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PU涂層工藝研究

PU涂層工藝研究
本文主要介紹聚氨酯PU涂層生產(chǎn)工藝的研究，有效解決涂層漿料在生產(chǎn)過程中的“掛皮”現(xiàn)象；改善漿料的流動性，解決高厚度涂刮及刀距的選擇等問題以滿足客戶的需求。
PU指的是聚氨酯，PU涂層可以防水透氣。
PU:聚氨酯涂層膠（Polyurethane簡稱PU）聚氨酯全稱為聚氨基甲酸酯，是分子結(jié)構(gòu)中含有—NHCOO—單元的高分子化合物，該單元由異氰酸基和羥基反應而成，反應式如下：—N=C=O+HOˉ→—NH-COOˉ20世紀70年代，德國OttoBayer首先合成了PU。在1950年前后，PU作為紡織整理劑在歐洲出現(xiàn)，但大多為溶劑型產(chǎn)品用于干式涂層整理。20世紀60年代，由于人們環(huán)保意識的增強和政府環(huán)保法規(guī)的出臺，水系PU涂層應運而生。70年代以后，水系PU涂層迅速發(fā)展，PU涂層織物已廣泛應用。80年代以來，PU的研究和應用技術(shù)出現(xiàn)了突破性進展。與國外相比，國內(nèi)關(guān)于PU紡織品整理劑的研究較晚。聚氨酯涂層劑是當今發(fā)展的主要種類，它的優(yōu)勢在于：涂層柔軟并有彈性；涂層強度好，可用于很薄的涂層；涂層多孔性，具有透濕和通氣性能；耐磨，耐濕，耐干洗。其不足在于：成本較高；耐氣候性差；遇水、熱、堿要水解。PU涂層劑按組成分類有：聚酯系聚氨酯；聚醚系聚氨酯；芳香族異氰酸酯系聚氨酯；脂肪族異氰酸酯系聚氨酯。按使用上采用的介質(zhì)分為溶劑類和水系類。溶劑型PU涂層膠溶劑類PU具有良好的強伸度和耐水性，但毒性大，易燃燒。從組分上來說，它還分為雙組分類和單組分類。雙組分產(chǎn)品由預聚物和交聯(lián)劑組成，預聚物是將異氰酸酯與低聚多元醇反應生成的末端為羥基的預聚物。交聯(lián)劑則是含有多個（三個以上）異氰酸酯基的化合物。在涂層整理時，預聚物與交聯(lián)劑反應，形成熱固性網(wǎng)狀薄膜，賦予紡織品優(yōu)良的性能。此類產(chǎn)品有大日本油墨公司的Crisvon7367SL。單組分產(chǎn)品為線狀結(jié)構(gòu)，有無定形區(qū)也有結(jié)晶區(qū)，是熱塑性的。單組分產(chǎn)品由端異氰酸酯基（—NCO）的預聚體經(jīng)擴鏈而成。產(chǎn)品如國內(nèi)的AR-1401，國外的有大日本油墨公司的Crisvon2016EL，2116EL。Bayer公司的Impranil系列。溶劑型PU涂層膠大多使用DMF，或甲苯與異丙醇的混合物作為溶劑。為了達到防水透濕的效果，溶劑型涂層整理劑一般采用濕法涂層工藝加工織物。水系型PU涂層水系型又分為水溶性和水分散型兩種。水系PU用于織物涂層整理，量大面廣，如日本的Superflex系列，德國的Imperanil水分散系列。水系PU成膜性好，并有較好的防水性。ElastronCT-7,C-52均為水系PU，用于防水透濕涂層。水分散型PU可制成非離子，陰離子和陽離子分散液。水分散型PU對酸堿敏感，在酸的存在下，陰離子PU將凝聚，而陽離子PU不耐堿。水系PU涂層膠初采用轉(zhuǎn)相乳化法制造，但產(chǎn)品中含有乳化劑，對粘著性、強韌性和耐水性產(chǎn)生不良影響。為了解決這個問題，20世紀80年代后期，自乳化型水系涂層膠逐漸增多，其主要原理是在聚合物鏈上引入適量的親水基團，在一定條件下自發(fā)分散形成乳液。水系PU涂層膠通常用于干法涂層。為提高涂層產(chǎn)品的耐水性、柔軟性和耐久性，應進行前、后防水整理。PU大分子中含有大量的極性基團，分子間力很強，導致其具有優(yōu)良成膜性，能夠在織物上形成堅韌而耐久的薄膜，拒水性良好，它還具有一定透濕性。其原因是：一方面PU中的極性基團或親水基團，如—OH，—NHCOO—，—SO3H，—COOH等的“化學階梯石”[9]作用，使水蒸氣分子沿著階梯從高濕度一側(cè)遷移到低濕度一側(cè)；另一方面PU由軟段和硬段組成，分別形成結(jié)構(gòu)中的無定性區(qū)和結(jié)晶區(qū)，由于無定性區(qū)分子鏈比較松散。
聚氨酯PU水性涂層已成為當今紡織品整理的新手段之一。由于該產(chǎn)品具有功能多，性能高，變化大，因此在國內(nèi)外紡織品面料市場占據(jù)了重要的位置。因其以全水性取代溶劑性，不但改變了操作工人的勞動環(huán)境，并消除了安全隱患和環(huán)保問題。聚氨酯
涂層可形成多功能高附加值的紡織品，并可廣泛用于服裝、裝飾、產(chǎn)業(yè)、軍工等各大領(lǐng)域，其前景十分廣闊。
本項目的研究被列為九五年國度家科委“國家級新品計劃”，本產(chǎn)品在九六年被評為“江蘇省優(yōu)秀新產(chǎn)品”，試制生產(chǎn)的30多萬米本產(chǎn)品經(jīng)成衣后主銷美國、日本、東南亞一帶，并受到客戶的好評。
1.主要攻關(guān)問題
1.1解決生產(chǎn)中的漿料“掛皮”。
水分散型聚氨酯的聚合物為顆粒狀，必須要用較高的溫度才能生成性能較好的連續(xù)薄膜。
在生產(chǎn)的使用過程中，這種材料會隨時間、氣候的變化而產(chǎn)生局部交鏈。發(fā)生交鏈變化后漿料的表面結(jié)成厚厚的一層皮，俗稱“掛皮”。這些結(jié)皮漿在涂布中帶到布面上就形成色(斑)塊，直接影響成品的質(zhì)量。經(jīng)仔細觀察分析發(fā)現(xiàn)漿料在一定的條件變化下先產(chǎn)生自交鏈而后粘度增加，繼而出現(xiàn)“掛皮”。我們通過多少選擇試驗，后選定在漿料中添加保濕劑來延緩漿料“掛皮”，以滿足生產(chǎn)的需要。然保濕劑的用量以多少為宜，我們又做了多次試驗
1.3解決高厚度涂布的難題。
涂層加工工藝有干法、濕法、熱溶法、轉(zhuǎn)移法、粘合法等，其中以干法應用多，所謂干法就是將涂層漿用涂布器均勻地涂敷在基布上，經(jīng)加熱(如烘干或焙烘)使溶劑或水揮發(fā)，涂層劑在織物表面形成薄膜，我廠采用干法工藝。
我廠的多功能涂層機系奧地利J.Zimer公司引進，此設(shè)備是輥上刮刀式和園網(wǎng)兩用。輥上刮刀具有刀距可調(diào)功能，為適應不同要求的涂刮產(chǎn)品，我們在刀距上進行了以下試驗。
(1)硬角硬刀法：
選硬角硬刀即刀口以被襯輥中心度調(diào)節(jié)的距離為零，也就是滾刀涂刮，適用此刀距的主要優(yōu)點是涂刮漿料在基布上的膜層厚而柔軟，經(jīng)二遍涂刮后其涂層膜厚度可達5絲以上，這樣的厚度在一般涂層設(shè)備上是絕對達不到的，但采用此刮刀涂刮后烘房的溫度不可過高，否則會降低剝離牢度，溫度以??130℃??，車速為15米／分時用硬角硬刀能解決高厚度涂刮的難題。
(2)浮刀法：
浮刀即刀口與被襯輥中心度調(diào)節(jié)的距離為20～30，浮刀涂刮一般適用于在基布上涂刮成膜稍薄的工藝，經(jīng)二遍涂刮后其厚度在3絲左右；浮刀式涂刮的主要優(yōu)點是能提高漿料涂刮的均勻度和遮蓋性，浮刀式涂刮后的烘房溫度可適當提高到150℃左右，車速20～25米／分，較適合大生產(chǎn)。工人在做被襯輥的清潔工作也較方便。
1.3解決基布半防水的質(zhì)量。
聚氨酯PU涂層紡織品要求有較高的耐水性能，如單靠涂層加工是難以達到的；為此要在進行涂刮前的基布上進行半防水整理來達到成品的耐水要求和提高成品的手感。
我廠目前可進行防水整理的設(shè)備由針板或布鋏式兩種定型機，由于這兩種設(shè)備在進行防水整理時基布的兩邊在經(jīng)過針鋏或布鋏后產(chǎn)生的針眼間距和鋏頭皺印在涂刮時級易產(chǎn)生邊皺印，而且難以消除而直接影響涂刮；為此我們就根據(jù)實情設(shè)計改裝了簡單的半防水整理設(shè)備—帶有軋槽的整理車，在此設(shè)備上進行半防水后基布的兩邊不但不產(chǎn)生縐印，而且很平挺，給后道的涂刮工序提供了質(zhì)量良好的基布。
2.結(jié)論：
我們通過對聚氨酯PU涂層漿料的結(jié)膜“掛皮”的解決，改善漿料的流動性，解決基布半防水的質(zhì)量和攻克高厚度涂刮的難題，該品種的生產(chǎn)工藝已基本完善，研制的產(chǎn)品已順利完成30萬米，成品質(zhì)量在95%左右，其內(nèi)在質(zhì)量均符合標準，各項指標均達到客戶的要求，產(chǎn)品成衣后遠銷美國及東南亞等國，受到客戶的歡迎。
3.結(jié)束語：
作為具有高附加值的新一代紡織品——聚氨酯PU涂層織物，應具有一系列的功能如阻燃、絕熱、反光、抗靜電等，這些都有待下一步研究和探討，我們將在穩(wěn)定這一產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上努力開發(fā)更多的功能性涂層紡織品，使涂層產(chǎn)品的性能進一步增加和完善，應用領(lǐng)域進一步拓寬，滿足國內(nèi)外紡織品市場的需求，使企業(yè)獲得更好的效益。30tuSZ


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