本文概述了纺织品涂覆行业的发展,以及当今先进涂覆工艺的原理,并透过列举一些日常使用中遇到的材料来总结这些技术。随着轻质结构的增加,纤维增强材料变得越来越重要,所以是纺织品涂覆的一个增长领域。

灵长类动物中只得人类没有用以防止各种因素侵害的皮毛,因而人们根据生活地区的环境,最先使用动物皮毛保暖,并防止紫外线的影响。

5000多年前,人们开发了由植物纤维和羊毛织成的织物,这些织物拥有诸多优点,如保暖、柔软、透气,以及可防紫外线,并且随着染色的发展逐渐兴起了时尚概念。

当中还存在另一个用途,就是为潮湿气候地区的人们及后来的海员提供防雨功能。一直到不久之前,皮毛和皮革都广泛应用于此目的。

防水

尽管采用橡胶的防水服装并不是一个新概念,在哥伦布到达美洲大陆之前,Aztecs人就开始采用这种方法。直到十九世纪,苏格兰纺织品制造商及发明家Charles Macintosh才终于开发了可行的解决方案。

后来,法国科学家将橡胶溶解在松节油中,再用胶液浸渍织物来制造不透气的气球,但是用于制造服装时这种溶剂未能令人满意。

Macintosh也率先使用天然橡胶溶液浸渍厚羊毛织物。所得产品可防水,但有石油臭味,并且由于羊毛油脂而发粘。

只有当开发了在一面涂覆织物、并在以干燥机加热橡胶时加入硫黄(硫化过程)的方法后,Macintosh的涂覆织物才可以商业化。

可是,织物的涂覆方法、以及所用的硫化烘箱仍是未知的,但是这种发展仍为我们今天所知道的织物涂覆奠定了基础。

气刀涂覆气刀涂覆原理示意图。 

当今,有两种从基础上不同的基本涂覆工艺——气刀涂覆和辊刀涂覆。

气刀涂覆,是指橡皮刮胶刷在织物表面刷动,将高粘度涂料糊压入材料之间的空间中。用这种方法不能涂覆低粘度的化学品,否则糊状材料会从网眼/编织间隙中滴落。

气刀涂覆首先用于需要密封织物的地方(例如在雨伞上),以防止水雾渗入。 其他例子包括浴帘、雨衣、袋子和背包织物、帐篷等。

气刀涂覆也用于床垫条纹棉布和室内装饰织物。在这种情况下采用背面涂覆,其具有双重功能——材料不透液,并将其定型。对于室内装饰织物,这可以固定绒头,但也可以用于实现技术效果,例如防火。

对于时装和装饰用品,气刀涂覆也用于单面着色,而鞋用纺织材料则经涂覆后可防水。

产业用纺织品

产业用纺织品应用气刀涂覆的领域非常广泛,用于从滤布到纺织品密封件再到碳纤维浸渍等等。

除了用增稠糊剂涂覆外,还有气刀泡沫涂覆。 这种方法,是在特殊泡沫机中产生物理泡沫(类似于打发奶油),然后置于涂覆刀的前面。 用刀将泡沫压入织物中,并破坏泡沫。

这种所谓“不稳定”的泡沫涂覆会用于套染牛仔裤等产品。对于有色/无色款式,无纺布也以这种方式定型和套染。

而“不稳定”并非意味这种泡沫不好——反而是指不稳定泡沫在室温以下保持稳定至少5分钟,不会分解,但之后气泡在刀下破裂,或者最后在干燥机中加热时,泡沫会破裂。

气刀泡沫涂覆具有许多优点——通过用空气稀释涂料化学物质,所需的干燥能耗较少,渗透深度较小,同时又保持了织物的透气性。

辊刀涂覆辊刀涂覆原理示意图。

而对于辊刀涂覆(也称为辊隙涂覆)而言,涂覆时刀实际上是凌空的、不接触织物的上侧。

这对成品有各种影响。 例如,在辊隙中应用,用涂料配混料覆盖纺织品表面,使织物的这一面形成类似于塑料的表面,这视乎所使用的化学物质决定。

辊刀涂覆可以与气刀涂覆一样用糊剂涂覆,例如用于PVC篷布、紧急滑道、充气船和密封垫等等。

辊刀涂覆也可使用不稳定泡沫和稳定泡沫。 如果涂覆了一层不稳定泡沫,泡沫会在干燥机的第一个区域中破裂。

例如,不稳定泡沫(也称为“亚稳态泡沫”)的辊刀涂覆用于牛仔裤的生产中,以使一侧的牛仔布材料染色。 将有色泡沫涂覆在表面上后,可以实现良好的套染效果,在工业洗涤过程中很容易将其洗掉,以达到所需的“石洗”效果。

稳定泡沫在干燥机干燥过程中(在非常温和的干燥条件下)不会破裂,离开干燥机后形成泡沫层。

遮光织物

辊刀涂覆稳定泡沫一个很好的应用是生产用于窗帘的遮光织物。这些产品需要进行特殊处理,以保持织物的柔软度,确保其仍然可以上下卷帘。

为了实现这一目标,开发了一种称为Black-Out的特殊涂料,其中包括使用辊刀的三层稳定泡沫涂料系列。

第一个涂层通常为白色,然后是黑色层,再后又是白色层。将这三层弄干燥,并在每层涂覆后都使用压光机压光。然后,第四个干燥机通道将所有三层固化,并可以添加最后的面层以改善抓着手感。

这种工艺既复杂又昂贵,并且如果出错可能会导致整个生产批次报废,因此需要经验丰富、训练有素的人员。

广告横幅的制作中也使用了类似的工艺,称为“封闭”。 这是一种多层泡沫涂料,可防止横幅的图像/文字从材料的背面渗透出。

橡胶涂覆纺织行业面临的挑战是需要开发一种可以防雨又具有透气性的材料。

回顾Macintosh以橡胶涂覆——这是辊刀涂覆的理想应用。因为所涂覆的橡胶层防水及气密封性良好,所以此类材料也可用于轻型船只、救生筏、救生衣和飞机紧急滑道。

然而,这种基本的防水织物应用于服装时存在问题,原因是穿着者产生的湿气不能散去。因此,纺织行业面临的挑战是需要开发一种可以防雨但又能使穿着者透气的材料。

应对这一挑战的第一款产品是(现在仍然是)以Gore-Tex品牌销售的用于户外服装的产品。但是,Gore-Tex不是涂覆织物,而是一种层压而成的防水透气膜。

聚氨酯分散体的可让水蒸气渗透,所以可直接涂覆在织物的内侧。这是辊刀涂覆可以应用之处,然后根据所需的压力,使用稳定泡沫涂料和糊状涂料。

层压

层压通常是指将两层或更多层的纺织品、薄膜、膜或羊毛织物结合在一起,而且为了将各层结合在一起,需要使用粘合剂,粘合剂可以通过涂覆或丝网印刷来施用。而层压分为干法层压或湿法层压。

对于湿法层压,首先将粘合剂涂覆在第一层上,然后放置第二层,之后将两种材料干燥、固定在一起。但缺点是最终层合产品较硬或者说是刚性较大。

干法层合,则是将粘合剂涂覆到第一层材料上并干燥,然后通常用压延机通过高压将第二层材料置于其上。

还有一种特殊情况——稳定泡沫层合。用辊式刮刀涂上一层泡沫并小心干燥,然后用压光压延机将第二层置于干燥泡沫上。然而,此后该层压材料仍必须进行热固定。泡沫层合产品具有极柔软的手感,如果采用聚氨酯泡沫,层合产品还具有耐热性,因为固定后粘合剂不是热塑性的。

结论最新涂覆系统Monforts texCoat在巴塞罗那的ITMA 2019展会上展出。

本文尝试概述了纺织品涂覆技术,并希望通过列出一些日常使用中遇到的涂覆材料来总结这些技术。

我们可以从床垫罩、拖鞋、浴帘和浴室垫开始,然后到带涂覆桌布的餐桌,再到走廊拿一件防雨外套和雨伞。在汽车中,从座椅套到后备箱,有无数种涂覆织物,同样,远距离上下班往返的人们在乘坐火车或公共汽车时会遇到许多涂覆材料。

纺织品涂覆仍然是可以赚钱的未来技术。作为一个例子,随着轻质结构的增加,纤维增强材料变得越来越重要。在这方面,纺织品或纤维稀松织物仅用于增强塑料基质,但是由于生产技术相似,所以是纺织品涂覆的另一个增长领域。

Jürgen Hanel为德国门富士产业用纺织品主管。
Jürgen Hanel is the Head of Technical Textiles, A. Monforts Textilmaschinen GmbH & Co. KG.