聚氨酯涂层涂膜开创服装面料新时代

朱则刚



聚氨酯涂层涂膜开创服装面料新时代

朱则刚

众所周知，聚氨酯也称超纤皮，质量优于PVC（俗称西皮）。现在服装厂家广泛用此种材料生产服装，PU是一种人造的合成材料，具有真皮的质感，非常结实耐用。随着现代人生活理念的改变，健康、简洁、具有运动感的服装成为主要流行之一，而聚氨酯弹性面料在这一流行中发挥了重要的作用，并越来越受到人们的喜爱。

1　聚氨酯涂层面料应用广泛深受消费者的喜爱

服装是以面料制作而成，面料就是用来制作服装的材料。作为服装三要素之一，面料不仅可以诠释服装的风格和特性，而且直接左右着服装的色彩、造型的表现效果，呈现出自身的高贵完美，手感柔软。在服装大世界里，服装的面料五花八门，日新月异。每当人们进入寒冷的冬季，温暖时尚的皮革是至关重要的，在一些品牌服装店服务员会热情地介绍最新和最时尚的服装，其中聚氨酯为通常皮革服装已成为一个重要组成部分。

随着现代人生活理念的改变，健康、简洁、具有运动感的服装成为主要流行之一，而聚氨酯弹性面料在这一流行中发挥了重要的作用，并越来越受到人们的喜爱，它不仅是一种纺织服装业的科技成果，更重要的是它在社会文化方面也具有深层的意义。

聚氨酯合成革系极似真皮的人造革，它的表面工艺效果及基料的纤维组织，几乎可达到真皮的效果，而价格与国产头层皮不相上下，目前，它主要使用涂料直接着色。经优化工艺处理后，染色聚氨酯合成革的各项性能基本达到服用要求。从总体上来讲，优质、高档的面料，大都具有穿著舒适、吸汗透气、悬垂挺括、视觉高贵、触觉柔软等方面的特点。

新型防气味聚氨酯TPU涂层布在聚氨酯TPU涂层布原有构造的基础上增加了阻隔层，阻隔层采用特殊材料及特殊工艺加工而成，是一种新型的防阻隔的涂层布，可阻隔汽油等介质的挥发。聚氨酯TPU涂层布由内胶层、织物增强层和外胶层组成，织物增强层由聚酯纤维编织形成，内、外胶层是在织物增强层双面涂覆聚氨酯形成。可用于制作软体罐。用此胶布制作的软体罐可盛气体、油料、水、葡萄酒、食用油、酱油、各类糖浆、工业用油脂、柴油等物质。具有重量轻、可折叠、展收方便、环境适应性强等优点。

日前，德国拜耳材料科技宣布推出针对纺织行业的新一代聚氨酯涂层面料全新整体解决方案——INSQIN品牌，该新品牌的诞生标志着服装和制鞋行业即将开启一个斩新的篇章。据悉，拜耳将直接为服装及鞋类品牌商提供整体的涂层面料开发服务及技术推广解决方案，其中整合了水性PU技术、新面料合作开发以及PU涂层面料合作制造商计划，从而形成价值链上多方协作的全新方式。该品牌整体解决方案的技术可以在不使用溶剂的情况下，生产出各种类型的涂层面料。水性PU技术在社会和环境方面的优势对于PU合成革而言至关重要。INSQIN水性PU技术不仅不需要溶剂就能完成PU合成革的制作加工，还能使工艺流程减少最多95%的用水量以及50%的用电量。有媒体报道，双组分聚氨酯PU涂层技术可用于增强和改变我们日常所见的各种面料的性能。每年约有10亿多件服装采用PU合成革或其他PU涂层面料制造。凭借其纯水性PU技术以及丰富的纺织行业经验，拜耳能通过INSQIN技术及服务组合，帮助品牌商在面料设计领域发掘新的可能性，探索“神奇”PU涂层面料的创造性。即通过INSQIN品牌整体解决方案的技术生产新一代PU涂层面料。现在不仅可以与品牌商携手合作实现更高效的创新流程，还可以提供切实可行且具备可持续性的方案，解决和突破业内可持续发展与规模化生产之间长期存在的冲突与障碍。

聚氨酯涂层面料与塑料、纸制品、纺织布料、天然革四大柔材生产制造系统，直接相关。由于塑料工业的迅猛发展，纺织、造纸工业的发展，年产值升至4000多亿美元。聚氨酯涂层面料制造技术跨这四大柔性生产系统的边缘学科，充分借鉴了四大柔性生产系统的工艺技术同时又发挥其自身特点有机地组合适用这些技术，并且迅速地采用了世界不断出现的高新技术，它最大的优点是可以按最终产品的使用性能，科学地设计加工技术、工艺路线，最充分有效地利用资源，生产满足最终用途要求的产品。现聚氨酯涂层面料大类200余个花色品种，一般是在化纤布、棉布、混纺布、纸制品、天然革的表面处理，涂层布不仅可以民用，同时也广泛地应用在工农业生产与科技军事领域，产业用不断增加高技术含量，广泛应用于土工、交通运输、医疗卫生、农业渔业、航天航空及轻工等产业部门。

2　聚氨酯涂层面料防水透气织物功用特点

聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯，是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称。聚氨酯是由有机二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。聚氨酯又叫氨纶，是一种高弹性纤维，有橡皮筋的感觉。聚酯是一种最常用的合成纤维，强度高、弹性好，其透气性也好。聚氨酯材料用途非常广，可代替橡胶、塑料、尼龙等，用于机场、酒店、建材、汽车厂、煤矿厂、水泥厂、高级公寓、别墅、园林美化、彩石艺术、公园等。

当下人们对穿着舒适性，功能性要求的不断提高，促使厂家采用各种新型技术来改善织物的各项性能，不同工艺、技术的复合是赋予织物新功能的主要手段，其中织物的涂层/层压技术是重要的方法之一。涂料中使用的主要成膜物质可将涂料分为油性涂料、纤维涂料、合成涂料和无机涂料；按涂料或漆膜性状可分溶液、乳胶、溶胶、粉末、有光、消光和多彩美术涂料等。涂料是涂膜的主要成分，包括油脂、油脂加工产品、纤维素衍生物、天然树脂和合成树脂。成膜物质还包括部分不挥发的活性稀释剂，它是使涂料牢固附着于被涂物面上形成连续薄膜的主要物质，是构成涂料的基础，决定着涂料的基本特性。

防水透气织物是指织物既能防雨防风，又能排汗、透气、穿着舒适，在穿着过程中使水在一定压力下不浸透织物，而人体散发的汗液等却能以水蒸气的形式通过织物或传导到外界，而不在人体表面与织物之间冷凝积聚，保持穿着者干爽、温暖。

防水透湿织物是指具有使水滴（或液滴）不能渗入织物，而人体散发的汗气能通过织物扩散传递到外界，不致在衣服和皮肤间积累或冷凝，感觉不到发闷现象的功能性织物。人体出汗是热平衡调节中的有效散热手段，不同运动条件下人体散热量和排汗量各异，其中人体散热量的80%是经过皮肤蒸发散热的。防水透湿织物通常也叫防水透气织物，国外一般称之为可呼吸织物。它是人类为抵御大自然的侵害，不断提高自我保护的情况下出现的，集防风、雨、雪，御寒保暖，美观舒适于一身的高技术纺织品。研究表明，只有当靠近皮肤的衣服内“微气候区”的温度在（32±l）℃，相对湿度在（50±10）%时人才感到舒适，此时人体处于最佳的生理状态。聚氨酯用于织物的涂层整理，不仅在原料类型上还是在生产工艺上都有不同形式，根据防水透气的原理可生产出各种各样的防水透气产品。聚氨酯涂层剂有溶剂和水分散两大类，其中溶剂型又有单组分与双组分之分，不同类型的涂层剂有不同涂层工艺选择。

随着科技的进步，人们制造防水透湿织物的同时，正在产品的功能开发上吸收和移植现代新技术，以提升现有防水透湿织物的产品档次。如防水透湿织物的聚氨酯微孔中分布一些颗粒、薄片，通过反射原理阻止辐射热的扩散，从而增加织物的保暖性，同时又具备了高弹性；有记忆功能的聚氨酯智能膜是利用聚氨酯树脂软链段与硬链段组合的结构特征，使其具有适当的玻璃化温度，在高于或低于该玻璃化温度较小范围时，具有调节透湿性的功能；将纳米级的功能微粒植入防水膜，则使原先的防水透湿织物具有抗菌、抗紫外线、防伪等复合功能；利用磁控溅射技术或仿荷叶效应制造新的防水透湿织物等。其产品除具有基本的防水透湿功能外，还需集防风防寒、保温、抗静电、阻燃、抗菌、抗紫外线、舒适、手感柔软等多方面性能于一体，其服装也从最初的军用服装、工作服装等向运动服装、休闲装和特种功能服装方面发展。防水透气织物是一种高附加值的产品，不同生产工艺生产的产品各有其特色，在涂层材料中，聚氨酯涂层材料具有广泛的应用前景，其中功能性聚氨酯（调温性，形状记忆性）的开发及其在纺织上的应用，对改善涂层织物舒适性具有重要的意义，也是当前防水透气织物发展的重要方向之一。用这种织物做成的服装，不仅能满足严寒雨雪、大风等恶劣天气环境中人们活动时的穿着需要（如冬季军服等），也适用于人们日常生活对雨衣、运动衣等的要求，且穿着舒适美观，无湿冷感，防止冻伤，尤其在我国的“非典”时期，防水透湿服装发挥了重要作用，因而具有广阔的发展前景。

3　聚氨酯涂层面料热熔胶粘剂

热熔胶粘剂（简称热熔胶）是一类无溶剂的以热塑性聚合物为基料的固体胶粘剂，是具有粘接迅速、应用面广、无毒害、无污染的环保型胶粘剂，符合当今世界胶粘剂发展方向。

热熔型胶粘剂在室温下是固体，加热到一定温度就熔融成粘稠的液体，冷却至室温后又变成了固体，并有很强的粘接作用，因此人们把它称为热熔性（型）胶粘剂（简称热熔胶）。由于热熔胶具有粘合速度快、无毒、粘合工艺简单，又有较好的粘合强度与柔韧性等优点，因此，在包装封口、制鞋、纺织等方面获得广泛应用，而且近年来在品种与性能方面又有新的发展。为解决军/警服装因衬布破坏面料PU涂层而导致渗水的问题，研制成PU热熔胶衬布，多功能服装应用了这种衬布，具备了防寒、保暖、透气又防雨的功能和抗静电功能。聚氨酯涂层具有良好的粘结力，胶膜柔软，耐磨，耐油和抗寒性等优异的性能，多年来热熔胶的发展极为迅速，尤其在纺织品工业中得到了广泛的应用。

聚氨酯热熔胶PUR胶不含有水和溶剂，固含量100%，是一种高性能环保型胶粘剂，它适应了国内外对环境越来越重视的需要。反应型聚氨酯热熔胶（PUR胶）与普通热熔胶相比，具有优异的综合性能。它兼有普通热熔胶粘剂无溶剂、初粘性高、装配时定位迅速等特性，又具有反应型液态胶粘剂特有的耐水、耐热、耐寒、耐蠕变和耐介质等性能。其施胶温度（120℃）又低于普通热熔胶粘剂（150～180℃），可用于某些塑料部件粘接、复合，倍受现代自动化装配工业青睐。PUR胶自被开发成功起就备受宠爱，已经在欧美日本等工业大国得到越来越多的发展。虽然PUR胶目前在中国还处于起步阶段，但是已经有越来越多的客户认识到了PUR胶的优点，只是由于技术的原因，严重限制了国内PUR胶的发展，目前PUR胶主要还是依赖进口，国内何时能生产出高档的PUR胶，其在国内的应用才会真正大规模发展。

热熔胶在行业内使用的广度、深度不断加大，客户对热熔胶的使用性能和质量不断提出新要求，绿色环保的热熔胶粘剂越来越受到人们的青睐，促使热熔胶行业快马加鞭的前行。目前，热熔胶的应用范围已从传统的卫生制品、包装等领域扩展到服装、电缆、汽车乃至制鞋行业。报载德国汉高集团最新推出牌号为PurmeltMicroEmissionCool3400的活性聚氨酯胶黏剂，该产品性能优良被广泛应用于相关领域。据了解，应用于低温条件下的热熔胶粘剂在环保和成本方面具有显著优势，新产品的推出降低了能源消耗，还加快了设备运作效率。据悉，该产品是首款能在100℃以下性能不受影响的无害聚氨酯热熔胶粘剂产品环保高效。

我国是一个服装大国，在服装工业、粘合衬工业中，热熔胶已成为不可缺少的重要材料。随着服装工业的迅速发展和人民生活水平的不断提高，人们对粘合衬、复合面料等纺织品提出了更高的要求，要制得这类高质量的纺织品，除了要有好的面料、基布、先进的涂层设备与技术外，还在于要有各种高质量的热熔胶。产量以每年20～25%速度增长，是胶粘剂中增长最快的品种。我国热熔胶年产量已超过6.5万t，其中纺织品用热熔胶已超过2.5万t。热熔胶的应用范围也在不断扩大，除了应用于服装方面外，还应用于制鞋、地毯、包装材料、装饰布及复合材料等领域。

4　聚氨酯涂层面料的未来发展

织物涂层/层压是织物与高分子聚合物的复合，它不仅保留织物原有的功能，更增加了覆盖层的功能，织物涂层/层压技术给纺织业制造功能性织物提供了更多的可能性，大大拓宽了纺织品的用途，应用领域也越来越广，不仅使用于衣用纺织品的生产，而且其应用扩大到鞋业，民事或军工制服，极端气候条件下的服装，防油布，帐篷，包裹等。

聚氨酯合成革广泛用于制鞋、箱包、服装等。我国不仅是世界第一的聚氨酯合成革生产和消费国，而且也是聚氨酯合成革制品最重要的出口国。我国聚氨酯鞋底原液消耗量位居世界第一。受益于我国丰富的资源及广阔的市场，我国聚氨酯产品产销量不断提升。我国聚氨酯产品消费量约占全球市场的30%。未来我国聚氨酯产品占全球比例还会上升，成为第一大聚氨酯产品生产国。作为最受关注的世界六大合成材料之一，近年来聚氨酯产业规模迅速扩大，而亚太区已然成为全球最大的聚氨酯区域市场。同时，随着产业的迅猛发展，日益严重的污染问题成为行业突破的关键壁垒。环保驱动下，绿色聚氨酯产业化成为了未来行业发展的重要趋势。聚氨酯涂料是目前较常见的一类涂料，大致可以分为双组分聚氨酯涂料和单组分聚氨酯涂料。双组分聚氨酯涂料一般是由异氰酸酯预聚物和含羟基树脂两部分组成，通常称为固化剂组分和主剂组分。这一类涂料的品种很多，应用范围也很广，根据含羟基组分的不同可分为丙烯酸聚氨酯、醇酸聚氨酯、聚酯聚氨酯、聚醚聚氨酯、环氧聚氨酯等品种，是目前很有发展前途的一类涂料品种。

聚氨酯（PU）作为重要的六大合成材料之一，近年来在全球范围内获得了长足的发展。目前，西欧、北美和亚太地区产销量占到全球总量的85%以上，其中亚太地区已经是全球最大的聚氨酯市场，占全球市场份额的45%左右，紧跟其后的是北美和西欧，占全球市场的40%。由于北美和西欧的市场已经渐趋饱和，因此未来聚氨酯发展的关注点主要集中在亚太地区。而对于包括中国在内的许多新兴国家而言，由于这些国家的财富正在逐渐积累，综合实力逐步增强，对聚氨酯的需求也在日益增加。目前来看，未来的中国市场仍然是聚氨酯需求增长的最大引擎。为了满足市场对聚氨酯日益增加的需求，亚太地区的聚氨酯产能正在不断扩大。

未来的10年间，聚氨酯产品在其他一些领域的应用将得到迅猛的发展。全球范围内对聚氨酯的需求将以每年4.5%的速度增长，其中在制冷、鞋业、纺织、休闲等领域，对聚氨酯需求的增长率估计每年为5.7%；家具、寝具和工业产品领域对其需求的增长率预计每年为3.3%左右；而亚太地区新兴国家受到由创新技术开拓的新下游应用的支撑，对聚氨酯的需求将会达到两位数的增长速度。

纳米材料具有表面效应、小尺寸效应、光学效应、量子尺寸效应、宏观量子尺寸效应等特殊性质，可以使涂料获得新的功能。一般来说，纳米涂料必须满足两个条件：首先，涂料中至少有一相的粒径尺寸在1～100 nm的粒径范围；其次，纳米相的存在使涂料的性能要有明显的提高或具有新的功能。由于纳米微粒的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，使得它们在磁、光、电、敏感等方面呈现常规材料不具备的特性。因此纳米微粒在磁性材料、电子材料、光学材料、高致密度材料方面有广阔的应用前景。

聚氨酯良好的机械性能和纳米材料的功能性，可作为塑料、橡胶、纤维和涂料等功能性纳米复合材料，广泛应用于建筑、汽车、家电、纺织等众多领域。据媒体报道，台湾地区开广公司成功开发出聚氨酯涂层轻型纳米面料消防衣，重量不到3 kg，比传统消防衣减轻30%～60%的重量。该消防衣的设计是高性能和轻便，具备良好的防火效能，在防水透气及活动性方面很出色，能提升消防员应变力。据报道，我国纳米技术已在防水透气、抗菌、抗紫外线、免烫及自清洁等功能面料应用上获得成功，其中自清洁防水透气复合型面料还获得国际金奖。利用液态水控制技术研制的功能性面料能精确控制水份排向，特别是制成泳衣，能使接触人体的一面保持干爽。将聚氨酯制成纳米级的薄膜复合在面料上可使服装做到耐久型免烫。目前已有纳米技术方面的科研项目实现了产业化。

5　结束语

总而言之，防水透气织物是一种高附加值的产品，不同生产工艺生产的产品各有其特色，聚氨酯是一种新兴的有机高分子材料，因其卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域，正发挥着极大的作用。在涂层材料中，聚氨酯涂层材料具有广泛的应用前景，其中功能性聚氨酯（调温性，形状记忆性）的开发及其在纺织上的应用，对改善涂层织物舒适性具有重要的意义，也是当前防水透气织物发展的重要方向之一。通过涂料行业科技人员的不懈努力，聚氨酯涂料将会发挥出越来越重要的作用。未来以树脂和异氰酸酯为核心的聚氨酯化学，可提供最好、最经济、最灵活的解决方案。众多跨国化工企业已将业务重点和研发中心纷纷转移至亚洲甚至我国市场，为国内聚氨酯企业带来新的商机，使之产业呈现出良好发展前景。