防水透湿层压织物的加工处理

（一）防水透湿织物的概念和分类

防水透湿或防水透气织物也称可呼吸织物，集防水、透湿、防风和保暖性能于一体，既能抵御水和寒风入侵，保护肌体，又能让人体汗液、汗气及时排出，使人体保持干爽和温暖。这类织物能耐一定压力的水或者具有一定动能的雨水，外界的雪、露、霜等也不能透过或浸透织物，而人体散发的汗液、汗气能够以水蒸气为主的形式传递到外界，不会积聚或冷凝在体表和织物之间使人感到粘湿和闷热，可实现织物防水功能与热、湿舒适性的统一。防水透湿织物中或者存在亲水薄膜，或者存在比水滴尺寸小但比气态水分子大很多的微孔或微孔薄膜，具有能阻止液态水，又能透过气态水分子的性能。由于微孔或微孔薄膜的孔径很小，且受风方向孔径呈弯曲排列，冷风不易透过，因而又具有防风保暖性。

防水透湿织物按防水透湿原理或阻止液态水渗透和水蒸气传输的机理可以分成两类：

（1）无孔薄膜层压和涂层织物：涂层或薄膜覆盖了织物的所有空隙，因而可以防水。这类织物的涂层剂或薄膜高分子链上含有适量的亲水基团并适当排列，它们可以与水分子作用。汗液水蒸气分子借助氢键和其他分子间力，通过“吸附—扩散—解吸”的作用从高湿度一侧透过涂层或薄膜。

（2）微孔薄膜层压和涂层织物：这些织物微孔的直径一般在0.2～5μm，小于轻雾的最小直径20～100μm，而远大于水蒸气分子的直径0.0003～0.0004μm，使水蒸气能通过这些永久的物理微孔通道扩散，同时水滴不能通过，加上织物以及薄膜本身的疏水性，形成防水透湿能力。

防水透湿织物按加工方法可以分为涂层织物和层压织物两类。

（1）涂层织物：织物用直接涂层、转移涂层或湿法涂层（凝固涂层）等工艺技术，使表面孔隙为涂层剂所封闭或减小到一定程度而得到防水性。织物透湿性则通过涂层上经特殊方法形成的微孔结构或涂层剂中的亲水基团的作用来获得。由于原料、工艺及这种方法本身的局限，所以一直未能很好地解决透湿、透气与耐水压、耐水洗之间的矛盾。

（2）层压织物：将具有防水透湿功能的微孔薄膜或亲水性无孔薄膜，采用特殊的黏合剂，与普通织物通过层压工艺复合在一起形成防水透湿织物。层压技术是在涂层技术上发展起来的，是一种织物与织物或织物与其他片状材料如薄膜叠层组合的、以纺织品为基材的复合材料，层压织物又称复合织物、黏合织物或叠层织物。层压可以是两层或多层织物。薄膜品种包括聚四氟乙烯微孔薄膜、亲水性聚氨酯无孔或微孔薄膜、亲水性聚酯醚共聚无孔薄膜等。层压织物性能突出，目前在防水透湿织物市场上占有率最高。美国W.L.Gore公司生产的聚四氟乙烯微孔薄膜与织物层压后形成的商品名为Gore-Tex的防水透湿织物，透湿量大，耐水压高，综合性能好，是目前世界上公认的最先进的防水透湿织物。

本节介绍聚四氟乙烯微孔薄膜与织物层压整理防水透湿织物，这种织物不仅能满足严寒雨雪、大风天气等恶劣环境中人们活动时的穿着需要，如冬季军服、登山服、核生化防护服等，也适用于人们日常生活对雨衣、鞋类、帐篷等的要求。

（二）层压织物的选择与结构设计

1.织物

层压复合织物的面料和里料，根据用途不同可以选择机织物或针织物，也可以采用非织造布或絮片。所用织物可以是棉、毛等天然纤维或涤纶、尼龙等化学纤维的纯纺或混纺织物。面层织物最好用机织物。为提高织物的防水性，面层织物应进行拒水整理。拒水整理可以在复合前进行，也可以在复合后进行，拒水整理剂可选择有机氟或有机硅拒水剂，整理效果应达到拒水4级以上。先拒水整理再复合的织物由于表面张力较低，为了提高与微孔薄膜复合层压的均匀性和结合牢度，可先对织物进行物理（电晕）或机械（磨毛）表面处理。

2.薄膜

微孔薄膜材料是聚四氟乙烯（PTFE），最初由R.W.Gore于1969年研制成功。薄膜厚度约为25μm，孔隙率为82%，每平方厘米有14亿个微孔，孔径范围0.02～15μm，集中在0.2～0.3μm，小于雾滴的直径（100μm），远大于水蒸气分子的直径（0.0004μm），水蒸气能通过这些永久的物理微孔通道扩散，同时水滴不能通过，而且PTFE薄膜是拒水的，这样的薄膜具有优良的防水透湿效果。微孔薄膜孔径的大小、孔径分布和开孔率直接影响复合层压面料的防水性、透湿性和防风保暖性。孔径增大，孔径分布宽，耐水压、防风保暖性能下降，透湿性提高。

用单一的PTFE微孔薄膜制成的层压织物，防水透湿效果会随着服用时间的延长逐渐变差，甚至出现面料渗水的现象，主要原因是由于膜的比表面积大，易吸附粉尘、汗液中的盐、油脂以及洗涤剂等物质，这些污物存在于微孔内，会使水和膜的接触角小于90°，引起毛细管吸水现象，使水珠渗入或渗出，导致服装的防水性下降。目前所用的第二代PTFE膜，是在PTFE微孔薄膜的一面涂覆拒油亲水组分聚氨酯构成的双组分复合膜，这种薄膜密封了聚四氟乙烯微孔薄膜表面的微孔，可以减少油污、汗液、洗涤剂对薄膜的污染。双组分薄膜的优点是由于拒油亲水组分聚氨酯与微孔薄膜的紧密结合，降低了水通过尺寸过大的微孔渗漏的可能性，并使薄膜强度、硬度增加。薄膜的亲水固体层使之具有防风性，并能防止溶剂和轻矿物油渗漏。双组分薄膜的缺点是使纯微孔层的透气性降低，而且亲水性“排湿层”的存在会使层压织物手感潮冷；另外，在水蒸气开始有效排出前，亲水层会储存一定的水分。第二代PTFE双组分复合膜的防水、透湿、防风、保暖功能在所有的防水透湿织物中是最好的。

PTFE微孔薄膜的技术指标为：(www.xing528.com)

透湿量≥1.0×104g/（m2·24h），透气量≤1.0×10-2m3/（m2·s），耐静水压≥0.1MPa，膜厚20～70μm，厚度不匀率≤20%，最大幅宽≥1600mm，抗张强度≥25N/mm2，断裂伸长≤100%。

3.层压织物结构

微孔使得聚合物结构变弱。因此，通常采用在织物反面涂层或者将微孔薄膜像三明治一样夹在两层纺织材料之间，即夹在防风、防水的外层和里料之间，这样可以保证膜在穿着时不因摩擦而被破坏。

层压织物可以根据最终用途采取不同的结构设计和复合层数。两层复合可以是面料与薄膜复合的活里结构，或里料与薄膜复合的活面结构，这样易于洗涤，适用于民用运动服和防寒服。三层复合是将面料、薄膜和里料复合在一起，虽然手感稍硬，但可提高耐磨性。

4.复合方法

层压织物复合方法按工艺分主要有焰熔法、压延法、热熔法和黏合剂法，前三种方法中，高分子薄膜既作为复合薄片，又作为黏合剂。黏合剂法比较适合于PTFE微孔薄膜与织物的复合。黏合剂法层压工艺主要有干法和湿法两种，一般采用干法工艺。

干法复合工艺是织物和薄膜间的热熔黏合剂通过加热熔融而复合。热熔黏合剂是不含溶剂或水，以热塑性高分子聚合物为基材的固体黏合剂，在受热时自身熔融，与织物或其他材料发生黏合，冷却后固结在一起。所选的热熔胶有聚乙烯、聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯、聚氨酯等。在复合层压时，为保证PTFE薄膜的微孔不被黏合剂所堵塞，应该采取占薄膜总面积较小的黏合剂施加方式，一般采用点状黏合，可用圆网浆点涂层装置施加热熔黏合剂。

（三）层压设备

层压用的设备称为层压机、叠合机、叠层机或贴合机等。图7-20为层压复合设备结构示意图，该机由10个单元组成。

图7-20　层压复合设备结构示意图
1—退绕进布单元　2—多功能涂布单元　3—前退膜单元　4—层压复合单元　5—热烘处理单元　6—后退膜单元　7—后置复合层压单元　8—呢毯复合单元　9—收卷单元　10—织物控制和动力单元

带有张力控制的主动退绕进布单元用于退卷，张力控制部分可保证机织物或针织物退卷过程的张力均匀，布面平整。多功能涂布单元由圆网浆点涂层机构等组成，可用于涂覆各种热熔胶或涂布各种溶剂型或水溶性PU、PA等胶黏剂或涂层剂。前退膜单元包括主动退绕机构、扩幅机构、静电消除机构和电晕处理机构，适用于薄膜及各种织物的退卷，同时经过电晕放电处理可以有效地提高层压织物的耐洗牢度。层压复合单元采用金属和橡胶轧辊，间隙可调，适用于湿法层压工艺。热烘处理单元包括涂覆聚四氟乙烯玻纤网导带拖动传送机构和烘箱。后退膜单元包括主动退绕机构、扩幅机构、静电消除机构和电晕处理机构，可进行三层层压织物的生产。后置复合层压单元的结构与上述的复合层压单元相当，从烘箱出来的织物温度较高，布面上的热熔型黏合剂尚处于熔融状态，通过轧辊可将从后退膜单元退下来的材料复合在一起，此即干法层压。呢毯复合单元包括油加热辊筒、玻纤织物导带及压力辊，带有热熔胶的织物或热熔网（膜）通过加热熔融，与其他织物或微孔薄膜复合。如果前面的复合层压单元已进行了湿法层压，后退膜单元两个退绕辊一个可退热熔网或膜，一个退织物，通过该单元的热压可一步实现三层材料的层压。收卷单元包括贮布机构和切边机构。

（四）防水透湿复合层压织物的生产工艺流程（以干法工艺说明）

织物防水处理→电晕放电（或磨毛）→圆网上胶→烘干→PTFE薄膜退卷、电晕处理→与织物热压复合→PTFE膜面处理→（上胶→复合里料）→切边→打卷→检验。

复合时，将成卷的面层织物安装在涂布机上，使面层织物连续通过涂布单元，在织物上涂布胶黏剂，涂胶量为5～50g/m2。将成卷的经过电晕处理的PTFE薄膜安装在复合工位后的退膜机上。从烘箱出来的织物温度较高，布面上的热熔型黏合剂尚处于熔融状态，通过轧辊可将从此处退下的薄膜复合在一起。热熔复合温度取决于织物品种和黏合剂种类，应控制在使黏合剂发生充分熔融而又不致老化的温度为宜，聚酯热熔胶的复合温度为150～160℃。复合过程需要一定的压力，以使织物与薄膜紧密贴合，充分发挥热熔胶的黏结力，一般控制在147.3～540.1kPa，复合时间一般在20～30s。