CN113500793A - 一种防水透湿膜与织物点胶复合的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及防水透湿织物技术领域，具体涉及一种防水透湿膜与织物点胶复合的方法，所述的方法包括：利用粘合剂对织物进行浸渍处理，然后将浸渍有粘合剂的织物输送到挤出流延涂覆设备中进行TPU流延涂覆，经冷却处理后采用针扎的方式在织物的TPU膜层上形成微孔结构，接着再利用雕刻辊将热熔胶转移至织物的TPU膜层上，然后与防水透湿膜层压复合在一起，形成防水透湿织物；本发明通过在织物临近防水透湿膜的一侧设置亲水透湿的TPU膜层，避免了现有技术中聚四氟乙烯本身的化学惰性导致其与织物复合效果差，容易分层的问题；TPU膜层本身具有较好的弹性，通过上述结构的设置，相当于在现有织物与聚四氟乙烯膜之间设置了弹性层，提高了层压织物的柔软度。
Description
技术领域
本发明涉及防水透湿织物技术领域，具体涉及一种防水透湿膜与织物点胶复合的方法。
背景技术
随着人们消费水平的提高，个性化、差异化、功能化纺织产品及服装受到消费者的青睐，特别是最近几年来的防水透湿织物，所谓的防水透湿织物是一种既能允许气态水分子通过，又能阻止液态水渗透的功能性织物，被广泛的应用于冲锋衣、雨衣和帐篷等户外产品上。防水透湿织物的主要原理是根据不同状态的水具有不同的直径，从而导致其传播的差异性，具体的，水蒸气分子的直径为0.0004微米，而雨水中直径最小的轻雾的直径为20微米，毛毛雨的直径已经高达400微米，如果能够制造出孔隙直径在水蒸气和雨水之间的薄膜，就能够实现防水和透湿的效果。
目前，防水透湿织物的实现按照加工方式的不同大致可分为：涂层织物、高密织物和层压织物；其中，涂层织物是指织物直接或间接地进行涂层，使织物具有防水性，透湿性是通过产生微孔结构或使其具有亲水性而得到的，根据其防水透湿机理，可细分为三种类型：微孔涂层法、亲水性涂层法和微孔亲水结合法。涂层织物的生产加工过程主要以有机溶剂体系为主，溶剂回收设备费用较高，且易造成环境污染；织物涂层处理后，悬垂性和柔软性变差；防水耐久性差，附着牢度差；微孔涂层过程中要产生连续均匀的微孔结构的工艺较难控制。
高密织物是采用超细纤维的高密度织物，但是由于高密织物的生产难度较大，因而出现了通过整理手段来生产高密整理织物，这种织物的原料纤维具有皮芯结构，芯层是较粗的高收缩纤维，皮层是超细原料。如帝人公司开发的以涤纶皮芯异收缩纤维为原料的“Sorela”和13本尤尼契卡公司生产的以乙烯与乙烯醇共聚长丝为芯层，以锦纶为皮层的皮芯异收缩织物“Naiva”等。高密织物的优势在于工艺简单，主要是纱线和丝纤度的变化，制成的衣物悬垂性、透湿性好，但其织物耐水压较低，大大限制了应用范围。此外，由于织物密度大，织物的撕裂性能差，纺纱必须经特殊处理，生产成本高，加工困难。
层压织物以美国戈尔公司和日本润工公司合制的戈尔特克斯透湿材料为代表，取聚四氟乙烯树脂在熔融状态前作成薄膜，然后加热到融点(327℃)，再迅速地进行纵横双向拉伸，冷却后形成热固型蛛网状的微细多孔结构，厚约25微米，气孔率为82％的薄膜(平均1平方英寸中有90亿个孔径为0.2～5微米彼此沟通的微孔)，把这种薄膜粘在尼龙绸或涤纶织物上，即成为戈尔特克斯第一代拒水、防水、透湿织物，但是该产品的防污性较差，受到汗脂、发油等污染后，防水透湿性显著下降，同时它的耐洗性也很差，用洗涤剂洗涤后，洗涤剂中的表面活性剂会浸入薄膜，堵塞微孔，使得防水性能下降，干洗时情况也相同；第二代戈尔特克斯产品是将聚四氟乙烯薄膜夹粘在两层织物之间而制成的，因而能把油脂等物质完全屏蔽掉，经水洗或干洗都不会影响其防水性能；而且因织物表面具有复合结构，故不受表面活性剂影响而降低防水性能，其耐水压值达到7公斤/厘米2。但是，由于聚四氟乙烯所具有的化学惰性，使其较难与织物很好的层压在一起，往往需要将其与其它亲水薄膜层先层压在一起形成复合薄膜，然后再与织物进行层压复合；而且，由于聚四氟乙烯本身的化学惰性，薄膜难以被自然界降解，燃烧温度高达405℃，大规模的应用使其渐渐成为环境的杀手。
合适的层压技术是生产高品质层压织物的关键，目前发展较快的是使用湿固化聚氨酯热熔胶的热熔粘合技术，这种粘合技术具有应用面广、对环境几乎无污染、能耗低的优点。但是，现有的层压织物在整体制品的柔软度上仍有不足；此外，现有的层压织物结构难以实现较快速度的生产，导致生产效率不高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种防水透湿膜与织物点胶复合的方法，确保加工得到的层压织物具有较好的柔软度，以及提高层压织物的生产效率。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种防水透湿膜与织物点胶复合的方法，所述的方法包括：利用粘合剂对织物进行浸渍处理，然后将浸渍有粘合剂的织物输送到挤出流延涂覆设备中进行TPU流延涂覆，经冷却处理后采用针扎的方式在织物的TPU膜层上形成贯穿的微孔结构，接着再利用雕刻辊将热熔胶转移至织物的TPU膜层上，然后与防水透湿膜层压复合在一起，形成防水透湿织物。
在进一步的技术方案中，所述浸渍处理的具体步骤为，将织物浸没于盛有粘合剂的储液槽中进行超声浸渍，超声频率为30-40Hz，利用压辊对超声浸渍后的织物进行轧压，然后转入烘箱中，在100-125℃的温度下烘干即可。
在进一步的技术方案中，超声浸渍的温度为40-70℃，时间为20-30min。
在进一步的技术方案中，所述的粘合剂为水性聚氨酯体系粘合剂。
在进一步的技术方案中，所述TPU流延涂覆的工艺条件包括，红外预烘温度为120-140℃，熔体挤出温度为180-190℃，冷却辊温度为50-55℃，生产线速度为20-30m/min，挤出流延涂覆量为50-80g/m2。
在进一步的技术方案中，所述微孔结构的孔径为20-50μm。
在进一步的技术方案中，所述层压复合的条件包括，层压时的温度为120-130℃，层压的压力为0.30-0.50MPa，层压的时间为15-30s。
在进一步的技术方案中，所述雕刻辊在TPU膜层上的上胶车速为35-40m/min，上胶量为10-15g/m2。
在进一步的技术方案中，层压复合后，使用烘筒进行烘干处理，烘干处理的温度为110-150℃。
在进一步的技术方案中，层压复合后，在90％湿度，30-40℃的温度条件下固化处理24-36小时。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明提供的防水透湿膜与织物点胶复合的方法，通过在织物临近防水透湿膜的一侧设置亲水透湿的TPU膜层，避免了现有技术中聚四氟乙烯本身的化学惰性导致其与织物复合效果差，容易分层的问题；并且，TPU膜层本身具有较好的弹性，通过上述结构的设置，相当于在现有织物与聚四氟乙烯膜之间设置了弹性层，提高了层压织物的柔软度。
本发明提供的防水透湿膜与织物点胶复合的方法，通过在织物的TPU膜层上设置贯穿的微孔结构，该微孔结构的设置不仅能够作为透湿的孔隙，避免影响防水透湿膜的透湿率，而且提高了TPU膜层与防水透湿膜的粘接面积，提高了热熔胶的粘接连系效果。
本发明提供的防水透湿膜与织物点胶复合的方法，通过雕刻辊将热熔胶转移至织物的TPU膜层上，而不是如传统方法中将热熔胶转移至防水透湿膜上，避免对防水透湿膜的微孔结构造成影响，也避免在防水透湿膜上产生过多的拉应力，降低对层压织物产品的外观和防水透湿性能产生影响；而且，本申请的发明人发现，由于雕刻辊将热熔胶转移在织物的TPU膜层上，相比于传统的热熔胶转移至防水透湿膜上，上胶的车速得到的一定的提升，进而提高了生产效率，具体的，传统的上胶车速不宜超过30m/min，而本发明的上胶车速可高达35-40m/min。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
本发明中，所述的防水透湿膜是预先制备得到的具有微细多孔结构的薄膜，具体如聚四氟乙烯薄膜；所述的织物具体可选择为聚酯布，尼龙布，棉布，聚酯/尼龙纤维混纺纱布及其他不同组成的纤维的混纺纱布；通过将其与防水透湿膜进行点胶复合，制备得到层压织物，使其兼具防水透湿功能。但是，现有技术中，通过将聚四氟乙烯膜与织物进行层压复合得到的层压织物的柔软度仍有不足，以及，常规的做法是在聚四氟乙烯膜上涂覆热熔胶，再将织物复合到聚四氟乙烯膜上，由于热熔胶具有一定的粘度和粘接强度，在雕刻辊将热熔胶转移至聚四氟乙烯膜的过程中，需要一定的拉力才能将聚四氟乙烯膜与雕刻辊分离开来，当生产速度越快，需要的拉力也就越大，但是聚四氟乙烯膜的厚度很薄，一般为25μm，且具有高气孔率的特点，因此涂胶车速不能过快，否则会导致聚四氟乙烯膜被拉伸变形，导致其内部孔隙结构被破坏，不仅影响聚四氟乙烯膜与织物复合后的外观性能，还会影响到层压织物的防水透湿性能。
针对于此，本发明提供了一种防水透湿膜与织物点胶复合的方法，所述的方法包括：利用粘合剂对织物进行浸渍处理，然后将浸渍有粘合剂的织物输送到挤出流延涂覆设备中进行TPU流延涂覆，经冷却处理后采用针扎的方式在织物的TPU膜层上形成贯穿的微孔结构，接着再利用雕刻辊将热熔胶转移至织物的TPU膜层上，然后与防水透湿膜层压复合在一起，形成防水透湿织物。
根据本发明提供的方法，通过在织物临近防水透湿膜的一侧设置亲水透湿的TPU膜层，避免了现有技术中聚四氟乙烯本身的化学惰性导致其与织物复合效果差，容易分层的问题；并且，TPU膜层本身具有较好的弹性，通过上述结构的设置，相当于在现有织物与聚四氟乙烯膜之间设置了弹性层，提高了层压织物的柔软度；特别地，本发明中，通过在织物的TPU膜层上设置贯穿的微孔结构，该微孔结构的设置不仅能够作为透湿的孔隙，避免影响防水透湿膜的透湿率，而且提高了TPU膜层与防水透湿膜的粘接面积，提高了热熔胶的粘接连系效果。进一步的，本发明提供的方法中，通过雕刻辊将热熔胶转移至织物的TPU膜层上，如此，避免将热熔胶转移至聚四氟乙烯膜时上胶车速受限的问题，使得上胶车速可高达35-40m/min，进而显著的提高了生产效率。
根据本发明提供的方法，本发明中，所述浸渍处理的具体步骤为，将织物浸没于盛有粘合剂的储液槽中进行超声浸渍，超声频率为30-40Hz，利用压辊对超声浸渍后的织物进行轧压，然后转入烘箱中，在100-125℃的温度下烘干即可。通过采用超声浸渍处理的方式，显著的提高了粘合剂对织物的浸渍效果。进一步的，根据本发明，所述超声浸渍的条件可以在较宽的范围内进行选择，作为优选的，本发明中，超声浸渍的温度为40-70℃，时间为20-30min。
根据本发明提供的方法，所述的粘合剂为水性聚氨酯体系粘合剂，具体的，所述的水性聚氨酯体系粘合剂包括以下重量份的原料组分：水性聚氨酯分散体70-80份，附着力促进剂10-15份，消泡剂0.03-0.07份，润湿剂0.10-0.30份；其中，所述的水性聚氨酯分散体是由包含NCO封端的预聚体、含有多羟基的多元胺扩链剂和亲水扩链剂的原料制备而成，所述NCO封端的预聚体由多元醇和二异氰酸酯反应得到；
所述含有多羟基的多元胺扩链剂是由丙烯酸羟基酯与多元胺反应得到，
所述的亲水扩链剂为含有氨基的亲水化合物，具体可优选为N,N-二甲基二乙烯三胺或N-(2-氨乙基)-2-氨基乙烷磺酸。
所述的附着力促进剂是由含有氨基的亲水性化合物与含有异氰酸酯基的硅氧烷反应后，再加入乳化剂进行分散而成的乳液；具体的，所述的含有氨基的亲水性化合物选自N-(2-氨乙基)-2-氨基乙烷磺酸、N-(3-氨基丙基)-2-氨基乙磺酸、N-(3-氨基丙基)-3-氨基丙磺酸中的一种，所述含有异氰酸酯基的硅氧烷选自3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷，3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷中的一种；且，含有氨基的亲水性化合物中的氨基与含有异氰酸酯基的硅氧烷中的NCO的摩尔比为1：(1～1.3)，优选为1：(1～1.1)，更优选为1：1.05。
所述的乳化剂选自烷基醇聚氧乙烯醚硫酸铵、烷基酚聚氧乙烯醚硫酸钠、烯丙氧基烷基醇聚氧乙烯醚硫酸铵中的一种。
本发明中，所述的消泡剂选自BYK-020、BYK-022或BYK-024中的一种；所述的润湿剂为聚醚改性聚硅氧烷类润湿剂，具体可举出购自毕克化学的BYK-349。
在本发明的一个具体的实施方式中，所述粘合剂的制备方法为：
将多元醇、二异氰酸酯和丙酮在80-90℃的温度下搅拌混合3小时，得到NCO封端的预聚体，然后将其溶解到丙酮中并冷却到40℃，将溶解有多羟基的多元胺扩链剂和亲水扩链剂的水溶液添加到上述NCO封端的预聚体中，搅拌混合20分钟，然后加入去离子水进行分散，蒸馏出丙酮，得到水性聚氨酯分散体；将制备得到的水性聚氨酯分散体、附着力促进剂、消泡剂和润湿剂添加到反应釜中，搅拌20分钟即得所述粘合剂。
根据本发明提供的方法，本发明中，所述TPU流延涂覆的工艺条件包括，红外预烘温度为120-140℃，熔体挤出温度为180-190℃，冷却辊温度为50-55℃，生产线速度为20-30m/min，挤出流延涂覆量为50-80g/m2。
根据本发明提供的方法，本发明中，通过在织物的TPU膜层上设置贯穿的微孔结构，该微孔结构的设置不仅能够作为透湿的孔隙，避免“弹性层”的设置影响到防水透湿膜的透湿率，而且提高了TPU膜层与防水透湿膜的粘接面积，在具体粘接过程中，通过雕刻辊在TPU膜层上施以点胶，胶水能够部分的浸透到微孔结构中，提高TPU膜层与防水透湿膜的粘接效果，即提高了热熔胶的粘接连系效果，本发明中，所述微孔结构的孔径可以在较宽的范围内进行选择，作为优选的，所述微孔结构的孔径为20-50μm。
根据本发明提供的方法，本发明中，所述层压复合的条件包括，层压时的温度为120-130℃，层压的压力为0.30-0.50MPa，层压的时间为15-30s。
本发明中，所述雕刻辊在TPU膜层上的上胶车速为35-40m/min，上胶量为10-15g/m2。
本发明中，层压复合后，使用烘筒进行烘干处理，烘干处理的温度为110-150℃。
本发明中，层压复合后，在90％湿度，30-40℃的温度条件下固化处理24-36小时。
以下通过具体的实施例对本发明提供的防水透湿膜与织物点胶复合的方法做出进一步的说明。
以下实施例中，所述的防水透湿膜选用聚四氟乙烯膜，其厚度为25μm，气孔率为82％；所述的织物选用尼龙织物面料。
实施例1
一种防水透湿膜与织物点胶复合的方法，所述的方法包括，
利用粘合剂对织物进行浸渍处理，所述浸渍处理的具体步骤为，将织物浸没于盛有粘合剂的储液槽中进行超声浸渍，所述超声浸渍的温度为50℃，时间为25min，超声频率为30Hz，利用压辊对超声浸渍后的织物进行轧压，轧压后粘合剂在织物上的浸胶量为20g/m2；然后转入烘箱中，在110℃的温度下烘干即可；
所述粘合剂是按以下方法制备得到：将200g经过脱水处理后的聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇(OH值＝56mg KOH/g)、28.35g六亚甲基二异氰酸酯、25g丙酮加入到反应容器中，通入氮气，在85℃下搅拌混合3小时，得到NCO封端的预聚体，然后将其溶解在400g丙酮中并冷却到40℃，将溶解有20g含多羟基的多元胺扩链剂和5g N,N-二甲基二乙烯三胺的水溶液添加到上述NCO封端的预聚体中，搅拌混合20分钟，然后加入300g去离子水进行分散，通过蒸馏去除丙酮，得到水性聚氨酯分散体；再将制备得到的水性聚氨酯分散体75份、附着力促进剂12份、消泡剂BYK-020 0.05份和润湿剂BYK-349 0.2份添加到反应釜中，搅拌20分钟即得所述粘合剂；
所述含多羟基的多元胺扩链剂是由232g乙二胺、960g甲基丙烯酸羟乙酯混合，搅拌升温至80℃并保温反应2小时，然后升温至100℃继续保温1小时而得到。
所述的附着力促进剂是将259g的3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷在40℃的温度下滴加至198g的N-(3-氨基丙基)-3-氨基丙磺酸盐水溶液，反应25分钟，加入7g烷基醇聚氧乙烯醚硫酸铵后以速度1000转/分钟分散得到乳液。
然后将浸渍有粘合剂的织物输送到挤出流延涂覆设备中进行TPU流延涂覆，所述TPU流延涂覆的工艺条件包括，红外预烘温度为130℃，熔体挤出温度为190℃，冷却辊温度为55℃，生产线速度为25m/min，挤出流延涂覆量为60g/m2；
经冷却处理后采用针扎的方式在织物的TPU膜层上形成贯穿的微孔结构，所述微孔结构的孔径为40μm；接着再利用雕刻辊将热熔胶转移至织物的TPU膜层上，所述雕刻辊在TPU膜层上的上胶车速为38m/min，上胶量为12g/m2；所述的热熔胶为湿固化聚氨酯热熔胶，其粘度为5Pa·s。
然后与防水透湿膜层压复合在一起，具体的，所述层压复合的条件包括，层压时的温度为125℃，层压的压力为0.45MPa，层压的时间为20s；层压复合后，使用烘筒进行烘干处理，烘干处理的温度为120℃；层压复合完成后，在90％湿度，35℃的温度条件下固化处理30小时；形成防水透湿织物。
经测试，本实施例制备得到的防水透湿织物的透湿量高达10513g/m2·24h(按照GB/T12704-91中干燥杯法测试)，耐水压为75KPa(按照GB4744-84的标准进行测试)。
上述防水透湿织物与公开号为CN101532257B或CN100340397C中的层压织物相比，其透湿量显著提高，并且，该防水透湿膜与织物点胶复合时无需在聚四氟乙烯膜上复合聚氨酯涂层，避免多余的工序对聚四氟乙烯膜产生影响，确保了制品的性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种防水透湿膜与织物点胶复合的方法，其特征在于，所述的方法包括：利用粘合剂对织物进行浸渍处理，然后将浸渍有粘合剂的织物输送到挤出流延涂覆设备中进行TPU流延涂覆，经冷却处理后采用针扎的方式在织物的TPU膜层上形成贯穿的微孔结构，接着再利用雕刻辊将热熔胶转移至织物的TPU膜层上，然后与防水透湿膜层压复合在一起，形成防水透湿织物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述浸渍处理的具体步骤为，将织物浸没于盛有粘合剂的储液槽中进行超声浸渍，超声频率为30-40Hz，利用压辊对超声浸渍后的织物进行轧压，然后转入烘箱中，在100-125℃的温度下烘干即可。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，超声浸渍的温度为40-70℃，时间为20-30min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的粘合剂为水性聚氨酯体系粘合剂。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述TPU流延涂覆的工艺条件包括，红外预烘温度为120-140℃，熔体挤出温度为180-190℃，冷却辊温度为50-55℃，生产线速度为20-30m/min，挤出流延涂覆量为50-80g/m2。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微孔结构的孔径为20-50μm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述层压复合的条件包括，层压时的温度为120-130℃，层压的压力为0.30-0.50MPa，层压的时间为15-30s。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述雕刻辊在TPU膜层上的上胶车速为35-40m/min，上胶量为10-15g/m2。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，层压复合后，使用烘筒进行烘干处理，烘干处理的温度为110-150℃。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，层压复合后，在90％湿度，30-40℃的温度条件下固化处理24-36小时。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20211015 |