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可“呼吸”的功能性面料PTFE膜层压复合面料

呼吸功能性面料PTFE膜层压复合面料

摘要:文章介绍了聚四氟乙烯PTFE双向拉伸薄膜的结构特性,阐述了该薄膜的防水透湿机理;综述了聚四氟乙烯PTFE微孔膜层压面料的生产,以及该面料的应用和产品开发。

纺织品作为服装面料除美观时尚受人青睐外,穿着舒适性是非常重要的。而防水透湿、手感柔软是舒适性的重要方面。防水透湿薄膜及其复合织物由于成功地解决了长期存在的防水与透湿两者不可兼得的难题而被人们称为可呼吸面料人类第二肌肤。经双向拉伸制成的聚四氟乙烯PTFEPTFE)薄膜,具有特殊的微孔结构,具有优秀的防水透湿功能。采用特殊的粘合剂,将PTFE微孔薄膜与普通织物通过层压工艺复合在一起形成聚四氟乙烯PTFEPTFE)防水透湿层压织物,现已被制成各种服装、鞋帽及帐篷等,在纺织服装领域的应用范围十分广泛。

1 聚四氟乙烯PTFE薄膜形态结构性能1畅1 PTFE微孔薄膜的防水透湿机理所谓防水透湿,就是水在一定压力下不侵入织物,而人体本身散发的汗蒸汽却能通过织物扩散或传导到外界,不积聚冷凝在体表和织物之间,不使人体有发闷的感觉。聚四氟乙烯PTFE微孔薄膜的防水透湿取决于薄膜的结构和表面润湿性能,薄膜的形态结构对防水透湿性能影响最大。水蒸汽分子和雨滴直径的对比如表1所示。表1 水蒸汽分子和雨滴直径对比水的形态水蒸汽分子轻雾雾毛毛雨小雨中雨大雨暴雨直径/0畅000042020040090020003000~40006000~10000  从表1中可以发现,只要通过工艺控制膜的微孔直径在几个微米或以下,就能阻止水滴直接通过,而允许水蒸汽透过。PTFE微孔膜上具有平均约14亿个/cm2非同心交叉排列的微孔,孔隙率在90%左右,孔径为0畅2左右,比水分子的直径大几百倍,甚至几千倍,比水滴小数千甚至上万倍,这些微孔能阻挡水的渗入,而人体的汗水蒸汽分子却能自由地向外逸散,另外因为该孔极度细小和纵向不规格的弯曲排列,使风不能透过,从而又具有防风和保暖性好等特点。另一方面,由于聚四氟乙烯PTFE材料的表面能很低,接触角大于90°,能阻止液态水润湿和毛细渗透,所以聚四氟乙烯PTFE微孔薄膜具有防水透湿的功能。

1畅2 PTFE微孔薄膜的基本性能双向拉伸法研制的PTFE微孔薄膜基本性能如表2。表2 PTFE微孔膜基本性能厚度/厚度不匀率/%透湿量/104gm2·24h透气量/mLcm2·s耐静水压/kPa孔隙率/%平均孔径/20~70<50畅4~1畅7<0畅390~17025~960畅18~1畅3  注:透湿量GBT127040-91蒸发法;透气量GB5453-85;耐水压GB4744-84  PTFE微孔薄膜具有良好的热稳定性及宽广的使用温度。可在零下200℃的低温至零上260℃的高温下连续工作。熔点高达327℃,且具有不燃性、优异的化学稳定性,抗酸、碱性能好,能耐许多高腐蚀性介质,摩擦系数小,疏水性强。

2 PTFE微孔膜层压面料生产从加工方法分,防水透湿织物可以分为高密度·52·2007年第1期综合评述织物、涂层织物和层压织物3种类型,目前层压织物在防水透湿织物市场上占有率最高。其中由美国WLGore公司生产的聚四氟乙烯PTFE微孔薄膜与织物层压后形成的商品名为GoreTex的防水透湿织物,其透湿量大,耐水压高,综合性能好,是目前世界上公认的最先进的防水透湿织物。2畅1 PTFE薄膜层压织物的选择和结构设计

a)织物 适用于层压复合织物的面料和里料,根据用途的不同可以采用机织物、针织物、非织造布或絮片。所用材料可以是棉、毛等天然纤维,也可以是涤纶、尼龙等化学纤维纯纺或混纺的织物。作为外层织物,最好使用机织物。面料织物应经过拒水整理。面料和里料都应具有一定的密度,以防止粘合剂发生渗胶现象。为控制层压织物的总重量,面料和里料应尽量采用细旦或超细涤纶或尼龙。针织里布最好采用经编织物。里料根据使用要求采用迷彩、阻燃、防静电、抗油拒水、易去污、防酸碱等功能性织物。

b)薄膜 通过不同的加工工艺所形成的PTFE微孔薄膜,可以有不同的微孔。根据产品的不同,将PTFE微孔薄膜分为3种类型:高防水低透湿型,中防水中透湿型和低防水高透湿型,以平衡不同使用场合防水与透湿之间的矛盾。

cPTFE层压织物结构设计由于微孔使得PTFE结构变弱,可采用在织物反面涂层或者将PTFE微孔薄膜像三明治一样夹在两层纺织材料之间,以保证膜在穿着时不因摩擦而被破坏。两层复合可以采用里料与薄膜复合或面料与薄膜复合,采用活里或活面结构,这样易于洗涤,适用于民用运动服和防寒服;三层复合是将面料、薄膜与里料复合在一起,虽然手感稍硬,但耐磨性提高,适用于部队作战服和劳动防护服。四层或多层复合可增加层压织物的功能性,如气体阻力层或液气阻力层的防毒材料、絮片、远红外棉保暖材料等。2畅2 PTFE微孔薄膜层压织物生产工艺流程用于服装的防水透湿PTFE薄膜复合产品,既要保证薄膜的透湿性能不受大的影响,又要保证复合材料的风格不受破坏,达到两者的完美结合,关键是正确选择复合工艺、工艺参数及胶粘剂。除此之外,复合产品还必须满足:粘合面积应控制在一定范围,以确保透湿量损失在许可范围;手感、弹性及柔软度等性能不受影响;选用无污染、无刺激的环保型胶粘剂;复合产品的服用性能要好,耐洗、不起泡、不脱层;有足够的粘接牢度,穿着过程中和洗涤后粘接强力不应过快降低等。根据粘合剂的施加和复合方法,防水透湿PTFE层压织物的生产工艺流程,分为干法和湿法两种。

2畅2畅1 干法工艺流程

织物防水处理→电晕放电(或磨毛)→圆网上胶→烘干→PTFE薄膜退卷、放电处理→与织物热压复合→PTFE膜面处理→(上胶→复合里料→)切边→打卷检验→包装→成品。

2畅2畅2 湿法工艺流程

织物防水处理→电晕放电→圆网(或凹版)上胶→PTFE薄膜退卷、放电处理、覆膜→烘燥热压复合→PTFE膜面处理→(上胶→复合里料→)切边→打卷→检验→包装→成品在上述工艺中,一些织物也可以不经前防水处理,这样就不必经过电晕处理而直接涂胶,织物的拒水整理可以视需要在复合完成后采用单面给液的方式进行。相比而言,这种方式更适合于湿法工艺。

3 PTFE层压面料的应用和产品开发PTFE防水透湿层压面料产品主要用于高档风雨衣、高档防寒服、体闲装、运动装及特殊服装和消防服、防护服等;有三明治式复合结构如麂皮绒/薄膜/麂皮绒、麂皮绒/薄膜/网眼布、针织布/薄膜/针织布及摇粒绒/薄膜/摇粒绒等产品,用其制作的服装由于两面织物构造,光泽、花色不同,一件服装可起到两种不同的穿着效果,符合个性和时尚追求者的需求;还有薄膜与絮毡复合的材料,用于制作防寒保暖服的内胆等。随着对PTFE性能的深入了解,制膜技术和层压复合技术也随之提高。在GoreTex织物的基础上,研制开发了多功能的层压织物。

aPTFE复合膜非典防护材料 采用纯棉或纯涤面层与PTFE复合膜层压制成。面料采用涤纶或纯棉嵌织有机导电纤维,以便具有耐久抗静电效果,然后进行抗菌、抗油拒水、阻燃整理,再与PTFE复合膜进行层压,里层采用网眼经编织物,经密封缝制而成。非典防护服具有耐久的隔离病毒、防血液渗透、防静电、防水、防油、抗菌、透湿等多项功能。其综合防护性能达到并超过GB19082-2003枟医用一次性防护服技术要求枠标准的要求。防护效率大于95%,透湿量在800gm2·d以上,穿着舒适,特别适合于医护人员、消·53·

综合评述

该防护服可经多次消毒或洗涤(15次)后重复使用。b)防水透湿弹性织物 面料采用小于122畅1dtex的丙纶长丝和商标为莱卡的spandex纤维混纺织物,典型配比为85%的丙纶和15%的spandex。里料为尼龙经编织物,复合后的织物经纬向伸缩率达40%以上,耐水压和透湿量保持原来水平。这类织物做成的服装可广泛用于登山服、滑雪服、自行车服和冲浪服等运动服。

c)防化服装 用来防护有毒化学物质。其主要构成为:外层织物;防水透湿的PTFE薄膜;胶粘剂,可将薄膜和带有吸附毒气组分的纤维网粘结在一起;部分植于粘合剂中的吸附毒气层。

d)防水透湿保温材料 GoreTex保温材料又称GoreTexZ衬,它的加工一般是将PTFE薄膜和非织造布或絮料层压在一起,然后热压面料和衬里(薄膜紧贴面料)。该材料保暖性能好,可代替羊皮大衣,而防水功能不减。

e)防护内衣 它是在PTFE薄膜上涂覆亲水性聚氨酯后拉伸,然后采用点状粘合剂将聚氨酯与可拉伸的棉或涤棉织物粘合,薄膜的防水性能使得在治疗时的血液或其它身体液体不与医护人员接触,因此做成的服装、防护面具、手套等可广泛应用于医院、手术室或其它类似的领域。

f)睡袋及帐篷 睡袋采用双层结构,面料为紧密纺锦纶或聚酯织物,经过耐久性拒水整理(DWR)。设计时采用低特(高支)纱织物,以减少绒毛的泄漏和增强防风性。这种睡袋在使用时没有缺氧、一氧化碳中毒的危险。用于小型帐篷的防水布采用三层结构,外层为锦纶织物,内层为聚酯无纺布,具有重量轻、透气性好的特点。

4 结束语

PTFE层压复合织物至今仍是世界上公认的最先进的防水透湿织物,这是由双向拉伸PTFE微孔薄膜的结构特性所决定的。但是PTFE微孔膜加工难度大,成本高,因而产品价格昂贵。长期以来美国高尔公司控制着PTFE微孔膜及层压织物的生产专利。中国人民解放军总后勤部军需装备研究所在20世纪90年代中期设计制造了世界上第二条双向拉伸聚四氟乙烯PTFE微孔薄膜生产线,并自行设计了国内第一条年产300万m层压织物的复合生产线,填补了国内空白。2001年,宁波登天氟材料公司也研制成聚四氟乙烯PTFE微孔薄膜层压织物。目前PTFE层压织物的主要用途为:运动服、登山服、保暖服、隔热服、手术服、防护服、消防服、雪地靴、手套、睡袋和帐篷等,用途极为广泛。未来PTFE防水透湿层压织物研究开发的重点是降低成本,并朝着使织物更加轻便、舒适、多功能化的方向努力。M1nvBj

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分类:PTFE复合面料| 发布:clsrich| 查看: | 发表时间:2014-02-28
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