拒水、防水及拒油抗污非織造工藝逐步進入市場

　　許多應用場合都要求非織造布經過拒水、防水或拒油整理，以確保其性能，例如建筑用防水材料、一次性醫用防護品等。根據美國職業安全及保健條例（OSHA）規定：凡有血液或其他潛在傳染性物質噴濺可能性的場合，必須穿著阻液服。規定中提到的阻液服就是指經過后整理處理，具備防水、拒水或拒油性能的非織造材料制成的面料，其目的是將安全屏障設立在傳播初期。

　　近兩年來，盡管新的拒水劑、防水劑和拒油劑品種開發甚少，整理工藝的進展也不引人注目，但其卻悄悄進入多功能產品市場。例如，涂層整理中，為防止涂層漿滲透到織物的背面，拒水或拒油整理作為基布的預處理而廣泛地在應用中；涂層后再經拒水或拒油整理，以增加織物的功能性；拒水或拒油整理與摩擦軋光結合，可開發出拒水或拒油油光織物；拒水整理與阻燃整理結合后，能產生出具備拒水、阻燃兩種功能的織物，為在特殊環境下的人員（如消防人員），提供具有安全感的服裝衣料等。

　　需要注意的是，防水、拒水和拒油性能的測試方法尚不完善，需要改進和提高，并盡快使之標準化。特別是拒水拒油整理織物的產品標準，尚未引起行業內相關人士的注意。隨著我國經濟建設的發展，各方面對這類織物的需求量都在增加，不同用途織物對防水、拒水和拒油性能的要求不同，而不同拒水和拒油性能的要求亦是由合理的整理工藝來實現的。因此，制定各種用途的拒水和拒油整理織物的規格要求，應該說是今后的重要研究課題。

　　有機硅整理位列國際認證最佳拒水整理方式之首

　　根據物質表面能的大小，可以選擇石蠟、硅氧烷、含氟化合物等作為織物拒水整理劑，為了保證拒水效果及耐久性，整理劑應與織物具有較強的結合力。在整理劑分子上引入能與織物形成化學鍵的基團是目前常用的方法。

　　1.石蠟類拒水整理。石蠟類拒水整理操作方便、價格低廉，目前使用較多，特別適用于不常洗滌的工業用布，如遮蓋布、帷幕等，其中金屬皂-石蠟類拒水整理發展最快。金屬皂-石蠟類拒水整理按照鋁皂形成的方式可分為一浴法和二浴法。實際生產過程中，在石蠟分散液中引入聚合物，可改善其穩定性和整理品的耐久性，如聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯酸丁酯等共聚物。二浴法整理乳液雖然容易制得，但過程比較復雜，因此目前使用較少。

　　2.呲啶類拒水整理。呲啶類拒水整理的代表是英國ICI公司發明的呲啶類拒水整理劑，商品牌號為Ve-lanPF。Ve-lanPF中含有60%的有效成分，外觀呈淺棕色膏狀或灰白色漿狀物，屬于陽離子表面活性劑，能耐硬水和酸，但不耐堿及硫酸鹽，100℃以上容易發生變質或分解。在實際生產中，需要在整理液中加入一定量的醋酸鈉作中和劑，以中和高溫烘焙過程中產生的鹽酸，否則可能會引起生物降解。此外，由于整理劑容易水解，因此，需要充分烘干，否則會因整理劑水解而影響拒水效果。此類整理劑拒水效果不如有機硅和含氟有機物，因此不推薦使用。

　　3.有機硅拒水整理。該類方法是目前經過國際認證的最佳拒水整理方式。經有機硅拒水整理后，會在非織造布的表面覆蓋一層聚甲氫基硅氧烷的乳液狀薄膜，其氧原子指向纖維表面，而甲基則遠離纖維表面呈定向排列狀。研究發現，有機硅聚合物在纖維表面適當的定向排列是其具有拒水性的必要條件。有機硅拒水整理技術目前仍舊處于實驗室階段，但重點實驗數據已經相對完善：聚甲氫基硅氧烷與乳化劑的最佳混合比例為3∶7，烘干溫度不得低于150℃時，拒水效果最好。據了解，德國一家車用生產企業已經與下萊茵大學合作進行實驗性生產。

　　日本三菱重工業公司研制出了一種具有防水透氣功能的高技術樹脂，只要將這種稱為形狀記憶聚合物的液態材料涂于面料表面，面料就不會透水，但濕氣仍能從里向外透出，非常適合制作雨衣等功能性服裝。該形狀記憶聚合物的防水透氣功能與人類的汗毛孔相似，十分具有發展前途。

　　4.含氟類拒水整理。目前來講，含氟拒水整理劑的工業方法可分為調聚化法和電解氟化法兩種。日本大金工業、旭硝子公司及美國杜邦公司利用調聚化法生產含氟拒水劑，美國3M公司利用電解氟化法生產含氟拒水劑。含氟防水劑不僅具有拒水性，而且還具有防油性，并且不損害纖維原有風格，因此，得到了迅速普及，成為當今國際拒水劑的主流。目前，在非織造布加工中使用的大多數是長鏈氟烷基丙烯酸酯類聚合物的乳液或溶液產品，全球每年大約使用幾萬噸。

　　衡量拒水整理效果的好壞，除了將潤濕難易的程度作為判斷標準外，還要求對其防止水分透過的能力做定量的分析。防滲能力除了取決于纖維的界面張力變化、幾何形狀和粗糙度以外，非織造布毛細管間隙的大小對水的滲壓也有很大的影響。

　　熱塑性防水非織布擔當建筑防水材料變革關鍵角色

　　經過防水處理的非織造布已經在新型防水卷材中廣泛應用，其中用量較大的有聚酯纖維和聚丙烯纖維紡粘布、再生纖維非織造布以及再生纖維與機織玻璃纖維復合的非織造布等。該類產品改善了傳統瀝青油氈品種單一、使用壽命短、技術應用性能差的缺點，在建筑用防水材料的變革中，熱塑性防水整理技術更是起到了關鍵的作用。

　　防水與拒水整理的公共原料和整理效果是不同的。拒水整理主要利用低表面張力的物質使非織造布的表面張力遠遠低于水的表面張力，從而使非織造布表面具有拒水的效果，在這一過程中不影響非織造布的透氣性能。而非織造布的防水整理通常是指通過浸軋烘焙、涂層、層壓復合等手段，使布的表面結合上一層既不透氣又不透水的高分子薄膜材料，從而達到防水的目的，目前該方法主要用于產業用防水材料的加工。

　　在防水整理加工方面已經開發出來多種加工方式，如多孔性薄膜粘合方法、聚氨酯濕式涂布法、干式涂布法等。用上述方法加工的產品既防水又透濕、透氣，可作為衣料使用，是目前較好的非織造布防水加工方法。而防水整理所用的防水劑不論是疏水性的還是親水性的，都是以堵塞織物空隙的方法而達到防水的目的，前者如油脂、蠟、石蠟等，后者為各種橡膠或者熱塑性樹脂。

　　1.油脂、蠟、和石蠟。應用某些油脂進行不透氣整理的方法目前仍然占據一定的市場，例如帳篷布等。油脂類中的快干油加入金屬干燥劑涂布于非織造布表面，經空氣氧化和充分干燥后便形成一層柔軟的、不透水的透明薄膜，為防止織物與其他物體黏著，可再涂上一層稀氨水溶液。但是采用此種方法的缺點是干燥慢，并且伴有難聞的氣味。而石蠟涂層的缺點則是其熔點低，在56℃~60℃時，石蠟便會融化。

　　2.橡膠。目前使用的橡膠有氯丁橡膠、丁腈橡膠、丁苯橡膠等，可根據不同要求選用。由于聚異丁烯中無雙鍵結構，難以硫化，需加入少量異戊二烯進行共聚而成的丁基橡膠，該橡膠最不易透水、透氣，近來被大量應用于防水橡膠；丁苯橡膠價格較低，但與非織造布的粘結性較差；氯硫化聚乙烯可任意著色，耐光性極好，特別使用于防水帆布的橡膠涂層。

　　3.熱塑性樹脂。乙烯類樹脂可制成溶液型或乳液型，產量大、價格低、加工方便，在市場上占據一大部分市場，最受歡迎的為聚氯乙烯樹脂。在使用聚氯乙烯時，但在應當注意3個問題：塑化溫度高低與加工產品品種和纖維性能要適應；糊粘度大小與加工工藝、設備要配合；選擇恰當的增塑劑。

　　含氟聚合物整理劑拒污拒油整理效果最佳

　　拒污整理主要用于那些不需要洗滌的非織造布，例如裝飾織物、汽車內飾材料和造紙毛毯等。這些污垢通常由粒子和各種液體組成。因此，污染物可以是流體也可以是固體粒子。室內非織造裝飾紙和汽車內飾裝飾用材料所用的抗污染劑應是拒水和拒油劑，這樣可以減少織物對水性和油性污染物的吸收，使拒污整理織物上的液體污染物在灑落后立即除去。而對造紙毛毯及合成革、氈類產品進行防污整理需要減少污垢的累積，使用過程中會反復經受機械力的作用，因此，拒污劑必須具有耐磨性。可見，對不同的產品和不同的使用環境需要采取不同的拒污整理方法。

　　根據沾污的特點，改變纖維的表面狀態和表面能量的大小，就可以改善纖維的沾污性能。例如，增加合成纖維的抗靜電性能的同時也可以改善其防沾污能力；通過對纖維進行低表面能處理也可以提高抗液體污物的能力。目前市場上主要有拒油整理和易去污整理兩種方法。

　　1.拒油整理。液體污染主要是通過潤濕，先在纖維表面沾污，然后通過毛細管作用向織物內部、纖維之間和紗線之間沾污。其原理與水對纖維表面的潤濕和滲透相似，只是通常油性液體污物的表面張力比水小，因此，液體污物對非織造布的潤濕能力更強。目前，能夠使纖維表面能力達到上述水平的整理劑只有含氟聚合物一類，而聚硅氧烷等其他整理劑則難以達到上述拒油污的水平。

　　2.易去污整理。易去污整理的目的主要是使疏水性纖維上的油性液體污垢易于被除去，又因為液體污物常常作為顆粒的載體和膠結劑，若液體污物易于洗去，則顆粒也容易去除。根據應用經驗總結，易去污整理劑應當具備5項性能：干態下具有低的表面能，表現出良好的拒水拒油性能；濕態下具有良好的可濕性能；具備良好的耐水洗性能；具備良好的耐干洗能行；不影響非織造布原有性能，無毒，對環境和人體友好。

　　多項測試方法評定非織造織物拒水防水拒油性能

　　非織造材料經防水、拒水和拒油整理后，其防水性拒水性和拒油性的測試方法很多，目前行業內運用比較頻繁的包括以下5種。

　　1．織物表面抗濕性測定。將測濕試樣裝在試樣框夾上，安裝于與水平成45度角的固定的底座上，用規定的250毫升蒸餾水或去離子水(溫度為20±2℃或27±2℃)，迅速而平穩地注入漏斗中，通過與試樣中心規定距離的噴頭在25～30秒內，朝試樣中心平均而持續不斷地噴淋。噴淋完畢，將試樣框夾取下，輕輕地拍打兩下，然后與評級樣和評級標準文字評定級別。其中：1級——受淋表面全部潤濕；2級——受淋表面有一半潤濕，通常指小塊不連接的潤濕面積的總和。3級——受淋表面僅有不連接的小面積潤濕；4級——受淋表面沒有潤濕，但在表面沾有水珠。5級——受淋表面沒有潤濕，在表面也末沾小水珠。

　　織物表面抗濕性測定，是各種拒水整理織物中最常用的方法。這種測定方法各國差不多都應用，這種方法常見代號有:ISO4920-1981(E)，AATCC22-1977，BS3702-64等。

　　2．織物抗滲水性測定。織物的抗滲水性能，不僅與拒水劑種類和處方有關，更重要的是決定于織物的組織規格(如緊度)和紗線的均勻性。這種測定主要用于致密的織物(如帆布、帳蓬布等)。這種方法常見代號有：ISO811-1981(E)；AATCC-127-1977；BS2823-68，GB4744-84(報批稿)等。

　　3．淋雨試驗。本試驗是在實驗室中模擬自然降雨條件下，測定試樣抗淋雨性能的一種測定法。這種測定法在某些地區已有采用，其中較為著名的有AATCC35-1978，而Bundersmann淋雨測定法，在聯邦德國和英國應用較多。

　　4．吊水性試驗。吊水法又稱水兜法試驗。它是將試樣折成方兜后，存放在60℃的水中，觀察耐滲透的水柱高度，并將其作為衡量標準。目前尚屬各工廠內部考核特種用途的拒水或防水織物時的測定方法。

　　5．織物拒油性能測定?？椢锞苡托阅苁怯靡幌盗胁煌砻鎻埩Φ囊后w來測定的。這種方法最早是美國3M公司提出的，標準試液是以白色礦物油、正庚烷以及二者不同比例的混合。DuPont公司和AATCC公司是以各種烴類作為標準試液。在上述三種方法中，以AATCC法應用較廣。但其試驗方法都是將標準試液滴在織物表面上，保持一定時間（如30秒，3M公司為3分鐘），觀察其潤濕情況，以能在織物表面成珠的最高級標準試液的級數表示。

　　（本文作者：劉建勇，天津工業大學教授）