高透湿聚氨酯层压帐篷面料的开发

王 丽，熊艳丽，郭 嫣

（1.新疆石河子职业技术学院，新疆 石河子 832000；2.西安工程大学，陕西 西安 710048）

帐篷面料透湿性与舒适性有很大的关系[1]，本研究设计了一款高透湿层压复合帐篷面料，表层采用高密涤纶平纹机织布，层压膜采用高透湿热塑性聚氨酯微孔膜，里层采用纯棉平纹机织布，通过正交实验及单因素实验确定织物层压复合最优工艺方案。对层压后的织物测试拉伸强力、撕破强力、拒水性、透湿性和透气性，其机械物理性能可满足GB/T 27735—2011/ISO 5912：2003野营帐篷标准中对于旅游帐篷一般使用环境下的要求，同时与里层面料为涤纶的层压织物相比，织物的整体透湿性提高了35%，与涤纶涂层面料相比，透湿性提高了184%，可改善帐篷内湿热现象，提高舒适感。

1 实验部分

1.1 实验材料及测试仪器

1.1.1 实验材料

实验选取的帐篷基布的规格如表1所示。热熔胶粉的参数如表2所示。防水透湿膜的参数如表3所示。

表1 帐篷基布规格参数

表2 聚氨酯热熔胶粉参数

表3 聚氨酯膜参数

1.1.2 实验仪器

平板式压烫仪，ETH-1_50-OOCP-AR可程式恒温恒湿实验机，YG（B）026-500型电子织物强力机，SFZ-H型沾水实验仪。

1.2 测试方法

1.2.1 剥离强力

参照FZ/T 01085—2009《热熔粘合衬剥离强力实验方法》，设置牵引力夹持器运动速度为100 mm/min，夹持器的间距为50 mm，将试样剥开50 mm放入夹持器中，开启测试剥离强力，共测试5组数据，计算平均值。

1.2.2 透湿性

参照GB/T 12704.2—2009《纺织品 织物透湿性实验方法 第2部分：蒸发法》。实验箱设置温度为38 ℃，相对湿度为50%，将34 mL温度为38 ℃的蒸馏水倒入透湿杯中，试样面朝上放在密封杯上，用压环固定好。计算24小时每平方米水分透过织物的重量。

1.2.3 拉伸断裂强力

参照GB/T 3923.1—1997《纺织品 织物拉伸性能 第1部分：断裂强力和断裂伸长率的测定 条样法》。试样尺寸：50 mm×250 mm，梯形取样；隔距长度：200 mm；拉伸速度：100 mm/min，经、纬均测试五块面料，计算平均值。

1.2.4 撕破强力

参照GB/T 3917.3—2009《纺织品 织物撕破性能 第3部分：梯形试样撕破强力的测定》。设置夹钳间距25 mm，拉伸速度100 mm/s，梯形取样，可得到不同经纬位置5组数据，取平均值。

1.2.5 防水性

参照GB/T 4745—1997标准的实验方法，将试样正面放置在卡环上，设置角度为45°，喷嘴距离试样中心150 mm，用250 mL蒸馏水喷淋25 s，将织物水平正面向下，敲打两次，对试样润湿程度进行级别判定。

2 结果与讨论

2.1 层压工艺参数设计和优化

层压复合工艺中织物与薄膜间的上胶量、层压复合时间、压板温度直接影响织物剥离强力和透气性[2]。设计正交实验方案时，将织物与薄膜间的上胶量、层压复合时间、层压温度作为3个影响因素，所得数据如表4所示。

表4 层压复合帐篷面料工艺正交实验方案及结果分析

对剥离强力而言，最优工艺为A2B3C3；影响程度：层压温度＞施胶量＞层压时间。各因素对透湿性的影响程度为：织物与薄膜间上胶量＞热压温度＞热压时间，最优工艺为：A3B2C2。

由剥离强力及透湿性结果分析未得到统一的最优组合，需要进一步分析获得最佳方案。剥离强力的值在A2和A3水平下差异不大，但透湿性在A3条件下显著好于A2水平上，因此A因素选择A3；B因素对织物透湿性和剥离强力影响都较小，从提高织物的透湿性出发，B因素选择B2；C因素是影响织物透湿性的主要因素，对织物剥离强力影响较小，所以C因素应该选择C2；综合分析后，得出最佳层压工艺为A3B2C2，即层压温度140 ℃，层压时间60 s，表层与中间膜的上胶量以及里层与中间膜的施胶量均为20 g /m2。

2.2 层压帐篷面料的性能测试

采用优化后的工艺对设计面料进行层压复合，获得涤纶/高透湿热塑性聚氨酯膜/棉层压复合织物，标记为1#；采用相同工艺层压复合一块涤纶/高透湿热塑性聚氨酯膜/涤纶的复合织物，标记为2#；涤纶织物进行聚氨酯涂层，标记为3#。将2#和3#织物作为对比样，对织物进行测试并分析结果。

2.2.1 织物拉伸断裂性能测试及分析

对3种试样进行拉伸断裂性能测试，试样结果如表5所示。

表5 拉伸断裂强力比较

1#织物拉伸断裂强力略低于2#织物，但明显大于3#织物。复合帐篷布的断裂强力是由基布的力学性能决定的，基布的拉伸断裂强力越大，复合后强力值也大[3]。3块织物的拉伸断裂强力均满足国家帐篷推荐标准对旅游帐篷一般使用环境下的要求800 N。

2.2.2 织物撕破性能测试及分析

对3种试样进行撕破性能测试，结果如表6所示。

表6 撕破强力比较

1#织物的撕破强力略低于2#织物，但优于3#织物。撕破发生时，撕破三角区变大、纱线强度高、受力纱线多，则撕破强力大，反之则小。层压复合织物由于黏合剂的渗入，使织物纱线滑移受阻，撕破三角区变小，撕破强力值变小。复合织物各层的弹性若差异较大，也会导致受撕破力时各层撕破三角区的大小不同，受力不均匀。所以，复合后织物的撕破强力比单层织物的撕破强力大，但小于各层面料撕破强力之和。所测试面料撕破强力值远大于国家帐篷推荐标准旅游帐篷一般使用环境下撕破强力的要求15 N。

2.2.3 织物透湿性能测试及分析

织物透湿性能比较如表7所示。

表7 织物透湿性能比较

1#复合织物的透湿性优于2#复合织物，3#聚氨酯涂层织物透湿性最差。通过将层压复合织物的里层面料设计为高吸湿纤维面料，可以显著提高层压织物整体的透湿性，与里层织物为涤纶的层压织物相比，层压织物的整体透湿性提高了35%；与涤纶涂层面料相比，透湿性提高了184%。高透湿面料可使帐篷内水汽及时排出帐篷外，改善帐篷内湿热、内壁挂露的现象。

2.2.4 防水性能测试及分析

经沾水测试及耐静水压测试，本实验制得的层压帐篷织物的防水性测试结果为5级，耐静水压值为80 kPa，可防暴雨，且防水性优良，满足户外使用需要。

3 结语

以高密涤纶平纹织物为表层面料、热塑性聚氨酯热熔胶和热塑性聚氨酯微孔膜为基材、棉平纹布为里层面料，在热压温度为140 ℃、热压时间为60 s、上胶量为20 g/m2时，制得的层压复合帐篷织物综合性能较优，透湿量可达6 576 g/[m2·（24 h）]，是一款具有高透湿性和舒适性的帐篷面料。