PU塗層工藝研究

PU塗層工藝研究 PU塗層工藝研究本文主要介紹聚氨酯PU塗層生產工藝的研究，有效解決塗層漿料在生產過程中的“掛皮”現象；改善漿料的流動性，解決高厚度塗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塗層可以防水透氣。PU:聚氨酯塗層膠（Polyurethane簡稱PU）聚氨酯全稱為聚氨基甲酸酯，是分子結構中含有—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年前後，PU作為紡織整理劑在歐洲出現，但大多為溶劑型產品用於幹式塗層整理。20世紀60年代，由於人們環保意識的增強和政府環保法規的出台，水係PU塗層應運而生。70年代以後，水係PU塗層迅速發展，PU塗層織物已廣泛應用。80年代以來，PU的研究和應用技術出現了突破性進展。與國外相比，國內關於PU紡織品整理劑的研究較晚。聚氨酯塗層劑是當今發展的主要種類，它的優勢在於：塗層柔軟並有彈性；塗層強度好，可用於很薄的塗層；塗層多孔性，具有透濕和通氣性能；耐磨，耐濕，耐幹洗。其不足在於：成本較高；耐氣候性差；遇水、熱、堿要水解。PU塗層劑按組成分類有：聚酯係聚氨酯；聚醚係聚氨酯；芳香族異氰酸酯係聚氨酯；脂肪族異氰酸酯係聚氨酯。按使用上采用的介質分為溶劑類和水係類。溶劑型PU塗層膠溶劑類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。雙組分產品由預聚物和交聯劑組成，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。交聯劑則是含有多個（三個以上）異氰酸酯基的化合物。在塗層整理時，預聚物與交聯劑反應，形成熱固性網狀薄膜，賦予紡織品優良的性能。此類產品有大日本油墨公司的Crisvon7367SL。單組分產品為線狀結構，有無定形區也有結晶區，是熱塑性的。單組分產品由端異氰酸酯基（—NCO）的預聚體經擴鏈而成。產品如國內的AR-1401，國外的有大日本油墨公司的Crisvon2016EL，2116EL。Bayer公司的Impranil係列。溶劑型PU塗層膠大多使用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，溶劑型塗層整理劑一般采用濕法塗層工藝加工織物。水係型PU塗層水係型又分為水溶性和水分散型兩種。水係PU用於織物塗層整理，量大麵廣，如日本的Superflex係列，德國的Imperanil水分散係列。水係PU成膜性好，並有較好的防水性。ElastronCT-7,C-52均為水係PU，用於防水透濕塗層。水分散型PU可製成非離子，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。水係PU塗層膠初采用轉相乳化法製造，但產品中含有乳化劑，對粘著性、強韌性和耐水性產生不良影響。為了解決這個問題，20世紀80年代後期，自乳化型水係塗層膠逐漸增多，其主要原理是在聚合物鏈上引入適量的親水基團，在一定條件下自發分散形成乳液。水係PU塗層膠通常用於幹法塗層。為提高塗層產品的耐水性、柔軟性和耐久性，應進行前、後防水整理。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：一方麵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遷移到低濕度一側；另一方麵PU由軟段和硬段組成，分別形成結構中的無定性區和結晶區，由於無定性區分子鏈比較鬆散。聚氨酯PU水性塗層已成為當今紡織品整理的新手段之一。由於該產品具有功能多，性能高，變化大，因此在國內外紡織品麵料市場占據了重要的位置。因其以全水性取代溶劑性，不但改變了操作工人的勞動環境，並消除了安全隱患和環保問題。聚氨酯塗層可形成多功能高附加值的紡織品，並可廣泛用於服裝、裝飾、產業、軍工等各大領域，其前景十分廣闊。本項目的研究被列為九五年國度家科委“新品計劃”，本產品在九六年被評為“江蘇省優秀新產品”，試製生產的30多萬米本產品經成衣後主銷美國、日本、東南亞一帶，並受到客戶的好評。1.主要攻關問題1.1解決生產中的漿料“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薄膜。在生產的使用過程中，這種材料會隨時間、氣候的變化而產生局部交鏈。發生交鏈變化後漿料的表麵結成厚厚的一層皮，俗稱“掛皮”。這些結皮漿在塗布中帶到布麵上就形成色(斑)塊，直接影響成品的質量。經仔細觀察分析發現漿料在一定的條件變化下先產生自交鏈而後粘度增加，繼而出現“掛皮”。我們通過多少選擇試驗，後選定在漿料中添加保濕劑來延緩漿料“掛皮”，以滿足生產的需要。然保濕劑的用量以多少為宜，我們又做了多次試驗1.3解決高厚度塗布的難題。塗層加工工藝有幹法、濕法、熱溶法、轉移法、粘合法等，其中以幹法應用多，所謂幹法就是將塗層漿用塗布器均勻地塗敷在基布上，經加熱(如烘幹或焙烘)使溶劑或水揮發，塗層劑在織物表麵形成薄膜，我廠采用幹法工藝。我廠的多功能塗層機係奧地利J.Zimer公司引進，此設備是輥上刮刀式和園網兩用。輥上刮刀具有刀距可調功能，為適應不同要求的塗刮產品，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節的距離為零，也就是滾刀塗刮，適用此刀距的主要優點是塗刮漿料在基布上的膜層厚而柔軟，經二遍塗刮後其塗層膜厚度可達5絲以上，這樣的厚度在一般塗層設備上是絕對達不到的，但采用此刮刀塗刮後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塗刮的難題。(2)浮刀法：浮刀即刀口與被襯輥中心度調節的距離為20～30，浮刀塗刮一般適用於在基布上塗刮成膜稍薄的工藝，經二遍塗刮後其厚度在3絲左右；浮刀式塗刮的主要優點是能提高漿料塗刮的均勻度和遮蓋性，浮刀式塗刮後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。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量。聚氨酯PU塗層紡織品要求有較高的耐水性能，如單靠塗層加工是難以達到的；為此要在進行塗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備由針板或布鋏式兩種定型機，由於這兩種設備在進行防水整理時基布的兩邊在經過針鋏或布鋏後產生的針眼間距和鋏頭皺印在塗刮時級易產生邊皺印，而且難以消除而直接影響塗刮；為此我們就根據實情設計改裝了簡單的半防水整理設備—帶有軋槽的整理車，在此設備上進行半防水後基布的兩邊不但不產生縐印，而且很平挺，給後道的塗刮工序提供了質量良好的基布。2.結論：我們通過對聚氨酯PU塗層漿料的結膜“掛皮”的解決，改善漿料的流動性，解決基布半防水的質量和攻克高厚度塗刮的難題，該品種的生產工藝已基本完善，研製的產品已順利完成30萬米，成品質量在95%左右，其內在質量均符合標準，各項指標均達到客戶的要求，產品成衣後遠銷美國及東南亞等國，受到客戶的歡迎。3.結束語：作為具有高附加值的新一代紡織品——聚氨酯PU塗層織物，應具有一係列的功能如阻燃、絕熱、反光、抗靜電等，這些都有待下一步研究和探討，我們將在穩定這一產品質量的基礎上努力開發更多的功能性塗層紡織品，使塗層產品的性能進一步增加和完善，應用領域進一步拓寬，滿足國內外紡織品市場的需求，使企業獲得更好的效益。30tuSZ