新型防水透湿PTEF层压织物的性能研究

　　摘要：防水透湿功能织物具有广阔的市场前景，根据微孔聚四氟乙烯(PTFE)薄膜层压织物双向拉伸特性，开发新型防水透湿层压织物，产品是具有防水、透湿、透气、挡风、保暖于一体的新型高档纺织品。
　　关键词：防水性；透湿性；PTFE层压织物
　　近年国内的休闲装和便服面料中使用有呼吸功能的层压织物(如针织或梭织物与薄膜粘合)明显增加，为此本文拟对这类面料性能作了相关分析。
　　1防水透湿层压织物的概况
　　防水透湿功能织物包括：高密度织物、涂层织物、层压织物。在市场上Gore-tex是防水透湿织物类产品的领导者，它是一种微孔聚四氟乙烯(PTFE)薄膜。Gore-tex材料不仅具有很好拒水性能，而且很具有优良的透湿性，它是一种聚四氟乙烯(PTFE)薄膜，每平方英寸(6.25cm2)大约有90亿个微孔.这些微孔的直径是水滴的二万分之一，但比水分子的尺寸大700倍左右.因此，水滴无法通过这些微孔型，但水蒸气分子却可以通过。其中双向拉伸的微孔PTFE薄膜层压织物占有重要地位。
　　1969年由R．W．Gore开发了具有划时代意义的多微孔PTFE薄膜，而取名为Gore-tex的层压（或复合）织物则在1971年问世，这是防水透湿织物开发过程中重要的进展，其第一代产品在1976年推向市场，不久又根据市场反映，改进第二代产品在1978年投放市场；之后又陆续开发了弹性和保温两类系列产品。近年来，新一代Gore-windstopper产品出现在市场上。随后，荷兰、日本、英国等国的有关企业也开发了多微孔或无孔聚氨酯薄膜和无孔共聚酯薄膜层压织物。层压织物成为防水透湿功能产品中的主力军。
　　2新型防水透湿层压织物的性能研究
　　2.1PTFE微孔薄膜的基本性能
　　纺织品作为服装面料除美观时尚受青睐外，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“可呼吸布料”。PTFE双向拉伸微孔薄膜构成，厚约20～70?，孔隙率为25～96%，平均孔径为0.18～1.3?，约为水滴的1/20000，比水蒸气分子大700倍，其耐静水压90～170kP，透湿量4000～17000kg/?•24h，透气量小于0.3ml/㎡•s。因而具有良好的防水透湿防风功能。
　　PTFE薄膜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℃，具有不燃性，优异的化学稳定性、抗酸、碱性好，能而许多高腐蚀性介质，摩擦系数小，疏水性强。
　　2.2PTFE微孔薄膜的防水透湿机理
　　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。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。它是运用层压技术把普通纺织面料与高新技术微孔薄膜产品的优良性能复合于一体，取长补短，充分表现出差别化和功能化的时代特征，是目前防水透湿织物的主要发展方向。只要微孔薄膜直径控制为0.2～20?范围即可，而人体散发的水蒸气分子直径为0.0004?。而各种雨雾的直径为：轻雾20?，雾为200?，毛毛雨400?，小雨900?，中雨2000?，大雨3000～4000?，暴雨6000～10000?。
　　（1）防水性
　　防水性是指织物对液体相对透过的抵抗程度。织物抵抗下雨或在水中所受渗透压力的性能。使薄膜具有无数个孔径为0.2～10?的微孔，比雨滴直径(100～6000?)小得多，而远远大于水蒸气的直径(0.0004?)，因而水蒸气可透过，但水由于某种原因表面张力的阻抗而通不过。为了提高织物的防水性，必须进行防水(拒水)整理。
　　（2）透湿性
　　透湿性是指织物透过水气的性能。透湿性通常用一定温度下，因织物两面的单位水蒸气压差，在单位时间内，透过单位面积织物试样的水分量来表示。它反映了织物对水蒸气传递的阻抗即汽阻。透湿性是服装穿着时的重要因素，人体的水蒸气蒸发量（无汗散和）因人而异，通常350～600g/㎡•24h，重体力劳动时达12000g/㎡•24h，故其最小透湿量也必须达2500g/㎡•24h。而PTFE薄膜微孔薄膜具有良好透湿量。
　　3 PTFE微孔薄膜生产工艺
　　PTFE薄膜工艺主要有压延膜、车削膜和拉伸膜。根据有关文献及试验，只有拉伸膜才具有良好的微孔结构。双向位伸PTFE微孔薄膜的生产流程为：PTFE树脂+液体润滑剂→混合→压制成毛坯→推压、挤出→压延→干燥→纵拉→横拉→定形→成品膜。
　　微孔膜有许多结点组成，结点间有许多原纤相联结。原纤的宽度最大可达0.1?，最小只有1至2个节蒸汽分子大小.结点的尺寸依据拉伸工艺可以从1?～20?之间，此时耐水压值高，透湿性好，保证同时达到防水透湿效果。
　　3.1湿法工艺
　　织物拒水处理→电晕放电→圆网上胶→PTFE薄膜退卷、电晕处理、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。织物拒水整理可视需要在复合成后采用单面给液的方式进行。电晕处理的采用对于提高复合物粘结强力是非常有效的。
　　3.2主要工艺要求
　　要求：面料、里料，根据用户要求适当选择。拒水整理：根据用户要求，可使用有机氟或有机硅防水整理剂。电晕放放：电压5～25KV，间距2～20mm。粘合剂涂层：对于湿法，可根据需选择使用有机胶或PU胶。上胶量10～20g/㎡，车速8～10m/min。烘干或干燥：温度90～150℃。热压复合：温度150～165℃，压力4～6bar，时间15～20s。
　　4防水透湿层压织物后整理
　　PTFE膜具有高度疏水性、耐热稳定性、优良的耐化学品性和绝缘性等特征，它与织物通过点状粘合层压制成著名的Gore-tex织物。其第二代产品经耐久性拒水整理由原来的疏水性多微PTFE膜和有机氟的拒油整理构成的复合织物，它除水蒸汽分子外，能阻止其他一切液、气态物质通过的选择性高分子膜，又能克服体脂污染和洗涤表面活性剂引起防水性下降，从而提高了防水透湿能力和使用的耐久性，并相应提高耐静水压。
　　（本文作者：湖北科技学院何格）