張連坤，孫道林，邢利兵，李顯波

(1.青島三秀新科技復(fù)合面料有限公司，山東 青島 266300；2.青島富源工藝品有限公司，山東 青島 266032；3.青島大學(xué)，山東 青島 266071)

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熱熔膠膜復(fù)合面料固化牢度工藝的研究

張連坤1，孫道林1，邢利兵2，李顯波3

(1.青島三秀新科技復(fù)合面料有限公司，山東 青島 266300；2.青島富源工藝品有限公司，山東 青島 266032；3.青島大學(xué)，山東 青島 266071)

摘要：文章通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試研究了濕氣反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠膜復(fù)合面料固化工藝。結(jié)果表明，固化室的溫度、濕度對(duì)復(fù)合面料剝離強(qiáng)度影響十分顯著。固化的最佳工藝為溫度25～30℃，濕度70%，固化時(shí)間28h。

關(guān)鍵詞：熱熔膠；固化；剝離強(qiáng)度

膜材料與紡織面料復(fù)合的粘合固化是實(shí)現(xiàn)防水透濕功能的關(guān)鍵工序，直接影響產(chǎn)品的耐靜水壓、透濕性和耐洗滌性能等關(guān)鍵指標(biāo)。油性膠粘劑因有機(jī)溶劑揮發(fā)，刺激工人的呼吸道，存在致癌風(fēng)險(xiǎn)，所以濕氣反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠成為層壓復(fù)合行業(yè)中最值得推廣應(yīng)用的膠粘劑，具有對(duì)環(huán)境無污染、熱熔化即可使用、能耗低、產(chǎn)品手感好的優(yōu)點(diǎn)。濕氣反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠的粘合固化分物理固化、化學(xué)固化兩個(gè)階段。物理固化通過相似相溶、機(jī)械鑲嵌在較短時(shí)間即可完成；而化學(xué)固化需要在適合的溫濕度條件下，利用潮氣或被粘材料中的水分及其它含活潑氫化合物與—NCO基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)、擴(kuò)鏈，生成具有較高內(nèi)聚力和粘接力的交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)聚合物，進(jìn)一步起到粘接作用[1]。特別是在冬季生產(chǎn)中，要達(dá)到符合要求的粘接牢度，就必須調(diào)整固化室的溫濕度。因此研究固化工藝中的溫度、濕度和時(shí)間，并綜合考慮復(fù)合面料粘接剝離強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)成本來確定最佳的溫度、濕度、固化時(shí)間具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1　實(shí)驗(yàn)材料及方案

實(shí)驗(yàn)材料：利用TPU薄膜和滌綸雙羅紋針織面料，采用熱熔膠復(fù)合工藝參數(shù)：15g/m2涂膠雕刻輥、熱熔膠溫度95℃、車速20m/min，復(fù)合而成的層壓復(fù)合面料。

實(shí)驗(yàn)方法：膜復(fù)合面料放在恒溫恒濕箱中，改變其溫度、濕度和放置時(shí)間，利用織物強(qiáng)力機(jī)，測(cè)試復(fù)合面料的剝離強(qiáng)度。對(duì)比分析溫度、濕度和時(shí)間對(duì)復(fù)合面料固化牢度的影響，并做正交組合實(shí)驗(yàn)，確定固化的最優(yōu)工藝。實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)為固化率，即不同條件下固化剝離強(qiáng)度與達(dá)到充分固化的剝離強(qiáng)度比值的百分?jǐn)?shù)。

2　固化工藝研究

2.1濕度對(duì)固化率的影響

在溫度(25℃)相同，濕度不同的情況下，固化率隨著時(shí)間的變化如圖1所示。

圖1　固化率與濕度的變化關(guān)系

由圖1中可知，隨著濕度的增加，固化速率加快，當(dāng)濕度達(dá)到90%時(shí)，24h基本完成了交聯(lián)固化；當(dāng)濕度為10%時(shí)，48h還沒能完成固化。說明濕度對(duì)固化速率的影響非常顯著，這是因?yàn)闈駳夥磻?yīng)型熱熔膠，在固化反應(yīng)過程中，分子中的—NCO基團(tuán)與粘附在面料表面的水蒸氣發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，隨著濕度的增加，面料表面的水蒸氣集聚，從而促使反應(yīng)快速進(jìn)行[2]。

2.2溫度對(duì)固化率的影響

在濕度(50%)相同、溫度不同的情況下，固化率隨著時(shí)間變化如圖2所示。

圖2　固化率與溫度的變化關(guān)系

由圖2可知，在相同的時(shí)間內(nèi)，隨著溫度的升高，固化率迅速提高。35℃時(shí)，復(fù)合面料在24h就完成交聯(lián)固化，而15℃時(shí)，36h還未能完成固化。這是因?yàn)闇囟仍谀z粘劑交聯(lián)固化過程中起到催化作用，溫度高加速了單位時(shí)間內(nèi)水蒸氣與—NCO基團(tuán)的接觸次數(shù)，提高了反應(yīng)速率。

2.3時(shí)間對(duì)固化率的影響

在相同溫度(25℃)，相同濕度(70%)情況下，固化率隨時(shí)間變化如圖3所示。

圖3　固化率隨時(shí)間的變化關(guān)系

由圖3中可知，復(fù)合面料的固化率隨時(shí)間的變化呈S型曲線。前3h固化速率較慢，只完成了全部固化的5%，3～21h固化速率較快，完成了全部固化的80%。這是因?yàn)闈駳夥磻?yīng)型熱熔膠的固化是一個(gè)物理化學(xué)固化共存的反應(yīng)過程，前三個(gè)小時(shí)主要是膠粘劑潤濕、滲透的物理固化，粘結(jié)剝離強(qiáng)度低；而3h以后發(fā)生的是在膜和面料的粘接界面交聯(lián)化學(xué)固化，生成了聚氨酯—聚脲網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，極大地提高了粘結(jié)剝離強(qiáng)度，所以這一段時(shí)間的固化率提高較快。

2.4固化工藝優(yōu)化

通過以上固化工藝單因子影響因素的分析發(fā)現(xiàn)：當(dāng)溫濕度較高時(shí)，固化率在較短的時(shí)間內(nèi)就達(dá)到較高的水平。另外，產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)講究生產(chǎn)效率，固化時(shí)間不能太長。為此選擇如表1所示的正交實(shí)驗(yàn)方案來優(yōu)化工藝[3]。測(cè)試9種實(shí)驗(yàn)方案的固化率見表2所示。

表1正交實(shí)驗(yàn)組合方案

實(shí)驗(yàn)方案實(shí)驗(yàn)組合工藝參數(shù)濕度(%)溫度(℃)時(shí)間(h)1A1B1C15020242A1B2C25025283A1B3C35030324A2B1C26020285A2B2C36025326A2B3C16030247A3B1C37020328A3B2C27025249A3B3C1703028

表29種方案復(fù)合面料的固化率

實(shí)驗(yàn)方案123456789固化率(%)54%82%84%90%96%100%100%100%100%

由表2中測(cè)試數(shù)據(jù)可知，6、7、8、9三種方案的固化率達(dá)到了100%，面料完全固化。4、5兩種方案固化率達(dá)到了90%以上，而1、2、3三種方案固化率較低。所以在考慮選擇那種固化方案時(shí)應(yīng)該結(jié)合當(dāng)前所處的環(huán)境，夏天溫濕度較高，實(shí)際生產(chǎn)車間溫度能達(dá)到30℃，濕度70%以上，所以固化室溫濕度稍加控制，提升溫度到20℃以上，濕度60%以上，適當(dāng)延長固化時(shí)間，降低生產(chǎn)成本，達(dá)到固化牢度。

3　結(jié)論

固化室的溫度、濕度對(duì)復(fù)合面料的剝離強(qiáng)度的影響十分顯著。溫濕度過低、時(shí)間再長也不能實(shí)現(xiàn)固化；結(jié)合產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)效率和能源成本，最佳的固化工藝：溫度25～30℃，濕度70%左右。

參考文獻(xiàn)：

[1]詹中賢.單組份聚氨酯反應(yīng)型熱熔膠的研制.中國膠粘劑[J].2008,17(5):34—37.

[2]李朝暉.防水透濕熱熔復(fù)合織物生產(chǎn)因素的分析.印染[J].2010,(10):31—33.

[3]郁崇文.工程參數(shù)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)[M].上海東華大學(xué)出版社:2003.

基金項(xiàng)目：青島藍(lán)色小巨人計(jì)劃(14-2-1-3-gx)

作者簡(jiǎn)介：張連坤(1987—)，男，山東青島人，助理工程師。

中圖分類號(hào)：TS195.5+9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3028(2016)01-0004-03

Research on the Solidified Fastness Process of Composite Fabric by Hot-Melt Adhesive

Zhang Liankun1，Sun Daolin1，Xing Libing2，Li Xianbo3

(1.Qingdao Singao-tex Co.,Ltd.，Qingdao 266300,China ;2.Qingdao Fuyuan Arting Co.,Ltd.，Qingdao 266032,China; 3.Qingdao University，Qingdao 266071,China)

Abstract：The solidified process of composite fabrics bonded by hot-melt adhesive was studied with changes of experimental conditions.Results show that the temperature and moisture are main factors effected on fastness of composite fabrics.The most appropriate conditions are as follows: temperature 25～30℃, moisture 70%,solidify time 28h.

Key words：hot-melt adhesive；solidify；solidify fastness