赵 磊 樊理山 (盐城纺织职业技术学院纺织工程系，盐城，224005)

随着科学技术的突飞猛进，特别是尖端科学技术的发展，对纺织品的性能提出了越来越高、越来越多的要求。其中防水透湿织物的出现与发展是现代科学技术不断进步的结果，也是织物设计方面的一个突破。防水透湿织物是纺织业多年来孜孜以求的集防水、透湿、防风、保暖于一体的高科技产品，它既能抵御雨雪和寒风的侵袭，又能让人体的汗气及时排出，保持干爽和温暖，是多年来人们一直在努力研制的一种类似天然皮革的材料。PU膜是一层很薄的高分子聚合物薄膜，其表面有大量的细小微孔，微孔直径一般小于2 μm，直径小于或等于0.4 μm的水蒸气分子和空气能通过气体的扩散和对流自由地通过，但水分子却不能通过［1-3］。

国内东华大学、西安工程大学、南通大学、南通纺织职业技术学院等［4-6］高校对防水透湿织物的研究较多，李朝晖等人研究了织物的纤维原料、组织规格和表面特性等对复合织物的黏合效果;王春梅等人研究了采用湿固化聚氨酯热熔胶的黏合及固化工艺;李鹏刚等人对PTFE微孔薄膜复合针织物和复合前普通织物的各项服用性能进行了研究。本文分析了涤纶机织物、高透PU膜及复合织物的拉伸、悬垂、透气及防水透湿性能，讨论了不同TPU用量、温度及复合压力对复合织物各项性能的影响。

1 试验部分

1.1 材料及试验仪器设备

涤纶中密机织物，市售;热熔胶TPU，江阴市理想橡塑科技有限公司;高透PU膜，江苏悦达家纺研究所。

YG065c型电子式织物强力仪，绍兴元茂机电设备有限公司;YG811L型织物悬垂性测定仪，莱州市纺织仪器有限公司;YG461E型数字式织物透气量仪，南通三思机电科技有限公司;YG813型沾水试验仪，上海骄业电子科技有限公司;YG501型透湿试验箱，南通宝来纺织设备有限公司;XLBD300×300×2/0.25MN型平板硫化机，青岛鑫城一鸣橡胶机械有限公司。

1.2 复合织物的制备

准备尺寸为30 cm×30 cm的机织物与PU膜，将机织物放在厚5 mm、长宽30 cm×30 cm的钢板上。称取一定质量的热熔胶轻轻置于40目钢筛中，通过钢筛将TPU热熔胶均匀地洒在机织物表面;然后将高透PU膜铺放在机织物表面，再轻轻盖上另一块钢板;最后将制备好的材料放在平板硫化机上，按照设定的温度和压力进行层压复合。复合试验方案(复合时间均为25 s)见表1。

表1 复合试验方案设计

1.3 性能测试

拉伸性能按照GB/T 3923.1—1997测试，悬垂性能按照FZ/T 01045—1996测试，透气性能按照GB/T 5453—1997测试，防水性能按照 GB/T 4745—1997测试，透湿性能按照 GB/T 12074—1991测试。

2 结果与讨论

2.1 复合前机织物和PU膜的拉伸性能对比

表2 复合前机织物经向和PU膜的拉伸性能

对涤纶中密机织物经向和PU膜的拉伸性能分别进行了测试，结果如表2所示。从表2可以看出，机织物的经向拉伸断裂强力为907.2 N，远大于PU膜的拉伸断裂强力(9.4 N)，但断裂伸长率远比PU膜的断裂伸长率要小。其原因在于PU膜的主要成分为聚氨酯，聚氨酯具有很好的弹性，而涤纶长丝具有很高的强力。

2.2 复合前机织物和PU膜的悬垂性能对比

对涤纶中密机织物和PU膜的悬垂性能进行了测试，其动态悬垂系数分别为22.18%、28.02%。可见，机织物的动态悬垂系数较PU膜小，这说明机织物的悬垂性比PU膜好。其主要原因在于它们的结构存在较大区别，PU膜较薄而涤纶织物的密度相对较大，在旋转测试时的影响较大。

2.3 复合前机织物和PU膜的透气性能对比

对涤纶中密机织物和PU膜的透气性能进行了测试，其透气量分别为241.07、8.34 L/m2·s，故机织物的透气性比PU膜的透气性好。这是因为机织物经纬纱交织后纱线之间存在的孔隙较大，而PU膜的微孔直径比较小，只有微米级。

2.4 复合前机织物和PU膜的透湿性能对比

对涤纶中密机织物和PU膜的透湿性能进行了测试，其透湿量分别为13 078.56、6 199.58 g/(m2·24 h)。可见，机织物的透湿量比PU膜的透湿量大得多，其原因类似于透气性。

2.5 复合前机织物和PU膜的防水性能对比

对涤纶中密机织物和PU膜的防水性能分别进行了测试，结果如表3所示。由表3可知，涤纶机织物的防水性比较差，而PU膜的防水等级较高。其原因在于织物对水的浸润性存在很大的差异，经测试观察可知，膜表面的特殊结构使得水在PU膜表面形成的浸润角较大，而涤纶机织物表面存在一定的空隙，使得水在其表面形成较小的接触角。

表3 复合前机织物和PU膜的防水性能

2.6 TPU用量对层压复合机织物性能的影响

TPU 用量分别为17、22、27、32 g/m2，复合织物的拉伸、悬垂、透气、透湿及防水性能见表4。结合表2和表4可知，复合后织物的断裂强力比涤纶机织物的断裂强力要高，但断裂伸长率和涤纶机织物较接近，这说明PU膜的复合对复合织物的断裂强力有一定的贡献，但对断裂伸长率没有影响;随着TPU用量的增加，复合织物的断裂强力不断增加，而断裂伸长率则是先增大后减小。其主要原因在于TPU用量的增加可以使层压后的织物复合得更为紧密，但也容易造成TPU在织物表面分布不均匀的现象。复合织物的悬垂性明显降低，这说明织物与PU膜复合后，PU膜限制了涤纶机织物的悬垂性;随着TPU用量的增加，复合织物的悬垂性逐渐降低，其主要原因在于TPU用量增加，使得织物与PU膜的黏合效果增强，黏合点增多，这样就使得复合织物的硬挺性增强，悬垂性降低。复合织物的透气性和透湿性比涤纶机织物和PU膜都小，且随着TPU用量的增加，复合织物的透气性和透湿性逐渐降低。其原因在于将机织物和PU膜复合后，使得空气或水蒸气经过的路程变长，且机织物与PU膜有可能会将相互之间的空隙覆盖;另外由于TPU用量的增加，在起复合效果的同时，会堵塞PU膜和机织物的空隙。复合织物的防水性能较涤纶机织物好，但比PU膜差。综合而言，TPU用量为22 g/m2时效果最好。

表4 TPU用量对层压复合机织物性能的影响

2.7 复合压力对层压复合机织物性能的影响

复合压力分别为 3.6、5.0、8.0 和 11.0 MPa，复合织物的拉伸、悬垂、透气、透湿及防水性能见表5。结合表2和表5可知，复合织物的断裂强力比涤纶机织物的断裂强力要大，而断裂伸长率的改变不明显;随着复合压力的增加，复合织物的断裂强力逐渐增大，而断裂伸长率出现先增大后减小的趋势。其原因在于随着复合压力的增加，会增大TPU热熔胶的流动性，使热熔胶分散得比较均匀，织物和PU膜贴合更为紧密。复合织物的悬垂性明显下降，且随着复合压力的增大，复合织物的悬垂性逐渐降低，这说明TPU热熔胶的流动性增强，导致涤纶机织物与PU膜的黏合面积增大，经冷却固化后的织物变得更加硬挺。复合织物的透气性和透湿性比涤纶机织物和PU膜都小，且随着复合压力的增大，复合织物的透气性和透湿性逐渐降低，其原因在于压力的增大使得TPU热熔胶的流动性增大，从而使更多的空隙被堵塞住。复合织物的防水性能较涤纶机织物好，但比PU膜差。因此，复合压力为5 MPa时效果最好。

表5 复合压力对层压复合机织物性能的影响

2.8 复合温度对层压复合机织物性能的影响

复合温度分别为60、80、100、120 ℃，复合织物的拉伸、悬垂、透气、透湿及防水性能见表6。结合表2和表6可知，复合温度对复合织物的拉伸性能影响较大，随着复合温度的升高，复合织物的断裂强力出现先增大后减小的趋势，且在120℃复合而成的织物断裂强力下降很多，甚至比涤纶机织物还要小，但断裂伸长率逐渐增大。其原因在于随着复合温度的提高，热熔胶可以更好地熔融，从而使机织物与PU膜的黏合效果提高，但复合温度过高使PU膜出现熔融现象，破坏了PU膜结构。随着复合温度的提高，复合织物的悬垂性先降低后增大，温度的升高增加了热熔胶的流动性，但温度过高会使PU膜结构破坏，使得它们的复合状态也被破坏，从而导致悬垂性有所增大。复合织物的透气性和透湿性出现先降低后增大的趋势，其原因在于温度的升高和压力的增大有相同的效果，但在120℃时，由于PU膜结构被破坏，使得透气和透湿性有所增大。因此，复合温度为80℃时效果最好。

表6 复合温度对层压复合机织物性能的影响

3 结语

(1)涤纶机织物的拉伸断裂强力比PU膜大，但断裂伸长率较PU膜小;涤纶机织物的动态悬垂效果好于PU膜，透气和透湿效果也好于PU膜，但防水性却比PU膜差。

(2)涤纶机织物与PU膜复合后，在一定程度上能提高复合织物的拉伸断裂强力，但悬垂性比涤纶机织物有所降低，防水效果明显比涤纶机织物要好，透湿、透气效果比高透PU膜要小。以防水、透湿、透气作为主要参考指标，当 TPU用量为22 g/m2、复合压力为5 MPa、复合温度为80℃时，复合织物的复合效果最好。

［1］ HOLMES D A.Performance characteristics of waterproof breathable fabrics［J］.Journal of Industrial Textiles，2000，29(4):306-316.

［2］ WILLIAMS J R.Advanced bonding systems:A review［J］.Journal of Coated Fabrics，1997(4):286-292.

［3］ 张晶晶，靳向煜.非织造布/弹性薄膜复合材料拉伸性能的模拟及应用探讨［J］.产业用纺织品，2009，27(3):26-29.

［4］ 徐旭凡，周小红，王善元.防水透湿织物的透湿机理探析［J］.上海纺织科技，2005，33(1):58-60.

［5］ 李鹏刚，姚瑞东，张一心.层压防水透湿针织物的性能测试分析与研究［J］.国际纺织导报，2011(4):62-65.

［6］ 李朝晖，王春梅.防水透湿薄膜的性能［J］.纺织导报，2005(3):78-81.