En los últimos años, con la popularidad de las actividades al aire libre, la demanda de textiles con propiedades impermeables y resistentes a las salpicaduras ha aumentado considerablemente entre los consumidores. El proceso principal actual consiste en lograr la impermeabilidad y la resistencia a las salpicaduras mediante recubrimientos o acabados con película, pero presenta inconvenientes como la complejidad y el largo proceso. El procesamiento de acabados impermeables sin flúor en telas de alta densidad permite lograr una alta resistencia a la presión estática del agua, con un proceso corto y sencillo, y la ventaja de un bajo costo. Si bien la resistencia a la presión estática del agua no es tan buena como la de los métodos de recubrimiento o laminación, tras la optimización del proceso, la resistencia a la presión estática del agua puede alcanzar los 5200 Pa o más, y presenta un cierto grado de transpirabilidad, ideal para telas funcionales especiales como batas quirúrgicas, trajes de asalto, ropa de montañismo y telas para tiendas de campaña.
Este estudio seleccionó a Suzhou Leman Polymer Technology Co., Ltd. como agente impermeabilizante sin flúor y utilizó un método de horneado a alta temperatura para aplicar el tratamiento impermeabilizante a telas de algodón puro de alta densidad. Se exploraron los efectos de factores como las especificaciones del tejido, la temperatura y el tiempo de horneado en la resistencia a la presión estática del agua de las telas de algodón puro, y finalmente se desarrolló una solución integral que facilita la producción a gran escala.
1、 Materiales de prueba
Tejido: Tejido de algodón puro (29,2 tex x 29,2 tex, 472 x 315, tejido liso, masa unitaria 220 g/m2);
Reactivo: Agente impermeabilizante sin flúor
Instrumentos: Secador de conformación continua, máquina de horneado de aire caliente (Menfuji de Alemania), horno de secado por chorro eléctrico DHG-9140A, lavadora SDLATLAS Vortex M6, comprobador de humedad de telas YB813, medidor de transpirabilidad digital de presión de agua estática YG461E.
2、 Flujo del proceso
Laminación en frío → recocido → mercerización → teñido → impermeabilización → horneado.
3. Introducción a los métodos de prueba de resultados
Impermeabilidad: medida según la norma AATCC 22-2010 "Repelencia al agua: Prueba de pulverización". Corte 3 muestras (17,78 cm x 17,78 cm) y colóquelas a presión atmosférica durante 4 horas. Inyecte 250 ml de agua destilada a (27 ± 1) °C en el embudo del comprobador y rocíe la parte frontal de las muestras. Compare los patrones de humectación o manchas de la parte frontal con la imagen de clasificación y registre los resultados de cada muestra.
Lavabilidad: El lavado doméstico se realiza de acuerdo con la norma GB/T 8629-2017 "Procedimientos de lavado y secado domésticos para la prueba de textiles". Se prepara una solución con 1 g/l de detergente estándar (AATCC 1993), con una proporción de baño de 1:30. Tras lavar a 40 °C durante 8 minutos, la solución se deshidrata, lo que da como resultado un lavado. Una vez finalizado el programa de lavado, se seca en un horno a 100 °C.
El proceso de lavado industrial es el siguiente: prelavado (50L de agua pura, lavar durante 3 minutos, temperatura del agua 50 ℃) → lavado principal (80L de agua pura, lavar durante 15 minutos, temperatura del agua 60 ℃, 300g de blanqueador oxigenado, 400g de detergente para ropa) → enjuague (50L de agua pura, lavar durante 5 minutos) → lavado de neutralización (50L de agua pura, 200g de ácido neutralizante) → lavado con agua limpia (50L de agua pura, lavar durante 5 minutos).
Resistencia a la presión hidrostática: medida según la norma AATCC 127-2018 "Prueba de presión hidrostática". Corte tres muestras de 200 mm x 200 mm, sin doblar y contaminadas, y colóquelas a presión atmosférica estándar durante 4 horas. Controle la temperatura del agua en contacto con la muestra a (21 ± 2) °C, seque la superficie de sujeción y alinee la superficie de prueba con la superficie del agua. Tras la sujeción, arranque el motor. Si se detecta infiltración en tres puntos de la muestra, registre la presión estática del agua en ese momento, repita el proceso tres veces y promedie el valor para obtener la resistencia a la presión estática del agua de la muestra.
4、 La influencia del proceso de impermeabilización en el efecto impermeabilizante
Exploración experimental de la influencia de los métodos de estiramiento y horneado de un solo paso y de dos pasos en el efecto impermeabilizante. En el método de un solo paso, se utiliza una máquina de estiramiento y conformación. Tras enrollar la tela, esta entra en la sala de secado de la máquina de conformación, donde los procesos de secado y horneado se llevan a cabo conjuntamente para lograr una alta eficiencia de producción, adecuada para la mayoría de los acabados impermeables. El método de dos pasos de estiramiento y horneado utiliza una máquina de estiramiento y conformación para secar el material enrollado, seguido de un horneado. Este proceso ofrece una alta estabilidad. Proceso de un solo paso de estiramiento y horneado: impregnación y agente de laminación en la máquina de estiramiento, 80 g/L de agente impermeabilizante sin flúor, temperatura de 170 ℃, tiempo de 3,5 minutos. Proceso de dos pasos de estiramiento y horneado: aditivo de laminación por inmersión en la máquina de estiramiento (80 g/L de agente impermeabilizante sin flúor, temperatura de secado de 120 ℃, tiempo de secado de 60 segundos) → horneado (temperatura de 170 ℃, tiempo de 3 minutos). Los resultados del tratamiento de impermeabilización sobre tejido de algodón puro utilizando diferentes procesos de impermeabilización se muestran en la Tabla 1.
De la Tabla 1 se desprende que el rendimiento impermeable del método de estiramiento y horneado en un solo paso no difiere significativamente del del método de estiramiento y horneado en dos pasos, pero la resistencia a la presión estática del agua es significativamente inferior. Esto se debe a que, incluso reduciendo la velocidad del vehículo y prolongando el tiempo de penetración del fluido de trabajo, el método de un solo paso de horneado directo a alta temperatura no logra penetrar completamente en la tela, y el agente impermeabilizante sin flúor se reticula en la superficie de la tela, lo que afecta a la resistencia a la presión estática del agua. Por lo tanto, se decidió utilizar el método de estiramiento y horneado en dos pasos para procesar telas de algodón puro con alta resistencia a la presión estática del agua.
5. La influencia de las diferentes especificaciones de organización de la tela en el efecto impermeabilizante.
Considerando que las telas con alta resistencia a la presión estática del agua se usan generalmente para uso externo y fines funcionales, la masa por unidad de área de la tela está limitada a (200 ± 20) g/m². Las especificaciones se seleccionan como algodón puro 29,2 tex x algodón puro 29,2 tex, 472 x 315, y la organización del diseño es simple, sarga 2/1, peso de trama plano y cuadrado. Adoptando un proceso de procesamiento de dos pasos de estiramiento y horneado, el fluido de trabajo impermeable es 80 g/L de agente impermeable sin flúor, con dos inmersiones y dos laminados, y una tasa residual de laminado del 65%; Secar a 120 ℃ y luego hornear a 170 ℃ durante 3 minutos. La influencia de diferentes estructuras de tela en el rendimiento impermeable se muestra en la Tabla 2.
De la Tabla 2, se puede observar que cuando el número de hilos de la tela y la densidad de urdimbre/trama permanecen sin cambios, solo cambiar el patrón de organización resulta en cambios significativos en la impermeabilidad y la resistencia de la tela a la presión estática del agua. Clasificados en orden descendente de excelencia de rendimiento: tejido liso, sarga 2/1, peso de trama plano, sarga 3/1 y tejido cuadrado. El tejido liso puede alcanzar una resistencia a la presión estática del agua de 5200 Pa, mientras que otros tejidos no han alcanzado 5200 Pa. Esto indica que la influencia de la estructura de la tela en la resistencia a la presión estática del agua es muy obvia. El tejido liso tiene la mejor resistencia a la presión estática del agua porque tiene la mayor cantidad de puntos de entretejido y menos poros. Para investigar más a fondo la relación entre las especificaciones de organización y la resistencia de la tela a la presión estática del agua, se modificaron la densidad de urdimbre y trama mientras que el número de hilos y la organización se mantuvieron sin cambios. La impermeabilidad y la resistencia a la presión estática del agua de la tela se probaron por separado, y los resultados se muestran en la Tabla 3.
De la Tabla 3 se desprende que, para una estructura de tejido liso de 29,2 tex x 29,2 tex, a medida que aumenta la densidad del tejido, la resistencia a la presión estática del agua también aumenta. Cuando la densidad alcanza 472 x 315, la resistencia a la presión estática del agua supera los 520 Pa. Por lo tanto, el aumento de la densidad del tejido conlleva un aumento lineal de la dificultad de tejido, mientras que la mejora de la resistencia a la presión estática del agua no es significativa. Tras un análisis exhaustivo, se seleccionaron los tejidos lisos de algodón puro de 29,2 tex x 29,2 tex y 472 x 315 como especificaciones estándar para este tejido resistente a la alta presión hidrostática.
6、 La influencia de la temperatura y el tiempo de horneado en el efecto impermeabilizante
El tiempo y la temperatura de horneado influyen significativamente en la impermeabilización. Se utiliza la tecnología de dos pasos: estirado → horneado, con agente de inmersión y laminado en la máquina de estirado, 80 g/L de impermeabilizante sin flúor, temperatura de secado de 120 °C y tiempo de secado de 60 segundos. Se estudia la influencia de la temperatura y el tiempo de horneado en la impermeabilización y la resistencia a la presión estática del agua, cuyos resultados se muestran en la Tabla 4.
De la Tabla 4 se desprende que, a medida que aumenta la temperatura de horneado, también aumentan la resistencia a la presión estática del agua y la impermeabilidad del tejido. Dado que, durante el horneado, a mayor temperatura, mayor regularidad en la disposición de los grupos hidrófobos en la superficie de la fibra, las altas temperaturas también favorecen la liberación de grupos isocianato por los agentes reticulantes, lo que mejora el grado de reticulación entre el isocianato, los grupos hidrófobos y los -OH, y mejora la resistencia a la presión estática del agua. Cuando la temperatura de horneado es de 170 °C, un aumento continuo de la temperatura resultará en un aumento limitado de la resistencia a la presión estática del agua y la impermeabilidad. Por lo tanto, se determinó una temperatura de horneado de 170 °C. Con base en el experimento anterior, se determinó una temperatura de horneado de 170 °C y se estudió el efecto del tiempo de horneado en la impermeabilidad y la resistencia a la presión estática del agua. Los resultados se muestran en la Tabla 5.
En la Tabla 5, se observa que, a medida que se prolonga el tiempo de horneado, la impermeabilidad mejora continuamente. Esto se debe a que el tiempo de horneado se prolonga y la reticulación entre los grupos isocianato y los grupos hidrófobos en la superficie de la fibra es más completa. El horneado a largo plazo también proporciona tiempo suficiente para la disposición ordenada de los grupos hidrófobos en la superficie de la fibra. Con un tiempo de horneado de 3 minutos, la impermeabilidad alcanza 100 puntos y la resistencia a la presión estática del agua alcanza 5200 Pa o más. Al continuar extendiendo el tiempo, la mejora en la impermeabilidad y la resistencia a la presión estática del agua es limitada. Por lo tanto, el tiempo de horneado se determinó en 3 minutos.
7、 Conclusión
(1) Se ha investigado la fórmula del fluido de trabajo impermeable. Tras un secado prolongado, la tela de algodón puro puede soportar una presión de agua estática de hasta 5200 Pa y presenta una buena resistencia al lavado. Incluso después de 30 lavados con agua en condiciones domésticas, mantiene una excelente resistencia a la presión de agua estática y una excelente impermeabilidad.
(2) El proceso de estiramiento → horneado es el siguiente: aditivo de laminado por inmersión en máquina de estiramiento (80 g/L de agente impermeable sin flúor, temperatura de secado de 120 ℃, tiempo de secado de 60 segundos) → horneado (temperatura de 170 ℃, tiempo de 3 minutos).
Hora de publicación: 26 de junio de 2024