涂布贴合技术与应用.ppt
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1、塗佈貼合技術與應用1課程重點說明。一.塗佈貼合基本材料。二.塗佈貼合加工技術。三.防水透濕織物加工。四.塗佈貼合加工管理前言廣義塗佈貼合廣義塗佈貼合:在一種物質表面塗上另一種物質,改變原物質物性、外觀、提高原物質功能紡織業塗佈貼合定義紡織業塗佈貼合定義:改變紗與布料物性、外觀、提高原織物功能附加價值,如Fiber塗佈,織物塗佈。紗線方面著重:短纖、長纖、混紡紗、防火高強力紗(kevlar、Nomex)等 織物方面著重:梭織、針織布、非織物等加工,從 塗佈貼合塗佈貼合以物理(機械)、化學(樹脂)方法提高織物附加價值布種特性設備特殊功能設計樹脂開發適於塗佈貼合機械樹脂混合摻配技術加工條件-機台條件
2、設定 3製程管理加上商企.開發.銷售能力嚴密結合的產業產業用紡織品之範疇4運動、防風、保暖5流行舒適6工安、軍警消防防護性78塗層劑及化工原料製造商紡織業塗層設備製造商塗層工業服裝、製鞋、家俱、戶外用品等製造業批發商、銷售商 塗層工業垂直供應鏈9一.塗佈貼合基本材料-基材10織物塗佈貼合能獲得的性質織物性質織物性質外觀和美感外觀和美感改善尺寸安定性提高硬挺性增加懸墜性提高摩擦力抗皺防護透濕、透氣、透液控制提高隔音性增加手感增加厚度親、疏水性控制賦予特殊性能光澤外觀不透明性高能見度(螢光)金屬效果表面觸感(光滑、粗糙)珠光效果遮光功能性功能性塗層使用之特殊原料塗層使用之特殊原料防雨、防水性耐化學
3、性防風防塵隔氣熱遮蔽電磁波遮蔽顏料金屬粉體相變化材濕潤劑反光/螢光/發光材料導電材料抗菌劑防火劑織物準備(塗層織物準備(塗層/貼合成敗先決條件)貼合成敗先決條件)1.精練:淨除織物雜質,機械污物、漿料、蜡、油、有機矽類;但精練引起:精練劑、鹼、濕潤劑、消泡劑(SI系)殘留(完全乾淨織物不易取得,合成纖維太乾淨靜電產生加工困難與安全)2.染色:染料牢度、固色劑、浴中柔軟劑等3.後整理加工:依需要表面物化性付與;並考慮加工成品手感、接著強度、功能性等撥水加工:dipping/padding,單面撥水-foam加工、rotary印花(降低接著風險)壓光、起磨毛、等離子加工等驗布接布問題(不良率禍源)
4、織物張力與表面張力?一.塗佈貼合基本材料-基材11代工廠最大代工廠最大困擾困擾一.塗佈貼合基本材料-基材12織物前處理織物前處理塗佈貼合產生之問題塗佈貼合產生之問題精練1.織物雜質:機械污物、漿料、蜡、油、有機矽類2.精練藥劑:精練劑、鹼、濕潤劑、消泡劑(SI系)殘留1.影響剝離強度染色染料牢度、固色劑、浴中柔軟劑1.染料牢度不佳易遷移及變色2.固色劑及浴中柔軟劑易造成接著性不佳預整理加工撥水加工:dipping/padding單面撥水-foam加工、rotary印花(降低接著風險)壓光、起磨毛、等離子加工驗布接布問題(不良率禍源)織物張力與表面張力1.撥水度過高易造成剝離強度過低(可由撥水度
5、ATR檢測)2.撥水度過低易造成手感不佳3.四面彈織物張力控制不佳易造成捲邊一.塗佈貼合基本材料-基材13織物前處理織物前處理塗佈貼合產生之問題塗佈貼合產生之問題定型1.基布平整與縮率穩定2.熱定型溫度必須高於塗佈貼合溫度3.基布(伸)縮率/塗層、膜(伸)縮率一致(尤其水洗后、回潮、低溫乾燥)4.性量(幅寬、織物密度)確認(尤其四面彈性布)5.耳吊、斜紗1.基布不平整與縮率不穩易造成塗層與貼合皺捲2.熱定型溫度必須高於塗佈貼合溫度,否則織物易縮3.織物定型不佳,水洗後易造成皺縮4.織物伸縮率需經過測試與調整,避免捲縮5.耳吊、斜紗易造成貼合不良及印花布變形一.塗佈貼合基本材料-樹脂14項目項
6、目用途用途亞克力係樹酯傘布、帳篷、輕雨衣PU樹酯雪衣、衣料PU樹酯(濕式)合皮、內裝材天然橡膠橡膠布PVC樹酯PVC皮、壁材Chloroprene(氯丁二烯)防寒物、阻燃薄膜Nylon(濕式)鞋內底材、皮包類塗佈用樹脂之用途成本柔軟性透明性接著性密合性乾洗性彈性回復阻燃性耐熱性耐光性耐候性耐寒性耐磨耗性耐油性亞克力係樹酯 X XPU樹酯PU樹酯(濕式)天然橡膠PVC樹酯Chloroprene(氯丁二烯)Nylon(濕式)15一.塗佈貼合基本材料-樹脂佳,佳,可,可,尚可,尚可,X不行不行塗佈用樹脂之特性(一)16聚合物聚合物性能或優點性能或優點缺點缺點典型產品典型產品聚氯乙烯(PVC)其塑性溶
7、膠和水性化合物有廣泛的用途和性能阻燃性高耐油性、耐溶劑性和耐磨性佳可熱接合低溫下會龜裂增塑劑遷移耐熱及抗老化性能一般防水防油布、覆蓋物、大型帳棚及建築布膜家具裝飾(人造皮革)防護服裝休閒產品聚氨酯(PU)有溶劑型或水溶性,韌性、延伸性、耐候性和耐磨性好易褪色、耐水解性差阻燃性一般價格較高防水透濕防護服裝飛行救生衣黏合劑人造皮革丙烯酸樹脂(壓克力樹脂)性能廣泛,可與其他膠料混合使用,抗紫外線性和透明性佳不具阻燃性,需與具阻燃性物質混合用於汽車座椅的背面塗層可作為非織物或玻璃纖維之黏合劑防水油步的塗層一.塗佈貼合基本材料-樹脂塗佈用樹脂之特性(二)17纖維塗層用樹脂的種類一.塗佈貼合基本材料-樹脂
8、高分子塑性體樹脂如PVC樹脂、Rubber樹脂。溶劑型樹脂如Acrylic及PU樹脂、Rubber系列。水性樹脂(水分散型或乳化型)如A/C及PU。100%固成份樹脂如PU樹脂或其他熱熔膠。纖維塗層用樹脂的種類纖維塗層用樹脂的種類芳香族系4,DIPHENYLMETHANE DIISOCYANATE(MDI)TOLYLENE DIISOCYANATE(TDI)1,5 NAPHUTHALENE DIISOCYANATE(NDI)脂環族系水添MDI(HDI)ISOPHOLON DIISOCYANATE(IPDI)XYLENE DIISOLYANATE (XDI)脂肪族系HEXAMETHLENE DI
9、ISOLYANATE (HDI)18Polyisocyanate的種類一.塗佈貼合基本材料-樹脂Polyisocyanate有脂肪族系、脂環族系、芳香族系此類,其中又以芳香族的MDI和TDI使用最廣泛。芳香族Polyisocyanate為有優良的機械性、耐熱性,但是Isocyanate有芳香環連繫之故,易受紫外線的影響,易變黃之缺點。此變黃化改良Type為脂肪族系、脂環族系之Polyisocyanate,雖高價格,但是為要避免於黃變之故,在於纖維加工上,已有很多人在使用了。纖維塗層用樹脂的種類纖維塗層用樹脂的種類脂肪族Polyester系價格也較便宜,有柔軟性、屈曲性、機械的強度、接著性之優良
10、性能之故。但是其缺點就是耐水解不好,此Type在加工後經23年過後,性能也跟隨著大幅下降。所以為了改良耐水解問題,改使用PTMG系的人也多起來了,但是PTMG系也是有缺點的,缺點則是耐候性、接著性、耐乾洗性也都不佳,以致於用途上有被限定在。耐久年數10年以上程度要求的時候,目前可看見的是使用POLYCARBONATE系的。POLYCARBONATE系在價格、柔軟性、屈曲性等雖有缺點,但是與其耐水解性、耐候性、耐熱性的優良特性下,漸漸有使用在耐久資材用途上。19Polyol的種類PolyolPolyol種類種類優點優點缺點缺點PolyetherPPGPEGPTMG脂肪族Polyester系芳香族
11、Polyester系Polycarbonate系Polysiloxane系耐加水分解性、防霉性、低溫屈曲性吸水性(物性是以ETHER為最好)柔軟性、屈曲性、機械的強度、接著性金屬接著性耐水解性、耐候性、耐熱性耐摩耗性、透濕性耐候性、接著性、耐乾洗性耐水解性剛直性價格、柔軟性、屈曲性價格一.塗佈貼合基本材料-樹脂20樹脂調配樹脂調配 樹脂有水系、溶劑型、乳化型 依產品要求、加工機台調配參數如下:固成份、粘度、離子性、模數、延伸率等樹脂混合調配順序、添加物混合均勻分散、架橋劑添加pot life問題、溫度&架橋時間等1.水性樹脂塗佈樹脂的混合:聚合物(PVC、PU、Si膠、AC、橡膠)增黏劑、水(
12、氨水)添加劑(色料、CaCO3、SiO2、柔軟劑、分散劑、離子封鎖劑)架橋劑 2.溶劑型樹脂塗佈樹脂的混合:樹脂(PVC、PU、Si膠、AC、橡膠)溶劑(DMF、MEK、TOL)架橋劑 添加劑 一.塗佈貼合基本材料-樹脂1.接著機制 1)材料間的機械互鎖(物理性)2)聚合物分子在界面間的擴散 3)靜電力(物理性)4)接著劑與基材之間原子與分子間的吸引力(包含化學健)2.表面張力 液體(水、水膠、溶劑膠、熱熔膠)在另一固體表面濕潤難易度;液體表面張力固體表面張力:不易濕潤 液體表面張力 6000 g/m224hr;JIS L1099A 5000g/m224hr)、手感柔軟、節約原料(較一般塗層節
13、省約60%以上之原料)及能源等。惟其缺點為耐水壓通常低於1000mmH2O且耐摩擦性較差。其產品可用於衣著面料、裝飾材料、遮光材料及地毯背膠等。添加適量架橋劑以加強與材質的接著性及耐水洗性。40樹脂調配注意事項:樹脂選擇與調配依造液順序添加劑應注意事項送液與過濾41樹酯調配範例樹酯調配範例直接塗佈溶劑型樹脂塗佈的混合(親水型)TRCB010為底料TRCT020為面料。TRCB-010為乾式Coating親水型透濕底料用之PU樹脂,透濕度可達ASTM 5000 gm/m2/24hr以上TRCT-020為乾式Coating親水型透濕面料用之PU樹脂,透濕度可達ASTM 5000 gm/m2/24h
14、r以上參考加工配方:加工條件:樹酯調配範例直接塗佈溶劑型樹脂塗佈的混合(親水型)底料配方底料配方面料配方面料配方TRCB-010100TRCT-020100PN-55(架橋劑)48MEK530AD-31(促進劑)13平滑劑04MEK020色料035基布基布(染定染定)底料底料面料面料撥水壓光塗佈量20100g/m2塗佈量50200g/m2W/RNylon/PET烘箱100-120-150烘箱溫度100-120-16090100 14016042加工流程:(二)樹酯調配範例直接塗佈溶劑型樹脂塗佈的混合(乾式微多孔型)43塗佈液之建議配方打底面料如何做好乾式微多孔防水透濕加工如何做好乾式微多孔防水
15、透濕加工:1.1.造液送料問題造液送料問題.2.2.溫度溫度.濕度控制問題濕度控制問題.3.3.密閉加工技術系統的突破密閉加工技術系統的突破.(二)樹酯調配範例直接塗佈溶劑型樹脂塗佈的混合(乾式微多孔型)44烘箱進入區:溶劑(MEK)在此區蒸發。此區域之溫度不可太高4070為宜且風量降低。烘箱中間區:溫度控制在80100之間,聚氨基甲酸乙酯樹脂在此區段因為溶劑之逸出而開始沉積、凝固。烘箱終端區:剩餘的稀懌劑(Toluene)及水在150(300)下蒸發逸出,形成微多孔且具彈性的PU膜,屬於開放式空孔的構造。不僅溫度之控制為重要影響因素之一,滯留烘箱中之時間亦須精確地控制,一般而言在烘箱內之滯留
16、時間以130至2為宜。前處理方式:A.基布前處理:經撥水處理及燙平加工B.加工條件1.塗布液經塗布加工後凝固:30、DMF濃度10以下、並經滾輪絞乾。水洗:60 x2分鐘、並經滾輪絞乾。乾燥:120 x2分鐘。2.定型加工:160 x30秒塗佈液之建議配方CU-970TB/DL-WHITE/CL-100/DMF=100/5/1/1030(二)樹酯調配範例直接塗佈溶劑型樹脂塗佈的混合(濕式微多孔型)45調配與加工注意事項(二)樹酯調配範例直接塗佈溶劑型樹脂塗佈的混合(濕式微多孔型)461.聚氨基甲酸酯樹脂彈性體高分子之選擇 8.凝固浴中DMF之濃度2.加工液固成份之最適化探討 9.凝固浴溫度3.
17、添加劑之選擇 10.初壓榨時間4.加工液之黏度 11.壓榨之程度5.脫泡及脫空氣之控制 12.水洗效率6.織物之種類及構造 13預乾條件7.塗佈量 14.後處理條件8.凝固前之停置時間 9.初接觸壓力 塗佈液之建議配方樹酯調配範例Foam coating47物性物性外觀 略黏稠的半透明液狀組成 聚酯型水性樹脂離子性 陰離子固成份 40.01.5%pH值 7.51.0有機溶劑 丙酮(低於1%)安定性 5-40 儲存至少6個月以上加工應用配方加工應用配方本樹脂經添加適量泡沫安定劑後高速攪拌,使泡比為3-5倍,再加入增稠劑及架橋劑(亦可添加色膏使藥劑染色),持續高速均勻攪拌後即可使用。建議配方如下:
18、樹脂 100 g泡沫安定劑 2 5 g增稠劑(視需求)1.0 2.0 g架橋劑 3.0 5.0 g色膏(視需求)0.3 1.0 g調配與加工注意事項樹酯調配範例Foam coating48不同成膜方式所形成薄膜構造的特性比較49 皮膜構造項目親水性無孔膜連續微多孔膜乾式成膜乾式成膜濕式成透濕性耐水壓剝離強度加工物手感樹脂價格塗液之安定性加工流程機械成本加工成本備 註:極佳 佳 普通 差50離型轉移貼合 1.設備(塗佈機頭、風箱風速控制)離型紙需求 依產品規劃設計.2.經由1.2.(3)段塗層1.2.(3.4)段風箱可抽膜亦可 即剝.3.以防水透濕成衣織物加工著重於耐水壓、透濕度 、剝離強度(水
19、洗)少有外觀要求(合成皮著重外 觀流行與功能).4.如何生產出客戶之需求:樹脂應用(面料.底料搭配與選擇).造液調配技術.加工條件(間隙.風量.溫度.速度.張力)離型轉移貼合51PUPU合成皮乾式製程合成皮乾式製程(轉移法轉移法)示意圖示意圖 5355離型轉貼過程56離型轉貼加工品質優缺說明高密度無塗層織物具有透濕效果,以及經緯紗線交織時所形成的微孔結構,使人體活動時所產生的汗氣能擴散出體外;此種織物未經途佈或貼合加工,大部份採用微纖維(Microfiber)與高支數、高密度通氣性棉織物,再經氟素或矽利康樹脂撥水劑及水性樹脂處理,壓光使織物具防止小雨,且具高透濕性能;而觸感柔軟是最大優點。此種
20、織物紗線間隙約410 m 左右,其防水性能較差約400700mmH2O。除非經耐久性撥水處理,否則經水洗後,織物表面撥水性能會逐漸下降,這是其最大缺點。緊密型織物的優點在於製備工藝簡單,主要是紗線和絲纖度的變化,製成的衣物懸垂性好,透濕性好。但該織物耐水壓較低,大大限制了它的應用範圍。57高密度織物防水透濕加工高密度織物防水透濕加工 58塗層(塗布塗層(塗布/貼合)織物:貼合)織物:就制程而言,又可區分為直接塗布、泡沫塗布、濕式塗布及薄膜貼合就制程而言,又可區分為直接塗布、泡沫塗布、濕式塗布及薄膜貼合等;若以膜層構造而言,則區分為無孔質親水性膜層、與微多孔疏水等;若以膜層構造而言,則區分為無孔
21、質親水性膜層、與微多孔疏水性膜層,其透濕防水機能指針,則因制程與配方之差異而各具特色,性膜層,其透濕防水機能指針,則因制程與配方之差異而各具特色,其濕阻抗其濕阻抗Ret值約約520,耐水壓,耐水壓200010000mmH2O,適用於專業運,適用於專業運動外套、運動用風衣、耐候性外衣、滑雪衣、登山外套等動外套、運動用風衣、耐候性外衣、滑雪衣、登山外套等產品。品。防水處理之高密度織物:防水處理之高密度織物:系一種物理性質之組織防水織物,必須大幅度提升織物之密度,系一種物理性質之組織防水織物,必須大幅度提升織物之密度,盡可能縮小織物結構孔隙(織造之緊度係數及纖維規格之細度、橫斷盡可能縮小織物結構孔隙
22、織造之緊度係數及纖維規格之細度、橫斷面、沸水收縮率具關鍵性影響),再依據不同市場之防水需求施予不面、沸水收縮率具關鍵性影響),再依據不同市場之防水需求施予不同配方及條件之撥水劑與填塞劑,以控制孔隙之大小,達成市場所要同配方及條件之撥水劑與填塞劑,以控制孔隙之大小,達成市場所要求之透濕性與防水性之平衡。以高密度織物作基材,經過壓光加工與求之透濕性與防水性之平衡。以高密度織物作基材,經過壓光加工與高分子填塞劑處理,可獲得濕阻抗高分子填塞劑處理,可獲得濕阻抗Ret值6,耐水壓,耐水壓10002000mmH2O之織物,適用於運動休閒外套、風衣、羽毛衣等之織物,適用於運動休閒外套、風衣、羽毛衣等產品。
23、品。59(1)、無孔質親水性膜層:、無孔質親水性膜層:塗層織物之透濕防水機能性指針的高低除與其塗層制程相關外,膜層塗層織物之透濕防水機能性指針的高低除與其塗層制程相關外,膜層構造是透濕性與防水性之關鍵,以無孔質親水性膜層為例,利用構造是透濕性與防水性之關鍵,以無孔質親水性膜層為例,利用PU樹樹脂主鏈上之親水性官能基集團,達到透濕效果,其孔徑小於脂主鏈上之親水性官能基集團,達到透濕效果,其孔徑小於0.001m達達到其防水效果,其加工方式可透過直接塗布或轉移貼合完成無孔質親到其防水效果,其加工方式可透過直接塗布或轉移貼合完成無孔質親水性膜層織物,其透濕性較微多孔疏水性膜層織物為低,防水性與耐水性膜
24、層織物,其透濕性較微多孔疏水性膜層織物為低,防水性與耐水洗性較微多孔疏水性膜層織物為高,但塗層織物若不經後塗布與撥水洗性較微多孔疏水性膜層織物為高,但塗層織物若不經後塗布與撥水加工,則易於遇水後膨潤(水加工,則易於遇水後膨潤(Swelling)導致膜層耐磨性下降而剝離。)導致膜層耐磨性下降而剝離。60(2)、微多孔疏水性膜層:、微多孔疏水性膜層:以以微多孔疏水性膜層為例,利用微多孔疏水性膜層為例,利用W/O乳化型樹脂予以適當乳化處理後,直乳化型樹脂予以適當乳化處理後,直接塗布於織物上,經烘箱逐步將樹脂中部同揮發速率之溶劑予以揮發,造接塗布於織物上,經烘箱逐步將樹脂中部同揮發速率之溶劑予以揮發,
25、造成相轉換而形成微多孔膜,其孔徑為成相轉換而形成微多孔膜,其孔徑為0.13m,。另一種方式為利用,。另一種方式為利用PU樹樹脂溶液塗布於織物表面,再經凝固浴,濕式凝固成微多孔膜,利用水與溶脂溶液塗布於織物表面,再經凝固浴,濕式凝固成微多孔膜,利用水與溶劑(劑(D.M.F.)之置換及勒沙特列原理()之置換及勒沙特列原理(Le Chateliers Principle)產生孔隙生孔隙並控制其大小與密度,此種膜層具互相連通之蜂巢狀結構,其孔徑為並控制其大小與密度,此種膜層具互相連通之蜂巢狀結構,其孔徑為0.52m,為使其防、撥水效果更加提升,可於塗層表面再施予氟素撥水劑處,為使其防、撥水效果更加提升
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