【集萃網(wǎng)觀察】一、概述
織物的涂層整理是紡織后整理中發(fā)展起來(lái)的加工技術(shù)。由于它既能賦予織物各種功能,又能賦予織物以獨(dú)特的風(fēng)格手感和外觀,且能大大提高產(chǎn)品的咐加值,其效果是一般印染整理所難以達(dá)到的。所以,當(dāng)今國(guó)際市場(chǎng)涂層產(chǎn)品層出不窮,用途技來(lái)越廣,產(chǎn)量逐年上升。據(jù)估計(jì),國(guó)際上涂層紡織產(chǎn)品已占紡織總產(chǎn)量25%以上。因此,涂層整理可以說(shuō)是紡織工業(yè)的發(fā)展方向。
國(guó)內(nèi)從70年代開始,引進(jìn)少量涂層設(shè)備,到80年代受到國(guó)家的重視,組織七五國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān),80年代中期全國(guó)各地涂層熱,進(jìn)口了大量硬件設(shè)備,至今已有20多個(gè)年頭。這個(gè)階段正好是我國(guó)改革開放,經(jīng)濟(jì)形勢(shì)發(fā)生很大變化的階段。隨著涂層加工所涉及的各個(gè)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展,涂層加工業(yè)發(fā)展已很可觀。從技術(shù)水平上看,80年代連普通防羽涂層仍需大量進(jìn)口,而現(xiàn)在,昔通的防羽涂層巳屬低檔次、靠數(shù)量取勝的產(chǎn)品。干法直接涂層國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)功能型和風(fēng)格型產(chǎn)品。品種有涂白類、皮膜類、涂油蠟類、抗紫外線類、阻燃類、泡沫類等,產(chǎn)品不斷由低檔向高檔發(fā)展,市場(chǎng)除內(nèi)銷外,還有大量出口訂單。
從產(chǎn)業(yè)規(guī)?,從事涂層加工的企業(yè)數(shù)量大量增加,有大型國(guó)有企業(yè)的印染廠,設(shè)備多為進(jìn)口,規(guī)模大,有些是轉(zhuǎn)移涂層。民營(yíng)涂層企業(yè)異軍突起。南方福建石獅的私營(yíng)企業(yè)、廣東深圳一帶以合資、股份制企業(yè)、江蘇吳江盛澤和無(wú)錫地區(qū)以中小企業(yè)、以及浙江地區(qū)私營(yíng)紡織企業(yè)都非常發(fā)達(dá)。另外國(guó)內(nèi)一些紡織面料集散地周圍云集了大量的紡、織、染企業(yè)及涂層加工企業(yè),為面料市場(chǎng)增色添彩。
涂層加工是一個(gè)新興行業(yè),涉及多種學(xué)科。所以相關(guān)學(xué)科的發(fā)展及其先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)其有著至關(guān)重要的影響。所用原料涂層劑涉及到高分子材料的合成和精細(xì)化工工藝;家彩且活惛叻肿硬牧,有合成纖維和天然纖維,其品種開發(fā)涉及紡織技術(shù)和染整技術(shù)等。其他配套的助劑的運(yùn)用,屬精細(xì)化工的范疇。另外涂層加工設(shè)備制造技術(shù)的進(jìn)步也能有效地推動(dòng)涂層加工技術(shù)發(fā)展。下面就上面幾個(gè)方面談?wù)勍繉赢a(chǎn)品的發(fā)展(主要針對(duì)干法直接涂層)。
二、涂層用化工材料的發(fā)展趨勢(shì)
1、聚丙烯酸酯和聚氮酯涂層膠的發(fā)展
聚丙烯酸即PA涂層膠,是目前國(guó)內(nèi)涂層廠家通用的涂層劑品種。有溶劑型和水分散型。在原料供應(yīng)、單體和中間體合成以及聚合和應(yīng)用方面,我國(guó)基本可做到全面配套。生產(chǎn)和銷售的噸位很大。但是PA涂層膠的某些缺點(diǎn)使涂層品種檔次不高。新品的性能要求難以達(dá)到。如耐水壓較低,多次涂覆發(fā)粘,手感不爽,彈性差等。改進(jìn)有兩個(gè)途徑,一是改變大分子結(jié)構(gòu),即從合成的原料開始考慮。水溶性丙烯酸酯涂層劑的大分子結(jié)構(gòu)如下: (-CH-CH2-CH-CH2-CH2-CH-)n
︱ ︱ ︱
COOH CN OCNHOR
是由丙烯酸酯和丙烯酸、丙烯酰胺幾類單體共聚而成。
丙烯酸酯為主要單體,改變其種類和比例可改變涂層劑的玻璃化溫度Tg,即軟硬,丙烯酰胺類單體是提供交聯(lián)基團(tuán)的單體,改變其品種和用量,可增加成膜分子間交聯(lián)度及其與基布的結(jié)合牢度。合成中設(shè)法提高大分子的分子量和交聯(lián)度可增加涂膜彈性和模量,從而提高涂膜耐水壓等一系列物理性能指標(biāo)。二是成品復(fù)合和加助劑改性。如將不同玻璃化溫度的涂層膠可進(jìn)行復(fù)合,也可添加不同性能的助劑進(jìn)行改性。
聚氨酯涂層膠即PU涂層膠,性能優(yōu)越,用途廠泛,耐低溫、高彈性、高模量是其最顯著的優(yōu)點(diǎn)。品種多,性能變化大,硬可做鞋底、氨綸纖維;軟可做人造革、涂層膠。在涂層行業(yè)其應(yīng)用正在逐步增加。在相當(dāng)多的品種里,尤其是高檔產(chǎn)品和出口品種,PU以其優(yōu)良的品質(zhì)正在逐步替代PA。
PU即聚氨基甲酸醋,聚合路線有兩種;工業(yè)上常用的是由二異氰酸酯和二元醇進(jìn)行縮聚反應(yīng);
O O
‖ ‖
nOCNRNCO+nHOROH→ (-C-NHRHCOR0-)n
其中二異氰酯可以用TDI,也可選用MDI、HDI等,而二元醇的選用余地非常大,可用小分子二元醇,也可用有一定分子量的聚醚和聚醋預(yù)聚體。另外,還可以做成預(yù)聚物進(jìn)行擴(kuò)鏈。因此,PU的許多性質(zhì),如Tg、熔點(diǎn)、模量、彈性、抗張強(qiáng)度、吸水性等,都可以通過(guò)改變聚酯和聚醚預(yù)聚物的種類和分子量。二異氰酸酯的種類,軟硬鏈段的比例,擴(kuò)鏈劑的種類和用量等來(lái)實(shí)現(xiàn)。由此,可以衍生出許多品種的聚氨酯,適應(yīng)不同用途的需要,可謂豐富多彩。這些產(chǎn)品在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上是可行的,但成為工業(yè)化商品需要大量的科研工作和各方面的投人。
我國(guó)目前生產(chǎn)的PU以溶劑型為主,多用于大型轉(zhuǎn)移涂層生產(chǎn)線和濕法涂層,如有煙臺(tái)和常州等生產(chǎn)廠。水分散型PU開始多作為皮革涂飾劑使用,作為涂層劑使用性能差異較大。經(jīng)過(guò)最近幾年的發(fā)展,已有一些廠家可生產(chǎn)水性PU涂層膠,但性能和質(zhì)量參差不齊,產(chǎn)量也不大。隨著紡織業(yè)復(fù)蘇,產(chǎn)品檔次的提高,價(jià)格承受能力趁好,質(zhì)量好,檔次高的水性PU產(chǎn)品逐漸占領(lǐng)市場(chǎng)。
綜上所述,PA和PU兩大類涂層膠我國(guó)都已能自行生產(chǎn)和應(yīng)用。在合成方面都還有相當(dāng)?shù)目臻g可能發(fā)展,產(chǎn)量上趨向于PU占的比例逐年上升。
2、涂層膠劑型的發(fā)展趨勢(shì)
水分散型涂層膠正在逐步替代溶劑型涂層膠,從環(huán)保角度講也是必然趨勢(shì)。
涂層業(yè)發(fā)展初期一般都以溶劑型膠為主,其突出優(yōu)點(diǎn)是成膜性好,涂膜平整滑爽,又由于溶劑汽化潛熱大大小于水,所以車速快,生產(chǎn)效率高。但其缺點(diǎn)也顯而易見,大量溶劑揮發(fā),污染環(huán)境,車間操作條件差,易燃易爆,安全防患嚴(yán)重,且性能上比較單一,改性余地小,溶劑的存在還增加了成本。
水分散型涂層膠的合成工藝技術(shù)近年來(lái)不斷進(jìn)步,使其性能有了較大的提高,因此,在應(yīng)用上發(fā)展很快。與溶劑型材料相比,水性涂層膠具有操作清潔簡(jiǎn)便、無(wú)環(huán)境污染、性能風(fēng)格變化大、產(chǎn)品覆蓋面寬等憂點(diǎn)。尤其是其在環(huán)保和安全上的優(yōu)勢(shì),完全替代溶劑型產(chǎn)品勢(shì)在必行。 3、配套助劑的發(fā)展
涂層加工最常用的助劑和添加劑有交聯(lián)劑、增稠劑、消泡劑、流變劑、防霉劑、發(fā)泡劑、阻燃劑、抗靜電劑、填充劑、分散劑等等。普通涂層品種的配套助劑一般使用國(guó)產(chǎn)基本可以滿足需要。眾多的外資公司在國(guó)內(nèi)的銷售機(jī)構(gòu)或合資企業(yè)為涂層加工所需助劑提供了更寬的選擇余地,對(duì)提高產(chǎn)品檔次和開發(fā)新品種起到了促進(jìn)作用。
國(guó)產(chǎn)配套助劑雖然已能滿足最基本的需要,從價(jià)格與供貨的便利性方面,優(yōu)勢(shì)很明顯,但在品種和質(zhì)量上尚有一定的距離。進(jìn)一步開發(fā)包括兩個(gè)方面,一是原有品種提高質(zhì)量和性能,二是將新的物質(zhì)用于涂層加工以開發(fā)涂層新品。
總之,涂層加工助劑和添加劑發(fā)展使涂層材料由單一組份向復(fù)合型發(fā)展,產(chǎn)品由單功能向多功能發(fā)展,可使涂層產(chǎn)品不斷地推陳出新,趕上世界潮流的發(fā)展。
4、對(duì)涂層化工材料的衛(wèi)生和環(huán)保要求不斷提高
這一點(diǎn),可從兩個(gè)方面來(lái)認(rèn)識(shí),一方面是指生產(chǎn)過(guò)程的勞動(dòng)保護(hù)和三廢排放,另一方面是使用過(guò)程中有毒物質(zhì)的釋放,與人體或食物接觸的衛(wèi)生性等。
主要問(wèn)題如溶劑膠的環(huán)保問(wèn)題、勞動(dòng)保護(hù)和安全問(wèn)題,可采用乳液型膠來(lái)解決。而乳液型膠也存在如游離單體的殘留,涂布后的衛(wèi)生性問(wèn)題。另外,交聯(lián)類助劑的甲醛釋放問(wèn)題,解決的方法就是要盡可能將殘留的單體脫盡,一般大型乳液生產(chǎn)廠做得較好,另外就是采用低甲醛樹脂甚至是無(wú)甲醛樹脂。這些問(wèn)題解決的好壞,在做出口訂單上顯得尤其重要,西方國(guó)家在這方面都已制訂嚴(yán)格的法規(guī),不合格產(chǎn)品無(wú)法人境。隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展,相應(yīng)的法規(guī)也會(huì)嚴(yán)格起來(lái),不考慮這些問(wèn)題也將影響企業(yè)的生存。 三.涂層基材
對(duì)涂層加工來(lái)說(shuō),原則上對(duì)基布的纖維可以不受品種限制。各種纖維都可以加工,在組織規(guī)格上適應(yīng)性也比較廣泛。在涂層加工工藝不斷開發(fā)和優(yōu)化的今天,低價(jià)織物常常可以通過(guò)好的涂層加工制得高檔和高價(jià)的產(chǎn)品。對(duì)不同基布施以涂層加工,產(chǎn)品千變?nèi)f化,應(yīng)用的行業(yè)在不斷拓展。涂層產(chǎn)品開發(fā)伊始,以尼龍或滌綸等薄型長(zhǎng)絲織物的防絨涂層為主,加工簡(jiǎn)單容易,F(xiàn)在在服裝上用的基布有短纖T/C,全棉的從厚細(xì)帆布到高支紗的薄型棉布、棉錦布、彈力布、真絲綢、化纖的傳統(tǒng)的尼絲紡?fù),有塔絲龍、牛津布、TR布等等,品種非常豐富。在這么多種基布上體現(xiàn)性能和風(fēng)格,就要求較高工藝水平和科技含量。同時(shí)對(duì)布面的質(zhì)量也有了較高要求。如絲光燒毛要完全,布面光潔、無(wú)棉結(jié)、無(wú)色花、無(wú)緯斜、松邊等等。
采用多樣化的基布,施以不同涂層加工,從而推出風(fēng)格化、個(gè)性化的涂層品種,非常適應(yīng)于服裝業(yè)時(shí)尚、個(gè)性、新穎的特點(diǎn)。因此發(fā)展前景看好。 四、涂層新品示例
基于上述各方面的原因,涂層新品種發(fā)展很快,就我公司開發(fā)的體會(huì)及市場(chǎng)的需求信息,介紹以下幾種典型的涂層新品種。
1、防水透濕涂層
防水透濕涂層無(wú)疑是功能性涂層中難度較大、技術(shù)含量最高的品種。而且使用的面廠。對(duì)傳統(tǒng)涂層的缺陷有了根本性的改變,在較高防水功能水平上具有相當(dāng)于末涂層中天然纖維的透濕性,對(duì)服用面料尤其是功能性服裝來(lái)講,是一種革命性的突破。
經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展,防水透濕涂層已趨向于成熟。國(guó)外已有廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)服、職業(yè)服和秋冬期服裝。制作防水透濕有以下幾種途徑:
1)在織物表面復(fù)合具有微孔的聚四氟乙烯薄膜;該方法的優(yōu)點(diǎn)是具有較高的透濕性(透濕指標(biāo)可達(dá)到10000g/m2·24hr)和較高耐水壓。缺點(diǎn)是薄膜與基布的粘貼牢度較差,價(jià)格昂貴,供貨及應(yīng)用面均受限制。其代表性品種是美田GLTEX公司的系列產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)也有廠家采用該類復(fù)合膜技術(shù)試制此類織物。但由于主要材料聚四氟乙烯復(fù)合膜必須依賴進(jìn)口,價(jià)格十分昂貴,使其應(yīng)用受到限制而很難推廠。
2)濕法涂層技術(shù);該方法采用進(jìn)口溶劑型涂層膠,用濕法萃取溶劑(DMF),使涂膜形成微孔而具有透濕性。該方法工藝繁復(fù)。粘接牢度差,膜強(qiáng)度低,成本高。并因大量溶劑排放,造成環(huán)境(水質(zhì)、空氣)污染,因而很少采用。
3)干法直接涂層;該方法采用具有防水透濕功能的涂層膠,用特殊的涂布工藝在織物表面形成具有防水透濕功能的高分子膜,其透濕指標(biāo)在2000-8000g/m2·24hr范圍,水壓指標(biāo)有2000-7000mmH2O范圍。用該方法生產(chǎn)的主要優(yōu)點(diǎn)是工藝比較簡(jiǎn)單,成本相對(duì)較低,性能范圍較大,可滿足不同層次的用戶需求。
4)干濕混合法;該方法是在涂層膠中共混一定量的特種纖維素,涂布烘干后進(jìn)人含有可將降解纖維素的生物酶溶液中,纖維素被降解后在涂膜上留下微孔而有透濕功能。
上述方法均依據(jù)微孔機(jī)理。由于氣態(tài)水分子直徑是0·004μ,液態(tài)水分子(水滴)直徑是100-6000μ,因此,當(dāng)涂膜內(nèi)微孔大小介于兩者之間(約0.2-1.0μ)時(shí),就能達(dá)到防水透濕的目的。透濕和防水指標(biāo)的高低取決于涂膜的模量,微孔的大小,密度,以及所用基布的規(guī)格和品種。一般可做以下幾類產(chǎn)品,一是高透濕高水壓產(chǎn)品,難度較高。二是水壓要求不高如500mmH2O左右,但透濕指標(biāo)較高,一般可達(dá)7000-800Og/m2·24hr。這種產(chǎn)品特別適合于做服裝。三是水壓較高,透濕要求不高的產(chǎn)品。多用于產(chǎn)業(yè)用布和惡劣條件下的功能性職業(yè)服裝?傊,防水透濕產(chǎn)品標(biāo)志著國(guó)際涂層加工的先進(jìn)水平,發(fā)展前景良好。 2、阻燃涂層
織物阻燃采用涂層加工的辦法有其獨(dú)特的憂越性,即對(duì)各種纖維具有通用性。阻燃涂層可達(dá)到氧指數(shù)30。對(duì)要求透明涂層和厚型織物不適宜采用。前者因?yàn)樽枞嘉镔|(zhì)加入涂層膠后使涂膜略有泛白,后者則因織物太厚,阻燃負(fù)擔(dān)加重,加厚阻燃涂膜可達(dá)到阻燃要求,但制品厚重,使用價(jià)值降低。
如何提高阻燃效率是阻燃涂層的關(guān)鍵,一是使阻燃劑最均勻地分散在涂層膠中,二是材料的超細(xì)化,使單位重量的阻燃劑發(fā)揮更高的阻燃性。納米技術(shù)的應(yīng)用使其成為可能。 3、抗紫外線涂層
紫外線對(duì)人體的危害及在各種材料老化中所起的作用正在逐步為人們所認(rèn)識(shí)。因此,各類抗紫外線產(chǎn)品方興未艾。
織物經(jīng)抗紫外線涂層后,受到紫外光照射時(shí),可將其吸收和屏蔽,可用屏蔽率的高低來(lái)評(píng)價(jià)其優(yōu)劣,較高水平可達(dá)98%。此項(xiàng)性能需專業(yè)測(cè)試。應(yīng)當(dāng)注意,涂銀和涂黑產(chǎn)品不能混同于抗紫外線產(chǎn)品。實(shí)際上抗紫外線產(chǎn)品不一定要遮可見光,而遮光和反光產(chǎn)品并不一定能遮擋紫外線。紫外線是指波長(zhǎng)范圍在240一380mm的光波,其中又可分UVA區(qū)和UVB區(qū),可UVA區(qū)傷害更大,優(yōu)良的抗紫外線產(chǎn)品應(yīng)能有選擇地吸收或屏敝特點(diǎn)波長(zhǎng)范圍的紫外線。(見圖所示) 4、遮光涂層
與抗紫外涂層相反,遮光涂層是要盡可能多地?fù)踝】梢姽。主要用于裝飾布行業(yè),其中做窗簾最多。一般要通過(guò)底涂→涂白→涂黑→涂銀后,才能夠完全擋住可見光,可根據(jù)產(chǎn)品要求增減工序。 5、導(dǎo)電涂層和磁屏蔽涂層
在某些特殊行業(yè)中要求織物能夠具有導(dǎo)電性或磁屏蔽性,過(guò)去的方法一般采用具有相關(guān)性能的物質(zhì)拉成絲后與纖維交織,如碳纖維、不銹鋼絲交織物。經(jīng)含有金屬氧化物等材科的涂層膠涂布后,也可具有相關(guān)性能,且能降低成本,增加品種,提高性能。 6、遠(yuǎn)紅外輻射陶瓷涂層
此項(xiàng)成果是90年代初江蘇科委及紡織工業(yè)部立項(xiàng)并鑒定,達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。一般地,單層尼絲紡保溫率為3%,經(jīng)近紅外輻射陶瓷涂層后,保溫率達(dá)到40%。而一件普通羊毛衫為15%,亦即可達(dá)三件羊毛衫的保溫率。國(guó)際上此類產(chǎn)品日本研究得較多,保溫水平在25%左右,其特殊的機(jī)理在于,使織物內(nèi)外對(duì)紅外線輻射率差異拉大,向外低輻射,向內(nèi)高輻射。其應(yīng)用尚需有關(guān)制品的共同開發(fā)商業(yè)化策劃。 7、風(fēng)格類涂層
此類涂層主要用于服裝業(yè),變化較大,且不斷推陳出新,現(xiàn)介紹新近較流行的品種。
1)紙質(zhì)涂層;
涂層較薄而少,視而不見,觸而有之,膜的整體性和緊密性好,因而有紙質(zhì)感。但又不同于樹脂整理的硬。彈性模量高,抗皺彈性可由涂膜和基布共同貢獻(xiàn)。
2油蠟涂層;
涂層視覺和觸覺有油感或蠟感、或二者兼有?勺龀善つば,也可保存留布紋,甚至露底,可分有色和透明。技術(shù)關(guān)鍵在于耐洗滌,無(wú)轉(zhuǎn)移。
3)絨面感涂層;
視覺上似磨毛之絨面而非磨毛工藝而成,觸覺上帶油滑性絨感,超柔軟手感。
4)超薄型皮膜涂層;
一般采用精梳高支紗(60-100支),配以高性能精細(xì)透明超薄皮膜涂層,使織物具有抗皺性,但又不降低服用舒適性,與一般免燙整理相比超級(jí)耐洗。用于高檔夏季裝,風(fēng)格獨(dú)特。
從某種角度講,涂層發(fā)展已體現(xiàn)為一門帶個(gè)性的藝術(shù)。以上示例僅略見一斑,探討與各位涂層業(yè)同行參考。為推動(dòng)我國(guó)涂層發(fā)展進(jìn)步,愿與大家多多交流,共同提高。錯(cuò)誤之處請(qǐng)各位指正。
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