高透濕聚氨酯層壓帳篷面料的開發

王 麗，熊艷麗，郭 嫣

（1.新疆石河子職業技術學院，新疆 石河子 832000；2.西安工程大學，陜西 西安 710048）

帳篷面料透濕性與舒適性有很大的關系[1]，本研究設計了一款高透濕層壓復合帳篷面料，表層采用高密滌綸平紋機織布，層壓膜采用高透濕熱塑性聚氨酯微孔膜，里層采用純棉平紋機織布，通過正交實驗及單因素實驗確定織物層壓復合最優工藝方案。對層壓后的織物測試拉伸強力、撕破強力、拒水性、透濕性和透氣性，其機械物理性能可滿足GB/T 27735—2011/ISO 5912：2003野營帳篷標準中對于旅游帳篷一般使用環境下的要求，同時與里層面料為滌綸的層壓織物相比，織物的整體透濕性提高了35%，與滌綸涂層面料相比，透濕性提高了184%，可改善帳篷內濕熱現象，提高舒適感。

1 實驗部分

1.1 實驗材料及測試儀器

1.1.1 實驗材料

實驗選取的帳篷基布的規格如表1所示。熱熔膠粉的參數如表2所示。防水透濕膜的參數如表3所示。

表1 帳篷基布規格參數

表2 聚氨酯熱熔膠粉參數

表3 聚氨酯膜參數

1.1.2 實驗儀器

平板式壓燙儀，ETH-1_50-OOCP-AR可程式恒溫恒濕實驗機，YG（B）026-500型電子織物強力機，SFZ-H型沾水實驗儀。

1.2 測試方法

1.2.1 剝離強力

參照FZ/T 01085—2009《熱熔粘合襯剝離強力實驗方法》，設置牽引力夾持器運動速度為100 mm/min，夾持器的間距為50 mm，將試樣剝開50 mm放入夾持器中，開啟測試剝離強力，共測試5組數據，計算平均值。

1.2.2 透濕性

參照GB/T 12704.2—2009《紡織品 織物透濕性實驗方法 第2部分：蒸發法》。實驗箱設置溫度為38 ℃，相對濕度為50%，將34 mL溫度為38 ℃的蒸餾水倒入透濕杯中，試樣面朝上放在密封杯上，用壓環固定好。計算24小時每平方米水分透過織物的重量。

1.2.3 拉伸斷裂強力

參照GB/T 3923.1—1997《紡織品 織物拉伸性能 第1部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定 條樣法》。試樣尺寸：50 mm×250 mm，梯形取樣；隔距長度：200 mm；拉伸速度：100 mm/min，經、緯均測試五塊面料，計算平均值。

1.2.4 撕破強力

參照GB/T 3917.3—2009《紡織品 織物撕破性能 第3部分：梯形試樣撕破強力的測定》。設置夾鉗間距25 mm，拉伸速度100 mm/s，梯形取樣，可得到不同經緯位置5組數據，取平均值。

1.2.5 防水性

參照GB/T 4745—1997標準的實驗方法，將試樣正面放置在卡環上，設置角度為45°，噴嘴距離試樣中心150 mm，用250 mL蒸餾水噴淋25 s，將織物水平正面向下，敲打兩次，對試樣潤濕程度進行級別判定。

2 結果與討論

2.1 層壓工藝參數設計和優化

層壓復合工藝中織物與薄膜間的上膠量、層壓復合時間、壓板溫度直接影響織物剝離強力和透氣性[2]。設計正交實驗方案時，將織物與薄膜間的上膠量、層壓復合時間、層壓溫度作為3個影響因素，所得數據如表4所示。

表4 層壓復合帳篷面料工藝正交實驗方案及結果分析

對剝離強力而言，最優工藝為A2B3C3；影響程度：層壓溫度＞施膠量＞層壓時間。各因素對透濕性的影響程度為：織物與薄膜間上膠量＞熱壓溫度＞熱壓時間，最優工藝為：A3B2C2。

由剝離強力及透濕性結果分析未得到統一的最優組合，需要進一步分析獲得最佳方案。剝離強力的值在A2和A3水平下差異不大，但透濕性在A3條件下顯著好于A2水平上，因此A因素選擇A3；B因素對織物透濕性和剝離強力影響都較小，從提高織物的透濕性出發，B因素選擇B2；C因素是影響織物透濕性的主要因素，對織物剝離強力影響較小，所以C因素應該選擇C2；綜合分析后，得出最佳層壓工藝為A3B2C2，即層壓溫度140 ℃，層壓時間60 s，表層與中間膜的上膠量以及里層與中間膜的施膠量均為20 g /m2。

2.2 層壓帳篷面料的性能測試

采用優化后的工藝對設計面料進行層壓復合，獲得滌綸/高透濕熱塑性聚氨酯膜/棉層壓復合織物，標記為1#；采用相同工藝層壓復合一塊滌綸/高透濕熱塑性聚氨酯膜/滌綸的復合織物，標記為2#；滌綸織物進行聚氨酯涂層，標記為3#。將2#和3#織物作為對比樣，對織物進行測試并分析結果。

2.2.1 織物拉伸斷裂性能測試及分析

對3種試樣進行拉伸斷裂性能測試，試樣結果如表5所示。

表5 拉伸斷裂強力比較

1#織物拉伸斷裂強力略低于2#織物，但明顯大于3#織物。復合帳篷布的斷裂強力是由基布的力學性能決定的，基布的拉伸斷裂強力越大，復合后強力值也大[3]。3塊織物的拉伸斷裂強力均滿足國家帳篷推薦標準對旅游帳篷一般使用環境下的要求800 N。

2.2.2 織物撕破性能測試及分析

對3種試樣進行撕破性能測試，結果如表6所示。

表6 撕破強力比較

1#織物的撕破強力略低于2#織物，但優于3#織物。撕破發生時，撕破三角區變大、紗線強度高、受力紗線多，則撕破強力大，反之則小。層壓復合織物由于黏合劑的滲入，使織物紗線滑移受阻，撕破三角區變小，撕破強力值變小。復合織物各層的彈性若差異較大，也會導致受撕破力時各層撕破三角區的大小不同，受力不均勻。所以，復合后織物的撕破強力比單層織物的撕破強力大，但小于各層面料撕破強力之和。所測試面料撕破強力值遠大于國家帳篷推薦標準旅游帳篷一般使用環境下撕破強力的要求15 N。

2.2.3 織物透濕性能測試及分析

織物透濕性能比較如表7所示。

表7 織物透濕性能比較

1#復合織物的透濕性優于2#復合織物，3#聚氨酯涂層織物透濕性最差。通過將層壓復合織物的里層面料設計為高吸濕纖維面料，可以顯著提高層壓織物整體的透濕性，與里層織物為滌綸的層壓織物相比，層壓織物的整體透濕性提高了35%；與滌綸涂層面料相比，透濕性提高了184%。高透濕面料可使帳篷內水汽及時排出帳篷外，改善帳篷內濕熱、內壁掛露的現象。

2.2.4 防水性能測試及分析

經沾水測試及耐靜水壓測試，本實驗制得的層壓帳篷織物的防水性測試結果為5級，耐靜水壓值為80 kPa，可防暴雨，且防水性優良，滿足戶外使用需要。

3 結語

以高密滌綸平紋織物為表層面料、熱塑性聚氨酯熱熔膠和熱塑性聚氨酯微孔膜為基材、棉平紋布為里層面料，在熱壓溫度為140 ℃、熱壓時間為60 s、上膠量為20 g/m2時，制得的層壓復合帳篷織物綜合性能較優，透濕量可達6 576 g/[m2·（24 h）]，是一款具有高透濕性和舒適性的帳篷面料。