Nos últimos anos, com a popularidade das atividades ao ar livre, a demanda por tecidos com propriedades à prova d'água e respingos aumentou significativamente entre os consumidores. O processo convencional atual é atingir desempenho à prova d'água e respingos por meio de revestimento ou acabamento de filme, mas há desvantagens como processo complexo e longo fluxo de processamento. O processamento de acabamento à prova d'água sem flúor em tecidos de alta densidade pode alcançar alta resistência à pressão estática da água, com um processo curto, processo simples e a vantagem de baixo custo; Embora o desempenho de resistência à pressão estática da água não seja tão bom quanto o dos métodos de revestimento ou laminação, após a otimização do processo, a resistência à pressão estática da água ainda pode atingir 5200Pa ou mais, e tem um certo grau de respirabilidade, adequado para tecidos funcionais especiais, como aventais cirúrgicos, trajes de assalto, roupas de montanhismo e tecidos para barracas.
Este estudo selecionou a Suzhou Leman Polymer Technology Co., Ltd. como agente impermeabilizante sem flúor e utilizou um método de cozimento em alta temperatura para realizar o tratamento de impermeabilização em tecidos de algodão puro de alta densidade. Os efeitos de fatores como especificações do tecido, temperatura e tempo de cozimento na resistência à pressão estática da água de tecidos de algodão puro foram explorados, e uma solução completa, propícia à produção em larga escala, foi finalmente desenvolvida!
1、 Materiais de teste
Tecido: Tecido de algodão puro (29,2 tex x 29,2 tex, 472 x 315, trama simples, massa unitária 220 g/m2);
Reagente: Agente impermeável sem flúor
Instrumentos: Secador de modelagem contínua, máquina de cozimento a ar quente (Menfuji alemã), forno de secagem por jato elétrico DHG-9140A, máquina de lavar SDLATLAS Vortex M6, testador de umidade de tecido YB813, medidor digital de respirabilidade de pressão estática de água YG461E.
2、 Fluxo do processo
Lote de laminação a frio → recozimento → mercerização → tingimento → impermeabilização → cozimento.
3. Introdução aos métodos de teste de resultados
Impermeabilidade: medida de acordo com a norma AATCC 22-2010 “Repelência à água: Teste de pulverização”. Corte 3 pedaços (17,78 cm x 17,78 cm) de amostras e coloque-os à pressão atmosférica padrão por 4 horas. Injete 250 mL de água destilada a (27 ± 1) ℃ no funil do testador e borrife a parte frontal das amostras. Compare os padrões de molhagem ou manchas na parte frontal com a imagem de classificação para obter a classificação e registre os resultados de classificação de cada amostra de teste.
Lavabilidade: A lavagem em casa é realizada de acordo com a norma GB/T 8629-2017 "Procedimentos de Lavagem e Secagem Doméstica para Testes Têxteis". Uma solução é preparada usando detergente padrão de 1 g/L (AATCC 1993), com uma proporção de banho de 1:30. Após a lavagem a 40 ℃ por 8 minutos, a solução é desidratada, resultando em uma lavagem. Após o término do programa de lavagem, a solução é seca em uma estufa a uma temperatura de 100 ℃.
O processo de lavagem industrial é o seguinte: pré-lavagem (50 L de água pura, lavagem por 3 minutos, temperatura da água 50 ℃) → lavagem principal (80 L de água pura, lavagem por 15 minutos, temperatura da água 60 ℃, 300 g de alvejante oxigenado, 400 g de detergente para roupas) → enxágue (50 L de água pura, lavagem por 5 minutos) → lavagem de neutralização (50 L de água pura, 200 g de ácido neutralizante) → lavagem com água limpa (50 L de água pura, lavagem por 5 minutos).
Resistência à pressão hidrostática: medida de acordo com o "Teste de Pressão Hidrostática" da AATCC 127-2018. Corte três amostras de 200 mm x 200 mm, não dobradas e contaminadas, e coloque-as à pressão atmosférica padrão por 4 horas. Controle a temperatura da água em contato com a amostra para (21 ± 2) ℃, seque a superfície de fixação e coloque a superfície de teste voltada para a superfície da água. Após a fixação, ligue o motor. Quando houver infiltração em três pontos da amostra, registre a pressão estática da água nesse momento, repita três vezes e calcule a média para obter a resistência à pressão estática da água da amostra.
4、 A influência do processo de impermeabilização no efeito de impermeabilização
Exploração experimental da influência do método de estiramento e cozimento em uma etapa e do método de estiramento e cozimento em duas etapas no efeito de impermeabilização. No método de uma etapa, uma máquina de estiramento e modelagem é usada. Após o tecido ser enrolado, ele entra na sala de secagem da máquina de modelagem, e os processos de secagem e cozimento são realizados em conjunto para alta eficiência de produção, adequada para a maioria dos acabamentos à prova d'água. O método de estiramento e cozimento em duas etapas usa uma máquina de estiramento e modelagem para secar o material laminado, seguido pelo cozimento. Este processo tem alta estabilidade. Processo de estiramento e cozimento em uma etapa: impregnação da máquina de estiramento e agente de laminação, 80g/L de agente impermeabilizante sem flúor, temperatura de 170 ℃, tempo de 3,5 minutos. O processo de estiramento e cozimento em duas etapas: aditivo de laminação por imersão na máquina de estiramento (80g/L de agente impermeabilizante sem flúor, temperatura de secagem de 120 ℃, tempo de secagem de 60 segundos) → cozimento (temperatura de 170 ℃, tempo de 3 minutos). Os resultados do tratamento de impermeabilização em tecido de algodão puro usando diferentes processos de impermeabilização são mostrados na Tabela 1.
A Tabela 1 mostra que o desempenho à prova d'água do método de estiramento e cozimento em uma etapa não é significativamente diferente do método de estiramento e cozimento em duas etapas, mas o desempenho de resistência à pressão estática da água é significativamente menor do que o do método de estiramento e cozimento em duas etapas. Isso ocorre porque, mesmo que a velocidade do veículo seja reduzida e o tempo de penetração do fluido de trabalho seja estendido, o fluido de trabalho ainda não consegue penetrar completamente no tecido, e o agente à prova d'água sem flúor reticula na superfície do tecido, afetando a resistência à pressão estática da água do tecido. Portanto, decidiu-se usar o método de estiramento e cozimento em duas etapas para processar tecidos de algodão puro com alta resistência à pressão estática da água.
5. A influência das diferentes especificações de organização do tecido no efeito de impermeabilização
Considerando que tecidos de alta resistência à pressão estática da água são geralmente usados para desgaste externo e propósitos funcionais, a massa por unidade de área do tecido é limitada a (200 ± 20) g/m². As especificações são selecionadas como algodão puro 29,2 tex x algodão puro 29,2 tex, 472 x 315, e a organização do design é simples, sarja 2/1, trama plana e quadrada. Adotando um processo de processamento em duas etapas de alongamento e cozimento, o fluido de trabalho à prova d'água é de 80 g/L de agente à prova d'água sem flúor, com duas imersões e duas rolagens, e uma taxa residual de rolagem de 65%; Secar a 120 ℃ e depois assar a 170 ℃ por 3 minutos. A influência de diferentes estruturas de tecido no desempenho à prova d'água é mostrada na Tabela 2.
A Tabela 2 mostra que, quando a contagem de fios do tecido e a densidade da urdidura/trama permanecem inalteradas, apenas a alteração do padrão organizacional resulta em alterações significativas na impermeabilização e na resistência à pressão estática da água do tecido. Classificados em ordem decrescente de excelência de desempenho: trama simples, sarja 2/1, trama plana, sarja 3/1 e trama quadrada. O tecido de trama simples pode atingir uma resistência à pressão estática da água de 5200 Pa, enquanto outros tecidos não atingiram 5200 Pa. Isso indica que a influência da estrutura do tecido na resistência à pressão estática da água é muito óbvia. O tecido de trama simples tem a melhor resistência à pressão estática da água porque tem mais pontos de entrelaçamento e menos poros. Para investigar mais a fundo a relação entre as especificações organizacionais e a resistência do tecido à pressão estática da água, a densidade da urdidura e da trama foram alteradas enquanto a contagem de fios e a organização permaneceram inalteradas. A resistência à água e à pressão estática da água do tecido foram testadas separadamente, e os resultados são mostrados na Tabela 3.
A Tabela 3 mostra que, para uma estrutura de trama simples de 29,2 tex x 29,2 tex, à medida que a densidade do tecido aumenta, a resistência do tecido à pressão estática da água também aumenta. Quando a densidade atinge 472 x 315, a resistência à pressão estática da água é superior a 520 Pa. Com base nisso, o aumento da densidade do tecido leva a um aumento linear na dificuldade de tecelagem, enquanto a melhoria na resistência à pressão estática da água não é significativa. Após uma análise abrangente, os tecidos de trama simples de algodão puro 29,2 tex x algodão puro 29,2 tex e 472 x 315 foram finalmente selecionados como as especificações padrão para este tecido altamente resistente à pressão hidrostática.
6. Influência da temperatura e do tempo de cozimento no efeito de impermeabilização
O tempo e a temperatura de cozimento têm um impacto importante no efeito de impermeabilização. Adota-se a tecnologia de processamento em duas etapas: estiramento → cozimento, com imersão na máquina de estiramento e agente de laminação, agente impermeabilizante sem flúor 80 g/L, temperatura de secagem de 120 ℃ e tempo de secagem de 60 segundos. A influência da temperatura e do tempo de cozimento na impermeabilização e na resistência à pressão estática da água é estudada, e os resultados são apresentados na Tabela 4.
A Tabela 4 mostra que, à medida que a temperatura de cozimento aumenta, a resistência à pressão estática da água e a impermeabilização do tecido também aumentam. Como durante o cozimento, quanto maior a temperatura, mais regular é o arranjo dos grupos hidrofóbicos na superfície da fibra; condições de alta temperatura também são propícias à liberação de grupos isocianato por agentes de reticulação, melhorando o grau de reticulação entre isocianato e grupos hidrofóbicos e – OH, e aumentando a resistência à pressão estática da água. Quando a temperatura de cozimento é de 170 ℃, continuar a aumentar a temperatura resultará em aumento limitado na resistência à pressão estática da água e na impermeabilização. Portanto, a temperatura de cozimento foi determinada como 170 ℃. Com base no experimento acima, a temperatura de cozimento foi determinada como 170 ℃ e o efeito do tempo de cozimento na impermeabilização e na resistência à pressão estática da água foi estudado. Os resultados são mostrados na Tabela 5.
A Tabela 5 mostra que, à medida que o tempo de cozimento aumenta, o desempenho de impermeabilização melhora continuamente. Isso ocorre porque o tempo de cozimento aumenta e a reticulação entre os grupos isocianato e hidrofóbico na superfície da fibra se torna mais completa. O cozimento prolongado também proporciona tempo suficiente para o arranjo ordenado dos grupos hidrofóbicos na superfície da fibra. Quando o tempo de cozimento é de 3 minutos, o desempenho de impermeabilização atinge 100 pontos e a resistência à pressão estática da água atinge 5200Pa ou mais; À medida que o tempo de cozimento aumenta, a melhoria na impermeabilização e na resistência à pressão estática da água é limitada. Portanto, o tempo de cozimento foi determinado em 3 minutos.
7. Conclusão
(1) Pesquisas foram conduzidas sobre a fórmula do fluido de trabalho à prova d'água. Após cozimento suficiente, o tecido de algodão puro pode suportar pressão estática da água de até 5200 Pa e apresenta boa resistência à lavagem. Mesmo após 30 lavagens em condições de lavagem doméstica, ainda apresenta excelente resistência à pressão estática da água e impermeabilização.
(2) O processo de alongamento → cozimento é o seguinte: aditivo de laminação por imersão em máquina de alongamento (80g/L de agente à prova d'água sem flúor, temperatura de secagem de 120 ℃, tempo de secagem de 60 segundos) → cozimento (temperatura de 170 ℃, tempo de 3 minutos).
Horário da postagem: 26/06/2024