、絕緣等目的,它通過黏合作用在織物表面形成一層薄膜,形成的膜不僅改善了織物的外觀和風格,還增加了織物的功能,使織物具有了通氣透濕、耐水壓、遮光反射、防水以及阻燃防污等特殊功能。

在國外,織物的貼膜涂層整理技術已形成了比較完善的加工體系。在紡織品方面,貼膜涂層加工技術也已發(fā)展成為后加工整理過程中比較重要的一種方法。在中國,橡膠、造紙等行業(yè),貼膜涂層加工技術也不屬于新工藝,但把貼膜涂層整理技術應用到紡織印染工業(yè)中,是近幾年才發(fā)展起來的。隨著生活水平的提高,中國這個人口資源大國,對功能性紡織品的要求也越來越高。由于紡織品貼膜涂層材料的優(yōu)越性,人們對貼膜涂層織物的需求量也越來越大,因此研究貼膜涂層織物也顯得尤為重要。

1 去除貼膜涂層材料的目的

紡織品的檢測一般分為物理和化學檢測。物理檢測主要是為了保證紡織品在使用中的耐用和壽命；化學檢測主要為了保證紡織品在使用中的安全性,即化學品安全。最常見的檢測指標有GB 18401-2010《國家紡織產品基本安全技術規(guī)范》規(guī)定的項目及纖維含量。其中,貼膜涂層材料對纖維含量的檢測影響最大。

纖維含量[1-2]是指對紡織品所含纖維的定性及定量分析。定性是對所含纖維的鑒別,定性手段目前主要有燃燒法、顯微鏡法、溶解法、含氯含氮呈色反應法、熔點法、密度梯度法；定量是計算出所含各組分纖維的百分含量?；旒彯a品經定性鑒別后,選擇適合的方案及適當?shù)脑噭┤芙馊コ扇芙M分,將不溶纖維烘干、稱重,從而計算出各組分纖維的百分含量。織物貼膜后對纖維含量檢測增加了一定困難。在纖維定性上,由于無法分析、拆分織物組織結構,致使無法準確判斷燃燒的現(xiàn)象及燃燒的氣味。同時制片困難導致了難以在顯微鏡下觀察纖維的縱截面和橫截面形態(tài)。在纖維定量上,有些種類的薄膜會和可溶解纖維同時溶解于所使用的化學試劑中,而有些種類的薄膜會和不溶纖維一起不溶于所使用的化學試劑,還有一些薄膜涂層會使試劑的滲透不徹底,導致纖維不完全溶解,這幾種情況的出現(xiàn)都會影響檢驗結果的準確性,有的結果偏差甚至超出了標準規(guī)定的偏差范圍。因此去除織物上的貼膜涂層材料對纖維含量的定性定量非常重要。

2 貼膜涂層面料的加工

按加工的方式,貼膜涂層面料目前主要有點貼、轉移貼、全貼3種。

2.1 點貼

這種方法是目前最常用、最高端的做法,它是通過機械作用把織物和膜通過黏合劑復合到一起。加工方法主要有TPU、TPFE等,形成的膜有透明膜、霧膜、彩色膜等多種系列。這類織物所具備的防水、防風、透濕等優(yōu)良功效,主要通過膜來體現(xiàn)。其中使用機械作用通過黏合劑和織物復合的低、中、高透膜中,為了不破壞膜的穩(wěn)定性,中、高透膜主要采用低溫(100 ℃以內)熱溶膠來復合,以使其加工出的成品在透濕度、耐水壓、防水等性能指標上具有高數(shù)值。目前,在穩(wěn)定的情況下,Gore-Tex 公司生產的膜可以達到最高40 000 mm 指標的耐水壓。

復合又有很多種方法,常見的有單貼、兩層半貼、三層貼等。其中,將織物和膜直接復合的是單帖；在織物直接復合的膜面上做印花或者其他工藝處理的為兩層半帖；三層貼則是三層復合,使用這種方法復合的布最具備保暖功能。因為它是通過將表面的織物、中間的膜、底布的各種針織、梭織底布(比如針織搖粒絨等)復合在一起。

生產工藝步驟是:首先對來布進行檢驗,合格的進行接布,然后打成大卷裝；之后進行防水處理,再壓光(彈力布不需要壓光)；然后上膜貼合,貼合完后進行烘干、定型處理；最后是成品的檢驗,檢驗完成后包裝。

完成點貼加工工藝后,目前主要測試6個物理性能指標[3-6]。

(1)防水。按照GB/T 4744-2013《紡織品 防水性能的檢測和評價(靜水壓法)》規(guī)定,抗靜水壓等級0級,靜水壓值P＜4 k Pa,表示抗靜水壓性能差；抗靜水壓等級1級；靜水壓值4 k Pa≤P＜13 k Pa,表示具有抗靜水壓性能；抗靜水壓等級2級,靜水壓值13 k Pa≤P＜20 k Pa,表示具有抗靜水壓性能；抗靜水壓等級3級,靜水壓值20 k Pa≤P＜35 k Pa,表示具有較好的抗靜水壓性能；抗靜水壓等級4級,靜水壓值35 k Pa≤P＜50 k Pa,表示具有優(yōu)異的抗靜水壓性能；抗靜水壓等級5級,靜水壓值50 k Pa≤P,表示具有優(yōu)異的抗靜水壓性能。

(2)雨淋。按照美標AATCC-35 規(guī)定進行測試。水的滲透性是通過計算吸水紙在5 min噴淋試驗中重量的增加來表示,并報告3個試樣的平均值。

(3)耐水壓。耐水壓用mm H2O 表示,是指單位面積承受水壓強力,在標準實驗室條件下,織物承受蒸餾水往上噴的壓力,并記錄水壓值,如耐水壓5 000 mm H2O,表示單位面積內可承受5 m 壓力,不會發(fā)生滲漏。常用的標準有美標AATCC-127、日標JIS-L 1092B、歐標ISO 811。

(4)撕裂強力。按照GB/T 3917-2009《紡織品織物撕破性能》規(guī)定執(zhí)行。一般經過壓光工藝處理后,會使其織物的撕裂強力下降很多,耐磨性能也受到損傷,因此為了滿足同品種撕裂強力的要求,生產廠應進行撕裂強力的測試。

(5)膜面剝度牢度。按照美標AATCC-135 規(guī)定測試,連續(xù)水洗24 h不脫離。

(6)透濕度。表示在一定的相對濕度差、一定厚度、1 m2面積薄膜在24 h內透過的水蒸氣質量值。透濕度的表示為g/m2/24 h,測試方法有氯化鈣法、醋酸鉀法、倒水杯法。

2.2 轉移貼膜

這類貼膜是將黏合劑均勻涂在PU 膜上,之后轉移貼到離心紙上,再從復合機上在高溫(150 ℃以下)下將離心紙面的PU 膜與織物復合到一起。

基本方法是通過單貼,單帖是指將織物直接和膜復合。

生產工藝步驟是:先對來布進行檢驗,檢驗合格的進行接布；然后打成大卷裝,之后進行防水處理,再壓光(彈力布不需要壓光)；然后上膜貼合,貼合完后進行烘干、定型處理,最后是成品的檢驗,檢驗完成后包裝。

成品完成后,也需要進行防水、雨淋、耐水壓、撕裂強力、膜面剝度牢度、透濕度6個性能指標的測試,測試方法及指標同點貼的測試。

2.3 全貼

全貼是指在高溫下直接將織物、膜和底布復合在一起,這種方法一般被國內中低端戶外品牌采用,但這種貼法使得具有透濕、耐水壓的膜破壞嚴重,有的膜甚至都爛了,成品的功能性受到破環(huán),優(yōu)點是它的剝離牢度好。

3 貼膜涂層材料的分類

紡織品貼膜涂層材料的化學成分多種多樣,通常是高分子化合物或彈性體。種類也很多,按照化學結構分類,主要有聚丙烯酸酯類(PA)、聚氨酯類(PU)、聚氯乙烯類(PVC)、有機硅類(如硅酮橡膠)、合成橡膠類(如氯丁橡膠),另外,還有聚四氟乙烯、聚酰氨、聚酯、聚乙烯、聚丙烯和蛋白質類。目前,在紡織品中常見的有聚丙烯酸酯類(PA)、聚氨酯類(PU)、聚酯類(PET)及聚乙烯醇(PVA)等

3.1 聚丙烯酸酯類(PA)

聚丙烯酸酯是丙烯酸酯類、甲基丙烯酸酯類以及與其他不飽和單體共聚而制成的聚合物的統(tǒng)稱。目前,PA 是常用的涂層薄膜之一。

PA 貼膜涂層材料在紡織品方面,可用在印花、漿紗和后整理過程中,整理后,產品外觀美觀,手感好。形成的大分子網(wǎng)狀結構膜連續(xù)、緊密,具有很好的防鉆絨、防水性能。

3.2 聚氨酯類(PU)

聚氨酯(PU),全名為聚氨基甲酸酯,是分子結構中含有-NHCOO-單元的高分子化合物。在紡織品方面,聚氨基甲酸酯纖維又稱為聚氨酯彈性纖維,在中國又稱氨綸。

聚氨酯類的涂層已發(fā)展成為當今的主要種類之一,主要用在功能性薄膜涂層和仿皮革的產品上。它的優(yōu)勢表現(xiàn)在耐磨、強度好、耐濕、柔軟、有彈性等方面,有些產品涂層后由于其多孔性,還具有了良好的透氣和透濕性能。

3.3 聚酯類(PET)

PET 是一種采用擠出法制成厚片,用聚對苯二甲酸乙二醇酯做原料,再經過雙向的拉伸而制成的薄膜材料。聚酯薄膜的厚度一般為12μm,價格偏高。優(yōu)點是既耐高溫又耐低溫,機械性能很好,硬度、韌性及剛性又高,耐摩擦、穿刺,又耐化學藥品,是一種有光澤的無色透明薄膜,常用在外層材料上。

3.4 聚乙烯醇(PVA)

通過水解聚醋酸乙烯,進而得到聚乙烯醇(PVA)和醋酸的一線性高分子物。水解完全的,成為了全醇化PVA；不完全水解的,即大分子鏈中仍含有部分醋酸乙烯酯的,成為部分醇解型PVA。由于PVA 黏度高,所以成膜后,在延伸度、強度上表現(xiàn)優(yōu)良。這類薄膜不易脫落,因為它與纖維的抱合力強。

4 去除貼膜涂層材料的方法分析

4.1 聚丙烯酸酯類(PA)

這類可以采用熱水、堿或雙氧水來去除。其中堿去除效果最好,p H 值在11以上較為合適。為了防止多價金屬離子對羧基的封閉,去除過程中應添加必要的軟水劑或金屬絡合劑。高溫去除后加強水洗,防止涂層再沾污。

4.2 聚氨酯類(PU)

這類貼膜涂層的去除,可以參考GB/T 2910.20-2009《紡織品 定量化學分析 聚氨酯彈性纖維與某些其他纖維的混合物(二甲基乙酰胺法)》[7]。試驗原理是用二甲基乙酰胺將聚氨酯類貼膜涂層溶解去除,試驗條件是將聚氨酯類貼膜涂層放入三角燒瓶,使其置于60 ℃的水浴鍋中震蕩20 min。

4.3 聚酯類(PET)

這類宜采用10 g/L燒堿的弱堿或雙氧水去除,需要注意使用軟水劑或金屬絡合劑,避免含有Ca2+、Mg2+的硬水給貼膜涂層帶來的不良溶解性。和聚丙烯酸酯類一樣,要防止涂層再沾污,加強水洗。

4.4 聚乙烯醇(PVA)[8]

這類可以用燒堿或氧化劑去除,還可以參考FZ/T 01095-2002《紡織品 氨綸產品纖維含量的試驗方法[9]》。試驗原理是用20%鹽酸溶液在規(guī)定條件下將聚乙烯醇貼膜涂層溶解去除,試驗條件是將聚乙烯醇貼膜涂層放入三角燒瓶,使其置于常溫的水浴鍋中震蕩15 min。

5 結語

從貼膜涂層的去除方法中,可以看出,需要根據(jù)形成過程或成分,來選擇去除的方法。根據(jù)形成過程去除的貼膜涂層,它們的成分一般較難選用試劑去除,因為試劑在溶解貼膜涂層的同時,會對紡織纖維造成損傷甚至溶解掉,所以,這類貼膜涂層一般選用熱水、堿、氧化劑等去除方法。根據(jù)成分去除的貼膜涂層,它們的成分一般較易選用合適的試劑溶解去除,而且基本不會對紡織纖維造成損傷。