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涂层面料新技术动向特征分析
来源:未知     发布时间:2019-06-10 15:55    次浏览    大小:  16px  14px  12px
涂层面料是一种经特殊工艺处理，涂层材质有PVC涂层、PU涂层和半PU涂层及PA涂层还包括特种涂饰材料五大类，以棉织布、化纤织造布（涤纶、锦纶、尼龙）、非织造无纺布、玻璃纤维等不同的材质区分不同的涂层工艺，以涂层正面不同的性能要求，区分不同的产品。
    涂层面料是一种经特殊工艺处理，涂层材质有PVC涂层、PU涂层和半PU涂层及PA涂层还包括特种涂饰材料五大类，以棉织布、化纤织造布（涤纶、锦纶、尼龙）、非织造无纺布、玻璃纤维等不同的材质区分不同的涂层工艺，以涂层正面不同的性能要求，区分不同的产品。涂层技术是经涂层浸渍、浸轧加工的产品，特别是尼龙产品或尼龙与棉聚酯等混纺交织产品，经PU涂层、闪光涂层、遮光涂层、树脂整理，使织物表面产生网状效果、上蜡效果和皮革效果。比如针织物的涂层产品基本由汗布、棉毛布、绒布等经PU、PVC、PA涂膜再与其它布料复合，仿皮效果佳，弹性好，手感柔软。特别是通过涂层技术，可使织物达到各种功能效果。
    
    1、超细非织造布涂层面料方面的新进展
    非织造基布的分类与用量：
    革基布有机织布、针织布、起毛布和长丝布，也有水刺非织造布、针刺非织造布等多种。机织布和针织布占有革基布最大的份额，非织造基布主要指：水刺布、针刺布。十多年前就大力发展针刺非织造布的基材，水刺非织造布基材则是90年代末迅速发展。2002年我国水刺非织造布的产量为2.15万吨，其中水刺技术年生产合成革基布在0.8万吨左右，2/3以上是PVC革基布，不到1/3是PU革基布，全国水刺非织造布共18条生产线，其中14条可以加工合成革基布，由于水刺非织造布手感好，表面平整，特别在轻克重情况下，可充分发挥缠结效果。按2004年我国人造革合成革的产量为140万吨，需用革基布约30多万吨。2004年用水刺和针刺非织造布作为人造革和合成革基布的约4.5万吨，即占革基布总量的15％左右。90％左右的革基布仍为机织布和针织布。 但是自去年下半年以来，水刺生产线急剧发展，近1、2年用水刺布作为革基布的数量和针刺布的用量也将增10%，非织造基布的总量将可能占到20％～25％。
    前面我们讲了人造革合成革的发展带动革基布花色品种的增加，反之随着针刺及水刺非织造加工工艺的发展，也促使人造革合成革产品档次提高。采用针刺技术制造合成革基要求有很高的针刺密度，针痕要不明显，需要很高的针刺频率和表面平整度。
    科学家们从研究分析天然皮革的化学成分和组织结构开始，从硝化纤维漆布着手，进入到  P V C 人造革，这是人工皮革的第一代产品。科学家在这一基础上，做了多方面的改进和探索,首先是基材方面的改进，随后是涂层树脂的改性和改进。到了20世纪70年代，合成纤维的非织造布出现针刺成网、粘结成网等工艺，使基材具有藕状断面、空心纤维状，达到了多孔结构，而符合天然革的网状结构要求;当时的合成革表层已能做到微细孔结构聚氨酯层，相当于天然革的粒面，从而使PU合成革的外观和内在结构与天然革逐步接近，其他物理特性都接近于天然革的指标，而色泽比天然革更为鲜艳;其常温耐折达到100万次以上，低温耐折也能达到天然革的水平。
    超细纤维构成的非织造布是采用纺丝直接成网(纺粘法)，其喷丝板采用裂片型，水刺固结，同时把裂片打开，把成网、开纤、固结在一道工序中完成。单根纤维纤度可达到0.1dtex，采用主要原料为涤纶和锦纶6复合。由于其组成是超细长丝，经过聚氨酯涂层后，其强度大于短纤维非织造布。在轻薄、柔软的超细纤维非制造布，进行不同的处理，包括浸渍、涂层、印花、染色、轧花、磨毛、植绒、层合等不同的后整理方法，也可以使之具有亲水性或拒水性，可用于透湿的鞋材面料和服装面料、箱包面料等用途，产品被推荐用于汽车纺织品中，包括车顶呢，内饰材料，地毡基布等。
    超细纤维  PU合成革的出现是第三代人工皮革。其三维结构网络的无纺布为合成革在基材方面创造了赶超天然皮革的条件。该产品结合新研制的具有开孔结构的PU浆料浸渍、复合涂层的加工技术，发挥了超细纤维巨大表面积和强烈的吸水性作用，使得超细级PU合成革具有了束状超细胶原纤维的天然革所固有的吸湿特性，因而不论从内部微观结构，还是外观质感及物理特性和人们穿着舒适性等方面，都能与高级天然皮革相媲美了。此外，超细纤维合成革在耐化学性、质量均一性、大生产加工适应性以及防水、防霉变性等方面更超过了天然皮革。
    高仿真皮革应以发展超细纤维为龙头，扩大超细纤维革基布的数量并提高质量是大势所趋。  在这方面，日本和意大利走得最快，下表为2003年各国在高仿真合成革中采用超细纤维为基布所占的比例。
    目前国内纺织系统和塑料加工系统的超细纤维合成革生产制造及研发组织以山东烟台万华合成革集团为第一家发展到现在已经有25家企业，投入国内的高档非织造超细纤维涂层面料的制造、经营。上海华峰有限公司、烟台万华超迁有限公司、山东同大新材料有限公司、温州黄河超迁有限公司等几家年产就有1000多万米，预计全部上马投产产能达到一个多亿米的规模。广泛用于服装、制鞋、箱包面料、家具等方面。
    
    2、功能性涂层面料发展
    1）阻燃处理及涂层：生产阻燃涂层面料要求阻燃效果<15s，耐水洗5次以上。在建筑领域应用涂层面料、工业涂层料或特种服装涂层面料，经生产技术整理即能有效防止火焰的蔓延，又能保护织物的原有性能。用于阻燃防护服的涂层面料，一要符合国标要求，特种面料还要符合国际标准，特别是涉及特殊工种如焊工工作服就要参考欧盟EN470标准，达到欧共体、美国、英国等标准。
    2）调温涂层相变材料。太空相变调温纤维绒线，是采用引进美国太空署开发并用于太空宇航服的高科技太空相变调温纤维，与进口高级洛科绒合制而成。相变调温纤维是在纤维表面用高科技手段涂上一层含有相变材料的微胶囊。在正常体温状态下，该材料固态与液态共存。用太空相变调温绒线制成服装后，当人从正常温度环境进入温度较高环境时，相变材料由固态变成液态，吸收热量；当人从正常温度环境进入温度较低的环境相变材料从液态变成固态，放出热量，从而减缓人体体表温度散发，保持舒适感。目前仅有少数发达国家能够生产这类产品，我国是发展中国家惟一生产出这类产品的国家。
    3）透气透湿涂层织物   涂层的传统工艺方法主要有干法、热熔、辊涂、喷涂等四种复合技术，经过这些技术处理后，一方面增加了面料的某些功能，另一方面还扩大了其应用领域，  但传统的涂层工艺经过这几年的发展，已经面临着技术淘汰的危险。近年一种名叫“透气透湿涂层”的新技术被企业推向市场，经过该技术涂层整理后的面料具有防风、防雨、透湿、保暖、轻便、挺刮、富有弹性、耐水洗等优良特性，该类涂层面料可有效的阻挡水、冷风的侵入。透气透湿处理及涂层：根据织物性能，透湿量超过1000以上。防水PV、PA涂层：水压：300－1000 。
    4）四防涂层面料  防火、防水、防油、抗静电涂层面料，采用PU树脂、阻燃剂、助剂经科学配方而成，经过防火、防水、防油、抗静电整理，尤适合于制作军用帐篷、武器罩布、遮阳布、简易仓库篷布等。
    PU涂层是一种稳定耐低温的涂层， PU涂层的厚度和涂层技术决定着织物的防水性，涂层的静态防水柱高度,如PU800涂层表明该涂层在800mm的静态水柱下是不渗漏的。在野外环境中PU800涂层可以防小到中雨,PU1000-1200的涂层可以防中到大雨。超过1500mm 涂层基本可以使用在各种环境。
    耐水压涂层面料的高密织物的经纬密要求一般为经+纬=250～280根/英寸，超高密织物有达400根/英寸，化学整理后前者耐水压可以做到500毫米水柱，后者可以做到1200毫米，这个指标比普通棉防水帆布高了二倍，比伞布高了四倍。
    5）、自洁性 防水拒油整理涂层面料技术 建筑材料涂层面料要求重要指标是自洁性。就象荷叶的表面是一有规则的微结构表面，能够防止液滴浸湿表面，该微结构使液滴和涂层表面之间藏有空气，具有自洁作用，即超级防护性。研究机构提出使用脉冲UV激光产生的潜能，纤维表面用脉冲UV激光（激发态激光）进行光子表面处理，以产生一个有规则的微米级结构。若在气态或液态活性介质中改性，光子处理能与疏水或疏油整理同时进行。在全氟－4－甲基－2－戊烯存在下，利用辐照，能与末端疏水基键合，完善改性纤维表面的粗糙度和结合适当的疏水／疏油基团，以获得超级防护性能。这种自洁效果以及使用时所需维护少的特性，在高技术织物上具有很大的应用潜力。
    6）、抗菌整理涂层面料技术 人造革合成革或纺织涂层帐篷、遮阳伞、遮阳篷和土工布，均要求进行抗真菌、细菌、酵母和海藻而引起的破坏。现与微生物的作用方式有：与细胞膜作用、与新陈代谢的过程中作用或与芯材中作用。氧化剂诸如乙醛、卤素、过氧化物先攻击微生物的细胞膜，或渗透细胞质，对其酶起作用。脂肪醇作为凝固剂，使微生物中的蛋白质结构不可逆地变性。脱乙酰甲壳素中质子化的氨基能够键合带负电荷的细菌的细胞表面而抑菌。其他化合物，诸如卤化物、异三氮烷过氧化物、季铵化合物、双胍胺和葡糖精朊，当应用于纺织纤维时，这些抗菌化学品与微生物的细胞膜结合，使疏油的多糖化物结构断裂，最终导致细胞膜的穿刺和细胞破裂。使用银化合物是由于其络合作用能阻止微生物的新陈代谢。
    7）纳米溶胶涂层技术 Sol－gel技术可以产生含金属氧化物或氧化硅薄膜的透明涂层效果，这为气相金属氧化物层的沉积提供一种可选择的方法。在Sol－gel技术中，氧化硅或其他金属氧化物的纳米溶胶是通过醇盐的酸性或碱性水解制备的。所生产的纳米溶胶一般含有金属氧化物（按重量计算）3％～20％，且纳米粒子的直径小于10纳米。纳米粒子的凝聚和聚集将形成一个三维网络结构，经过点涂层、喷雾涂层和连续涂层，在纺织品表面形成含溶剂的溶胶层，再经烘燥和热处理后，去除含干凝胶层的涂层溶剂，形成多孔氧化结构。
    通过化学和物理方法进行纳米溶胶改性处理，可以改变涂层的功能性。诸如，采用三烷氧基硅烷基或全氟化烷进行化学改性处理，能产生疏水性或疏油性。更大的分子如染料和生物活性剂用此化学改性后可直接共价结合。
    \物理改性则是通过将助剂均匀地结合和固着在金属氧化基材上，因而可以使用各种能增加纺织品功能性的助剂，以提高耐光牢度、纤维对紫外线的稳定性、耐磨牢度、抗静电性和阻燃性等。目前还有将等离子体处理技术用于纤维表面改性，如改变纤维表面的化学性，提高纤维强力，提高整理、涂层中粘合剂键合的耐久性，增强层压和粘合。
    8）、有机硅涂层整理技术  最佳的含有机硅涂层可使织物的抗撕裂性提高超过50％。有机硅弹性体涂层的柔韧性高，而弹性模量低，在织物撕裂时允许纱线迁移并形成纱束。一般织物的撕破强力总是低于拉伸强力。然而当有涂层后，可使得纱线在扯破延展点上移动，两根或更多的纱线相互推动，形成纱束而显着提高抗撕裂性。
    有机硅涂层的主要供应商德国威克公司用其他聚合物，如聚氨基甲酸酯或丙烯酸酯对液态有机硅橡胶进行化学改性。有机硅涂层能产生拒水效果，以致纺织品不会吸收太多的水分，以防浸湿效果和重量增加较多。该有机硅橡胶层可滤去阳光中大部分有害的紫外射线，且手感柔软。有机硅涂层现已用于气袋织物、热气球、滑翔伞、大三角帆、帐篷、睡袋，以及许多高性能的运动休闲织物。
    9）、彩色定向发光涂层面料。这是一种新颖的功能性涂层面料, 具有强烈的“醒目”效应, 主要用于海上救生、交通部门、市政建设、矿井作业、环卫消防等在夜间或黑暗处作业人员的劳动安全防护用品, 同时亦可应用于民用服装、鞋帽、包装雨具等。冷光原制造三种方法：一种使采用彩色反光涂层粘合剂的合成, 彩色反光涂层工艺的研究及反光涂层联合设备可生产各种颜色的反光布, 产品性能反光强度(cd/Lx平方米)  10～55.8；干态摩擦(次) 2000；刷洗(次) 2000；皂洗(次) 30；日晒牢度(级) 6～7；表面拒水性(分) 90；耐静水压(毫米水柱) 135℃以上。 第二种是自发光涂层面料，发光亮度可以达到强光效应。第三种是给光反光，目前交通标志排应用量比较大 。
    
    3、防水透气涂层面料的技术发展
    防水透气涂层面料是指既能防雨防风，又能透气、使水在一定压力下不浸透织物。应用在服装上、制鞋上当人体散发的汗液等能以水蒸气的形式通过织物或传导到外界，而不在人体表面与织物之间冷凝积聚，保持穿着者干爽、温暖。
    防水透气涂层原理应用方式：一是织物面料要高密度织物及超细高密织物面料。原理是：利用水滴的最小直径与水汽或空气的直径之间的差异来实现，既采用织物的经纬交织间的孔隙或织物复合物的孔径介于最小直径与水汽或空气的直径之间，达到防水透气的目的。二是具有微孔的薄膜与织物复合。原理是：采用微孔薄膜使薄膜微孔，微孔直径大约在1nm的孔径介于水滴与湿气之间，将薄膜与织物复合赋予织物防水透气功能，微孔高聚物薄膜可以与织物通过层压或涂层工艺与织物复合从而赋予复合体防水透气功能。三是利用薄膜与织物进行层压/涂层赋予织物防水透气功能。高聚物膜的亲水成分提供了足够的化学基团作为水蒸气分子的阶石，水分子由于氢键和其它分子间力，在高湿度一侧吸附水分子，通过高分子链上亲水基团传递到低湿度一侧解吸，形成"吸附--扩散--解吸"过程，达到透气的目的。四是利用形状记忆高聚物的特性，形状记忆高聚物在玻璃化转变温度区域，由于分子链微布朗运动而使透气性有质的突变，而且其透气性能随外界温度的变化而变化，即智能化功能，尤如人体皮肤一样，能随着外界温湿度的改变而调节，采用这种形状记忆聚氨酯产生防水透气织物可以采用无孔层压/涂层方式，减少了由于微孔而在使用过程中产生微孔阻塞等缺点，更重要的是织物的透湿气性能能随着人体温度的变化而变化，达到"智能"效果，使其适宜于各种条件下应用。
    微孔性透气原理： 1）形状记忆pu透气与温度的关系 2），亲水性透气原理 （低温下分子间孔隙）， 3）形状记忆功能透气原理。聚氨酯的发展及其在防水透气纺织上的应用 用于防水透气织物的高聚物起初有聚氯乙烯、聚乙烯、聚氯丁橡胶和其它各种合成橡胶等，由于其透湿气性能差，穿着此类服装活动时，大量汗液无法以水蒸气形式排出，在服装内部形成冷凝水，人体有粘湿、发闷等不舒适感，虽然有良好的防水性能，后来发展的聚四氟乙烯层压薄膜，热塑性聚氨酯（TPU）的涂层和层压织物具有良好的透湿气性能，尤其是热塑性聚氨酯材料具有良好的耐磨性、抗化学及水解性、防虫蛀，发霉、耐低温性、易着色、工艺操作选择范围大等优点，不管是在应用的范围，还是在自身性能的改善等方面都得到极大的发展。 不同类型的防水透气聚氨酯用于织物的涂层整理，不仅在原料类型上还是在生产工艺上都有不同形式，根据防水透气的原理可生产出各种各样的防水透气产品。
    聚氨酯涂层剂有溶剂和水分散两大类，其中溶剂型又有单组分与双组分之分，不同类型的涂层剂有不同涂层工艺选择。  微孔性涂层主要是使聚氨酯在成膜过程中形成微孔，这些孔隙直径小于2mm，能阻止水滴(平均直径100mm)，却允许水蒸气分子(平均直径0.0004mm)通过，从而获得防水透气性。
    产生微孔的方式有：泡沫法，相分离法，相转化法三种方式。干法泡沫涂层法：采用PU、PVC的发泡材料直接涂层的方法。如聚氨酯中加入阴离子或非离子表面活性剂，在涂层过程中加入发泡剂形成泡沫状涂敷到织物上，当空气从膜中逸出后膜形成微孔，从而使其有透气性能。聚氨酯的发泡有机械发泡和化学发泡等多种方式。涂层纺织材料的耐热性主要通过滞留在多孔结构中的大量空气来实现，要提高经聚氯乙烯（PVC）和聚氨基甲酸酯（PU）涂层的耐热性，只要在涂层处方中加入某些发泡剂。PVC涂层所用的发泡剂比PU涂层更加有效，这是由于发泡剂在PVC涂层中形成更有效的封闭空气层，邻接表面的热损失减少10％～15％。湿法相分离法：主要是使聚氨酯溶于易挥发溶剂中，溶剂挥发过程中聚氨酯凝聚形成微孔。主要有两种方式：其中湿法浸渍凝聚：当溶于DMF的聚氨酯涂液涂敷到织物上，放置于水中，由于聚氨酯不溶于水，而DMF与水可以互溶，使得水与聚氨酯内的DMF发生置换，当水干燥后在聚氨酯膜上形成微孔。相转化法：聚氨酯溶液含有非溶剂成分（甲苯/丁酮），选择适当的蒸发梯度，聚氨酯凝聚成微孔薄膜。
    
    4、聚氨酯涂层的最新进展
    采用PU复合工艺整理面料服用功能、防水、防风、透气、保暖等、手感光泽可满足用户的要求，防紫外线，保护人体不受过多紫外线的伤害。PU/PA/pvc复合涂层；手感细腻，色泽多样，耐摩擦，耐水洗，多用于服装、鞋帽及家庭装饰产品。PU涂层高防水织物，具有极高的防水、耐低温、挡风、保温性能，适合制作消防、潜水、海军和一些特种部队的制服，帐篷、睡袋、防漏材料、军民两用背包及水袋等。 PU珠光/镭射涂层类产品，颜色与光泽可调，表面光洁，抗酸碱，耐老化，多用于服装。PVC阻燃涂层面料类产品的各项阻燃及耐酸碱指标，用于消防服。其他涂层产品：硅橡胶涂层玻璃纤维织物，具有很好的阻燃性，主要用于建筑业、特殊的涂层面料，用于广告的喷绘、印刷；医用弹性膜，用于创可贴、美肤贴等。
    1） 形状记忆聚氨酯
    形状记忆聚氨酯是作为整理剂对织物进行功能性整理（形状记忆功能）。形状记忆聚氨酯在Tg范围变化区，其透湿气性有明显的改变。将Tg设定在室温,则涂层织物能起到低温(Tg)高透湿气的散热作用；薄膜的孔径远远小于水滴平均直径起到防水效果。从而使织物在各种温度条件下具有良好的穿着舒适性。最初美国农业部南方实验室发现，经聚已二醇（PEG）浸渍的面料，具有储存热的功能，即受热时吸收热量，遇冷时放出热量。三菱重工业公司（日本）用形状记忆聚氨酯涂层的面料，可以防水透气而且其透湿气性可以通过体温加以控制，达到调节体温的作用。形状记忆聚氨酯无孔薄膜：由上述提及到的形状记忆聚氨酯薄膜的透湿气性随着温度的改变而改变，而且在其玻璃化转变温度区域有很大改变，根据这特性把聚氨酯的玻璃化转变温度设置到人体温度变化范围内，当人体温度变化时其透湿气性能也随之改变，就如人体皮肤一样，达到智能透湿效果，这种技术应用于聚氨酯织物涂层面料上，PEG作为聚氨酯的一种组分，通过选择设计PEG的聚合度和含量，使PEG所构成的软段的玻璃化转变温度处于人体感觉舒适的温度范围，这样，环境高于临界温度时，高聚物发生相变吸热，同时聚合物体积膨胀，亲水基团空间体积增大，热运动加剧，使透湿气量增加，排热排汗加快，使人感到凉爽；当环境温度低于高聚物临界温度时，PEG链段结晶，高聚物相变放出热量，同时，布朗运动减小，透气性能降低，起到挡风保温作用。这样透湿气性与温度调节同时发挥协调作用。
    2 ）无污染聚氨酯的研究开发
    研究一种完全水分散，无溶剂污染的涂层剂是当前发展的热点与难点。当前PU涂层不管是干法还是湿法生产，所用的PU溶液大都是溶剂型的，含有70%左右的二甲基甲酰胺（DMF）、甲苯、甲已酮等有机溶剂，这些溶剂对操作者有一定的危害，易燃易爆，还污染环境，溶剂的回收难等问题。因此发展水乳性聚氨酯涂料在生产过程中用水代替有机溶剂，以减少环境污染及对人体危害。改善防水透气性能：一方面结合微孔涂层与亲水无孔涂层各自的优点，在微孔涂层的基础上进行亲水涂层整理，在不影响微孔透气性的同时增加织物的防水性和改善其耐用性，如在使用中不易造成微孔堵塞等；另外，在PU涂层剂中填加其它添加剂，不仅可以提高PU薄膜的透气性，而且还赋予织物防菌等功效以及优良的手感，如加入甲壳质来改善PU的透气性、吸湿性的同时，并具有一定的抗菌作用；在树脂中渗入金属粉末，形成金属层，反射人体的辐射热，向人体辐射远红外线，使织物保暖性提高，并促进人体微循环的功能。