CN103030963A - 一种功能性膜、生产方法及面料 - Google Patents

一种功能性膜、生产方法及面料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种功能性膜、生产方法以及使用该功能性膜的面料，该功能性膜主要由水性聚氨酯树脂和羧甲基纤维素钠所形成，该功能性膜的厚度为5～50μm、耐水压为5000mmH2O以上、透湿度为150000～250000g/m2·24hr。贴合该功能性膜所得面料具有较高的防水性以及透气透湿性、手感柔软，适用于各种户外运动服。

Description

一种功能性膜、生产方法及面料
技术领域
本发明涉及一种功能性膜、生产方法及面料，具体涉及一种功能性膜、该功能性膜的生产方法以及采用了该功能性膜的面料。
背景技术
随着人们生活水平的提高，消费者对服装面料的舒适性提出了更高的要求，特别在户外运动、防水透湿领域，近年来的需求量更是供不应求。目前，市场上一般的防水透湿产品都是通过溶剂型树脂的涂层或者通过使用溶剂型树脂制得的膜然后经过贴合加工而制得。但是不管是通过涂层还是制膜、树脂都要通过溶剂来溶解，另一方面、在干燥和固化过程中还需要对排出的溶剂进行回收等。这样进一步加剧了大气的污染、劳动条件的恶化以及发生火灾的危险。
为了解决上述问题，市场上出现了以水性树脂代替溶剂型树脂，特别是水性聚氨酯兼具无毒、不易燃烧、对环境友好等优点，越来越受到人们的重视，开发并应用水性聚氨酯成为防水透湿领域的发展趋势，但是其透湿性能和溶剂型相比还有一定差距。如中国发明专利CN101921536中公开了一种水性聚氨酯薄膜，该膜具有良好的功能性(水蒸气透过率)和环保性(低VOC排放)，但其水蒸气透过率(即透湿性)只能达到1500～2000g/m2·24hr。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有高防水透湿性能的功能性膜。
本发明的另一个目的在于提供一种上述功能性膜的生产方法。
本发明还有一个目的在于提供一种贴合了上述功能性膜的面料。
本发明的功能性膜，其主要由水性聚氨酯树脂和羧甲基纤维素钠所形成，该功能性膜的厚度为5～50μm、耐水压为5000mmH2O以上、透湿度为150000～250000g/m2·24hr。羧甲基纤维素钠可溶解于水、和水性树脂具有很好的配伍性，调合的树脂也具有很好的流动性；另一方面，其分子式中连续的亲水基团(羧基钠)对透湿性有很大帮助。考虑到膜厚对耐水压、透湿度以及手感的影响，优选膜的厚度为10～30μm。
本发明的功能性膜的生产方法包括如下步骤：
①调制树脂溶液：
水性聚氨酯树脂            100重量份
羧甲基纤维素钠水溶液      100～160重量份
架桥剂                    0～5重量份
消泡剂                    0～1重量份
②涂布成膜：在离型纸或者离型布的表面均匀涂布上述树脂溶液、干燥固化得到功能性膜。
首先将羧甲基纤维素钠粉体溶解与水中，充分溶解后与水性聚氨酯树脂(乳液)进行充分混合搅拌，同时根据需要加入一定量的架桥剂和消泡剂，充分搅拌后形成涂层用树脂溶液。树脂溶液经过脱泡处理后在离型纸或者离型布的表面进行均匀涂布，经过干燥和固化处理后剥离得到水性防水透湿功能性膜。
其中羧甲基纤维素钠水溶液的添加量直接影响到功能性膜的透湿性能、树脂液的粘度以及成膜性，其重量份在100～160之间，更优选120～150。
架桥剂的添加量直接影响到功能性膜的透湿度以及膜强度和手感，优选其重量份在0.5～4。优选未封端的异氰酸酯类或者三聚氰胺类架桥剂。
消泡剂的添加是为了减少在搅拌过程中产生气泡，优选其重量份在0.5。优选硅酮类或者高碳醇类消泡剂。
上述羧甲基纤维素钠水溶液是将羧甲基纤维素钠粉体充分溶解于水中而得到的，其中羧甲基纤维素钠固体的含量为1％～20％，优选其含量为2～6％。羧甲基纤维素钠固体含量如果低于1％的话，膜的透湿性能得不到提高；而如果高于20％的话，对树脂的流动性产生不良影响。
上述羧甲基纤维素钠粉体的取代度为0.5～1.3。取代度直接影响到羧甲基纤维素钠粉体在水中的溶解性以及和水性聚氨酯树脂的混合配伍性。优选其取代度为0.7～1.1。
本发明的面料，包括基布及与其贴合的上述功能性膜，该面料的耐水压为5000mmH2O以上、透湿度为20000～60000g/m2·24hr。这里的基布可以是机织物也可以是针织布；对纤维原料也没有特别限定。
本发明的面料优选在功能性膜的另一面还贴合有网状经编物。人体在一定的运动条件下会产生汗液、以及由于衣服内外存在着温度差，易导致结露等，考虑到膜和身体直接接触的话，可能会产生穿着时的粘着感以及其他一些不快的感觉，所以优选功能性膜与基布贴合后，在功能膜的另一面再贴合网状经编物。
本发明的贴合加工为常规工艺，贴合时所用接着剂无特别限定。
本发明通过使用水性树脂涂布、制膜彻底解决了对环境污染的问题，同时使用具有高透湿的水溶性聚合物羧甲基纤维素钠和水性树脂进行混合，得到了和溶剂型膜同等甚至更高的透湿度，采用了这样高透湿度的面料具有较高的防水性以及透气透湿性、手感柔软，适用于各种户外运动服，并且多次家庭洗涤后其耐水压和透湿度与初期相比，基本保持不变。
具体实施方式
本发明中各性能的测试方法如下：
(1)耐水压
JIS L 1092标准(膜单体测试时在膜上方加200目的过滤网作基材，控制膜的弹性变形)
(2)透湿度
JIS L 1099 B法标准
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
(1)调液准备
首先将5g取代度为0.5的羧甲基纤维素钠粉体在120g水中溶解，充分溶解后与100g水性聚氨酯树脂进行充分混合搅拌，同时加入0.5g架桥剂和0.5g消泡剂，充分搅拌后形成涂层树脂液①。
(2)功能性膜的制备
通过涂层机，在离型纸或者离型布的表面使用制得的树脂液①进行均匀涂布，然后经过连续干燥箱(70℃-90℃-130℃-150℃)干燥固化处理，得到厚度25μm的功能性膜。其性能见表1。
实施例2
(1)调液准备
首先将5g取代度为0.9的羧甲基纤维素钠粉体在120g水中溶解，充分溶解后与100g水性聚氨酯树脂进行充分混合搅拌，同时加入0.5g架桥剂和0.5g消泡剂，充分搅拌后形成涂层树脂液②。
(2)功能性膜的制备
通过涂层机，在离型纸或者离型布的表面使用制得的树脂液②进行均匀涂布，然后经过连续干燥箱(70℃-90℃-130℃-150℃)干燥固化处理，得到厚度25μm的功能性膜。其性能见表1。
实施例3
(1)调液准备
首先将5g取代度为1.3的羧甲基纤维素钠粉体在120g水中溶解，充分溶解后与100g水性聚氨酯树脂进行充分混合搅拌，同时加入0.5g架桥剂和0.5g消泡剂，充分搅拌后形成涂层树脂液③。
(2)功能性膜的制备
通过涂层机，在离型纸或者离型布的表面使用制得的树脂液③进行均匀涂布，然后经过连续干燥箱(70℃-90℃-130℃-150℃)干燥固化处理，得到厚度25μm的功能性膜。其性能见表1。
实施例4
(1)调液准备
首先将1.2g取代度为0.9的羧甲基纤维素钠粉体在120g水中溶解，充分溶解后与100g水性聚氨酯树脂进行充分混合搅拌，同时加入0.5g架桥剂和0.5g消泡剂，充分搅拌后形成涂层树脂液④。
(2)功能性膜的制备
通过涂层机，在离型纸或者离型布的表面使用制得的树脂液④进行均匀涂布，然后经过连续干燥箱(70℃-90℃-130℃-150℃)干燥固化处理，得到厚度25μm的功能性膜。其性能见表1。
实施例5
(1)调液准备
首先将12g取代度为0.9的羧甲基纤维素钠粉体在120g水中溶解，充分溶解后与100g水性聚氨酯树脂进行充分混合搅拌，同时加入0.5g架桥剂和0.5g消泡剂，充分搅拌后形成涂层树脂液⑤。
(2)功能性膜的制备
通过涂层机，在离型纸或者离型布的表面使用制得的树脂液⑤进行均匀涂布，然后经过连续干燥箱(70℃-90℃-130℃-150℃)干燥固化处理，得到厚度25μm的功能性膜。其性能见表1。
表1
Figure BSA00000596634900061
实施例6
(1)调液准备
首先将5g取代度为0.9的羧甲基纤维素钠粉体在95g水中溶解，充分溶解后与100g水性聚氨酯树脂进行充分混合搅拌，同时加入0.5g架桥剂和0.5g消泡剂，充分搅拌后形成涂层树脂液⑥。
(2)功能性膜的制备
通过涂层机，在离型纸或者离型布的表面使用制得的树脂液⑥进行均匀涂布，然后经过连续干燥箱(70℃-90℃-130℃-150℃)干燥固化处理，得到厚度25μm的功能性膜。其性能见表2。
实施例7
(1)调液准备
首先将5g取代度为0.9的羧甲基纤维素钠粉体在130g水中溶解，充分溶解后与100g水性聚氨酯树脂进行充分混合搅拌，同时加入0.5g架桥剂和0.5g消泡剂，充分搅拌后形成涂层树脂液⑦。
(2)功能性膜的制备
通过涂层机，在离型纸或者离型布的表面使用制得的树脂液⑦进行均匀涂布，然后经过连续干燥箱(70℃-90℃-130℃-150℃)干燥固化处理，得到厚度25μm的功能性膜。其性能见表2。
实施例8
(1)调液准备
首先将5g取代度为0.9的羧甲基纤维素钠粉体在155g水中溶解，充分溶解后与100g水性聚氨酯树脂进行充分混合搅拌，同时加入0.5g架桥剂和0.5g消泡剂，充分搅拌后形成涂层树脂液⑧。
(2)功能性膜的制备
通过涂层机，在离型纸或者离型布的表面使用制得的树脂液⑧进行均匀涂布，然后经过连续干燥箱(70℃-90℃-130℃-150℃)干燥固化处理，得到厚度25μm的功能性膜。其性能见表2。
表2
Figure BSA00000596634900081
实施例9
(1)调液准备
首先将5g取代度为0.9的羧甲基纤维素钠粉体在120g水中溶解，充分溶解后与100g水性聚氨酯树脂进行充分混合搅拌，同时加入0.5g消泡剂，充分搅拌后形成涂层树脂液⑨。
(2)功能性膜的制备
通过涂层机，在离型纸或者离型布的表面使用制得的树脂液⑨进行均匀涂布，然后经过连续干燥箱(70℃-90℃-130℃-150℃)干燥固化处理，得到厚度25μm的功能性膜。其性能见表3。
实施例10
(1)调液准备
首先将5g取代度为0.9的羧甲基纤维素钠粉体在120g水中溶解，充分溶解后与100g水性聚氨酯树脂进行充分混合搅拌，同时加入5g架桥剂和0.5g消泡剂，充分搅拌后形成涂层树脂液⑩。
(2)功能性膜的制备
通过涂层机，在离型纸或者离型布的表面使用制得的树脂液⑩进行均匀涂布，然后经过连续干燥箱(70℃-90℃-130℃-150℃)干燥固化处理，得到厚度25μm的功能性膜。其性能见表3。
实施例11
(1)调液准备
首先将5g取代度为0.9的羧甲基纤维素钠粉体在120g水中溶解，充分溶解后与100g水性聚氨酯树脂进行充分混合搅拌，同时加入0.5g架桥剂，充分搅拌后形成涂层树脂液
(2)功能性膜的制备
通过涂层机，在离型纸或者离型布的表面使用制得的树脂液
Figure BSA00000596634900092
进行均匀涂布，然后经过连续干燥箱(70℃-90℃-130℃-150℃)干燥固化处理，得到厚度25μm的功能性膜。其性能见表3。
表3
Figure BSA00000596634900093
实施例12
膜的制备同实施例4，将得到的防水透湿膜通过接着剂和基布相贴合，制得防水透湿面料1，其性能见表4。
实施例13
采用实施例2的功能性膜通过接着剂和基布相贴合，制得防水透湿面料2，其性能见表4。
实施例14
采用实施例3的功能性膜通过接着剂和基布相贴合，制得防水透湿面料3，其性能见表4。
实施例15
在实施例13得到的防水透湿面料2中功能性膜的另一侧(未贴合基布的一侧)通过接着剂和网状经编物相贴合，制得防水透湿面料4，其性能见表4。
表4
  耐水压(mmH2O)   透湿度(g/m2·24hr)   手感
  实施例12   16000   22000   ○
  实施例13   14000   41000   ◎
  实施例14   8000   58000   ◎
  实施例15   15000   38000   ○
实施例16
通过涂层机，在离型纸或者离型布的表面使用制得的树脂液②进行均匀涂布，然后经过连续干燥箱(70℃-90℃-130℃-150℃)干燥固化处理，得到厚度5μm的功能性膜。其性能见表5。
实施例17
通过涂层机，在离型纸或者离型布的表面使用制得的树脂液②进行均匀涂布，然后经过连续干燥箱(70℃-90℃-130℃-150℃)干燥固化处理，得到厚度10μm的功能性膜。其性能见表5。
实施例18
通过涂层机，在离型纸或者离型布的表面使用制得的树脂液②进行均匀涂布，然后经过连续干燥箱(70℃-90℃-130℃-150℃)干燥固化处理，得到厚度20μm的功能性膜。其性能见表5。
实施例19
通过涂层机，在离型纸或者离型布的表面使用制得的树脂液②进行均匀涂布，然后经过连续干燥箱(70℃-90℃-130℃-150℃)干燥固化处理，得到厚度30μm的功能性膜。其性能见表5。
实施例20
通过涂层机，在离型纸或者离型布的表面使用制得的树脂液②进行均匀涂布，然后经过连续干燥箱(70℃-90℃-130℃-150℃)干燥固化处理，得到厚度50μm的功能性膜。其性能见表5。
表5
  膜厚(μm)   耐水压(mmH2O)   透湿度(g/m2·24hr)   手感
  实施例16   5   6200   247000   ◎
  实施例17   10   8500   231000   ◎
  实施例18   20   11000   225000   ◎
  实施例19   30   14000   214000   ◎
  实施例20   50   19000   186000   ○

Claims (6)

1.一种功能性膜，其特征是：该功能性膜主要由水性聚氨酯树脂和羧甲基纤维素钠所形成，该功能性膜的厚度为5～50μm、耐水压为5000mmH2O以上、透湿度为150000～250000g/m2·24hr。
2.一种权利要求1所述的功能性膜的生产方法，其特征是：包括如下步骤：
①调制树脂溶液：
水性聚氨酯树脂            100重量份
羧甲基纤维素钠水溶液      100～160重量份
架桥剂                    0～5重量份
消泡剂                    0～1重量份
②涂布成膜：在离型纸或者离型布的表面均匀涂布上述树脂溶液、干燥固化得到功能性膜。
3.根据权利要求2所述的功能性膜的生产方法，其特征是：所述羧甲基纤维素钠水溶液中羧甲基纤维素钠固体的含量为1％～10％。
4.根据权利要求3所述的功能性膜的生产方法，其特征是：所述羧甲基纤维素钠粉体的取代度为0.5～1.3。
5.一种面料，其特征是：该面料包括基布及与其贴合的如权利要求1所述的功能性膜，且该面料的耐水压为5000mmH2O以上、透湿度为20000～60000g/m2·24hr。
6.根据权利要求5所述的面料，其特征是：所述功能性膜的另一面还贴合有网状经编物。
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