De laatste jaren is, door de toenemende populariteit van buitenactiviteiten, de vraag naar water- en spatwaterdichte textielsoorten sterk toegenomen. De gangbare methode om water- en spatwaterdicht te worden, is momenteel het aanbrengen van een coating of film. Deze methode kent echter nadelen, zoals een complex proces en een lange productietijd. Het aanbrengen van een fluorvrije waterdichte afwerking op dicht geweven stoffen biedt een hoge weerstand tegen statische waterdruk, met een kort en eenvoudig proces en lage kosten. Hoewel de weerstand tegen statische waterdruk niet zo goed is als bij coating- of lamineermethoden, kan deze na procesoptimalisatie nog steeds 5200 Pa of hoger bereiken. Bovendien behoudt de stof een zekere mate van ademend vermogen, waardoor deze geschikt is voor speciale functionele toepassingen zoals operatiejassen, gevechtspakken, bergbeklimmerskleding en tentdoeken.
In deze studie werd Suzhou Leman Polymer Technology Co., Ltd. geselecteerd als fluorvrij waterdichtingsmiddel en werd een hogetemperatuurbakmethode gebruikt om een waterdichtingsbehandeling uit te voeren op dicht geweven, zuiver katoenen stoffen. De effecten van factoren zoals weefselspecificaties, baktemperatuur en baktijd op de statische waterdrukbestendigheid van zuiver katoenen stoffen werden onderzocht, en uiteindelijk werd een complete oplossing ontwikkeld die geschikt is voor grootschalige productie!
1. Testmateriaal
Stof: Zuiver katoen (29,2 tex x 29,2 tex, 472 x 315, platbinding, massa per oppervlakte-eenheid 220 g/m2);
Reagens: Fluorvrij waterdichtingsmiddel
Instrumenten: Continu vormdroger, heteluchtdroogmachine (Duits Menfuji), DHG-9140A elektrische heteluchtdroogoven, SDLATLAS Vortex M6 wasmachine, YB813 stofvochtigheidsmeter, YG461E digitale adembaarheidsmeter voor statische waterdruk.
2. Processtroom
Koudgewalste partij → gloeien → mercerisatie → verven → waterdicht maken → bakken.
3. Inleiding tot resultaattestmethoden
Waterdichtheid: gemeten volgens AATCC 22-2010 “Waterafstotendheid: Spuitproef”. Snijd 3 stukken (17,78 cm x 17,78 cm) van de monsters en plaats deze gedurende 4 uur onder standaard atmosferische druk. Injecteer 250 ml gedestilleerd water van (27 ± 1) ℃ in de trechter van de tester en besproei de voorkant van de monsters. Vergelijk de bevochtigings- of vlekkenpatronen op de voorkant met de beoordelingsafbeelding voor de beoordeling en noteer de beoordelingsresultaten van elk testmonster.
Wasbaarheid: Thuis wassen gebeurt volgens GB/T 8629-2017 “Was- en droogprocedures voor het testen van textiel in huishoudens”. Er wordt een oplossing bereid met 1 g/L standaardwasmiddel (AATCC 1993), met een badverhouding van 1:30. Na 8 minuten wassen op 40 ℃ wordt de oplossing gedroogd, wat resulteert in één wasbeurt. Na afloop van het wasprogramma wordt het kledingstuk in een oven gedroogd op 100 ℃.
Het industriële wasproces is als volgt: voorwas (50 liter zuiver water, wassen gedurende 3 minuten, watertemperatuur 50 ℃) → hoofdwas (80 liter zuiver water, wassen gedurende 15 minuten, watertemperatuur 60 ℃, 300 g zuurstofbleekmiddel, 400 g wasmiddel) → spoelen (50 liter zuiver water, wassen gedurende 5 minuten) → neutraliserende was (50 liter zuiver water, 200 g neutraliserend zuur) → wassen met schoon water (50 liter zuiver water, wassen gedurende 5 minuten).
Hydrostatische drukweerstand: gemeten volgens AATCC 127-2018 “Hydrostatische druktest”. Snijd drie niet-gevouwen en verontreinigde monsters van 200 mm x 200 mm en plaats deze gedurende 4 uur onder standaard atmosferische druk. Houd de temperatuur van het water dat in contact komt met het monster op (21 ± 2) ℃, droog het klemoppervlak en zorg ervoor dat het testoppervlak naar het wateroppervlak is gericht. Start na het klemmen de motor. Registreer de statische waterdruk op de drie plaatsen waar water in het monster is gedrongen. Herhaal dit drie keer en neem de gemiddelde waarde om de statische waterdrukweerstand van het monster te bepalen.
4. De invloed van het waterdichtingsproces op het waterdichtingseffect
Experimenteel onderzoek naar de invloed van de éénstaps rek- en bakmethode en de tweestaps rek- en bakmethode op het waterdichtmakend effect. Bij de éénstapsmethode wordt een rek- en vormmachine gebruikt. Nadat de stof is opgerold, komt deze in de droogkamer van de vormmachine terecht, waar het droog- en bakproces gelijktijdig worden uitgevoerd voor een hoge productie-efficiëntie. Deze methode is geschikt voor de meeste waterdichtmakende afwerkingen. Bij de tweestaps rek- en bakmethode wordt de opgerolde stof eerst gedroogd met een rek- en vormmachine, gevolgd door het bakken. Dit proces heeft een hoge stabiliteit. Eénstaps rek- en bakproces: impregneren en rollen met de rekmachine, 80 g/l fluorvrij waterdichtingsmiddel, temperatuur 170 ℃, tijd 3,5 minuten. Tweestaps rek- en bakproces: onderdompelen in het roladditief (80 g/l fluorvrij waterdichtingsmiddel) met de rekmachine, droogtemperatuur 120 ℃, droogtijd 60 seconden) → bakken (temperatuur 170 ℃, tijd 3 minuten). De resultaten van de waterdichtingsbehandeling van puur katoenen textiel met behulp van verschillende waterdichtingsprocessen worden weergegeven in tabel 1.
Uit tabel 1 blijkt dat de waterdichtheid van de éénstaps rek- en bakmethode niet significant verschilt van die van de tweestaps rek- en bakmethode, maar dat de statische waterdrukbestendigheid aanzienlijk lager is. Dit komt doordat bij de éénstapsmethode met direct bakken op hoge temperatuur, zelfs bij een lagere voertuigsnelheid en een langere indringtijd van de vloeistof, de vloeistof de stof niet volledig kan doordringen. Bovendien vormt het fluorvrije waterdichtingsmiddel dwarsverbindingen aan het oppervlak van de stof, wat de statische waterdrukbestendigheid beïnvloedt. Daarom is besloten om de tweestaps rek- en bakmethode te gebruiken voor de productie van puur katoenen textiel met een hoge statische waterdrukbestendigheid.
5. De invloed van verschillende weefstructuurspecificaties op het waterdichtheidseffect
Aangezien stoffen met een hoge weerstand tegen statische waterdruk doorgaans worden gebruikt voor buitengebruik en functionele doeleinden, is de massa per oppervlakte-eenheid van de stof beperkt tot (200 ± 20) g/m². De specificaties zijn als volgt: puur katoen 29,2 tex x puur katoen 29,2 tex, 472 x 315, en de weefstructuur is plat, 2/1 keperbinding, inslaggewicht plat en vierkant. Er wordt een tweestaps verwerkingsproces toegepast van rekken en bakken. De waterdichtingsvloeistof bestaat uit 80 g/L fluorvrij waterdichtingsmiddel, met twee onderdompelingen en twee rolbeurten, en een rolrestpercentage van 65%; gedroogd bij 120 ℃ en vervolgens gebakken bij 170 ℃ gedurende 3 minuten. De invloed van verschillende stofstructuren op de waterdichtheidsprestaties wordt weergegeven in Tabel 2.
Uit tabel 2 blijkt dat, wanneer de garendikte en de schering-/inslagdichtheid van de stof ongewijzigd blijven, alleen een verandering in het weefpatroon al significante veranderingen teweegbrengt in de waterdichtheid en de weerstand tegen statische waterdruk van de stof. In aflopende volgorde van prestatie: platbinding, 2/1 keperbinding, inslaggewicht plat, 3/1 keperbinding en vierkantbinding. De platbinding bereikt een weerstand tegen statische waterdruk van 5200 Pa, terwijl de andere stoffen dit niet halen. Dit toont aan dat de invloed van de weefstructuur op de weerstand tegen statische waterdruk zeer duidelijk is. De platbinding heeft de beste weerstand tegen statische waterdruk omdat deze de meeste inslagpunten en de minste poriën heeft. Om de relatie tussen weefstructuur en de weerstand van de stof tegen statische waterdruk verder te onderzoeken, werden de schering- en inslagdichtheid gewijzigd terwijl de garendikte en de structuur ongewijzigd bleven. De waterdichtheid en de weerstand tegen statische waterdruk van de stof werden afzonderlijk getest en de resultaten zijn weergegeven in tabel 3.
Uit tabel 3 blijkt dat voor een platbinding van 29,2 tex x 29,2 tex de weerstand van de stof tegen statische waterdruk navenant toeneemt naarmate de weefseldichtheid stijgt. Bij een dichtheid van 472 x 315 is de weerstand tegen statische waterdruk hoger dan 520 Pa. Op basis hiervan leidt een hogere weefseldichtheid tot een lineaire toename van de weefmoeilijkheid, terwijl de verbetering van de weerstand tegen statische waterdruk niet significant is. Na uitgebreide overwegingen zijn platbindingen van puur katoen van 29,2 tex x 29,2 tex en 472 x 315 uiteindelijk gekozen als de standaardspecificaties voor deze stof met hoge weerstand tegen hydrostatische druk.
6. De invloed van baktemperatuur en -tijd op het waterafstotende effect
De baktijd en baktemperatuur hebben een belangrijke invloed op het waterdichtmakende effect. Er wordt gebruikgemaakt van een tweestapsverwerkingstechnologie van rekken → bakken, waarbij het materiaal wordt ondergedompeld in een rekbank en een rolmiddel, een fluorvrij waterdichtingsmiddel van 80 g/L, een droogtemperatuur van 120 ℃ en een droogtijd van 60 seconden. De invloed van de baktemperatuur en -tijd op de waterdichtheid en de statische waterdrukweerstand wordt onderzocht en de resultaten worden weergegeven in tabel 4.
Uit tabel 4 blijkt dat de statische waterdrukbestendigheid en waterdichtheid van de stof toenemen naarmate de baktemperatuur stijgt. Dit komt doordat bij een hogere temperatuur de hydrofobe groepen op het vezeloppervlak regelmatiger gerangschikt worden. Hoge temperaturen bevorderen bovendien de afgifte van isocyanaatgroepen door verknopingsmiddelen, waardoor de verknopingsgraad tussen isocyanaat en hydrofobe groepen en –OH verbetert en de weerstand tegen statische waterdruk toeneemt. Bij een baktemperatuur van 170 ℃ leidt een verdere verhoging van de temperatuur tot een beperkte toename van de statische waterdrukbestendigheid en waterdichtheid. Daarom is de baktemperatuur vastgesteld op 170 ℃. Op basis van dit experiment is het effect van de baktijd op de waterdichtheid en statische waterdrukbestendigheid onderzocht. De resultaten zijn weergegeven in tabel 5.
Uit tabel 5 blijkt dat de waterdichtheid continu verbetert naarmate de baktijd langer wordt. Dit komt doordat de verknoping tussen isocyanaatgroepen en hydrofobe groepen op het vezeloppervlak vollediger wordt naarmate de baktijd langer is. Langdurig bakken biedt ook voldoende tijd voor een geordende rangschikking van de hydrofobe groepen op het vezeloppervlak. Bij een baktijd van 3 minuten bereikt de waterdichtheid een score van 100 punten en de weerstand tegen statische waterdruk 5200 Pa of hoger. Bij verdere verlenging van de baktijd neemt de verbetering van de waterdichtheid en de weerstand tegen statische waterdruk af. Daarom is de baktijd vastgesteld op 3 minuten.
7. Conclusie
(1) Er is onderzoek gedaan naar de formule van de waterdichte werkvloeistof. Na voldoende uitharding kan de stof van puur katoen een statische waterdruk tot 5200 Pa weerstaan en heeft een goede wasbestendigheid. Zelfs na 30 wasbeurten onder huishoudelijke omstandigheden behoudt de stof een uitstekende weerstand tegen statische waterdruk en waterdichtheid.
(2) Het rek- en bakproces verloopt als volgt: onderdompeling in de rekmachine, rollend additief (80 g/L fluorvrij waterdichtingsmiddel, droogtemperatuur van 120 ℃, droogtijd van 60 seconden) → bakken (temperatuur van 170 ℃, tijd van 3 minuten).
Geplaatst op: 26 juni 2024