热熔胶膜复合面料固化牢度工艺的研究

张连坤，孙道林，邢利兵，李显波

(1.青岛三秀新科技复合面料有限公司，山东 青岛 266300；2.青岛富源工艺品有限公司，山东 青岛 266032；3.青岛大学，山东 青岛 266071)



热熔胶膜复合面料固化牢度工艺的研究

张连坤1，孙道林1，邢利兵2，李显波3

(1.青岛三秀新科技复合面料有限公司，山东 青岛 266300；2.青岛富源工艺品有限公司，山东 青岛 266032；3.青岛大学，山东 青岛 266071)

摘要：文章通过实验测试研究了湿气反应型聚氨酯热熔胶膜复合面料固化工艺。结果表明，固化室的温度、湿度对复合面料剥离强度影响十分显著。固化的最佳工艺为温度25～30℃，湿度70%，固化时间28h。

关键词：热熔胶；固化；剥离强度

膜材料与纺织面料复合的粘合固化是实现防水透湿功能的关键工序，直接影响产品的耐静水压、透湿性和耐洗涤性能等关键指标。油性胶粘剂因有机溶剂挥发，刺激工人的呼吸道，存在致癌风险，所以湿气反应型聚氨酯热熔胶成为层压复合行业中最值得推广应用的胶粘剂，具有对环境无污染、热熔化即可使用、能耗低、产品手感好的优点。湿气反应型聚氨酯热熔胶的粘合固化分物理固化、化学固化两个阶段。物理固化通过相似相溶、机械镶嵌在较短时间即可完成；而化学固化需要在适合的温湿度条件下，利用潮气或被粘材料中的水分及其它含活泼氢化合物与—NCO基团发生反应、扩链，生成具有较高内聚力和粘接力的交联网状结构聚合物，进一步起到粘接作用[1]。特别是在冬季生产中，要达到符合要求的粘接牢度，就必须调整固化室的温湿度。因此研究固化工艺中的温度、湿度和时间，并综合考虑复合面料粘接剥离强度和经济成本来确定最佳的温度、湿度、固化时间具有重要的现实意义。

1　实验材料及方案

实验材料：利用TPU薄膜和涤纶双罗纹针织面料，采用热熔胶复合工艺参数：15g/m2涂胶雕刻辊、热熔胶温度95℃、车速20m/min，复合而成的层压复合面料。

实验方法：膜复合面料放在恒温恒湿箱中，改变其温度、湿度和放置时间，利用织物强力机，测试复合面料的剥离强度。对比分析温度、湿度和时间对复合面料固化牢度的影响，并做正交组合实验，确定固化的最优工艺。实验评价指标为固化率，即不同条件下固化剥离强度与达到充分固化的剥离强度比值的百分数。

2　固化工艺研究

2.1湿度对固化率的影响

在温度(25℃)相同，湿度不同的情况下，固化率随着时间的变化如图1所示。

图1　固化率与湿度的变化关系

由图1中可知，随着湿度的增加，固化速率加快，当湿度达到90%时，24h基本完成了交联固化；当湿度为10%时，48h还没能完成固化。说明湿度对固化速率的影响非常显著，这是因为湿气反应型热熔胶，在固化反应过程中，分子中的—NCO基团与粘附在面料表面的水蒸气发生交联反应，随着湿度的增加，面料表面的水蒸气集聚，从而促使反应快速进行[2]。

2.2温度对固化率的影响

在湿度(50%)相同、温度不同的情况下，固化率随着时间变化如图2所示。

图2　固化率与温度的变化关系

由图2可知，在相同的时间内，随着温度的升高，固化率迅速提高。35℃时，复合面料在24h就完成交联固化，而15℃时，36h还未能完成固化。这是因为温度在胶粘剂交联固化过程中起到催化作用，温度高加速了单位时间内水蒸气与—NCO基团的接触次数，提高了反应速率。

2.3时间对固化率的影响

在相同温度(25℃)，相同湿度(70%)情况下，固化率随时间变化如图3所示。

图3　固化率随时间的变化关系

由图3中可知，复合面料的固化率随时间的变化呈S型曲线。前3h固化速率较慢，只完成了全部固化的5%，3～21h固化速率较快，完成了全部固化的80%。这是因为湿气反应型热熔胶的固化是一个物理化学固化共存的反应过程，前三个小时主要是胶粘剂润湿、渗透的物理固化，粘结剥离强度低；而3h以后发生的是在膜和面料的粘接界面交联化学固化，生成了聚氨酯—聚脲网状结构，极大地提高了粘结剥离强度，所以这一段时间的固化率提高较快。

2.4固化工艺优化

通过以上固化工艺单因子影响因素的分析发现：当温湿度较高时，固化率在较短的时间内就达到较高的水平。另外，产业化生产讲究生产效率，固化时间不能太长。为此选择如表1所示的正交实验方案来优化工艺[3]。测试9种实验方案的固化率见表2所示。

表1正交实验组合方案

实验方案实验组合工艺参数湿度(%)温度(℃)时间(h)1A1B1C15020242A1B2C25025283A1B3C35030324A2B1C26020285A2B2C36025326A2B3C16030247A3B1C37020328A3B2C27025249A3B3C1703028

表29种方案复合面料的固化率

实验方案123456789固化率(%)54%82%84%90%96%100%100%100%100%

由表2中测试数据可知，6、7、8、9三种方案的固化率达到了100%，面料完全固化。4、5两种方案固化率达到了90%以上，而1、2、3三种方案固化率较低。所以在考虑选择那种固化方案时应该结合当前所处的环境，夏天温湿度较高，实际生产车间温度能达到30℃，湿度70%以上，所以固化室温湿度稍加控制，提升温度到20℃以上，湿度60%以上，适当延长固化时间，降低生产成本，达到固化牢度。

3　结论

固化室的温度、湿度对复合面料的剥离强度的影响十分显著。温湿度过低、时间再长也不能实现固化；结合产业化的生产效率和能源成本，最佳的固化工艺：温度25～30℃，湿度70%左右。

参考文献：

[1]詹中贤.单组份聚氨酯反应型热熔胶的研制.中国胶粘剂[J].2008,17(5):34—37.

[2]李朝晖.防水透湿热熔复合织物生产因素的分析.印染[J].2010,(10):31—33.

[3]郁崇文.工程参数的最优化设计[M].上海东华大学出版社:2003.

基金项目：青岛蓝色小巨人计划(14-2-1-3-gx)

作者简介：张连坤(1987—)，男，山东青岛人，助理工程师。

中图分类号：TS195.5+9

文献标识码：A

文章编号：1009-3028(2016)01-0004-03

Research on the Solidified Fastness Process of Composite Fabric by Hot-Melt Adhesive

Zhang Liankun1，Sun Daolin1，Xing Libing2，Li Xianbo3

(1.Qingdao Singao-tex Co.,Ltd.，Qingdao 266300,China ;2.Qingdao Fuyuan Arting Co.,Ltd.，Qingdao 266032,China; 3.Qingdao University，Qingdao 266071,China)

Abstract：The solidified process of composite fabrics bonded by hot-melt adhesive was studied with changes of experimental conditions.Results show that the temperature and moisture are main factors effected on fastness of composite fabrics.The most appropriate conditions are as follows: temperature 25～30℃, moisture 70%,solidify time 28h.

Key words：hot-melt adhesive；solidify；solidify fastness