周珊珊，楊 群，陳 鵬，朱紅玉，閆曉杰，婁麗云（嘉興學(xué)院材料與紡織工程學(xué)院，浙江 嘉興 314001）

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熱壓法制備防水透濕層壓復(fù)合織物

周珊珊，楊 群，陳 鵬，朱紅玉，閆曉杰，婁麗云
（嘉興學(xué)院材料與紡織工程學(xué)院，浙江 嘉興 314001）

摘要：以EVA熱熔膠為粘合劑，采用熱壓法將面料、中間膜及里料壓合制成防水透濕層壓復(fù)合織物。研究了熱壓溫度、時(shí)間和壓力對(duì)層壓織物剝離強(qiáng)度的影響，對(duì)制備的層壓復(fù)合織物的透氣性、透濕性、厚度、與水的接觸角等指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定，并與市售防水透濕層壓織物進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，熱壓溫度為90 ℃，熱壓時(shí)間為90 s和熱壓壓力為0.2 MPa時(shí)制備的層壓織物的剝離強(qiáng)度高達(dá)45.4 N，透氣量、透濕量等性能基本能滿足市場(chǎng)要求。

關(guān)鍵詞：防水透濕；熱壓法；層壓織物；粘合劑；剝離強(qiáng)度

防水透濕是指織物在一定壓力的水作用下，不被水滲透，而人體散發(fā)的汗液蒸汽卻能通過(guò)織物擴(kuò)散或傳遞到外界，不在體表和織物之間積聚冷凝，具有這種性能的織物稱之為防水透濕織物［1～3］。目前的研究中，防水透濕織物雖然能較好地保證水無(wú)法透過(guò)，但織物表面會(huì)吸收水分或被水潤(rùn)濕，并有潮濕之感，有時(shí)會(huì)在織物表面形成一層水膜，降低織物的透濕性能，所以防水透濕織物的外層通常都要經(jīng)過(guò)拒水整理，保證面料淋水后不被潤(rùn)濕，以提高織物的防水透濕性能［4］。

防水透濕層壓復(fù)合織物是由一層或多層織物與高聚物薄膜通過(guò)粘合劑粘接在一起，形成兼具多種功能的復(fù)合面料，這種織物能滿足嚴(yán)寒、雨雪、大風(fēng)等惡劣環(huán)境中人們活動(dòng)時(shí)的穿著需要，具有廣闊的應(yīng)用前景［5］。為了達(dá)到良好的應(yīng)用性，必須賦予防水透濕層壓復(fù)合織物優(yōu)良的透氣性、透濕性、防水性等性能。

因此，本文以滌綸平紋織物為面料、純棉平紋織物為里料、聚四氟乙烯微孔膜為中層膜，選用EVA熱熔膠為粘合劑，經(jīng)過(guò)涂膠、熱壓制備防水透濕層壓復(fù)合織物，研究了熱壓溫度、時(shí)間和壓力對(duì)層壓復(fù)合織物的剝離強(qiáng)度、滲水壓、接觸角、透氣量、透濕性等性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料、藥品及儀器

純棉織物：厚度為0.44 mm，240根/10 cm×200根/10 cm，克重為131 g/m2，上海華綸印染廠；滌綸織物：厚度為0.16 mm，375根/10 cm×344根/10 cm，克重為79 g/m2，嘉興市新春河家居生活館；聚四氟乙烯（PTFE）微孔膜，河南省新鄉(xiāng)市華源護(hù)神有限公司；EVA熱熔膠，南通和和塑膠新材料有限公司（上海分公司）。

YHT型壓燙機(jī)，蘇州宣暉印花設(shè)備廠；YG026H-50型織物強(qiáng)力儀，溫州方圓儀器有限公司；YG 461-II型織物透氣量測(cè)試儀，溫州際高檢測(cè)儀器有限公司；YG601-I/II型電腦式織物透濕儀，寧波紡織儀器廠；JC2000C1接觸角測(cè)試儀，上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司；YG812D織物滲水性測(cè)定儀，溫州方圓儀器有限公司。

1.2 防水透濕層壓復(fù)合織物的制備

將棉里料和滌綸面料上分別粘上厚度為0.2 mm的EVA熱熔膠，中間放置聚四氟乙烯（PTFE）微孔膜，在設(shè)定好熱壓時(shí)間、熱壓溫度和熱壓壓力的平面熱壓機(jī)上對(duì)其進(jìn)行熱壓固化，冷卻后即得到層壓復(fù)合織物試樣。制備工藝流程為：面料涂膠→里料貼合→熱壓固化→冷卻→成品。

1.3 性能分析測(cè)試

1）剝離強(qiáng)度

參照FZ/T01010—1991《涂層織物涂層粘附強(qiáng)度測(cè)試方法》，取長(zhǎng)度為200 mm、寬度為25 mm的試樣，試樣的2個(gè)層面以0.1 m/min的速度剝離，測(cè)定織物的剝離強(qiáng)度。

2）透氣性

參照GB/T 5453—1997《紡織品透氣性能的測(cè)定》，在溫度為20 ℃、相對(duì)濕度為65%的環(huán)境下，面積大于20 cm2的試樣，在同一試樣上取不同部位測(cè)試10次，取平均值。

3）透濕性

參照ASTM E96/E96M—05標(biāo)準(zhǔn)［6］，在溫度分別為35 ℃和45 ℃和相對(duì)濕度為60%的條件下，采用正杯法測(cè)試層壓織物的透濕性。透濕性計(jì)算公式見(jiàn)式（1）：

式中，P-為織物的透氣量，g/（m2· d）；a1-a2為透濕杯前后質(zhì)量變化，g；S為測(cè)試面積，m2；t為測(cè)試時(shí)間，h。

4）耐靜水壓

參照GB/T 4744—1997《紡織織物抗?jié)B水性測(cè)定方法》，測(cè)試水溫20 ℃，水壓上升速率為6 kPa/min，從試樣的下方向上加壓。

2 結(jié)果與討論

2.1 EVA熱熔膠的熱性能

本文選用的熱熔膠軟化溫度在80 ℃左右，這個(gè)溫度僅僅是熱熔膠熔融的溫度，要使其熔融達(dá)到能粘接的程度，加熱溫度要上升到80～120 ℃。在這一溫度下，膠體的黏度、流動(dòng)性、粘性等都適合粘接。

2.2 熱壓溫度對(duì)層壓織物剝離強(qiáng)度的影響

采用厚度為0.2 mm的EVA熱熔膠對(duì)純棉里料、滌綸面料涂膠，將PTFE微孔膜置于中間，在熱壓時(shí)間為90 s，熱壓壓力為0.2 MPa下，自80～120 ℃每隔10 ℃改變熱壓溫度進(jìn)行壓燙，所得防水透濕層壓復(fù)合織物的剝離強(qiáng)度如圖l所示。

圖1　熱壓溫度對(duì)剝離強(qiáng)度的影響Fig.1 Effect of laminating temperature on peeling strength

由圖1可知，熱壓溫度由80 ℃升至90 ℃時(shí)，層壓織物的剝離強(qiáng)度增加，繼續(xù)升溫至120 ℃時(shí)，剝離強(qiáng)度逐漸下降，即熱壓溫度為90 ℃時(shí)，織物的粘接強(qiáng)度最高。因?yàn)镋VA熱熔膠的熔融溫度為80 ℃，在進(jìn)行熱壓時(shí)，在其熔點(diǎn)附近熱熔膠具備了一定的粘著力，能保證面料、里料和中層膜的緊密結(jié)合。當(dāng)層壓溫度高于100 ℃時(shí)，熱熔膠因吸收大量的熱量使高聚物轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃?dòng)性很好的粘流態(tài)，大部分膠在壓力作用下發(fā)生流動(dòng)，滲透到面料的紗線中或纖維間，甚至透出表層或里層織物，使得面料和里料與中層膜之間的含膠量減少，故剝離強(qiáng)度下降［5］。

熱壓溫度對(duì)層壓復(fù)合織物厚度的影響見(jiàn)圖2。由于棉織物的厚度為0.44 mm，滌綸織物的厚度為0.16 mm，EVA熱熔膠的厚度為0.2 mm，所以其組成的層壓織物的最大厚度應(yīng)該在1 mm左右。由圖2可知，當(dāng)熱壓溫度為80 ℃時(shí)，層壓織物的厚度為0.98 mm，隨著熱壓溫度的升高，層壓織物的厚度逐漸降低，尤其是當(dāng)熱壓溫度為120 ℃時(shí)，層壓織物的厚度僅為0.68 mm，說(shuō)明大部分膠體已經(jīng)滲透到紗線縫隙，甚至滲出織物到層壓機(jī)上了。

圖2　熱壓溫度對(duì)層壓復(fù)合織物厚度的影響Fig.2 Effect of laminating temperature on thickness of laminated fabric

2.3 熱壓時(shí)間對(duì)層壓織物剝離強(qiáng)度的影響

在熱壓溫度為90 ℃，熱壓壓力為0.2 MPa下，自30～180 s每隔30 s改變熱壓時(shí)間進(jìn)行壓燙，所得防水透濕層壓復(fù)合織物的剝離強(qiáng)度如圖3所示。

圖3　熱壓時(shí)間對(duì)層壓復(fù)合織物剝離強(qiáng)度的影響Fig.3 Effect of laminating time on peeling strength of laminated fabric

由圖3可知，層壓時(shí)間在30～90 s間變化時(shí)，層壓織物的剝離強(qiáng)度隨著熱壓時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。因?yàn)闀r(shí)間較短時(shí)，由于溫度的傳遞需要一定的時(shí)間，在較短的時(shí)間內(nèi)，有些EVA的分子鏈仍處于凍結(jié)狀態(tài)，導(dǎo)致熱熔膠的流動(dòng)性較差，不能充分濕潤(rùn)到纖維和膜的表面或內(nèi)部，使得織物與膜之間的粘接性較差，所以延長(zhǎng)時(shí)間有利于剝離強(qiáng)度的增加。當(dāng)熱壓時(shí)間繼續(xù)從90 s延長(zhǎng)至180 s時(shí)，隨著熱壓時(shí)間的延長(zhǎng)，層壓織物的剝離強(qiáng)度反而下降。這是因?yàn)闀r(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，部分粘流態(tài)的EVA膠體會(huì)滲入到纖維內(nèi)部或紗線縫隙中，使得織物與膜之間的含膠量減少，從而導(dǎo)致剝離強(qiáng)度下降［7］。因此，以EVA為熱熔膠制備層壓織物時(shí)，熱壓溫度為90 ℃時(shí)，熱壓時(shí)間鎖定在90 s附近即可。

同樣，對(duì)改變熱壓時(shí)間制備的織物厚度進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，當(dāng)熱壓時(shí)間為30 s時(shí)，層壓織物的厚度為0.95 mm，隨著熱壓時(shí)間的延長(zhǎng)，層壓織物的厚度逐漸降低，尤其是當(dāng)熱壓時(shí)間為超過(guò)90 s后，層壓織物的厚度下降較快，說(shuō)明延長(zhǎng)熱壓時(shí)間，會(huì)有部分膠體滲透到紗線縫隙。

圖4　熱壓時(shí)間對(duì)層壓復(fù)合織物厚度的影響Fig.4 Effect of laminating time on thickness of laminated fabric

2.4 熱壓壓力對(duì)層壓織物剝離強(qiáng)度的影響

在熱壓時(shí)間為90 s和熱壓溫度為90 ℃下，改變平板轉(zhuǎn)印機(jī)的熱壓壓力制備層壓織物，層壓織物的剝離強(qiáng)度如圖5所示。

圖5　熱壓壓力對(duì)層壓復(fù)合織物剝離強(qiáng)度的影響Fig.5 Effect of laminating pressure on peeling strength of laminated fabric

由圖5可知，增大熱壓壓力，可以加大粘合劑與織物之間的接觸面和接觸程度，從而提高粘合效果；但是壓力過(guò)大時(shí)，大部分粘流態(tài)膠體滲透到面料的紗線中或纖維間，甚至透出表層或里層織物，使得面料和里料之間的含膠量減少，故剝離強(qiáng)度下降［6，7］。因此，適宜的熱壓壓力為0.2 MPa。

2.5 防水透濕復(fù)合層壓織物的性能

通過(guò)試驗(yàn)確定最佳的層壓工藝為：熱壓溫度90 ℃、熱壓時(shí)間90 s和熱壓壓力0.2 MPa，在此工藝下制備的層壓復(fù)合織物性能如表1所示。

由表1可知，自制層壓織物的剝離強(qiáng)度、透氣量、透濕量等性能都能滿足市場(chǎng)需求，耐滲水壓、里料和面料與水的接觸角也基本滿足要求，但與市售織物相比，其參數(shù)偏低。因此，為了提高層壓復(fù)合織物的拒水性，在后期的研究中，應(yīng)對(duì)層壓織物進(jìn)一步進(jìn)行拒水整理。

3 結(jié)論

表1　自制層壓織物與市售織物的性能比較Tab.1 Performance comparison for self-made laminated fabrics and that from market

（1）以滌綸平紋織物為面料、純棉平紋織物為里料、聚四氟乙烯微孔膜為中層膜，選用EVA熱熔膠為粘合劑，經(jīng)過(guò)涂膠、熱壓制備了防水透濕層壓復(fù)合織物。制備層壓復(fù)合織物的最佳工藝為：熱壓壓力0.2 MPa，熱壓溫度90 ℃，熱壓時(shí)間90 s，在此條件下制備的層壓織物的剝離強(qiáng)度高達(dá)（45.4±1）N。

（2）自制層壓織物的剝離強(qiáng)度、透氣量、透濕量等性能滿足市場(chǎng)需求；耐滲水壓、里料和面料與水的接觸角也基本滿足，但是與市售織物相比，其參數(shù)偏低。

（3）為了進(jìn)一步提高層壓復(fù)合織物的拒水性，在后期的研究中，應(yīng)對(duì)層壓織物進(jìn)一步進(jìn)行拒水整理。

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文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：中國(guó)分類(lèi)號(hào)：TQ436+.4A

文章編號(hào)：1001-5922（2016）07-0067-04

收稿日期：2016-04-11

作者簡(jiǎn)介：周珊珊（1994-），女，主要研究方向?yàn)楣δ芗徔椘?、智能紡織品。E-mail：1094256381@qq.com。

基金項(xiàng)目：嘉興學(xué)院重點(diǎn)SRT資助項(xiàng)目（851715072）；浙江省大學(xué)生科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)資助項(xiàng)目（2015R417009）；嘉興學(xué)院科研啟項(xiàng)目（N70514024）。

Study of hot-pressing process to prepare waterproof and moisture permeable laminated fabric

ZHOU Shan-Shan，YANG Qun，CHEN Peng， ZHU Hong-Yu，YAN Xiao-Je， LOU Li-Yun
（College of Material and Textile Engineering， Jiaxing University， Jiaxing， Zhejiang 314001， China）

Abstract：Using EVA as hot melt adhesive， the surface fabric， inner layer and lining fabric were laminated by the hotpressing process to prepare the laminated fabric. The effects of laminating temperature， time and pressure on the peeling strength and thickness of laminated fabric were studied. The thickness， breathability， moisture permeability and contact angle with water were also determined， which were compared with that of the laminated fabrics from the market. The results show that the peeling strength is up to 45.4 N under the laminating time and laminating pressure was 90 s and 2 kg/cm2， respectively， at 90℃. The breathability and moisture permeability can meet the requirement of the market.

Key words：waterproof and moisture permeable； hot-pressing； laminated fabric； adhesive； peeling strengthen