Nos últimos anos, com a popularização das atividades ao ar livre, a demanda por tecidos com propriedades impermeáveis e resistentes a respingos aumentou consideravelmente entre os consumidores. O processo atualmente mais utilizado para obter impermeabilização e resistência a respingos é o de revestimento ou laminação, porém apresenta desvantagens como a complexidade e a longa duração do processo. O acabamento impermeabilizante sem flúor em tecidos de alta densidade permite alcançar alta resistência à pressão estática da água, com um processo curto, simples e de baixo custo. Embora a resistência à pressão estática da água não seja tão boa quanto a obtida com os métodos de revestimento ou laminação, após a otimização do processo, a resistência ainda pode atingir 5200 Pa ou mais, além de apresentar um certo grau de respirabilidade, sendo adequada para tecidos funcionais especiais, como aventais cirúrgicos, roupas de combate, vestuário para montanhismo e tecidos para barracas.
Este estudo selecionou a Suzhou Leman Polymer Technology Co., Ltd. como agente impermeabilizante livre de flúor e utilizou um método de cura em alta temperatura para realizar o tratamento impermeabilizante em tecidos de algodão puro de alta densidade. Os efeitos de fatores como especificações do tecido, temperatura e tempo de cura na resistência à pressão estática da água em tecidos de algodão puro foram explorados, e uma solução completa, favorável à produção em larga escala, foi finalmente formulada!
1. Materiais de teste
Tecido: Tecido 100% algodão (29,2 tex x 29,2 tex, 472 x 315, trama simples, massa por unidade de área 220 g/m2);
Reagente: Agente impermeabilizante sem flúor
Instrumentos: Secadora de modelagem contínua, estufa de ar quente (Menfuji, Alemanha), estufa elétrica de secagem rápida DHG-9140A, lavadora SDLATLAS Vortex M6, medidor de umidade de tecido YB813, medidor digital de respirabilidade por pressão estática de água YG461E.
2. Fluxo do processo
Lote de laminação a frio → recozimento → mercerização → tingimento → impermeabilização → secagem.
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) das 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 pulverize a parte frontal das amostras. Compare os padrões de umidade ou manchas na parte frontal com a imagem de classificação para obter a classificação e registre os resultados da classificação de cada amostra testada.
Lavabilidade: A lavagem doméstica é realizada de acordo com a norma GB/T 8629-2017 “Procedimentos de lavagem e secagem doméstica para teste de têxteis”. Uma solução é preparada utilizando 1 g/L de detergente padrão (AATCC 1993), com uma proporção de banho de 1:30. Após a lavagem a 40 °C durante 8 minutos, a solução é desidratada, resultando em uma lavagem. Após a conclusão do programa de lavagem, a peça é seca em estufa a uma temperatura de 100 °C.
O processo de lavagem industrial é o seguinte: pré-lavagem (50L de água pura, lavagem por 3 minutos, temperatura da água 50 ℃) → lavagem principal (80L de água pura, lavagem por 15 minutos, temperatura da água 60 ℃, 300g de alvejante oxigenado, 400g de detergente para roupas) → enxágue (50L de água pura, lavagem por 5 minutos) → lavagem de neutralização (50L de água pura, 200g de ácido neutralizante) → lavagem com água limpa (50L de água pura, lavagem por 5 minutos).
Resistência à pressão hidrostática: medida de acordo com a norma AATCC 127-2018 “Teste de Pressão Hidrostática”. Corte três amostras de 200 mm x 200 mm, sem dobras e contaminadas, e coloque-as sob 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 posicione 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 instante. Repita o processo três vezes e calcule a média dos valores para obter a resistência à pressão hidrostática da amostra.
4. A influência do processo de impermeabilização no efeito de impermeabilização
Exploração experimental da influência do método de estiramento e secagem em uma etapa e do método de estiramento e secagem em duas etapas no efeito impermeabilizante. No método de uma etapa, utiliza-se uma máquina de estiramento e modelagem. Após o tecido ser enrolado, ele entra na câmara de secagem da máquina de modelagem, e os processos de secagem e secagem são realizados simultaneamente para alta eficiência de produção, sendo adequado para a maioria dos acabamentos impermeabilizantes. O método de estiramento e secagem em duas etapas utiliza uma máquina de estiramento e modelagem para secar o material enrolado, seguido da secagem. Este processo apresenta alta estabilidade. Processo de estiramento e secagem em uma etapa: impregnação e enrolamento do agente na máquina de estiramento, 80 g/L de impermeabilizante sem flúor, temperatura de 170 °C, tempo de 3,5 minutos. Processo de estiramento e secagem em duas etapas: imersão do aditivo de enrolamento na máquina de estiramento (80 g/L de impermeabilizante sem flúor, temperatura de secagem de 120 °C, tempo de secagem de 60 segundos) → secagem (temperatura de 170 °C, tempo de 3 minutos). Os resultados do tratamento de impermeabilização em tecido de algodão puro, utilizando diferentes processos de impermeabilização, são apresentados na Tabela 1.
Conforme demonstrado na Tabela 1, o desempenho de impermeabilização do método de estiramento e secagem em uma única etapa não difere significativamente do método de estiramento e secagem em duas etapas. No entanto, a resistência à pressão estática da água é significativamente inferior à do método de duas etapas. Isso ocorre porque, no método de secagem direta em alta temperatura em uma única etapa, mesmo com a redução da velocidade do veículo e o aumento do tempo de penetração do fluido de trabalho, este não consegue penetrar completamente no tecido, resultando na formação de ligações cruzadas do agente impermeabilizante sem flúor na superfície do tecido e afetando sua resistência à pressão estática. Portanto, optou-se pelo método de duas etapas de estiramento e secagem para o processamento de tecidos de algodão puro com alta resistência à pressão estática da água.
5. A influência de diferentes especificações de organização do tecido no efeito de impermeabilização
Considerando que tecidos com alta resistência à pressão estática da água são geralmente usados para vestuário externo e fins funcionais, a massa por unidade de área do tecido é limitada a (200 ± 20) g/m². As especificações selecionadas são algodão puro 29,2 tex x algodão puro 29,2 tex, 472 x 315, e a organização do design é lisa, sarja 2/1, trama plana e quadrada. Adotando um processo de duas etapas de estiramento e secagem, o fluido impermeabilizante é um agente impermeabilizante sem flúor a 80 g/L, com duas imersões e duas rotações, e uma taxa de resíduo de rotação de 65%; Secagem a 120 °C e posterior secagem a 170 °C por 3 minutos. A influência de diferentes estruturas de tecido no desempenho de impermeabilização é mostrada na Tabela 2.
Conforme mostrado na Tabela 2, quando a numeração dos fios e a densidade da trama/urdume permanecem inalteradas, apenas a alteração do padrão de organização resulta em mudanças significativas na impermeabilidade e na resistência à pressão estática da água. Em ordem decrescente de desempenho, os tecidos foram classificados da seguinte forma: tecido plano, sarja 2/1, tecido plano com trama simples, sarja 3/1 e tecido quadrado. O tecido plano atingiu uma resistência à pressão estática da água de 5200 Pa, enquanto os demais não alcançaram esse valor. Isso indica que a influência da estrutura do tecido na resistência à pressão estática da água é bastante evidente. O tecido plano apresenta a melhor resistência à pressão estática da água por possuir o maior número de pontos de entrelaçamento e menor porosidade. Para investigar mais a fundo a relação entre as especificações de organização e a resistência do tecido à pressão estática da água, a densidade da trama e do urdume foi alterada, mantendo-se a numeração dos fios e a organização inalteradas. A impermeabilidade e a resistência à pressão estática da água do tecido foram testadas separadamente, e os resultados são apresentados na Tabela 3.
Conforme demonstrado na Tabela 3, para uma estrutura de tecido plano de 29,2 tex x 29,2 tex, o aumento da densidade do tecido resulta em um aumento correspondente na resistência à pressão estática da água. Quando a densidade atinge 472 x 315, a resistência à pressão estática da água ultrapassa 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 consideração abrangente, os tecidos de tecido plano de algodão puro 29,2 tex x algodão puro 29,2 tex e 472 x 315 foram selecionados como as especificações padrão para este tecido de alta resistência à pressão hidrostática.
6. Influência da temperatura e do tempo de cozimento no efeito de impermeabilização
O tempo e a temperatura de secagem têm um impacto importante no efeito impermeabilizante. Adotou-se a tecnologia de processamento em duas etapas, de estiramento → secagem, com imersão da máquina de estiramento e do agente de laminação, impermeabilizante sem flúor a 80 g/L, temperatura de secagem de 120 °C e tempo de secagem de 60 segundos. Estudou-se a influência da temperatura e do tempo de secagem na impermeabilização e na resistência à pressão estática da água, e os resultados são apresentados na Tabela 4.
Conforme demonstrado na Tabela 4, o aumento da temperatura de cura resulta em um aumento da resistência à pressão estática da água e da impermeabilidade do tecido. Isso ocorre porque, durante a cura, quanto maior a temperatura, mais regular se torna o arranjo dos grupos hidrofóbicos na superfície da fibra. Além disso, altas temperaturas favorecem a liberação de grupos isocianato pelos agentes de reticulação, aumentando o grau de reticulação entre o isocianato e os grupos hidrofóbicos –OH, e, consequentemente, a resistência à pressão estática da água. Quando a temperatura de cura atinge 170 °C, o aumento contínuo dessa temperatura resulta em um incremento limitado na resistência à pressão estática da água e na impermeabilidade. Portanto, a temperatura de cura foi definida em 170 °C. Com base no experimento descrito, a temperatura de cura foi determinada em 170 °C e o efeito do tempo de cura na impermeabilidade e na resistência à pressão estática da água foi estudado. Os resultados são apresentados na Tabela 5.
Conforme demonstrado na Tabela 5, o desempenho de impermeabilização melhora continuamente com o prolongamento do tempo de cura. Isso ocorre porque, com o aumento do tempo de cura, a reticulação entre os grupos isocianato e os grupos hidrofóbicos na superfície da fibra torna-se mais completa. A cura prolongada também proporciona tempo suficiente para a organização ordenada dos grupos hidrofóbicos na superfície da fibra. Quando o tempo de cura é de 3 minutos, o desempenho de impermeabilização atinge 100 pontos e a resistência à pressão estática da água atinge 5200 Pa ou mais; ao prolongar ainda mais o tempo, a melhoria na impermeabilização e na resistência à pressão estática da água torna-se limitada. Portanto, o tempo de cura foi definido em 3 minutos.
7. Conclusão
(1) Foi realizada uma pesquisa sobre a fórmula do fluido impermeabilizante. Após secagem 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 domésticas, ele ainda apresenta excelente resistência à pressão estática da água e impermeabilização.
(2) O processo de estiramento → cozimento é o seguinte: máquina de estiramento, imersão em aditivo de laminação (80 g/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).
Data da publicação: 26/06/2024