EVA熱熔膠膜層壓復合織物的熱壓工藝及其結構

胡滿鈺 金肖克 田偉 黃坤鎮 邵靈達 祝成炎

摘 要：為研究熱壓工藝對EVA熱熔膠膜層壓復合織物黏接結構和性能的影響，對熱壓工藝參數進行優化，采用L25（53）正交試驗，以熱壓工藝的溫度、壓強和時間為試驗的主要影響因素進行分析，對復合織物的厚度、截面結構、透氣性和剝離強度進行表征分析。結果表明：對于EVA熱熔膠膜復合織物，壓強對其厚度和透氣性影響最大，溫度對其剝離強度影響最大；同時，壓強對其厚度有顯著影響，對其透氣性有高度顯著影響，溫度對其剝離強度有顯著影響；隨著熱壓溫度、壓強和時間的增加，其厚度呈現下降趨勢，隨著溫度和時間的增加，其透氣性和剝離強度呈現先上升后下降的趨勢，隨著壓強的增加，其透氣性和剝離強度呈現下降趨勢；最佳熱壓工藝參數為100 ℃、0.5 MPa、90 s，該條件下熱熔膠與兩層織物的紗線和纖維結合緊密，膠層會形成間隙和微孔，復合織物厚度為0.65 mm，透氣性可達到156.72 mm/s，剝離強度可達到32.55 N。

關鍵詞：EVA熱熔膠膜；復合織物；熱壓工藝；剝離強度；正交試驗

中圖分類號：TS106

文獻標志碼：A

文章編號：1009-265X（2023）04-0173-10

收稿日期：2022－12－15

網絡出版日期：2023－03－22

基金項目：國家繭絲綢發展基金資助項目（浙經信消費［2021］133號）

作者簡介：胡滿鈺（1997—），女，湖北隨州人，碩士研究生，主要從事功能性紡織品方面的研究。

通信作者：祝成炎，E-mail：cyzhu@zstu.edu.cn

墻布作為家居裝飾織物，起到裝飾墻面、保護墻體的作用［1］，按照面料層數可分為單層墻布和復合墻布。通常復合墻布的表層織物為機織布，里層織物為非織造布［2］，使用黏合劑采用熱壓工藝黏接而成，屬于層壓復合織物（簡稱復合織物），不僅能保持各層織物原有的功能特性，且可設計增加其他功能，整體表現出功能的疊加性［3］，經加工處理后，復合墻布能夠滿足目前對墻布多功能的要求，已逐步替代單層墻布，被廣泛使用［4］。

黏合劑作為復合織物的主要組成部分，決定了復合織物的耐久性和整體質量［5］，其中，熱熔膠是一類不含溶劑的可熔、可塑性環保型化學產品［6］，經過專業設備加工可得到厚度均勻、便于儲存運輸的熱熔膠膜，使用時裁剪至所需大小，放置在被黏接材料之間進行熱壓復合，操作簡便［7］。紡織常用熱熔膠按基材主要分為：聚酰胺（PA）類熱熔膠、聚酯（PES）類熱熔膠、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）類熱熔膠、聚氨酯（PU）類熱熔膠等［8］。在這些熱熔膠

中，乙烯-醋酸乙烯共聚物（Ethylene vinyl acetate，EVA）熱熔膠熔點低，適用范圍廣，黏接能力強，且具有成本低，耐酸和耐老化等優勢［9］，可用于墻布用復合織物的黏接。熱壓工藝條件直接影響了EVA熱熔膠在兩層織物間的滲透程度，進而影響復合織物的黏接結構和織物性能［10］，但目前針對EVA熱熔膠膜制備復合織物的工藝研究較少，熱壓工藝條件對復合織物的內部黏接結構和性能的影響尚未明晰，因此對EVA熱熔膠膜制備復合織物進行熱壓工藝研究是有必要的。

本文以EVA熱熔膠膜為黏合劑，機織布為表層織物，非織造布為里層織物，將熱壓溫度、壓強和時間作為主要影響因素，設計L25（53）正交試驗，研究熱壓工藝條件對復合織物黏接結構和復合織物性能的影響，并對復合織物的熱壓工藝參數進行優化，以期為EVA熱熔膠膜制備復合織物提供工藝參考。

1 實 驗

1.1 實驗原料與儀器

1.1.1 實驗原料

實驗原料及來源見表1。

1.1.2 實驗儀器

實驗中主要儀器設備及來源見表2。

1.2 實驗方法

1.2.1 正交試驗設計

熱壓工藝中，當溫度達到熱熔膠軟化點時，熱熔膠膜開始軟化、熔融，轉變為黏流態，獲得流動性，在

加壓條件下，向兩層織物間隙浸潤擴散，待熱壓工藝結束后，在室溫條件下降溫固化，熱熔膠與兩層織物的部分紗線和纖維發生固結，形成物理互鎖結構，得到層壓復合織物。復合織物中熱熔膠膜的熔融浸潤效果如圖1所示。

熱壓溫度、壓強和時間3個參數會影響熱熔膠的軟化、熔融程度和流動性，導致復合織物中熱熔膠的滲透程度不同，以此造成復合織物的黏接結構不同，進而影響織物性能。因此選擇熱壓溫度、壓強和時間作為主要因素，設計L25（53）正交試驗，熱壓工藝的因素水平見表3。

根據熱熔膠DSC熱性能分析，EVA熱熔膠膜軟化點為65 ℃，所以熱壓溫度需高于65 ℃才能使熱熔膠膜軟化、熔融，熱壓溫度需低于130 ℃防止真絲在高溫下發生脆化，因此選取熱壓溫度范圍為80～120 ℃。根據前期試驗探索，軟化熔融后的熱熔膠在無壓強條件下流動擴散程度小，僅固結與其接觸

的紗線和纖維，加壓能提高熱熔膠在兩層織物間隙的滲透程度，但當熱壓壓強大于2.5 MPa時，復合織物手感硬，織物間黏接牢度差，故選取熱壓壓強范圍為0.5～2.5 MPa。EVA熱熔膠在溫度達到軟化點后能在幾秒內軟化熔融，隨后在壓強作用下流動擴散，熱壓時間主要為熱熔膠熔融后的流動浸潤時間，選取熱壓時間范圍為30～150 s。

1.2.2 復合織物制備工藝

本文采用熱壓工藝制備EVA熱熔膠膜復合織物，工藝流程如圖2所示。

將非織造布、EVA熱熔膠膜和緞紋機織布依次疊放入已完成預熱的兩層高溫發泡硅膠板之間，按正交試驗設計的壓力與時間進行熱壓復合，待熱壓工藝結束后，取出織物在室溫條件下冷卻固化，得到復合織物。

1.2.3 性能測試表征

采用差示掃描量熱儀測試EVA熱熔膠膜的熱學性能，根據GB/T 3820—1997《紡織品和紡織制品厚度的測定》測試復合織物厚度，采用掃描電子顯微鏡觀察復合織物截面微觀形貌，根據GB/T 5453—1997《紡織品 織物透氣性的測定》測試復合織物透氣性能，根據FZ/T 60011—2016《復合織物剝離強力試驗方法》測試復合織物的剝離強度。

2 結果與分析

2.1 EVA熱熔膠膜復合織物性能的極差、方差和交互作用分析

2.1.1 EVA熱熔膠膜復合織物性能的極差、方差分析

極、方差分析是分析正交試驗結果最常見的兩種方法。極差分析是根據復合織物性能測試結果的極差R值，分析判斷熱壓工藝制備復合織物時各因素對各性能影響的主次順序，結合各因素水平均值后，分別確定各性能最佳的熱壓工藝參數組合；方差分析可以確定各因素所引起的復合織物性能差異的大小，得出制備條件對復合織物性能具有顯著影響的因素。EVA熱熔膠膜復合織物性能的極差分析結果見表4，方差分析結果見表5。

通過比較表4中的各性能的極差R值可知，在熱壓工藝中，3個主要因素對復合織物厚度的影響主次順序為：熱壓壓強、熱壓溫度、熱壓時間；對透氣性的影響主次順序為：熱壓壓強、熱壓時間、熱壓溫度；對剝離強度的影響主次順序為：熱壓溫度、熱壓壓強、熱壓時間。根據復合織物透氣性值，復合織物透氣性最好的熱壓工藝組合為A3B1C3；根據復合織物剝離強度值，復合織物剝離強度最好的熱壓工藝組合為A2B1C3。極差分析得到了單個性能最好的熱壓工藝組合，但要進一步優化EVA熱熔膠膜制備復合織物的熱壓工藝參數，還需綜合分析復合織物的內部黏接結構和復合織物整體性能。

通過比較表5中各因素的F值可知，各因素對復合織物各性能影響的主次順序與極差分析得到結果一致。同時，根據P值可以得出，對復合織物的厚度、透氣率和剝離強度有顯著性影響的因素分別為壓強、壓強、溫度，其中，復合織物透氣性和熱壓壓強之間的顯著性為高度顯著。

2.1.2 EVA熱熔膠膜復合織物性能的交互作用分析

交互作用圖能反應多因素共同作用的實驗中各因素間的相互作用程度，通過SPSS軟件對實驗數據進行處理，得到影響EVA熱熔膠膜復合織物透氣性和剝離強度的各因素之間的交互作用分別如圖3、圖4所示。

在交互作用圖中，各個因素的曲線平行則未發生交互作用，各個因素的曲線不平行則發生交互作用，相交趨勢越明顯，交互作用強度越大。由圖3可知，溫度與壓強、溫度與時間、時間與壓強對復合織物透氣率之間存在交互作用，溫度與時間之間的交互作用顯著；由圖4可知，溫度與壓強、溫度與時間、時間與壓強對復合織物透氣率之間存在交互作用，當熱壓溫度在100～110 ℃時，溫度與壓強之間的交互作用不明顯。

2.2 熱壓工藝對復合織物黏接結構的影響

為進一步研究各因素對復合織物黏接結構和性能的影響規律，以正交試驗各因素水平值為橫坐標，相應水平測試結果均值為縱坐標，作因素水平趨勢圖，直觀反應各因素對復合織物各性能的影響趨勢和大小。

根據織物厚度和截面電鏡圖分析復合，研究熱

壓工藝與復合織物黏接結構間的關系。復合織物所用緞紋機織布厚度為0.37 mm，水刺非織造布厚度為0.62 mm，EVA熱熔膠膜的厚度為0.05 mm。對正交試驗得到的復合織物平均厚度進行分析，復合織物厚度因素水平趨勢如圖5所示。

由圖5可知，隨著熱壓溫度、壓強和時間的增加，復合織物的厚度均逐漸減小，其中，壓強由0.5 MPa增加到1.0 MPa時，厚度下降最明顯。

復合織物整體厚度的變化是由熱熔膠滲透程度和兩層織物厚度變化共同導致的。隨著溫度、壓強和時間的增加，熱熔膠膜由高彈態轉變為流動性不同的粘流態，在壓強的作用下，以不同的速度向兩層織物間流動浸潤，熱壓溫度越高、壓強越大，時間越長，熱熔膠流動浸潤速度越快，時間越久，在兩層織物間的滲透程度越大。同時，在加壓過程中，兩層織物內部紗線和纖維間的間隙也會在壓強的擠壓作用下被壓縮，待熱壓工藝結束后，壓縮部分無法完全恢復，且熱壓工藝不同恢復程度不同，兩層織物厚度有一定程度的減小。

根據復合織物的厚度，在正交試驗中選取3塊復合織物，通過電鏡觀察復合織物的截面形貌特征，所選取復合織物的熱壓工藝參數和厚度見表6。

其中，試樣1與試樣25的熱壓工藝各因素水平差別最大，3塊復合織物截面電鏡圖如圖6所示。

從圖6中可以清晰看到復合織物的截面結構：非織造布、EVA熱熔膠和機織布依次層疊，復合織物截面熱熔膠的滲透程度不同，與紗線和纖維的結合效果不同，截面結構有較大區別。由圖6（a）和圖6（b）可知，試樣1中熱熔膠膜狀形態結構無明顯改變，僅固結了與熱熔膠接觸的少量紗線和纖維，與織物中紗線和纖維的結合效果差，熱熔膠仍保持膜狀結構；由圖6（c）和圖6（d）可知，試樣11中熱熔膠膜在兩層織物間發生流動浸潤，滲透分布范圍增大，并與部分紗線和纖維發生固結，熱熔膠膜狀形態結構發生改變，膠層出現間隙；由圖6（c）和圖6（d）可知，試樣25厚度明顯減小，截面中熱熔膠滲透分布范圍擴大，熱熔膠膜狀形態結構完全改變，滲透程度增加，兩層織物中被固結的紗線和纖維增加，織物的間隙和微孔被熱熔膠黏接。織物的黏接結構包括：熱熔膠膜的形態變化、滲透程度、與紗線和纖維的結合等，不同的熱壓工藝會直接影響復合織物黏接結構，進而影響復合織物的性能。

2.3 熱壓工藝對復合織物透氣性和剝離強度的影響

復合織物所用機織布透氣率為656.47 mm/s，非織造布透氣率為1762.90 mm/s，EVA熱熔膠膜不透氣。對正交試驗得到的復合織物平均透氣性和平均剝離強度進行分析，復合織物透氣性和剝離強度因素水平趨勢如圖7所示。

由圖7（a）可知，復合織物的透氣性和剝離強度隨著熱壓溫度的升高呈現先上升后下降的趨勢，在100 ℃時其透氣性最高，在90 ℃時其剝離強度最高；由圖7（b）可知，復合織物的透氣性和剝離強度隨著熱壓壓強的增加均呈現下降趨勢，壓強由0.5 MPa增加到1.0 MPa時，透氣性下降較快；由圖7（c）可知，復合織物的透氣性和剝離強度隨著熱壓時間的增加均呈現先上升后下降的趨勢，在90 s時，其透氣性和剝離強度均最好。

復合織物透氣性和剝離強度變化是由于復合織物內部結構不同而導致的。熱壓溫度較低、時間較短時，熱熔膠膜軟化后處于高彈態與粘流態之間，膠體流動性和黏性差，在兩層織物間的滲透程度小，僅與織物表面紗線和纖維發生固結，結合效果差，熱熔膠固化后仍形成無間隙膜狀，所以透氣性和剝離強度不佳；隨著溫度升高，熱壓時間增加，熱熔膠完全熔融，轉變為粘流態，流動性和黏性均增加，在壓力條件下，熱熔膠向兩層織物中的間隙擴散浸潤，待冷卻固化后，兩層織物被固結的紗線和纖維增加，熱熔膠分布擴散，與織物中的紗線和纖維結合效果好，且膠層形成間隙和微孔，故復合織物剝離強度和透氣性提高；但當熱壓溫度、壓強和時間繼續增加時，熱熔膠轉變為流動性很好的粘流態，在壓強作用下向織物的紗線和纖維間流動浸潤，待降溫固化后，黏接了兩層織物中紗線和纖維間的間隙，可供氣體通過的間隙和微孔減少，導致復合織物透氣性降低，熱熔膠分布范圍擴大，在兩層織物的間隙中完全浸潤，膠體分散，熱熔膠自身結合面積減小，結合牢度下降，導致復合織物剝離強度下降。

2.4 復合織物熱壓工藝的優化和驗證

根據復合織物的黏接結構、透氣性和剝離強度的分析，比較熱壓溫度為90 ℃與100 ℃時復合織物的透氣性和剝離強度，可以得出熱壓溫度為100 ℃時，復合織物的整體性能較好；且熱壓壓強為0.5 MPa，時間為90 s時，熱熔膠浸潤滲透均勻，膠層能形成間隙和微孔，與織物中紗線和纖維結合效果好，復合織物的透氣性和剝離強度均最佳。因此，對EVA熱熔膠膜制備復合織物的熱壓工藝進行優化，其最佳熱壓工藝參數為：熱壓溫度100 ℃，熱壓壓強0.5 MPa，熱壓時間90 s。根據優化后的熱壓工藝參數制備EVA熱熔膠膜復合織物，該復合織物截面電鏡圖如圖8所示。

在該工藝條件下制得的復合織物厚度為0.65 mm，通過截面電鏡圖，可以發現熱熔膠滲透效果與圖6（d）相似，熱熔膠層形成間隙和微孔，固結了織物中的部分紗線和纖維，結合效果好，優化工藝參數制備的復合織物透氣率可達到156.72 mm/s，剝離強度可達到32.55 N，均接近正交試驗中復合織物透氣性和剝離強度的最優結果。

部分學者使用不同黏合劑進行層壓復合織物的制備工藝研究［8，11-12］，對其研究過程中剝離強度測試結果進行整理，得到不同黏合劑復合織物的最佳剝離強度，如表7所示。

本研究在熱壓工藝優化后，復合織物剝離強度可達到32.55 N，與表7中其他各黏合劑制備復合織物的最佳剝離強度相比，EVA熱熔膠在復合織物黏接方面具有更優的性能，其剝離強力具有明顯優勢。

3 結 論

本文根據設計的3因素5水平正交試驗，以EVA熱熔膠膜為黏合劑，緞紋機織布為表層織物，水刺非織造布為里層織物，制備了不同熱壓工藝參數的25塊復合織物，分析熱壓工藝條件與復合織物內部黏接結構的關系，研究熱壓工藝條件對復合織物透氣性和剝離強度的影響，并對EVA熱熔膠膜制備復合織物的熱壓工藝參數進行了優化，得出如下結論：

a）在熱壓溫度、壓強、時間3個因素中，壓強對復合織物厚度的影響最大，溫度次之，壓強對復合織物透氣性影響最大，時間次之，溫度對復合織物剝離強度影響最大，壓強次之；同時，對復合織物的厚度、透氣率和剝離強度有顯著性影響的因素分別為壓強、壓強、溫度，其中，熱壓壓強對復合織物透氣性具有高度顯著性影響。

b）在80～120 ℃范圍內，隨著溫度的升高，復合織物的透氣性和剝離強度均呈現先上升后下降趨勢，90 ℃時其剝離強度最高，100 ℃時其透氣性最好；在0.5～2.5 MPa范圍內，隨著壓強的增大，復合織物的透氣性和剝離強度均呈現下降趨勢，0.5 MPa時其透氣性和剝離強度均最高；在30～150 s范圍內，隨著時間的增加，復合織物的透氣性和剝離強度均呈現先上升后下降趨勢，90 s時其透氣性和剝離強度均最高。

c）對EVA熱熔膠膜制備復合織物的熱壓工藝進行了優化，其最佳熱壓工藝參數為：100 ℃，0.5 MPa， 90 s。該條件下制備的復合織物，熱熔膠與兩層織物的紗線和纖維結合緊密，且膠層會形成

間隙和微孔，復合織物厚度為0.65 mm，透氣率可達到156.72 mm/s，剝離強度可達到32.55 N。

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Hot-pressing process and structure of laminated composite fabrics with EVA hot-melt adhesive films

HU Manyu1，2， JIN Xiaoke1，2， TIAN Wei1，2， HUANG Kunzhen1， SHAO Lingda1， ZHU Chengyan1，2

（1.College of Textile Science and Engineering （International Institute of Silk）， Zhejiang Sci-Tech University， Hangzhou 310018， China;

2.Zhejiang Sci-Tech University Huzhou Research Institute Co.， Ltd.， Huzhou 313000， China）

Abstract：

As an environmentally friendly decorative material， wall cloth is well in line with human's aesthetic and environmental protection requirements for its advantages of seamlessness， heat preservation and sound absorption. However， at present， the research and development scope of the foreign wall cloth industry is wide， while the research and development of wall cloth in China started late， with most related studies staying at the decorative level， and few on the functions. Moreover， the domestic research and development of wall cloth focus on single-layer wall cloth， which cann't fully meet the requirements of multi-functional wall cloth. Composite wall cloth， usually made of woven fabric and non-woven fabric by hot pressing with binder， is a laminated composite fabric. It can not only maintain the original functional characteristics of each layer of the fabric， but also can be designed to increase other functions， showing the superposition of functions as a whole. The development of multi-functional textile fibers and the research and development of wall cloth preparation technology have promoted the growth of the composite wall cloth market.

To address the lack of functional wall cloth and undiversified types in the domestic market， we mainly focus on the hot-pressing process of preparing composite fabrics for wall cloth in this paper. We selected the ethylene vinyl acetate （EVA） hot-melt adhesive film with a low melting point， wide bonding range and aging resistance as the adhesive. Firstly， we carried out the thermal analysis. On this basis， with the temperature， pressure and time of the hot-pressing process as the main influencing factors of the test， we designed the L25（53） orthogonal test to study the effect of the hot-pressing process on the bonding structure and properties of composite fabrics with EVA hot-melt adhesive films. In this paper， we analyzed the cross-section bonding structure of the composite fabric by thickness and cross-section electron microscopy， including the morphological changes of the hot-melt adhesive film， the degree of penetration， the binding effect with yarns and fibers， etc. We also analyzed the reasons for the influence of the hot-pressing process on the properties of composite fabrics from the microstructure. It is found that for composite fabrics with EVA hot-melt adhesive films， pressure has the greatest influence on the thickness and air permeability， and temperature has the greatest influence on the peel strength. At the same time， pressure has a significant effect on the thickness， a highly significant effect on the air permeability， and temperature has a significant effect on the peel strength. With the increase of hot-pressing temperature， pressure and time， the thickness shows a downward trend. With the increase of temperature and time， the permeability and peeling strength increase first and then decrease. With the increase of pressure， the permeability and peeling strength show a downward trend. The optimum parameters for the hot-pressing process are 100 ℃， 0.5 MPa and 90 s. The hot-melt adhesive of the composite fabric prepared under this condition is closely combined with the yarn and fiber of the two layers of the fabric. The adhesive layer will form gaps and micro-pores. The thickness is 0.65 mm， the air permeability can reach 156.72 mm/s， and the peel strength can reach 32.55 N.

The relationship between the hot-pressing process conditions and the bonding structure and properties of composite fabrics with EVA hot-melt adhesive films can lay a research foundation for the preparation of composite fabrics. Through the selection and design of raw materials， new functional wall cloth products with such functions as anti-fouling property， moisture permeability and flame resistance are prepared to meet human's high-quality requirements for indoor environmental conditions. The research results can provide process reference for the preparation of composite fabrics by EVA hot-melt adhesive films， and provide a basis for the preparation of functional composite wall fabrics.

Keywords：

EVA-based hot-melt adhesive film; composite fabrics; hot-pressing process; peel strength; orthogonal experimental