防水透湿型膜复合面料的特点解读

1 试验

1.1 材料

聚氨酯树脂100份，纳米填充料10～20份，表面活性剂1.0～1.5份，泼水剂0.5～2份，色浆5～8份，DMF 40～50份；切片特性黏度0.65～0.68 dL/g；干燥水分＜0.005%。

1.2 仪器及设备

TN1618型静水压仪；SATRA-TM9型透湿杯及附件；XJ830型等速伸长试验仪；MS-104TS型天平；JT-QJ-6型切割器；YG777A型通风式干燥箱；离型纸等。

1.3 防水透湿型膜复合面料的制备

1.3.1 防水透湿膜材的制备

（1）PU浆料配方。按照质量份计，涂覆液的组成如下：聚氨酯树脂100份，纳米填充料10～20份，表面活性剂1.0～1.5份，泼水剂0.5～2份，色浆5～8份，DMF 40～50份。将PU浆料直接涂覆在离型纸上。

（2）PU涂覆工艺。涂覆后在凝固槽内凝固、清洗，在烘箱中经过预热、烫平，再以160℃烘干并通过隔套冷却基布至常温。涂覆工艺流程见图1。

图1 PU膜涂覆工艺流程

在PU涂覆研制期间，历经3次试验阶段，通过尝试多种工艺和配方，最终确定了上述实施方案。

在第一次试验阶段，尝试2层、2.5层、3层的不同工艺进行对比，共试验8次。采用湿法转移膜、湿法涂层、干爽印花、PUR复合等多种形式结合，整体试验结果：采用3层结构时最好，洗前洗后静水压达到设定目标，但透湿量未能满足要求。

在第二次试验阶段，定型结构为3层工艺，洗后水压提高为50次洗后，共试验6次。采用涤纶面料+湿法转移膜+PUR复合，洗前水压和洗后水压微调，透湿略量下降。

在第三次试验阶段，确定面布材料涤纶，第3层底布为20 D涤纶特立可得，共试验3次，整体指标均达标，基本确定了工艺配方。

1.3.2 基布材料制备

选取99.7/0.3的涤纶/导电丝纤维面料，织物规格为75 D×150 D，525根/10 cm×340根/10 cm，2/2↗，幅宽150 cm。涤纶长丝制备工艺流程见图2，织造工艺流程见图3，印染工艺采用圆网印花。

图2 涤纶长丝制备工艺流程

图3 织造工艺流程

涤纶织物坯布规格为：

经纱：75 D/24 F P FDY FD高强

纬纱：（75 D/24 F×2）P FDY FD高强

经纱密度：9 480根/2.54 cm

纬纱密度：33根/2.54 cm

织物组织：2/2↗

1.3.3 防水透湿型膜复合面料制备

在细旦高强涤纶面料与PU复合时，将已涂覆PU膜的基布面料上涂覆一层热熔胶后，与20 D涤纶经编布进行贴合，贴合后经24 h自然固化后进行收卷，具体复合工艺见图4。

图4 复合工艺流程

贴合是复合工艺的关键，因为普通油性胶中的溶剂不环保，会影响PU湿法转移膜的功能性，故采用湿气固化反应型热熔胶贴合技术。

最初采用的工艺流程：印花布→浸轧防泼水剂→贴合PU湿法转移膜→熟成→贴合针织布→熟成→成品面料。经多次试验、比对，复合面料关键指标基本达到要求，见表1。但该面料手感偏硬，抖动时声音明显。

表1 试验指标性能

经分析可知，坯布的设计、前处理和印花等都不是影响面料手感的主要因素。前期试验工序检查发现，为了提高耐洗性，面料在贴合前使用防泼水剂时，手感已变差，因此决定采用在面料复合后，在单面使用防泼水剂的方法。这样可以减少防泼水剂及树脂的用量，对改善手感有一定的作用，同时也有利于PU湿法转移膜贴合牢度的提升，稳定了耐水压指标。具体贴合工艺调整：印花布→贴合PU湿法转移膜→熟成→贴合针织布→熟成→上防泼水剂→成品面料。经多次试验，对调整工艺后面料指标性能进行比对，经处理工艺后的多次试验指标性能见表2。由表2发现，经过后泼工艺，面料手感有一定改善，但是还不能达到理想状态，由此对试样手感提出了更高的要求。

表2 处理工艺后多次试验指标性能

为解决上述问题，使用防泼水剂后的烘干时间得到延长。为了解决面料的尺寸稳定性，采取了贴合前蒸汽预缩及成品布的汽蒸工艺。PU湿法转移膜复合工艺流程见图5。

图5 优化后PU湿法转移膜复合工艺流程图

1.4 性能测试

1.4.1 静水压性能测试

依据GB/T 4744—2013《纺织品防水性能的检测和评价静水压法》中规定方法进行测试。按照GB/T 8629—2017《纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》规定方法洗涤，洗涤50次后，再按照GB/T 4744—2013测试静水压。

1.4.2 其他物理性能

透湿性、透气率、断裂强力、撕破强力、面密度、耐湿热老化、表面拒水性、耐磨性和色牢度等性能依据相应的国家标准、行业标准进行测定。

透湿性能按照GB/T 12704—2009《纺织品织物透湿性试验方法》；透气率性能依据GB/T 5453—1997《纺织品织物透气性的测定》；断裂强力采用GB/T 3923.1—2013《纺织品织物拉伸性能第1部分:断裂强力和断裂伸长率的测定（条样法）》；撕破强力基于GB/T 3917.3—2009《纺织品织物撕破性能第3部分:梯形试样撕破强力的测定》；面密度按照GB/T 4669—2008《纺织品机织物单位长度质量和单位面积质量的测定》；耐湿热老化性能依据FZ/T 01008—2008《涂层织物耐热空气老化性的测定》；表面拒水性采用GB/T 4745—2012《纺织品防水性能的检测和评价沾水法》；耐磨性基于ASTM D3884—2009《纺织品耐磨性的标准试验方法（旋转平台，双头法）》（荷重250 G砂轮）；耐光等色牢度按照国家标准规定方法测试。

2 结果与讨论

防水透湿型膜复合材料测试结果见表3。

表3 防水透湿型膜复合材料测试数据表

与市场上常规指标或者外国军方指标进行对比，分析如下：

（1）依据静水压测试结果，目前只有美军的静水压指标与本文要求指标基本接近，但是其洗涤条件是40℃条件下洗涤20次，低于本文标准的要求。而意军、英军的要求更低，意军要求为初始静水压为100 kPa，40℃洗10次后测试结果为80 kPa；英军要求为初始100 kPa，60℃洗5次后测试结果为70 kPa。

（2）根据美军规定，透湿性测试采用ASTM E-96标准，其中方法BW倒杯法测试要求的指标为3 600～5 000 g/（m2·d），而本文是根据GB/T 12704.1—2009条件A测试，指标要求大于6 000 g/（m2·d）。不同的测试标准采用不同的测试条件和测试方法，本文透湿要求略高，经分析对比，PU湿法转移膜的使用使舒适度显著得到提高。

（3）国外使用湿阻值（保湿值）RET衡量透气性，单位是m2Pa/W。数值越低，透气性越好。而本文采用的是透气度，指空气透过织物的性能，即在规定的压差条件下，测定一定时间内垂直通过试样给定面积的气流流量，计算出透气量。数值越大，透气性越好。因此两个数值无可比性。

（4）有关防沾水指标，虽从表面上看国外产品要求数值高于本文，但其洗涤条件较宽松。美军初始90分，40℃洗3次后为80分、英军初始100分，60℃洗5次后为90分、意军初始为100分，40℃洗5次后为90分。本文洗涤条件为“5 M”，即50℃洗涤20次后试样表面喷淋点处润湿，即3级评分，对应AATCC标准的80分。综合来看，针对该项指标本研究对项目要求更严苛。

3 结论

（1）在PU湿法转移膜原料配方中添加了疏水性组分，降低了薄膜的吸湿率和吸水膨润度，服装使用中可维持成品外观的平整度，同时也减轻了面料内层与皮肤接触时的黏湿感，保证了穿着舒适性；

（2）制备的PU湿法转移膜复合面料的静水压性能已达到国际领先水平，其他性能也远高于常规指标要求。