防水透湿防静电织物的开发与研究

1 防水透湿织物的生产方法及其原理

在过去几十年中, 已经出现了许多种防水透湿的织物, 概括起来这些织物可归于以下三种类型:

1.1 高密度织物

利用高支超细棉纤维或超细合成纤维制成紧密的织物, 使纱线间隙变得非常小, 织物由于纤维的毛细作用而具有透湿性, 再经过碳氟化合物、有机硅等防水剂整理后, 具有一定的防水性能。这类织物中,历史最悠久、最典型的当属文泰尔织物, 它是一种经过防水整理的全棉平纹织物。干态时, 防风透湿; 湿态时, 由于棉纱的吸湿膨胀, 使纤维的间隙缩小, 因而具有一定的防水性, 但耐水压不高。近年来随着合纤纺丝技术的迅速发展, 涌现出许多利用超细纤维制成的高密织物。尽管这类织物具有优良的透湿性,较好的悬垂性和手感, 但耐压一般不超过 9.8 kPa , 由于织物密度大,加工起来也比较困难。

1.2 层压织物

此工艺是将具有防水透湿功能的薄膜( 通常是微孔薄膜), 采用特殊的粘合剂层压或粘接到各类织物上, 使其达到防水透湿的目的。这类织物中最为著名的产品当属美国Gore 公司的 gore- tex 织物, 静水压超过 1.8×10 5 Pa , 透湿量超过 2 500g/ ㎡· d 。缺点是制膜工艺复杂、成本太高, 导致成衣价格较高, 且产品的柔软性、悬垂性不太令人满意。

1.3 涂层织物

涂层织物是将加工的织物, 用直接或转移涂层工艺涂布, 涂层封闭织物表面孔隙, 获得防水性。其透湿性则是通过成形过程中在涂

层内部形成的大量微孔或亲水性“分子梯级通道”而获得的。 20 世纪80 年代以后, 采用聚氨酯材料制成的涂层或薄膜的研究异常活跃, 新工艺和新品种不断问世, 引起世界各国的广泛关注。采用聚氨酯防水透湿材料, 除可获得满意的防水透湿性外, 其优异的弹性、耐寒性以及滑润的手感, 特别是相对低的加工成本, 深受消费者和生产厂家的青睐, 发展前景广阔, 科技含量及附加值高, 国外已有十几个品牌。这种织物按获得透湿性的机理不同, 可以分为以下几类:

1.3.1 微孔聚氨酯

这些孔隙小于 2 μm 、能阻止水滴(平均直径 100 μm ), 却允许水蒸气分子 ( 平均直径为 0.000 4 μm )通过, 从而获得防水透湿性。美国杜邦公司研制成功的微孔聚氨酯膜孔隙直径在 0.5 μm～2 μm 之间,表面孔径 0.5 μm 左右, 透湿性可达到约 4 000 g/ ㎡· d , 静水压约 19.6kPa 。这类产品已被世界知名的运动服 生 产 厂 家 如 Nike , Puma , Adidas等采用。其它还有日本东丽( Toray )公司的“ Etrang ”、美国 Burling Ton公司的“ Ultrex ”等; 另外还有干法涂层, 将聚氨酯树脂制成 W /O乳液, 然后在织物上涂层, 用不同的温度蒸发, 水在涂层剂中的比例不断提高, 当达到一个临界值时, 聚氨酯则以多孔形式析出, 并形成大量微孔。透湿量约为 4 000 g/ ㎡· d , 静水压强为 2.45×10 4 Pa 。采用这种方式的 有 比 利 时 Ucb 公 司 的 Ucecoat2000 。

1.3.2 聚氨酯无孔薄膜 ( 亲水涂层薄膜)

这是一种防水性好, 又具有透湿性的加工工艺。聚氨酯材料中含有一定量的亲水性基因, 这些基因首先以氢键形式“捕获”人体散发的水蒸气分子, 由于 Pu 大分子链段的热运动, 形成瞬时孔隙, 并加上内外水蒸气压差的推动, 水蒸汽从接触皮肤的一侧, 传到周围环境, 达到防水透湿、穿着舒适的目的。据介绍,透湿量可达 4 000 g/ ㎡· d 左右, 静水压达 1.0×10 5 Pa 左右, 代表性的品种有: 比利时 UCB 公司的Ucecoat NUP 、德国 BAGER 公司的 IMPRAPERM 、 英 国 baxanden公 司 的 wilcoflex staycool , X - linex等。聚氨酯涂层剂中含有亲水基因或分子主链上含有亲水成份。涂层之后, 聚氨酯形成无孔薄膜, 通过亲水基因或氢键对水分子的吸附 - 传递 - 解吸作用, 达到透湿的目的。由于膜中没有微孔, 因此防水性能、透湿性能好, 工艺简单, 使用普通的涂层设备既可生产, 成本也比较低, 是目前聚氨酯防水透湿涂层整理发展的方向之一。通过市场调研和小样试验, 我公司采用英国 Baxanden 公司生产的 wilcoflex staycool 作为本项目的聚氨酯防水透湿涂层剂。该涂层剂分底胶和面胶两种, 底胶是二液型,需要配合脂、交链剂使用, 面胶是单液型。