CN102605623A - 一种制备防水透湿涂层织物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于纺织技术领域，具体涉及一种制备防水透湿涂层织物的方法。该方法包括以下步骤：a、织物前拒水整理：采用氟系拒水整理剂对织物进行一浸一轧拒水处理，然后在80-100℃的温度下预烘1-3min，再在140-180℃的温度下焙烘60-90s；b、涂层整理：涂层剂以重量份计包括如下组份：水性涂层剂100份，表面活性剂2-6份，与水1:20稀释后的纤维素醚类或其衍生物15-25份；c、在80-100℃的温度下预烘1-3min，再在120-160℃的温度下焙烘60-90s。本发明采用在水性涂层剂中添加纤维素醚类或其衍生物作为增稠剂的方法，利用纤维素醚类或其衍生物在膜上形成透湿微孔和其在膜中良好的导湿性能，通过双重透湿来改善涂层织物的透湿性，可应用于所有的水性涂层剂。

Description

一种制备防水透湿涂层织物的方法

技术领域

本发明属于纺织技术领域，具体涉及一种制备防水透湿涂层织物的方法。

背景技术

涂层技术可赋予纺织品以特有的外观和功能，例如：使织物具有珠光、反光、双面双色或皮革外观效果；赋予织物防水、防油、防酸碱和防辐射等功能。最初的涂层织物是用天然橡胶制备的，18世纪末19世纪初，英国就出现了关于橡胶乳液制造防雨布的专利，其产品的主要功能是防水。近代，随着聚氯乙烯、聚氨酯以及聚丙烯酸酯等合成高分子材料的问世，织物涂层工业发展迅速，已成为一个强大的工业门类，产品在服装、鞋靴、箱包、蓬盖、汽车内饰、家居装饰等领域得到广泛应用，其功能也日渐多样化。

防水涂层织物具有良好的防雨防风作用，在服装领域具有很高的市场需求。但是，用普通防水涂层织物制作的服装不透气，不利于人体排出水汽的散发，造成人体体表湿度大幅度升高，以至于夏天穿着有闷热感，冬天穿着有湿冷感。因此，研制开发既防水又透湿的涂层织物，一直是各国科技人员关注的热点。

目前，改善涂层织物透湿性能的方法主要有微孔透湿法（利用微孔的尺寸小于水滴而大于水蒸气分子来达到防水透湿效果）和无孔亲水透湿法（利用高分子链中的亲水性基团，按照“吸附→扩散→解吸附”的方式，将水气分子由高湿度传递到低湿度一侧，从而达到防水透湿目的）两种。

制备微孔透湿涂层织物的方法主要有以下几种：1）聚氨酯湿法涂层：利用聚氨酯凝固过程中发生脱液收缩而形成膜中的多孔结构；2）层压法：织物与聚四氟乙烯或热塑性PU微孔薄膜层压；3）干法-水凝固法：利用涂层剂中预先乳化的微小水滴的作用形成微孔；4）双溶剂法：利用两种溶剂的不同沸点和对PU树脂的不同溶解度形成微孔；5）可溶性物质洗除法：涂层集中添加水溶性物质，成膜后用水洗除而形成微孔。上述方法中，1）和2）比较特殊，不能用于一般涂层；3）、4）和5）只适用于溶剂型涂层，而且成孔效果的影响因素多，由于目前水性涂层剂的应用日益广泛，因此这些方法的应用有较大局限性。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，采用在水性涂层剂中添加纤维素醚类或其衍生物作为增稠剂的方法，利用纤维素醚类或其衍生物在膜上形成透湿微孔和其在膜中良好的导湿性能，通过双重透湿来改善涂层织物的透湿性。该法可应用于所有的水性涂层剂。

为了达到以上目的，本发明提供了一种技术方案：

一种制备防水透湿涂层织物的方法，其特征在于包括以下步骤：

a、织物前拒水整理：采用氟系拒水整理剂对织物进行一浸一轧拒水处理，然后在80-100℃的温度下预烘1-3min，再在140-180℃的温度下焙烘60-90s；

b、涂层整理：涂层剂以重量份计包括如下组份：水性涂层剂100份，表面活性剂2-6份，与水1:20稀释后的纤维素醚类或其衍生物15-25份；

c、在80-100℃的温度下预烘1-3min，再在120-160℃的温度下焙烘60-90s。

本发明利用纤维素醚类或其衍生物在一定条件下絮凝的特点，在膜上形成微孔透湿，而且镶嵌于膜中的纤维素醚类或其衍生物大分子也具有亲水导湿功能，使制得的涂层产品具有良好的防水性和透湿性，以及很好的耐洗牢度。与现有方法相比工艺简便，生产成本低。以下详述各步骤特点：

a、织物前拒水整理：一方面是为了防止涂层剂背渗，另一方面提高织物的防水性能。由于做过拒水整理后，织物的表面张力很低，所以涂层时涂层剂中往往要加一些表面活性剂来降低涂层剂的表面张力，使涂层剂在织物表面完全铺展成均匀的薄膜，为足够的耐静水压提供了保障。

b、涂层整理：采用水性PU或水性PA涂层剂，并添加纤维素醚类或其衍生物作增稠剂，添加前须将其与水以1:20比例经充分搅拌调制成胶体溶液。其一，是为了使其能够更好地均匀分散于涂层剂中；其二，使纤维素醚类或其衍生物大分子充分地与周围水分子以氢键缔合，“固水”膨胀，然后在涂层整理高温焙烘时，极度膨胀的纤维素醚类或其衍生物大分子迅速失水，体积突然减小而在涂膜上形成微孔。这些孔洞直径很小，深浅不一，有的贯通整个涂膜的上下表面；由于其絮凝的颗粒在涂层剂中分散相对均匀，且直径很小，所以形成的微孔使液态水滴无法通过，而水蒸气分子却可以直接通过，达到了既防水又透湿的效果。形成的部分微孔虽然不深，没有贯通涂膜的上下表面，但其膜的厚度已经很薄，且由于涂膜中镶嵌有导湿性很好的纤维素醚类或其衍生物大分子，这些导湿性很好的大分子可以轻易穿透薄膜而把导湿作用发挥出来，增加涂层织物的透湿性。 

当涂层织物水洗时，涂膜上部分絮凝的纤维素醚类或其衍生物大分子会溶解到水里，在涂膜上形成更多的微孔，从而使涂层织物有更好的透湿性能，而其防水性能基本不受影响。

作为优选，所述的纤维素醚类为聚阴离子纤维素PAC或羧甲基纤维素CMC，水性涂层剂为水性PA涂层剂 DS 330或水性PU涂层剂 TF-673，表面活性剂为有机硅表面活性剂BYK-346。

作为优选，步骤b中所述的涂层量为4.6-5.0g/㎡。

作为优选，步骤c中所述的焙烘温度为140℃，焙烘时间为60s。

纤维素醚类或其衍生物，有很好的耐热稳定性、耐盐性和抗菌性,常用作增稠剂。用其配制的泥浆流体具有良好的降失水性、抑制性、较高的耐温性,广泛应用于石油钻井，特别是盐水井和海洋石油钻井。其增稠机理是：疏水主链与周围水分子通过氢键缔合，提高聚合物本身的流体体积，减少颗粒自由活动的空间，从而提高体系黏度，也可以通过分子链的缠绕实现黏度的提高。其对水相的增稠效率很高，可使用的pH范围很广。

纤维素醚类或其衍生物是通过“固定水”达到增稠效果的，对其他乳胶粒子极少吸附。纤维素醚类或其衍生物增稠时，其体积膨胀充满整个水相，把悬浮的其他乳胶粒子挤到一边，容易产生絮凝，影响体系的稳定性，所以用水性涂层剂加工涂层产品时，一般不使用纤维素醚类或其衍生物作为增稠剂，国内外也没有把其作为水性涂层剂增稠剂的研究。

本发明利用纤维素醚类或其衍生物作为增稠剂时容易发生絮凝的特点，应用于水性涂层剂中，制备出一种性能优良的微孔透湿和无孔亲水透湿兼具的防水透湿涂层产品。应用本发明方法制备的涂层织物，其耐静水压在300mm水柱以上，透湿量也达到了3000-5000g/㎡·24h。

本发明具有以下收益效果：

（1）在确保涂层织物防水功能的前提下大大提高其透湿性能，满足了穿着舒适性要求。

（2）制得的涂层产品具有很好的耐洗牢度。

（3）上述效果的实现，其实是利用了纤维素醚类或其衍生物容易絮凝的缺点，因此拓宽了纤维素醚类或其衍生物的应用。

（4）制备纤维素醚类或其衍生物的原材料，本身无药理作用，于生理无害，生产工艺绿色环保。

（5）纤维素醚类或其衍生物的取代度较高，增稠能力较强，因此其用量很低，在一定程度上降低了企业的生产成本，具有较高的经济效益。

（6）纤维素醚类或其衍生物有良好的相溶性，与水溶性胶、树脂等均可相溶，而且耐热稳定性、耐酸碱抗盐，因此其使用不受其它因素限制，使用范围广，使用方便。

附图说明

图1为实施例5中织物经涂层剂a面涂未水洗的扫描电镜图像，

图2为实施例5中织物经涂层剂a面涂再经水洗10次后的扫描电镜图像，

图3为图2 放大后的扫描电镜图像，

图4为不同涂层量对织物耐静水压性能和透湿性能的影响，

图5为不同焙烘温度对织物耐静水压性能和透湿性能的影响，

图6为不同焙烘时间对织物耐静水压性能和透湿性能的影响。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例；这些实施例可以对本发明作进一步的补充和说明；但本发明并不限于这些实施例。

以下实施例的性能测试具体方法如下：

a.静水压测试：按GB/T4744-1997标准进行测试，单位为mm水柱。

b.透湿性测试：按GB/T12704-1991《纺织织物透湿量测试法-透湿杯法》测试，测试时采用正透湿杯法。

c.耐洗性测试：将涂层织物浸泡在2g/L的洗涤液中，25℃振荡水洗10min，清水洗，烘干，即完成一次水洗。

实例一、不同涂层量

（1）涤纶织物前拒水整理：对涤纶织物进行前拒水整理，工艺配方及条件为：拒水剂TG-410C 20g/L；浴比1:15；浸渍时间为5min；一浸一轧，轧液率为70%；预烘温度100℃，时间为3min；焙烘温度160℃，时间为1min。

（2）涂层整理：采用下述的涂层剂对涤纶织物进行面涂，

涂层剂：（其中增稠剂为聚阴离子纤维素PAC,其取代度为0.85-1.4）

水性PA涂层剂 DS 330：                      100份，

聚阴离子纤维素PAC（与水1:20稀释后）：          20份，

有机硅表面活性剂BYK-346：                     6份，

预烘温度90℃，预烘时间为3min；

焙烘温度140℃，焙烘时间为60s。

（3）性能测试：结果见图4。随着涂层量的减小，织物的耐静水压性能逐步改善，透湿性能大幅度提高。这是因为涂层量较小时，涂膜较薄，涂层剂在织物表面可以完全交联，因此织物的耐静水压会有所提高。由于经稀释后极度膨胀的PAC大分子快速失水而在织物表面形成的深浅不一的微孔，很容易贯穿膜的内外两侧而形成微孔透湿。而且由于涂膜较薄，也有利于镶嵌其中的吸湿性很好的PAC大分子穿透薄膜而导湿，因此透湿量会大幅度提高。但随着涂层量的进一步减小，会因涂层机刮刀压力太大而损伤织物，而且涂层量太小也会不利于成膜连续性从而降低耐静水压。所以从图4可以看出，当涂层量约为4.8g/㎡时，涂层织物兼具较好的防水性和透湿性。一般可以将涂层量控制在4.6-5.0g/㎡范围，以达到最佳效果。

实例二、不同焙烘温度

（1）涤纶织物前拒水整理：对涤纶织物进行前拒水整理，工艺配方及条件为：拒水剂TG-410C 20g/L；浴比1:15；浸渍时间为5min；一浸一轧，轧液率为70%；预烘温度100℃，时间为3min；焙烘温度160℃，时间为1min。

（2）涂层整理：采用下述的涂层剂对涤纶织物进行面涂，

涂层剂：（其中增稠剂为聚阴离子纤维素PAC,其取代度为0.85-1.4）

水性PA涂层剂 DS 330：                       100份，

聚阴离子纤维素PAC（与水1:20稀释后）：          20份，

有机硅表面活性剂BYK-346：                     6份，

涂层量约为：                               4.8g/㎡，

预烘温度90℃，预烘时间为3min；

焙烘时间为60s。

（3）性能测试：结果见图5。从图5可以看出，当焙烘温度从100℃升高到140℃时，织物的耐静水压大幅度提高，透湿量有所下降，说明涂层剂交联越来越完全，但当焙烘温度超过140℃继续升高到180℃时，织物的耐静水压、透湿量却有所下降，这是因为可能涂层剂的结构被破坏。所以从图5可以得出较佳焙烘温度为140℃。

实例三、不同焙烘时间

（1）涤纶织物前拒水整理：对涤纶织物进行前拒水整理，工艺配方及条件为：拒水剂TG-410C 20g/L；浴比1:15；浸渍时间为5min；一浸一轧，轧液率为70%；预烘温度100℃，时间为3min；焙烘温度160℃，时间为1min。

（2）涂层整理：采用下述的涂层剂对涤纶织物进行面涂，

涂层剂：（其中增稠剂为聚阴离子纤维素PAC,其取代度为0.85-1.4）

水性PA涂层剂 DS 330：                       100份，

聚阴离子纤维素PAC（与水1:20稀释后）：          20份，

有机硅表面活性剂BYK-346：                     6份，

涂层量约为：                               4.8g/㎡，

预烘温度90℃，预烘时间为3min；

焙烘温度为140℃。

（3）性能测试：结果见图6。从图6可以看出，随着焙烘时间的延长，织物的耐静水压先提高后下降，透湿量有所提高，这是因为随着焙烘时间的延长，少量涂层剂的结构有可能会被破坏，因此选用焙烘时间为60s时，此时涂层织物具有较好的防水性和透湿性。

实例4、不同种类水性涂层剂

（1）涤纶织物前拒水整理：对涤纶织物进行前拒水整理，工艺配方及条件为：拒水剂TG-410C 20g/L；浴比1:15；浸渍时间为5min；一浸一轧，轧液率为70%；预烘温度100℃，时间为3min；焙烘温度160℃，时间为1min。

（2）涂层整理：采用下述的涂层剂对涤纶织物进行面涂，

涂层剂：（其中增稠剂为聚阴离子纤维素PAC,其取代度为0.85-1.4）

水性PU涂层剂 TF-673：                       100份，

聚阴离子纤维素PAC（与水1:20稀释后）：          20份，

有机硅表面活性剂BYK-346：                     6份，

涂层量约为：                               4.8g/㎡，

预烘温度90℃，预烘时间为3min；

焙烘温度140℃，焙烘时间为60s。

(3) 性能测试

耐静水压：340mm水柱，透湿量：4320 g/㎡·24h。

实例5、不同种类增稠剂

（1）涤纶织物前拒水整理：对涤纶织物进行前拒水整理，工艺配方及条件为：拒水剂TG-410C 20g/L；浴比1:15；浸渍时间为5min；一浸一轧，轧液率为70%；预烘温度100℃，时间为3min；焙烘温度160℃，时间为1min。

（2）涂层整理：采用下述的涂层剂a、b、c分别对涤纶织物进行面涂，

涂层剂a（其中增稠剂为聚阴离子纤维素PAC,其取代度为0.85-1.4）

水性PA涂层剂 DS 330：                       100份，

聚阴离子纤维素PAC（与水1:20稀释后）：          20份，

有机硅表面活性剂BYK-346：                     6份，

涂层量约为：                               4.8g/㎡，

预烘温度90℃，预烘时间为3min；

焙烘温度140℃，焙烘时间为60s。

 

涂层剂b（其中增稠剂为羧甲基纤维素CMC，其取代度为0.5-0.9）：

水性PA涂层剂 DS 330：              100份，

羧甲基纤维素CMC（与水1:20稀释后）：  30份，

涂层量约为：                      4.8g/㎡，

预烘温度90℃，预烘时间为3min；

焙烘温度140℃，焙烘时间为60s。

 

涂层剂c（以聚丙烯酸酯类AT-75作增稠剂）：

水性PA涂层剂 DS 330：          100份，

AT-75：                        3份，

涂层量约为：                  4.8g/㎡，

预烘温度90℃，预烘时间为3min；

焙烘温度140℃，焙烘时间为60s。

（3）性能测试：对不同的涂层剂配方得到的产品测试，结果见表1。

表1

涂层剂配方	耐静水压(mm)	透湿量(g/㎡·24h)
			a	380	4460
b	360	4730
			c	430	1350

从表1可以看出，以纤维素醚类或其衍生物作为增稠剂具有较好的防水性和很好的透湿性能。本实施例中，经前拒水整理之后的织物经涂层剂a面涂未水洗的扫描电镜图像见图1，经水洗10次后的扫描电镜图像见图2和图3。由此可得，纤维素醚类或其衍生物在焙烘条件下失水而形成微孔，由于纤维素醚类或其衍生物有絮凝现象且易溶于水，在经过水洗之后絮凝的纤维素醚类或其衍生物溶于水而形成更多微孔，从而大大提高了涂层织物的透湿性能，由于微孔直径较小，所以其还有较好的防水性能。

通过以上四个实例可以看出：

（1）以纤维素醚类或其衍生物作为增稠剂的涂层织物具有较好的防水性能和很好的透湿性能，且适用于各种水性PU和PA涂层剂。

（2）随着涂层量的降低，织物的耐静水压和透湿性能逐渐变好，这是因为随着涂层量的降低，涂层剂能更好地交联完全。当然当涂层量太小时，会因成膜不完全而造成耐静水压下降，另外也会因刮刀压力太大而损伤织物。

（3）焙烘温度和时间不能太高太长，负责会破坏涂层剂结构。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定;同理,本发明说明书所提供的外形及结构示意图,也只是为了方便说明本发明的结构和安装的步骤与方法,并非是对本发明外形的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种制备防水透湿涂层织物的方法，其特征在于包括以下步骤：

a、织物前拒水整理：采用氟系拒水整理剂对织物进行一浸一轧拒水处理，然后在80-100℃的温度下预烘1-3min，再在140-180℃的温度下焙烘60-90s；

b、涂层整理：采用下述的涂层剂对涤纶织物进行面涂，涂层剂以重量份计包括如下组份：水性涂层剂100份，表面活性剂2-6份，与水1:20稀释后的纤维素醚类或其衍生物15-25份；

c、在80-100℃的温度下预烘1-3min，再在120-160℃的温度下焙烘60-90s。

2.根据权利要求书1所述的制备防水透湿涂层织物的方法，其特征在于：所述的纤维素醚类为聚阴离子纤维素PAC或羧甲基纤维素CMC，水性涂层剂为水性PA涂层剂 DS 330或水性PU涂层剂 TF-673，表面活性剂为有机硅表面活性剂BYK-346。

3.根据权利要求书1所述的制备防水透湿涂层织物的方法，其特征在于：步骤b中所述的涂层量为4.6-5.0g/㎡。

4.根据权利要求书1所述的制备防水透湿涂层织物的方法，其特征在于：步骤c中所述的焙烘温度为140℃，焙烘时间为60s。

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