硅油转移涂布法在织物涂布上的应用

2008年第十四届中国有机硅学术竞流会集 265 硅油转移涂布法在织物涂布上的应用 刘静明 蓝基有机硅t海有限公司．t悔2011僻 擅薹：奉戈舟绍T一种t＆有机硅公司开发的新型的织物涂布方法：转移撩布法。并与传统的刮月擦 布洼进行了比较．指m在功雠升．产能提高#持久保护上都有敢连。 *t月：转移棘布，刮月静布．织物，蓝g有机硅 1筒介 有机硅撩布的纺织物已经广泛被使用于各个 工业民用领域．比如安全气囊布，工业保护织 物，帐篷，滑翔伞布，手术服布等应用。有机硅 可吼给纺织涂布应用带来什么好处呢t ·热保护，这是有机硅的强项 ·掘高机械性能而不影响柔软性 ·控制气密性 ·优异的耐老化性能，包括自然老化，紫外 照射，环境测试，这也是有机硅的天然优点。 传统的涂布方法把有机硅弹性体采用刮刀涂 布的方法涂布到基材上：把一个未固化的液态的 有机硅覆盖在基材上．然后加热固化使其成为保 护膜(见图1)。舀治 田l刮w稚布镕i毫目 尽管这个技术已经存在许多年了．但是现在 也面临一些局限性。主要表现在以下几个方面： ·经济性：为了降低涂布量．人们必须使用 很高的织物张力．这样织物对涂刀也有很高的压 力．反作用力下，涂刀对织物的刮攘上升，从而 导致织物的损坏。在这种损坏下，为了保持性能 不变，涂布量必须保持在一定水平上以防止局部 的涂布厚度过小。这个折中的对紧密型的表 面平滑的织物也有好处，但也增加了成本。 ·生产率：由于车建越高，对织物的刮攘越 厉害，对织物的损坏越大；而另一方面，增加涂 刀对织物压力又是获得低涂布量的方法，所吼经 常不得不降低车速，这就导致了生产率的下降， 或者阻止了涂布量的降低。 ·性能：为了防止有机硅在织物上的过多的 孝透性，从而导致柔软性和折叠性能，对织物的 结构就有了耀多限制。 ·环保：有时为了达到低擦布量的的目的， 有些厂家不得不采用的一个方溘是采用溶剂型的 体系．显然是对环境有影响的。 椽布工厂在生产上希望达到的是什么来加强 他们在市场上得地位， ·整千基材上性能稳定 ·非常低的涂布量但是问来了：如果涂 布量降到一半，是否保护作用也会降到一半? ·非常高的速度?可能单纯提高到两倍的车 速并不是报有兴趣，但是如果市场需求增加或业 务发展，在不用投资或者极少量的投货的情况下 就能高速生产? ·使用对生产，对工人和环境友好的技术， 最好采用他们现在正在使用熟悉可靠的100％固 台量的体系? 听起来不错，但其实可以比这好得多。 有一个蓬勃发展的工业已经这样做好多年 了，这个工业不是在纺织工业．而是在纸张工 业。离型纸工业上已经把有机硅涂布到一十非常 266 2008年第十口届中国有机硅学术麦流台论文集 敏感的基材上，性能稳定．缺陷极低，潦布醋 】g，m2或者更少．车速达到1000m／mln或肯更高 (蓝星有机硅的产品已经打破1200re／rain的纪 录)，并且使用的是100％闻禽懂的有机硅体系， 这就是由于不千胶标簦纸用的离型纸的制造技 也能涂布，比如我WJ在试验中采用r44000mPa ·s的rcs产品。 我们已经使用了金属或橡胶辊．没有使用任 何凹版辊或者辊上加计址刀的系统。只使H]了 100％固含量的体系。辊的清洁也非常容易。 基材上。可以有许多中刮刀可以选择(1．J．R+ 直刀，弹性刀等)，并且使用各种方法安装刀 (辊上．架空．问隙，倾斜等)。使用刮刀涂布法 时，刮刀得设置控制既有机硅得涂布量，同时又 控制有机硅在织物上的渗透量，从而央定或影响 橡布织物的性能。 对于转移涂布法，它使用一组辊。对辊的设 置主要包括轻的硬度等。第一对压辊之间的空隙 控制涂布量，但织物与最后的一对辊之间的问隙 控制渗透量。现在这两个过程相互没有关联性． 捌此，对性能的调节更具复活性。而且，由于辊 与基材的接触非常轻，所咀可以消除刀背的腔粒 问题。 2转移涂布的技术能够用于织物涂布吗 使用蓝星有机硅1年之前在法国革昂的sf Fons实验室投资r为离型纸涂布有机硅的中试机 (见图3)。 我“J把潦布基材从纸张变为织物来实验可行 性。宴验所J}II的有机硅是100％固含量的多组分 有机硅体系。 实验中．我们观察到涂布速度几乎能直线上 升，由于没有摩擦、錾{物与辊的软接触使车速很 容易就选到100m／rain。传统的思维认为，转移 涂布只适用于黏度较低的产品(1一1000mPa s)，但我们发现，即使高黏度的液体有机硅橡胶 目3蓝l有机硅离■‰靠布的中试机 我们起仞的预想涂层将保持在织物的表面， 应该有更多的橡胶粘弹性的手感，但样品显示与 刮刀式涂布的织物相比，表面的橡胶感更少，折 叠性更好。 墨水渗透涮试表明，涂层在织物上的覆盖连 续而平滑， 对于液体硅橡胶．我们已经能够使涂布量低 副20吕／m‘。 这个发现开启了一个性能和应用方面的新的 方向。 如何解释这些结果呢v 现在tJ：我们比较一下刮刀涂布和转移涂布 使用470d*ex，18x18yam≈／em的布，沫布 量均为209／m2，使用同一种有机硅体系。 使用扫描电于显微镜(见图4)对这些涂布 好的织物进行分析，能够给我们一些线索，主要 有两个不同点： 刮刀涂布技术把位于(可』：E缩的)不平整的 织物表面和(非常)刚性的会届刮刀之间的空隙 填耩，涂层将克满织物纱线的顶部和底部，通过 较厚的涂层米填充织物的州隙．从而形成厚度相 当一致的的复台结构。在纱的交叉点的硅胶鞍多 而在纱的突出部分硅腔较少。射外扫描电子显微 2m08年第十口届中国有机硅学术交流会论文集 267 镜显示刮刀涂布时把部分纤维刮坏而伸出涂布 隙的涂布量很高．从而可能在那儿形成气泡。 面，特别是在纱的顼部。同时也看到纱之间的空 纤维刮攒情魁 有机硅填满纱州隙 图4扫描电fi搬锛目}的囊面#断面的潦Ⅲ分布情a 与之相反，采用转移潦布技术时，相同厚度 的有机硅膜在第一个辊上形成．然后转移到织物 上，其中的转移时的剪切力比刮刀涂布要小得 多。这样，只要把同样量的有机硅覆盖在织物表 面．就有可能使织物t的各个点包括纱的峰部和 谷部的涂布效果一致，如图4照片上展示的。有 机硅就在合适的地方通过合适的涂布量发挥其合 适的性能。 由于这个改进，涂布后的织物的手感不再是 橡胶弹性体的手感一弹性体的手感对于高级的织 物翻造商来说在涂层织物上是一个长期的缺点一 面是保持了干燥．丝感．和起初的未涂布的织物 的手感接近。 3现在让我们讨论性能 已经知道织物可以用转移涂布法高速．低涂 布量进行涂布，同时能够满足优异的外观和手 感。但是，作为长期保护用的织物．他的性能到 底如何? &1机械性能 一般的第一印象是有机硅涂层提高了织物的 机械保护性能(撕裂强度，针抓强度等)，保护 能力应该和涂柑量fi戈。但我们的实验数据将说 明在低涂布量下也能达到：使用标准的尼龙布 470dtex18×18yang'cm进行实验．159／m2涂布 量的有机硅A将提高100％的撕裂强度(撕裂强 度加倍)，15菩，m2浩市量的有机硅B将提高50％ 的撕裂强度和增加20％的针抓强度，要与刮刀涂 布方式比较这些结果进行比较非常困难，因为如 此低的涂布量很难J{j刮刀涂布的方式得到。然而 我们能够清楚地看到，即使在如此低的涂布量 下，也获得显著的机械性能提高。擦层的成本凼 此得到优化。 同时，使用同一种布和同一种有机硅胶涂布 量，显著不同的撕裂强度和针抓强度的平衡已经 在我们的试验中获得。 转移涂布{击能够帮助低密度的织物吗· 由于他们的低目Ⅱ性以及刮刀挤压有机硅进^ 丝的缝隙部分，这避织物上程难达到低涂布量。 把织物换成470dwx．16×16，仅仅27∥m2 攮布量的有机硅将提高45％的撕裂强度和增加 300％的针抓强度!我们能够获得接近18x18y⋯s／ 的布的性能而成本更低。 268 2008年第十四届中国有机硅学术交流会论文集 3．2黏结强度 另外，通常人们认为转移涂布法只能把有机 硅涂在织物的表面，所以担心其与织物的黏结强 度，机械性能以及整体的保护强度。这是真的 吗?通过转移涂布法的多样的设置，我们可以把 有机硅膜涂布到织物表面，并且保证合适的渗 透。 我们得强调，转移涂布法不同于把弹性体薄 膜复合到织物表面。液态的有机硅薄膜是被压上 织物的表面的。所以，我们可以看到在丝的交界 处，有很多的胶渗透进去了。有机硅在交联之前 一定程度的流到织物的反面去了，这可以通过扫 描电子显微镜可以清楚地观察到。 试验结果表明，并没有迹象表明黏结强度的下降 3．3动态气密性 蓝星有机硅同时也开发了一些测试方法来评 价织物的动态气密性。原理是，在时间0时把 100kPa的压力通过高速阀加到涂布好的织物上， 纪录织物上的压力随时间的下降情况。如果压力 在大于5s后下降到一半，则认为气密性好。 考虑到涂布的覆盖质量，我们预期转移涂布 技术将提高动态气密性。 让我们再次考虑470dtex，18×18的布使用刮刀 技术，通常对于达到涂布量小于289／m2比较困 难，如果通过工业生产线获得的209／m2涂层布， 在小于2s压力就下降一半。 使用转移涂布技术，即使涂布量不高于209／ m2，压力保持的时间可以稳定地达到10s。 4结论 转移涂布法能给你带来什么好处? ·功能提升：转移涂布法能够在基材提产生 无瑕疵的涂膜，而且由于涂布时的剪切力很低不 会损害织物，得到的织物外观和手感都很好，织 物涂布后轻薄，柔软。和标准的产品比。更低的 涂布量也能保证足够的保护，气密性甚至进一步 提高。 ·产能提高：通过精确地调节有机硅的涂布 量，并且把有机硅涂布在能最大发挥其效应的位 置。这就是为什么转移涂布能够降低整体的涂布 量，其无可比拟的性价比使你的业务带来更大的 动力。另外由于在涂布过程中对织物的的低摩 擦，高速涂布在工业上是可行的，只要有机硅体 系的固化速度适当选择。通常不需要投资一台全 新的涂布线就能突破产能的瓶颈。 ·持久保护：转移涂布法除了能够获得更轻 的和更好的手感外，它还能满足苛刻的持久 保护，有机硅胶与纤维的紧密接触能够保证黏结 性能和涂布复合材料的性能。有机硅将保护复合 材料免受苛刻环境条件的侵害，比如紫外光，臭 氧，很光范围的温湿条件。这些均可以通过使用 无溶剂，无副产品的100％固含量体系，和业已 成熟的有机硅技术来实现。 5参考 蓝星有机硅内部技术资料一BetrandBOR- DES。 6 附 蓝星有机硅是一家提供有机硅产品和技术， 综合的全球性的公司。2007年2月1日通过罗地 亚的有机硅业务被中国蓝星集团收购而成立。蓝 星有机硅的全球年销售额为7亿美元，在全球的 主要区域都有生产工厂存在。蓝星有机硅是一个 在业务和创新的全球合作者，在针对的市场有专 门的团队。研发中心位于法国的STFONS，在美 国南加利福尼亚的ROCKHILL和中国的上海，服 务于当地的市场。在这三个区域都在完全具备配 方研发和相关技术应用的实验室。 在最近几年，蓝星有机硅已经在这些实验室 里开发了一系列的有机硅方案用于纺织涂布应 用。统一采用TCS为商标名：中文含义为纺织涂 布系统(TextileCoatingSystems)，这些产品在欧 洲，北美和亚洲均有生产，销售。TCS产品包含 了一系列的产品： 溶剂型，乳液型以及100％固含量的有机硅涂布 系统。黏度从非常低到到极高黏度的固态的产 品。从室温固化型或者加热固化型，有单组分， 也有双组分产品。 产品系列同时可用于一系列的应用工艺方 法，比如，喷涂，印刷，浸轧，丝网印刷，延 轧，注胶，刮刀涂布。 2008年第十四届中国有机硅学术交流会论文集 269 SiliconeTransferCoatingTechnologyandItsApplicationonTextileCoating LIUJin—Ming (BluestarSiliconesShanghai，Shanghai201108) Abstract：Aninnovativecoatingtechnology：transfercoatinghasbeenintroducedfortextilecoatingappli- cation．Compatedwiththetraditionalbladecoatingmethod，transfercoatingprovidesflawlesscoveragethrough- outthesubstrateanddoesnotrisktodamagethefabricthankstoinsignificantshearduringcoating．Excellent lookandhandfeelingresult，andthin，lightweightfoldablecompositefabricsateobtained．Protection isse。 curedatlowercoatweightsthanstandard，andpressurebarrierisevenimproved． Keywords：transfercoating，bladecoating，textilecoating，silicones