現(xiàn)在通過(guò)應(yīng)用不同的化學(xué)整理可以改善非織造基布最終的使用特性。通常非織造產(chǎn)品的最終物理性能和功能性是在纖網(wǎng)形成之后采取化學(xué)整理方法獲得的,化學(xué)整理劑可以通過(guò)如浸潤(rùn)、噴涂、泡沫或印花等不同方法施加到非織造基布上,在采用這類(lèi)方法之后通常要進(jìn)行干燥,以去除剩余的溶劑,尤其是水。有些化學(xué)試劑提供防止細(xì)菌和病毒的抗微生物保護(hù)或者為了提高某種特定非織造布的吸水性而提供親水特性;而另一些試劑提供抗靜電性或者提高非織造布的染色性或遮光性。聚合物乳液主要增加非織造布的強(qiáng)度和完整性。本文將集中介紹可以提供拒水性和(或)防水性的聚合物乳液以及可以提供耐溶劑性和阻燃性的聚合物乳液。本文還提供了一種新型的Ａｉｒｆｌｅｘ乳液的數(shù)據(jù),當(dāng)該乳液應(yīng)用于不同的非織造布上時(shí),可以賦予非織造布對(duì)液體的排斥性和防水性,同時(shí)也將討論為非織造布提供耐溶劑性和阻燃性的其他獨(dú)特的Ａｉｒｆｌｅｘ乳液。
1防護(hù)材料種類(lèi)
“防護(hù)材料”這一術(shù)語(yǔ)取決于被阻止通過(guò)材料的種類(lèi)而擁有不同的含義。例如,一些防護(hù)材料被設(shè)計(jì)用于阻止如石棉纖維或顆粒狀物質(zhì)等細(xì)微碎片的通過(guò);另一些防護(hù)材料已被用于防止潮濕的水蒸氣的通過(guò)或者被設(shè)計(jì)用來(lái)阻止如氧氣等不同氣體的通過(guò)。本文中防護(hù)材料是指不允許液體浸入,尤其是不允許水性液體的通過(guò)。針對(duì)防水性而設(shè)計(jì)的材料從衛(wèi)生領(lǐng)域到服裝和包裝業(yè)都有廣泛而多種多樣的應(yīng)用。防水纖維最終產(chǎn)品的應(yīng)用實(shí)例包括床墊、醫(yī)用窗簾和手術(shù)服、室內(nèi)裝飾布、桌布內(nèi)襯、工作服和餐巾。
這些最終產(chǎn)品在使用時(shí)都需要具有一定的防水性,其要求的防水程度取決于特定的使用需要以及滿足最終目標(biāo)功能所需求的其他特性。當(dāng)然必須是相對(duì)價(jià)格便宜的材料,尤其對(duì)于用即棄的材料。
次要特性中較重要的一個(gè)性能是濕氣的通透性(ＭＶＴ)。濕氣的通過(guò)不僅為與皮膚接觸的材料提供舒適性,而且濕氣的通透對(duì)于例如室內(nèi)裝飾布等的保護(hù)性應(yīng)用也是至關(guān)重要的。如果不允許濕氣通過(guò)材料,室內(nèi)裝飾布將損壞作為保護(hù)目標(biāo)的下層材料。因此,防護(hù)功能和濕氣通透雙重功能可以在大量的最終功能中進(jìn)一步擴(kuò)展應(yīng)用。目前擁有雙重功能的材料包括微孔薄膜和熔噴非織造布或紡粘/熔噴/紡粘(ＳＭＳ)非織造布。
2測(cè)量防水性和濕氣通透率的測(cè)試方法
2.1防水性測(cè)試方法
對(duì)于防護(hù)特性或者阻水能力的測(cè)試可以以不同方法進(jìn)行。一種常用的方法是靜壓頭阻力。該方法是測(cè)試在漸增的靜壓下材料對(duì)于水通過(guò)所產(chǎn)生的阻抗,直到有3滴水滴穿過(guò)材料。靜壓頭的測(cè)試單位以液體的高度(毫米或厘米)表示。ＥＤＡＮＡ測(cè)試方法有不同系列,本文以ＥＲＴ120.1-80為例。ＭａｓｏｎＪａｒ測(cè)試方法,ＩＮＤＡ測(cè)試方法ＩＳＴ80.7-70是另一種測(cè)試方法,其通透阻抗通過(guò)測(cè)量鹽溶液在持續(xù)壓力下將材料表面潤(rùn)濕所需的時(shí)間來(lái)測(cè)定;ＩＮＤＡ測(cè)試方法80.4-70則是通過(guò)測(cè)量材料對(duì)于噴水效應(yīng)下液體滲透時(shí)產(chǎn)生阻抗的方法,這種方法指示出當(dāng)水流流到或飛濺在材料上時(shí)材料的性能。
2.2濕氣通透率測(cè)試方法
濕氣通透率的測(cè)量(ＭＶＴＲ)與ＡＳＴＭ方法Ｅ96、ＴＡＰＰＩ方法Ｔ448或ＩＮＤＡ方法70.2-70一致。盡管其中的每一方法都有所不同,而總體上是測(cè)量每天通過(guò)一充滿水的杯子上覆蓋的材料的水蒸氣量[ｇ/(ｍ2·ｄ)],測(cè)試條件是相對(duì)濕度為50%,溫度為21℃(70)。
濕氣流量通常由于材料的“開(kāi)放”或者多孔性而得到提高。多孔性的測(cè)量可以通過(guò)使用Ｆｒａｚｉｅｒ透氣度測(cè)定儀確定或者采用其他方法,如ＡＳＴＭＤ737和ＩＮＤＡ測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)70.1確定。
3通過(guò)化學(xué)整理獲得防護(hù)性能
為了既獲得防護(hù)性能,又可以保持可接受的濕氣通透性,這對(duì)于非織造布的設(shè)計(jì)加工和改良通常是困難和(或)費(fèi)用昂貴的。而將化學(xué)整理方法應(yīng)用到非織造布上可以使兩種性能達(dá)到平衡,這是一種獨(dú)特的和性價(jià)比好的方法。為理解該化學(xué)改性方法,需要對(duì)于基本的液體排斥方程進(jìn)行討論。理想的非織造布是一種微孔材料,如圖1所示。
在非織造布上覆蓋一種適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)整理劑,但基本上不會(huì)堵塞孔隙,因此防水性能僅限于在給定的靜壓下。如果ｒ是孔的半徑,θ是接觸角,對(duì)于給定的液體表面張力是λ,則防止非織造布微孔表面被浸濕的力Ｆ是:
Ｆ=2πｒλｃｏｓθ
如果靜壓為Ｐ,則液體流過(guò)孔隙時(shí):
阻止液體滲透的臨界壓力是:
Ｐ=2λｃｏｓθ/ｒ
通過(guò)在非織造布表面應(yīng)用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)整理劑,可以對(duì)特定液體產(chǎn)生大于90°的接觸角,得到的ｃｏｓθ為負(fù)值,則阻止液體滲透的力為負(fù)值。阻力與孔徑有關(guān),孔徑越小,壓力梯度越大,因此阻力越大。但是,對(duì)于單獨(dú)的化學(xué)溶液要求化學(xué)整理后的孔徑能夠使空氣流和水蒸氣的通過(guò)達(dá)到合適的平衡點(diǎn)。
為了獲得防水保護(hù)和通透性雙重功能需要,ＡｉｒＰｒｏｄｕｃｔｓＰｏｌｙｍｅｒｓ公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種新的疏水的醋酸乙烯酯—乙烯(ＶＡＥ)乳液。將其應(yīng)用到非織造布上,該乳液可以通過(guò)增加所需的接觸角而改變其表面能量,可以阻止水透過(guò)非織造布。取決于孔徑尺寸和材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的滲透阻力可以對(duì)大量不同的應(yīng)用提供仍有良好通透性的臨界靜壓頭。
4醋酸乙烯酯—乙烯乳液的防水性能與應(yīng)用
aerflexep1188是新近開(kāi)發(fā)的醋酸乙烯酯—乙烯共聚物乳液的商用名。該產(chǎn)品已被設(shè)計(jì)應(yīng)用在纖維素或纖維素/合成非織造基布上,以提供表面阻水和防水特性。aerflexep1188乳液通過(guò)降低表面能或纖維表面的臨界表面張力而提供防水功能。將aerflexep1188共聚物乳液以常規(guī)方式噴灑或浸透在非織造布表面上并干燥。這種共聚物含有非離子至少量陰離子電荷物質(zhì),ｐＨ值介于9.0～9.5之間,平均粘度為500ｃｐｓ?？商峁└鞣N不同最終應(yīng)用特性的乳液具有以下附加的性能:(1)經(jīng)核準(zhǔn)的ＦＤＡ(176、170、176、180);(2)不含羥乙基烷基酚;(3)氣味少;(4)無(wú)氟化物;(5)超低甲醛含量;(6)ＶＯＣ含量低。
由聚合物乳液所提供的表面能或臨界表面張力的減少可通過(guò)水滴在被處理的非織造布上所形成的接觸角來(lái)表示。如果臨界表面張力低于被排斥的液體表面張力(水為72×10-5Ｎ/ｃｍ),那么接觸角(θ)必須大于90°。為證明aerflexep1188共聚物的效果,必須在纖維素纖維的氣流成網(wǎng)基布上測(cè)量接觸角,乳液以噴灑方式施加,并在54℃(130)以上的溫度下干燥。基布上的aerflexep1188共聚物涂層重量在15～20ｇ/ｍ2的范圍內(nèi)。去離子水作為接觸角試驗(yàn)液。采用一臺(tái)Ｋｒｕｓｓ液滴尺寸分析儀測(cè)量水滴的接觸角。
表1結(jié)果證明了通過(guò)aerflexep1188共聚物處理過(guò)的基布的接觸角大于90°。ＳＭＳ基布證明了由于用于生產(chǎn)該非織造布的聚丙烯纖維固有的疏水性而導(dǎo)致接觸角變小。
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