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                                          可“呼吸”的功能性面料PTFE膜層壓復合面料

                                          clsrich2021-03-25 13:37:14復合面料資訊49來源:復合面料網
                                          可“呼吸”的功能性面料PTFE膜層壓復合面料

                                          摘要:文章介紹了聚四氟乙烯PTFE雙向拉伸薄膜的結構特性,闡述了該薄膜的防水透濕機理;綜述了聚四氟乙烯PTFE微孔膜層壓面料的生產,以及該面料的應用和產品開發。

                                          紡織品作為服裝面料除美觀時尚受人青睞外,穿著舒適性是非常重要的。而防水透濕、手感柔軟是舒適性的重要方面。防水透濕薄膜及其復合織物由于成功地解決了長期存在的防水與透濕兩者不可兼得的難題而被人們稱為“可呼吸面料”或“人類第二肌膚”。經雙向拉伸制成的聚四氟乙烯PTFE(PTFE)薄膜,具有特殊的微孔結構,具有優秀的防水透濕功能。采用特殊的粘合劑,將PTFE微孔薄膜與普通織物通過層壓工藝復合在一起形成聚四氟乙烯PTFE(PTFE)防水透濕層壓織物,現已被制成各種服裝、鞋帽及帳篷等,在紡織服裝領域的應用范圍十分廣泛。

                                          1 聚四氟乙烯PTFE薄膜形態結構性能1暢1 PTFE微孔薄膜的防水透濕機理所謂防水透濕,就是水在一定壓力下不侵入織物,而人體本身散發的汗蒸汽卻能通過織物擴散或傳導到外界,不積聚冷凝在體表和織物之間,不使人體有發悶的感覺。聚四氟乙烯PTFE微孔薄膜的防水透濕取決于薄膜的結構和表面潤濕性能,薄膜的形態結構對防水透濕性能影響最大。水蒸汽分子和雨滴直徑的對比如表1所示。表1 水蒸汽分子和雨滴直徑對比水的形態水蒸汽分子輕霧霧毛毛雨小雨中雨大雨暴雨直徑/靘0暢000042020040090020003000~40006000~10000  從表1中可以發現,只要通過工藝控制膜的微孔直徑在幾個微米或以下,就能阻止水滴直接通過,而允許水蒸汽透過。PTFE微孔膜上具有平均約14億個/cm2非同心交叉排列的微孔,孔隙率在90%左右,孔徑為0暢2靘左右,比水分子的直徑大幾百倍,甚至幾千倍,比水滴小數千甚至上萬倍,這些微孔能阻擋水的滲入,而人體的汗水蒸汽分子卻能自由地向外逸散,另外因為該孔極度細小和縱向不規格的彎曲排列,使風不能透過,從而又具有防風和保暖性好等特點。另一方面,由于聚四氟乙烯PTFE材料的表面能很低,接觸角大于90°,能阻止液態水潤濕和毛細滲透,所以聚四氟乙烯PTFE微孔薄膜具有防水透濕的功能。

                                          1暢2 PTFE微孔薄膜的基本性能雙向拉伸法研制的PTFE微孔薄膜基本性能如表2。表2 PTFE微孔膜基本性能厚度/靘厚度不勻率/%透濕量/104g/m2·24h透氣量/mL/cm2·s耐靜水壓/kPa孔隙率/%平均孔徑/靘20~70<50暢4~1暢7<0暢390~17025~960暢18~1暢3  注:透濕量GB/T127040-91蒸發法;透氣量GB5453-85;耐水壓GB4744-84  PTFE微孔薄膜具有良好的熱穩定性及寬廣的使用溫度??稍诹阆拢玻埃啊娴牡蜏刂亮闵希玻叮啊娴母邷叵逻B續工作。熔點高達327℃,且具有不燃性、優異的化學穩定性,抗酸、堿性能好,能耐許多高腐蝕性介質,摩擦系數小,疏水性強。

                                          2 PTFE微孔膜層壓面料生產從加工方法分,防水透濕織物可以分為高密度·52·2007年第1期綜合評述織物、涂層織物和層壓織物3種類型,目前層壓織物在防水透濕織物市場上占有率最高。其中由美國W暢L暢Gore公司生產的聚四氟乙烯PTFE微孔薄膜與織物層壓后形成的商品名為Gore-Tex的防水透濕織物,其透濕量大,耐水壓高,綜合性能好,是目前世界上公認的最先進的防水透濕織物。2暢1 PTFE薄膜層壓織物的選擇和結構設計

                                          a)織物 適用于層壓復合織物的面料和里料,根據用途的不同可以采用機織物、針織物、非織造布或絮片。所用材料可以是棉、毛等天然纖維,也可以是滌綸、尼龍等化學纖維純紡或混紡的織物。作為外層織物,最好使用機織物。面料織物應經過拒水整理。面料和里料都應具有一定的密度,以防止粘合劑發生滲膠現象。為控制層壓織物的總重量,面料和里料應盡量采用細旦或超細滌綸或尼龍。針織里布最好采用經編織物。里料根據使用要求采用迷彩、阻燃、防靜電、抗油拒水、易去污、防酸堿等功能性織物。

                                          b)薄膜 通過不同的加工工藝所形成的PTFE微孔薄膜,可以有不同的微孔。根據產品的不同,將PTFE微孔薄膜分為3種類型:高防水低透濕型,中防水中透濕型和低防水高透濕型,以平衡不同使用場合防水與透濕之間的矛盾。

                                          c)PTFE層壓織物結構設計由于微孔使得PTFE結構變弱,可采用在織物反面涂層或者將PTFE微孔薄膜像三明治一樣夾在兩層紡織材料之間,以保證膜在穿著時不因摩擦而被破壞。兩層復合可以采用里料與薄膜復合或面料與薄膜復合,采用活里或活面結構,這樣易于洗滌,適用于民用運動服和防寒服;三層復合是將面料、薄膜與里料復合在一起,雖然手感稍硬,但耐磨性提高,適用于部隊作戰服和勞動防護服。四層或多層復合可增加層壓織物的功能性,如氣體阻力層或液氣阻力層的防毒材料、絮片、遠紅外棉保暖材料等。2暢2 PTFE微孔薄膜層壓織物生產工藝流程用于服裝的防水透濕PTFE薄膜復合產品,既要保證薄膜的透濕性能不受大的影響,又要保證復合材料的風格不受破壞,達到兩者的完美結合,關鍵是正確選擇復合工藝、工藝參數及膠粘劑。除此之外,復合產品還必須滿足:粘合面積應控制在一定范圍,以確保透濕量損失在許可范圍;手感、彈性及柔軟度等性能不受影響;選用無污染、無刺激的環保型膠粘劑;復合產品的服用性能要好,耐洗、不起泡、不脫層;有足夠的粘接牢度,穿著過程中和洗滌后粘接強力不應過快降低等。根據粘合劑的施加和復合方法,防水透濕PTFE層壓織物的生產工藝流程,分為干法和濕法兩種。

                                          2暢2暢1 干法工藝流程

                                          織物防水處理→電暈放電(或磨毛)→圓網上膠→烘干→PTFE薄膜退卷、放電處理→與織物熱壓復合→PTFE膜面處理→(上膠→復合里料→)切邊→打卷檢驗→包裝→成品。

                                          2暢2暢2 濕法工藝流程

                                          織物防水處理→電暈放電→圓網(或凹版)上膠→PTFE薄膜退卷、放電處理、覆膜→烘燥熱壓復合→PTFE膜面處理→(上膠→復合里料→)切邊→打卷→檢驗→包裝→成品在上述工藝中,一些織物也可以不經前防水處理,這樣就不必經過電暈處理而直接涂膠,織物的拒水整理可以視需要在復合完成后采用單面給液的方式進行。相比而言,這種方式更適合于濕法工藝。

                                          3 PTFE層壓面料的應用和產品開發PTFE防水透濕層壓面料產品主要用于高檔風雨衣、高檔防寒服、體閑裝、運動裝及特殊服裝和消防服、防護服等;有三明治式復合結構如麂皮絨/薄膜/麂皮絨、麂皮絨/薄膜/網眼布、針織布/薄膜/針織布及搖粒絨/薄膜/搖粒絨等產品,用其制作的服裝由于兩面織物構造,光澤、花色不同,一件服裝可起到兩種不同的穿著效果,符合個性和時尚追求者的需求;還有薄膜與絮氈復合的材料,用于制作防寒保暖服的內膽等。隨著對PTFE性能的深入了解,制膜技術和層壓復合技術也隨之提高。在Gore-Tex織物的基礎上,研制開發了多功能的層壓織物。

                                          a)PTFE復合膜“非典”防護材料 采用純棉或純滌面層與PTFE復合膜層壓制成。面料采用滌綸或純棉嵌織有機導電纖維,以便具有耐久抗靜電效果,然后進行抗菌、抗油拒水、阻燃整理,再與PTFE復合膜進行層壓,里層采用網眼經編織物,經密封縫制而成。“非典”防護服具有耐久的隔離病毒、防血液滲透、防靜電、防水、防油、抗菌、透濕等多項功能。其綜合防護性能達到并超過GB19082-2003枟醫用一次性防護服技術要求枠標準的要求。防護效率大于95%,透濕量在8000g/m2·d以上,穿著舒適,特別適合于醫護人員、消·53·

                                          綜合評述

                                          該防護服可經多次消毒或洗滌(15次)后重復使用。b)防水透濕彈性織物 面料采用小于122暢1dtex的丙綸長絲和商標為萊卡的spandex纖維混紡織物,典型配比為85%的丙綸和15%的spandex。里料為尼龍經編織物,復合后的織物經緯向伸縮率達40%以上,耐水壓和透濕量保持原來水平。這類織物做成的服裝可廣泛用于登山服、滑雪服、自行車服和沖浪服等運動服。

                                          c)防化服裝 用來防護有毒化學物質。其主要構成為:外層織物;防水透濕的PTFE薄膜;膠粘劑,可將薄膜和帶有吸附毒氣組分的纖維網粘結在一起;部分植于粘合劑中的吸附毒氣層。

                                          d)防水透濕保溫材料 Gore-Tex保溫材料又稱Gore-TexZ襯,它的加工一般是將PTFE薄膜和非織造布或絮料層壓在一起,然后熱壓面料和襯里(薄膜緊貼面料)。該材料保暖性能好,可代替羊皮大衣,而防水功能不減。

                                          e)防護內衣 它是在PTFE薄膜上涂覆親水性聚氨酯后拉伸,然后采用點狀粘合劑將聚氨酯與可拉伸的棉或滌棉織物粘合,薄膜的防水性能使得在治療時的血液或其它身體液體不與醫護人員接觸,因此做成的服裝、防護面具、手套等可廣泛應用于醫院、手術室或其它類似的領域。

                                          f)睡袋及帳篷 睡袋采用雙層結構,面料為緊密紡錦綸或聚酯織物,經過耐久性拒水整理(DWR)。設計時采用低特(高支)紗織物,以減少絨毛的泄漏和增強防風性。這種睡袋在使用時沒有缺氧、一氧化碳中毒的危險。用于小型帳篷的防水布采用三層結構,外層為錦綸織物,內層為聚酯無紡布,具有重量輕、透氣性好的特點。

                                          4 結束語

                                          PTFE層壓復合織物至今仍是世界上公認的最先進的防水透濕織物,這是由雙向拉伸PTFE微孔薄膜的結構特性所決定的。但是PTFE微孔膜加工難度大,成本高,因而產品價格昂貴。長期以來美國高爾公司控制著PTFE微孔膜及層壓織物的生產專利。中國人民解放軍總后勤部軍需裝備研究所在20世紀90年代中期設計制造了世界上第二條雙向拉伸聚四氟乙烯PTFE微孔薄膜生產線,并自行設計了國內第一條年產300萬m層壓織物的復合生產線,填補了國內空白。2001年,寧波登天氟材料公司也研制成聚四氟乙烯PTFE微孔薄膜層壓織物。目前PTFE層壓織物的主要用途為:運動服、登山服、保暖服、隔熱服、手術服、防護服、消防服、雪地靴、手套、睡袋和帳篷等,用途極為廣泛。未來PTFE防水透濕層壓織物研究開發的重點是降低成本,并朝著使織物更加輕便、舒適、多功能化的方向努力。M1nvBj

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