層壓復(fù)合工藝優(yōu)化

楊付霞，汪黎明

(青島大學(xué)，山東 青島 266071)

層壓復(fù)合織物，從某種意義上講，屬于柔性復(fù)合材料。復(fù)合材料既保持了原組分材料的性能特點(diǎn)，又可以通過材料設(shè)計使各組分的性能相互補(bǔ)充、彼此關(guān)聯(lián)，形成復(fù)合效應(yīng)，獲得原組分材料所不具備的性能。利用復(fù)合材料此性能，將兩層(或多層)不同性能風(fēng)格的織物復(fù)合在一起，形成一種功能多樣化、穿著舒適及風(fēng)格獨(dú)特的功能性紡織品[1]。而層壓復(fù)合工藝正是獲得多功能復(fù)合織物的有效手段，它通過黏結(jié)的辦法把具有各種功能的材料結(jié)合在一起，與普通織物相比存在明顯的優(yōu)勢。

采用粘合劑法，將織物與織物或織物與功能薄膜通過某種工藝層壓復(fù)合而成。層壓復(fù)合織物有兩種常見結(jié)構(gòu)，一種是由外層織物、里層織物或功能薄膜粘結(jié)在一起層壓復(fù)合成兩層復(fù)合織物；另一種為外層面料和中間薄膜層、里層織物組成的三層復(fù)合織物。層壓法一般是利用層壓機(jī)來生產(chǎn)層壓織物，考慮四個工藝參數(shù)：上膠量、層壓壓力、壓燙溫度、加壓時間。

運(yùn)用層壓復(fù)合技術(shù)將普通紡織織物與功能性微孔薄膜復(fù)合于一體成為具有一定功能的層壓復(fù)合織物，是提高防風(fēng)保暖、透氣透濕性和拒水等功能特性的發(fā)展方向。為了節(jié)省成本，減少實(shí)驗(yàn)量，本文采用正交試驗(yàn)組合設(shè)計，設(shè)置實(shí)驗(yàn)方案，對三層復(fù)合織物的性能指標(biāo)進(jìn)行灰色近優(yōu)綜合評定，確定最優(yōu)工藝。

1 試驗(yàn)方法

1.1 各層次間的規(guī)格

外層面料為錦綸機(jī)織物，中間功能薄膜為微孔聚四氟乙烯，里層織物為純棉機(jī)織物，三者具體規(guī)格如表1所示。

表1 各層次規(guī)格

1.2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計

層壓復(fù)合工藝參數(shù)為上膠量、層壓壓力、壓燙溫度和時間四個影響因素，四因素各有三個水平。在不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的情況下，為了減少實(shí)驗(yàn)量、節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本和時間，本課題采用四因子三水平正交試驗(yàn)方案[2]，選用L9(34)正交表。層壓復(fù)合工藝參數(shù)因子水平見表2，層壓工藝方案見表3。

表2 層壓復(fù)合工藝參數(shù)因子水平表

表3 層壓復(fù)合實(shí)驗(yàn)方案

注：A—上膠量；B—層壓壓力； C—層燙溫度；D—加壓時間。

1.3 生產(chǎn)三層復(fù)合織物

選用聚氨酯粘合劑，按照9種實(shí)驗(yàn)方案中的工藝參數(shù)，將外層錦綸針織物面料、中間功能薄膜、里層面料進(jìn)行層壓復(fù)合，獲得9種不同性能的復(fù)合織物。

2 工藝參數(shù)對層壓復(fù)合織物性能的影響[3]

2.1 對復(fù)合織物的剝離強(qiáng)度性能影響

不同工藝條件下，制得的層壓復(fù)合織物，剝離強(qiáng)度各不相同。外層面料與中間薄膜、里層面料與中間薄膜的剝離強(qiáng)度圖如圖1所示。

圖1 不同工藝方案的剝離強(qiáng)度

從圖1可以看出，工藝5時，兩種織物間的剝離強(qiáng)度都是最大。1、2、3工藝方案中剝離強(qiáng)度處于最低值，主要由于此時的上膠量很少，達(dá)不到所需的剝離強(qiáng)度。而在工藝6、7、8、9方案時，上膠量大量增加，此時出現(xiàn)滲膠現(xiàn)象，因此剝離強(qiáng)度出現(xiàn)下降趨勢。

2.2 對復(fù)合織物耐靜水壓性能影響

靜水壓是指水通過織物時所受到的壓力，所能承受的靜水壓值越大，表明復(fù)合織物的拒水性能越好。不同工藝條件下三層復(fù)合織物的耐靜水壓值如圖2所示。

圖2 不同試驗(yàn)方案的耐靜水壓值

從圖2 可以明顯看出，工藝3與4、6與7之間的靜水壓值增加量較大，由于此過程中上膠量增加，耐靜水壓值大量增加，層壓壓力和壓燙溫度對復(fù)合織物的耐靜水壓值影響較小。

2.3 對復(fù)合織物透濕性能影響

復(fù)合織物的透濕性指標(biāo)用透濕量來表示。在一定水蒸汽壓條件下，一定時間內(nèi)通過織物單位面積的水蒸汽量。9種工藝參數(shù)下三層復(fù)合織物的透濕量如圖3所示。

圖3 不同試驗(yàn)方案的透濕量

從圖3可以看出，隨著上膠量的增加，復(fù)合織物的透濕量急劇下降。在工藝1、2、3時，上膠量不變，層壓壓力和溫度增大，透濕量略微下降；在工藝4、5、6時，上膠量不變，層壓壓力大的，透濕量較大。以上變化，可以說明四個工藝參數(shù)中上膠量和層壓壓力對復(fù)合織物的透濕性影響較大。

2.4 對復(fù)合織物透氣性影響

透氣性是復(fù)合織物舒適性能的重要因素，本文用透氣率來表示復(fù)合織物的透氣性能。九種工藝參數(shù)下三層復(fù)合織物的透氣率如圖4所示。

圖4 不同試驗(yàn)方案透氣率

從圖4可以看出，在工藝4時上膠量增加，復(fù)合織物的透氣率略微下降。而在工藝7時，上膠量再次增加復(fù)合織物的透氣率急劇下降。說明在工藝4、5、6時，復(fù)合織物的上膠量正好滿足層壓復(fù)合需要，沒有出現(xiàn)滲膠現(xiàn)象，形成了良好的透氣梯度。

3 灰色近優(yōu)綜合評價復(fù)合織物性能

用灰色近優(yōu)理論[4]綜合評定三層復(fù)合織物的最優(yōu)工藝，主要考核外層面料與薄膜剝離強(qiáng)度、里層面料與薄膜剝離強(qiáng)度、三層復(fù)合織物耐靜水壓、透濕性和透氣性等五個性能指標(biāo)，綜合評定出最優(yōu)的工藝方案。

=Kj[0.7055,0.7094,0.7054,0.8802,0.9097,0.8881,0.8428,0.8538,0.8689]

總之，將上面的近優(yōu)白化灰元從小到大排序，即可推出各工藝方案的近優(yōu)順序(從優(yōu)到劣)。

5—6—4—9—8—7—2—1—3

通過近優(yōu)綜合性能評價，可以很明顯判斷出最優(yōu)工藝，即為工藝5。因而可以推出在上膠量為20 g/m2，層壓壓力為39.2 N/cm2，壓燙溫度為120℃，層壓時間為5 s的工藝參數(shù)下，層壓復(fù)合成的復(fù)合織物各性能達(dá)到最優(yōu)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張建春，黃機(jī)質(zhì)，郝新敏．織物防水透濕原理與層壓織物生產(chǎn)技術(shù)[M]．北京：中國紡織出版社，2003．

[2]任露泉．試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計與分析[M]．北京：高等教育出版社，2001．

[3]徐蘊(yùn)燕，仲岑然．織物性能與檢測[M]．北京：中國紡織出版社，2007．

[4]郁崇文，汪軍，王新厚.工程參數(shù)最優(yōu)化設(shè)計[M].上海：東華大學(xué)出版社，2003.