熱熔膠在防護(hù)服中的應(yīng)用研究

盧森

摘要：為提升防護(hù)服的防護(hù)性能，將固含量高、使用方便、安全無毒的熱熔膠材料合理應(yīng)用于防護(hù)服領(lǐng)域，實現(xiàn)功能面料的粘結(jié)復(fù)合以及對防護(hù)服接縫處的加固與連接，保證防護(hù)服的密封性和安全性，提升防護(hù)服的綜合性能。文章介紹了熱熔膠的性質(zhì)及與面料的粘結(jié)機(jī)理，對熱熔膠在防護(hù)服中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，展望了熱熔膠在防護(hù)服領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展。

關(guān)鍵詞：熱熔膠，防護(hù)服，防護(hù)性能

0.引言

防護(hù)服具有力學(xué)性能優(yōu)異、耐靜水壓、抗?jié)B透等功能，可有效保護(hù)工作人員免于受到外界污染物的傷害，起到物理隔離的作用，在工業(yè)、電子、醫(yī)療、防化等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。特別是自2019年底，新型冠狀病毒肺炎疫情大爆發(fā)，短短數(shù)月疫情肆虐、蔓延至世界各地，在對抗新型冠狀病毒肺炎疫情的過程中，防護(hù)服在保護(hù)工作人員的生命安全方面發(fā)揮了舉足輕重的作用。

目前，市場上防護(hù)服種類繁多，醫(yī)用防護(hù)服大多都是以非織造布作為主要面料，主要包括覆膜無紡布、聚丙烯紡粘布、聚酯纖維、聚丙烯紡粘-熔噴-紡粘復(fù)合非織造布等，近幾年，隨著防護(hù)服使用環(huán)境的日益復(fù)雜，為了更好的平衡安全性和舒適性間的關(guān)系，一些功能型復(fù)合面料應(yīng)運而生，而在材料的復(fù)合過程中，粘接劑是一種十分關(guān)鍵的材料。粘接劑的種類多樣，其中，熱熔膠是粘接劑中的重要代表，具有粘接強(qiáng)度高，使用安全、無毒、易操作等優(yōu)勢，在諸多行業(yè)扮演了重要角色，特別是近幾年一些新型熱熔膠的研制，使得熱熔膠在防護(hù)服領(lǐng)域的應(yīng)用大放異彩[1，2]。熱熔膠在防護(hù)服中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個方面，一是作為一種粘接劑，用于復(fù)合非織造布的粘接復(fù)合;二是通過制備成熱熔膠條，來對防護(hù)服的接縫處進(jìn)行加固與連接，從而保證防護(hù)服的密閉性和使用安全性。目前，熱熔膠正逐步取代傳統(tǒng)的溶劑性膠水，有效解決了溶劑膠使用過程環(huán)境污染大、溶劑回收難、生產(chǎn)效率低下等問題。隨著防護(hù)服產(chǎn)量的提升，對防護(hù)服綜合性能的日益增高，新型熱熔型粘合劑產(chǎn)品的引入，以其本身環(huán)保、無毒、生產(chǎn)線短等優(yōu)勢在防護(hù)服上得到了良好的應(yīng)用。

1.熱熔膠的性能

1.1熱熔膠類型和特點

熱熔膠種類繁多[3]，其中，幾種主要類型熱熔膠及其代表產(chǎn)品性能特點：柔軟性好，防水特性強(qiáng);強(qiáng)度高、彈性佳、機(jī)械性能優(yōu)異、易于操作，適宜高速自動化生產(chǎn)、無污染、環(huán)保、高效;多用于金屬材料的粘接，在電子元器件粘接上應(yīng)用較多。

在防護(hù)服領(lǐng)域，熱熔膠應(yīng)用方式主要是以熱熔膠膜或熱熔膠帶的方式對材料進(jìn)行黏合，熱熔膠類型主要有熱塑性和反應(yīng)型，熱塑性膠水固化后存在的問題是高溫時會軟化，強(qiáng)度下降，膠層易開裂、脫落;濕氣固化反應(yīng)型聚氨酯（PUR熱熔膠）屬于反應(yīng)型膠水，是一種新型的熱熔膠，近幾年在織物復(fù)合方面體現(xiàn)出較大的優(yōu)勢，其粘接機(jī)理是以異氰酸酯基（-NCO），即-N=C=O，不飽和鍵的存在，使得化學(xué)性質(zhì)活潑，由于O原子和N原子上電子云密度大，O原子的電負(fù)性大，能夠?qū)原子吸引過來形成-OH，但不飽和碳原子上的-OH極其不穩(wěn)定，因而重新排列成氨基甲酸酯;而C原子的電子云密度最低，具有較強(qiáng)的正電性，因此容易受到親核試劑的攻擊。PUR熱熔膠的固化過程是通過和空氣中的水汽發(fā)生反應(yīng)，固化速度快，提升了生產(chǎn)效率，還有效提升了防護(hù)服的透氣性、舒適度和彈性，使得產(chǎn)品的質(zhì)量得到了大幅提升。

2.熱熔膠在防護(hù)服中的應(yīng)用分析

以醫(yī)用一次性防護(hù)服為例，其制作工藝流程如圖1所示。

2.1熱熔膠用于與非織造布的粘接與復(fù)合

對于防護(hù)服加工成型復(fù)合工藝中熱熔膠的選擇要求較高，多選用熱熔網(wǎng)膜，熱熔膠的黏合過程首先是對纖維材料的浸潤和滲透，一般熱熔膠與纖維材料的浸潤越完全，則黏合效果越好，固體、液體的表面張力及固-液界面張力分別用 ，θ為接觸角，其中：三力達(dá)到平衡時即構(gòu)成公式： ，當(dāng)θ無限接近0°，即為固體臨界表面張力 ，可見，材料的 越大，則與熱熔膠間的θ就越小，熱熔膠就越容易浸潤織物，醫(yī)用防護(hù)服面料由于多采用PP、PET和PE作為主要原料。

熱熔膠和纖維均屬于高聚物，在一定條件下，分子或分子鏈段發(fā)生運動，熱熔膠與纖維分子間發(fā)生相互擴(kuò)散作用，通常，熱熔膠與纖維間的黏合力主要有兩種方式：（1）機(jī)械嵌入式結(jié)合。即熱熔膠滲透到纖維間的毛細(xì)孔隙后，固化并鑲嵌在纖維間，并和纖維連接在一起，其中織物表面的粗糙程度、毛細(xì)管的大小、熱熔膠的黏度是影響機(jī)械嵌式結(jié)合的重要影響因素;（2）分子間作用力結(jié)合。包括范德華力、氫鍵和化學(xué)鍵。

2.2熱熔膠帶用于防護(hù)服縫線處的密封

一般而言，防護(hù)服的縫線處是薄弱環(huán)節(jié)，一旦處理不當(dāng)，極易引起液體、病毒和細(xì)菌的進(jìn)入，影響工作人員健康安全，因此，對防護(hù)服縫線處的處理十分關(guān)鍵。傳統(tǒng)的處理方式是以溶劑膠的涂布為主要生產(chǎn)過程，該過程在生產(chǎn)環(huán)節(jié)需要使用大量的甲苯作為溶劑載體，對環(huán)境污染大，治理成本高，更重要的是收卷耗時長，生產(chǎn)效率低下;而采用熱熔膠處理克服了以上問題，無需使用有毒有機(jī)溶劑，環(huán)境友好，并且大大減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)的工藝，顯著提升了生產(chǎn)效率，生產(chǎn)工時提高了近26倍，有效緩解生產(chǎn)壓力，降低生產(chǎn)成本。

縫線處多選用熱熔膠條，其中在選擇熱熔膠條時要依據(jù)防護(hù)面料的材質(zhì)、耐溫情況等進(jìn)行分析，結(jié)合織物結(jié)構(gòu)及規(guī)格，織物的緊度、厚度、耐溫情況等進(jìn)行綜合考慮，這會影響到熱熔粘合劑對織物的浸潤，從而影響粘合強(qiáng)力。通常基材主要有滌綸布基、聚酯布基和PE-EVA基體，一般滌綸布、聚酯布條主要用于高端防護(hù)服;PE-EVA基多用于中低端防護(hù)服、隔離衣、手術(shù)衣等。熱熔膠條的制備工藝主要有兩種方式：刮膠法和流延法，其中，刮膠法膠箱施膠溫度控制在130-160℃，流延法施膠溫度：90-110℃，控制涂布基材距離流延頭小于5cm，兩種工藝均可采用風(fēng)冷降溫方式，收卷線速度為10-18米/Min，線速度可根據(jù)自然環(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)整，1次收卷后，待冷卻徹底，進(jìn)行二次復(fù)卷收卷。

采用廣東欣濤公司生產(chǎn)的熱熔膠條應(yīng)用于防護(hù)服，經(jīng)檢測，各項指標(biāo)性能優(yōu)異，符合實際應(yīng)用要求。具體情況見表1。

3.熱熔膠應(yīng)用于防護(hù)服的技術(shù)關(guān)鍵

首先，復(fù)合過程中層壓工藝參數(shù)的控制是十分關(guān)鍵的，熱熔膠層壓工藝的溫度、壓力、時間工藝參數(shù)會對品質(zhì)產(chǎn)生重要影響，這主要是因為溫度和時間會對熱熔膠的固化率產(chǎn)生重要影響;其次，還要注重對熱熔膠黏度及涂膠量的控制，通常，熱熔膠黏度較低時，流動性大，更易于滲透面料，但如果黏度過低，就容易導(dǎo)致膠層“滲透”，嚴(yán)重影響了面料的外觀品質(zhì)和舒適性，但黏度過大，又會造成分離難，不利于涂層轉(zhuǎn)移，因此，合理控制膠的黏度是尤為必要的，一般以涂層轉(zhuǎn)移無拉絲、層壓復(fù)合不透膠為宜。并且，還要合理控制膠量，如果膠量過多，影響粘接性能，膠量過高又會造成一定的浪費，提升生產(chǎn)成本[4]。

4.結(jié)論

目前，熱熔膠在防護(hù)服上的應(yīng)用價值日益凸顯，開發(fā)新型熱熔膠，不斷適應(yīng)新型纖維材料的升級是關(guān)鍵，今后防護(hù)服的發(fā)展趨勢將是研發(fā)新型可循環(huán)多次使用的防護(hù)服和可生物降解的防護(hù)服，因此，未來防護(hù)服專用熱熔膠技術(shù)也應(yīng)向著反應(yīng)型熱熔膠以及功能型的熱熔膠等為代表的趨勢發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[3]鄭萌，羅鑫，陳婧泠，等.醫(yī)用熱熔膠的研究與應(yīng)用[J].中國組織工程研究，2016，38（20）：5758-5763.

[4]張連坤，孫道林，邢利兵，等.熱熔膠膜復(fù)合面料固化牢度工藝的研究[J].山東紡織科技，2016（1）：4-6.