朱則剛

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聚氨酯涂層涂膜開創(chuàng)服裝面料新時代

朱則剛

眾所周知，聚氨酯也稱超纖皮，質(zhì)量優(yōu)于PVC（俗稱西皮）。現(xiàn)在服裝廠家廣泛用此種材料生產(chǎn)服裝，PU是一種人造的合成材料，具有真皮的質(zhì)感，非常結實耐用。隨著現(xiàn)代人生活理念的改變，健康、簡潔、具有運動感的服裝成為主要流行之一，而聚氨酯彈性面料在這一流行中發(fā)揮了重要的作用，并越來越受到人們的喜愛。

1　聚氨酯涂層面料應用廣泛深受消費者的喜愛

服裝是以面料制作而成，面料就是用來制作服裝的材料。作為服裝三要素之一，面料不僅可以詮釋服裝的風格和特性，而且直接左右著服裝的色彩、造型的表現(xiàn)效果，呈現(xiàn)出自身的高貴完美，手感柔軟。在服裝大世界里，服裝的面料五花八門，日新月異。每當人們進入寒冷的冬季，溫暖時尚的皮革是至關重要的，在一些品牌服裝店服務員會熱情地介紹最新和最時尚的服裝，其中聚氨酯為通常皮革服裝已成為一個重要組成部分。

隨著現(xiàn)代人生活理念的改變，健康、簡潔、具有運動感的服裝成為主要流行之一，而聚氨酯彈性面料在這一流行中發(fā)揮了重要的作用，并越來越受到人們的喜愛，它不僅是一種紡織服裝業(yè)的科技成果，更重要的是它在社會文化方面也具有深層的意義。

聚氨酯合成革系極似真皮的人造革，它的表面工藝效果及基料的纖維組織，幾乎可達到真皮的效果，而價格與國產(chǎn)頭層皮不相上下，目前，它主要使用涂料直接著色。經(jīng)優(yōu)化工藝處理后，染色聚氨酯合成革的各項性能基本達到服用要求。從總體上來講，優(yōu)質(zhì)、高檔的面料，大都具有穿著舒適、吸汗透氣、懸垂挺括、視覺高貴、觸覺柔軟等方面的特點。

新型防氣味聚氨酯TPU涂層布在聚氨酯TPU涂層布原有構造的基礎上增加了阻隔層，阻隔層采用特殊材料及特殊工藝加工而成，是一種新型的防阻隔的涂層布，可阻隔汽油等介質(zhì)的揮發(fā)。聚氨酯TPU涂層布由內(nèi)膠層、織物增強層和外膠層組成，織物增強層由聚酯纖維編織形成，內(nèi)、外膠層是在織物增強層雙面涂覆聚氨酯形成?？捎糜谥谱鬈涹w罐。用此膠布制作的軟體罐可盛氣體、油料、水、葡萄酒、食用油、醬油、各類糖漿、工業(yè)用油脂、柴油等物質(zhì)。具有重量輕、可折疊、展收方便、環(huán)境適應性強等優(yōu)點。

日前，德國拜耳材料科技宣布推出針對紡織行業(yè)的新一代聚氨酯涂層面料全新整體解決方案——INSQIN品牌，該新品牌的誕生標志著服裝和制鞋行業(yè)即將開啟一個斬新的篇章。據(jù)悉，拜耳將直接為服裝及鞋類品牌商提供整體的涂層面料開發(fā)服務及技術推廣解決方案，其中整合了水性PU技術、新面料合作開發(fā)以及PU涂層面料合作制造商計劃，從而形成價值鏈上多方協(xié)作的全新方式。該品牌整體解決方案的技術可以在不使用溶劑的情況下，生產(chǎn)出各種類型的涂層面料。水性PU技術在社會和環(huán)境方面的優(yōu)勢對于PU合成革而言至關重要。INSQIN水性PU技術不僅不需要溶劑就能完成PU合成革的制作加工，還能使工藝流程減少最多95%的用水量以及50%的用電量。有媒體報道，雙組分聚氨酯PU涂層技術可用于增強和改變我們?nèi)粘Ｋ姷母鞣N面料的性能。每年約有10億多件服裝采用PU合成革或其他PU涂層面料制造。憑借其純水性PU技術以及豐富的紡織行業(yè)經(jīng)驗，拜耳能通過INSQIN技術及服務組合，幫助品牌商在面料設計領域發(fā)掘新的可能性，探索“神奇”PU涂層面料的創(chuàng)造性。即通過INSQIN品牌整體解決方案的技術生產(chǎn)新一代PU涂層面料?，F(xiàn)在不僅可以與品牌商攜手合作實現(xiàn)更高效的創(chuàng)新流程，還可以提供切實可行且具備可持續(xù)性的方案，解決和突破業(yè)內(nèi)可持續(xù)發(fā)展與規(guī)模化生產(chǎn)之間長期存在的沖突與障礙。

聚氨酯涂層面料與塑料、紙制品、紡織布料、天然革四大柔材生產(chǎn)制造系統(tǒng)，直接相關。由于塑料工業(yè)的迅猛發(fā)展，紡織、造紙工業(yè)的發(fā)展，年產(chǎn)值升至4000多億美元。聚氨酯涂層面料制造技術跨這四大柔性生產(chǎn)系統(tǒng)的邊緣學科，充分借鑒了四大柔性生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝技術同時又發(fā)揮其自身特點有機地組合適用這些技術，并且迅速地采用了世界不斷出現(xiàn)的高新技術，它最大的優(yōu)點是可以按最終產(chǎn)品的使用性能，科學地設計加工技術、工藝路線，最充分有效地利用資源，生產(chǎn)滿足最終用途要求的產(chǎn)品。現(xiàn)聚氨酯涂層面料大類200余個花色品種，一般是在化纖布、棉布、混紡布、紙制品、天然革的表面處理，涂層布不僅可以民用，同時也廣泛地應用在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與科技軍事領域，產(chǎn)業(yè)用不斷增加高技術含量，廣泛應用于土工、交通運輸、醫(yī)療衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)漁業(yè)、航天航空及輕工等產(chǎn)業(yè)部門。

2　聚氨酯涂層面料防水透氣織物功用特點

聚氨酯全稱為聚氨基甲酸酯，是主鏈上含有重復氨基甲酸酯基團的大分子化合物的統(tǒng)稱。聚氨酯是由有機二異氰酸酯或多異氰酸酯與二羥基或多羥基化合物加聚而成。聚氨酯又叫氨綸，是一種高彈性纖維，有橡皮筋的感覺。聚酯是一種最常用的合成纖維，強度高、彈性好，其透氣性也好。聚氨酯材料用途非常廣，可代替橡膠、塑料、尼龍等，用于機場、酒店、建材、汽車廠、煤礦廠、水泥廠、高級公寓、別墅、園林美化、彩石藝術、公園等。

當下人們對穿著舒適性，功能性要求的不斷提高，促使廠家采用各種新型技術來改善織物的各項性能，不同工藝、技術的復合是賦予織物新功能的主要手段，其中織物的涂層/層壓技術是重要的方法之一。涂料中使用的主要成膜物質(zhì)可將涂料分為油性涂料、纖維涂料、合成涂料和無機涂料；按涂料或漆膜性狀可分溶液、乳膠、溶膠、粉末、有光、消光和多彩美術涂料等。涂料是涂膜的主要成分，包括油脂、油脂加工產(chǎn)品、纖維素衍生物、天然樹脂和合成樹脂。成膜物質(zhì)還包括部分不揮發(fā)的活性稀釋劑，它是使涂料牢固附著于被涂物面上形成連續(xù)薄膜的主要物質(zhì)，是構成涂料的基礎，決定著涂料的基本特性。

防水透氣織物是指織物既能防雨防風，又能排汗、透氣、穿著舒適，在穿著過程中使水在一定壓力下不浸透織物，而人體散發(fā)的汗液等卻能以水蒸氣的形式通過織物或傳導到外界，而不在人體表面與織物之間冷凝積聚，保持穿著者干爽、溫暖。

防水透濕織物是指具有使水滴（或液滴）不能滲入織物，而人體散發(fā)的汗氣能通過織物擴散傳遞到外界，不致在衣服和皮膚間積累或冷凝，感覺不到發(fā)悶現(xiàn)象的功能性織物。人體出汗是熱平衡調(diào)節(jié)中的有效散熱手段，不同運動條件下人體散熱量和排汗量各異，其中人體散熱量的80%是經(jīng)過皮膚蒸發(fā)散熱的。防水透濕織物通常也叫防水透氣織物，國外一般稱之為可呼吸織物。它是人類為抵御大自然的侵害，不斷提高自我保護的情況下出現(xiàn)的，集防風、雨、雪，御寒保暖，美觀舒適于一身的高技術紡織品。研究表明，只有當靠近皮膚的衣服內(nèi)“微氣候區(qū)”的溫度在（32±l）℃，相對濕度在（50±10）%時人才感到舒適，此時人體處于最佳的生理狀態(tài)。聚氨酯用于織物的涂層整理，不僅在原料類型上還是在生產(chǎn)工藝上都有不同形式，根據(jù)防水透氣的原理可生產(chǎn)出各種各樣的防水透氣產(chǎn)品。聚氨酯涂層劑有溶劑和水分散兩大類，其中溶劑型又有單組分與雙組分之分，不同類型的涂層劑有不同涂層工藝選擇。

隨著科技的進步，人們制造防水透濕織物的同時，正在產(chǎn)品的功能開發(fā)上吸收和移植現(xiàn)代新技術，以提升現(xiàn)有防水透濕織物的產(chǎn)品檔次。如防水透濕織物的聚氨酯微孔中分布一些顆粒、薄片，通過反射原理阻止輻射熱的擴散，從而增加織物的保暖性，同時又具備了高彈性；有記憶功能的聚氨酯智能膜是利用聚氨酯樹脂軟鏈段與硬鏈段組合的結構特征，使其具有適當?shù)牟ＡЩ瘻囟龋诟哂诨虻陀谠摬ＡЩ瘻囟容^小范圍時，具有調(diào)節(jié)透濕性的功能；將納米級的功能微粒植入防水膜，則使原先的防水透濕織物具有抗菌、抗紫外線、防偽等復合功能；利用磁控濺射技術或仿荷葉效應制造新的防水透濕織物等。其產(chǎn)品除具有基本的防水透濕功能外，還需集防風防寒、保溫、抗靜電、阻燃、抗菌、抗紫外線、舒適、手感柔軟等多方面性能于一體，其服裝也從最初的軍用服裝、工作服裝等向運動服裝、休閑裝和特種功能服裝方面發(fā)展。防水透氣織物是一種高附加值的產(chǎn)品，不同生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品各有其特色，在涂層材料中，聚氨酯涂層材料具有廣泛的應用前景，其中功能性聚氨酯（調(diào)溫性，形狀記憶性）的開發(fā)及其在紡織上的應用，對改善涂層織物舒適性具有重要的意義，也是當前防水透氣織物發(fā)展的重要方向之一。用這種織物做成的服裝，不僅能滿足嚴寒雨雪、大風等惡劣天氣環(huán)境中人們活動時的穿著需要（如冬季軍服等），也適用于人們?nèi)粘Ｉ顚τ暌?、運動衣等的要求，且穿著舒適美觀，無濕冷感，防止凍傷，尤其在我國的“非典”時期，防水透濕服裝發(fā)揮了重要作用，因而具有廣闊的發(fā)展前景。

3　聚氨酯涂層面料熱熔膠粘劑

熱熔膠粘劑（簡稱熱熔膠）是一類無溶劑的以熱塑性聚合物為基料的固體膠粘劑，是具有粘接迅速、應用面廣、無毒害、無污染的環(huán)保型膠粘劑，符合當今世界膠粘劑發(fā)展方向。

熱熔型膠粘劑在室溫下是固體，加熱到一定溫度就熔融成粘稠的液體，冷卻至室溫后又變成了固體，并有很強的粘接作用，因此人們把它稱為熱熔性（型）膠粘劑（簡稱熱熔膠）。由于熱熔膠具有粘合速度快、無毒、粘合工藝簡單，又有較好的粘合強度與柔韌性等優(yōu)點，因此，在包裝封口、制鞋、紡織等方面獲得廣泛應用，而且近年來在品種與性能方面又有新的發(fā)展。為解決軍/警服裝因襯布破壞面料PU涂層而導致滲水的問題，研制成PU熱熔膠襯布，多功能服裝應用了這種襯布，具備了防寒、保暖、透氣又防雨的功能和抗靜電功能。聚氨酯涂層具有良好的粘結力，膠膜柔軟，耐磨，耐油和抗寒性等優(yōu)異的性能，多年來熱熔膠的發(fā)展極為迅速，尤其在紡織品工業(yè)中得到了廣泛的應用。

聚氨酯熱熔膠PUR膠不含有水和溶劑，固含量100%，是一種高性能環(huán)保型膠粘劑，它適應了國內(nèi)外對環(huán)境越來越重視的需要。反應型聚氨酯熱熔膠（PUR膠）與普通熱熔膠相比，具有優(yōu)異的綜合性能。它兼有普通熱熔膠粘劑無溶劑、初粘性高、裝配時定位迅速等特性，又具有反應型液態(tài)膠粘劑特有的耐水、耐熱、耐寒、耐蠕變和耐介質(zhì)等性能。其施膠溫度（120℃）又低于普通熱熔膠粘劑（150～180℃），可用于某些塑料部件粘接、復合，倍受現(xiàn)代自動化裝配工業(yè)青睞。PUR膠自被開發(fā)成功起就備受寵愛，已經(jīng)在歐美日本等工業(yè)大國得到越來越多的發(fā)展。雖然PUR膠目前在中國還處于起步階段，但是已經(jīng)有越來越多的客戶認識到了PUR膠的優(yōu)點，只是由于技術的原因，嚴重限制了國內(nèi)PUR膠的發(fā)展，目前PUR膠主要還是依賴進口，國內(nèi)何時能生產(chǎn)出高檔的PUR膠，其在國內(nèi)的應用才會真正大規(guī)模發(fā)展。

熱熔膠在行業(yè)內(nèi)使用的廣度、深度不斷加大，客戶對熱熔膠的使用性能和質(zhì)量不斷提出新要求，綠色環(huán)保的熱熔膠粘劑越來越受到人們的青睞，促使熱熔膠行業(yè)快馬加鞭的前行。目前，熱熔膠的應用范圍已從傳統(tǒng)的衛(wèi)生制品、包裝等領域擴展到服裝、電纜、汽車乃至制鞋行業(yè)。報載德國漢高集團最新推出牌號為PurmeltMicroEmissionCool3400的活性聚氨酯膠黏劑，該產(chǎn)品性能優(yōu)良被廣泛應用于相關領域。據(jù)了解，應用于低溫條件下的熱熔膠粘劑在環(huán)保和成本方面具有顯著優(yōu)勢，新產(chǎn)品的推出降低了能源消耗，還加快了設備運作效率。據(jù)悉，該產(chǎn)品是首款能在100℃以下性能不受影響的無害聚氨酯熱熔膠粘劑產(chǎn)品環(huán)保高效。

我國是一個服裝大國，在服裝工業(yè)、粘合襯工業(yè)中，熱熔膠已成為不可缺少的重要材料。隨著服裝工業(yè)的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對粘合襯、復合面料等紡織品提出了更高的要求，要制得這類高質(zhì)量的紡織品，除了要有好的面料、基布、先進的涂層設備與技術外，還在于要有各種高質(zhì)量的熱熔膠。產(chǎn)量以每年20～25%速度增長，是膠粘劑中增長最快的品種。我國熱熔膠年產(chǎn)量已超過6.5萬t，其中紡織品用熱熔膠已超過2.5萬t。熱熔膠的應用范圍也在不斷擴大，除了應用于服裝方面外，還應用于制鞋、地毯、包裝材料、裝飾布及復合材料等領域。

4　聚氨酯涂層面料的未來發(fā)展

織物涂層/層壓是織物與高分子聚合物的復合，它不僅保留織物原有的功能，更增加了覆蓋層的功能，織物涂層/層壓技術給紡織業(yè)制造功能性織物提供了更多的可能性，大大拓寬了紡織品的用途，應用領域也越來越廣，不僅使用于衣用紡織品的生產(chǎn)，而且其應用擴大到鞋業(yè)，民事或軍工制服，極端氣候條件下的服裝，防油布，帳篷，包裹等。

聚氨酯合成革廣泛用于制鞋、箱包、服裝等。我國不僅是世界第一的聚氨酯合成革生產(chǎn)和消費國，而且也是聚氨酯合成革制品最重要的出口國。我國聚氨酯鞋底原液消耗量位居世界第一。受益于我國豐富的資源及廣闊的市場，我國聚氨酯產(chǎn)品產(chǎn)銷量不斷提升。我國聚氨酯產(chǎn)品消費量約占全球市場的30%。未來我國聚氨酯產(chǎn)品占全球比例還會上升，成為第一大聚氨酯產(chǎn)品生產(chǎn)國。作為最受關注的世界六大合成材料之一，近年來聚氨酯產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴大，而亞太區(qū)已然成為全球最大的聚氨酯區(qū)域市場。同時，隨著產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，日益嚴重的污染問題成為行業(yè)突破的關鍵壁壘。環(huán)保驅(qū)動下，綠色聚氨酯產(chǎn)業(yè)化成為了未來行業(yè)發(fā)展的重要趨勢。聚氨酯涂料是目前較常見的一類涂料，大致可以分為雙組分聚氨酯涂料和單組分聚氨酯涂料。雙組分聚氨酯涂料一般是由異氰酸酯預聚物和含羥基樹脂兩部分組成，通常稱為固化劑組分和主劑組分。這一類涂料的品種很多，應用范圍也很廣，根據(jù)含羥基組分的不同可分為丙烯酸聚氨酯、醇酸聚氨酯、聚酯聚氨酯、聚醚聚氨酯、環(huán)氧聚氨酯等品種，是目前很有發(fā)展前途的一類涂料品種。

聚氨酯（PU）作為重要的六大合成材料之一，近年來在全球范圍內(nèi)獲得了長足的發(fā)展。目前，西歐、北美和亞太地區(qū)產(chǎn)銷量占到全球總量的85%以上，其中亞太地區(qū)已經(jīng)是全球最大的聚氨酯市場，占全球市場份額的45%左右，緊跟其后的是北美和西歐，占全球市場的40%。由于北美和西歐的市場已經(jīng)漸趨飽和，因此未來聚氨酯發(fā)展的關注點主要集中在亞太地區(qū)。而對于包括中國在內(nèi)的許多新興國家而言，由于這些國家的財富正在逐漸積累，綜合實力逐步增強，對聚氨酯的需求也在日益增加。目前來看，未來的中國市場仍然是聚氨酯需求增長的最大引擎。為了滿足市場對聚氨酯日益增加的需求，亞太地區(qū)的聚氨酯產(chǎn)能正在不斷擴大。

未來的10年間，聚氨酯產(chǎn)品在其他一些領域的應用將得到迅猛的發(fā)展。全球范圍內(nèi)對聚氨酯的需求將以每年4.5%的速度增長，其中在制冷、鞋業(yè)、紡織、休閑等領域，對聚氨酯需求的增長率估計每年為5.7%；家具、寢具和工業(yè)產(chǎn)品領域?qū)ζ湫枨蟮脑鲩L率預計每年為3.3%左右；而亞太地區(qū)新興國家受到由創(chuàng)新技術開拓的新下游應用的支撐，對聚氨酯的需求將會達到兩位數(shù)的增長速度。

納米材料具有表面效應、小尺寸效應、光學效應、量子尺寸效應、宏觀量子尺寸效應等特殊性質(zhì)，可以使涂料獲得新的功能。一般來說，納米涂料必須滿足兩個條件：首先，涂料中至少有一相的粒徑尺寸在1～100 nm的粒徑范圍；其次，納米相的存在使涂料的性能要有明顯的提高或具有新的功能。由于納米微粒的小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等，使得它們在磁、光、電、敏感等方面呈現(xiàn)常規(guī)材料不具備的特性。因此納米微粒在磁性材料、電子材料、光學材料、高致密度材料方面有廣闊的應用前景。

聚氨酯良好的機械性能和納米材料的功能性，可作為塑料、橡膠、纖維和涂料等功能性納米復合材料，廣泛應用于建筑、汽車、家電、紡織等眾多領域。據(jù)媒體報道，臺灣地區(qū)開廣公司成功開發(fā)出聚氨酯涂層輕型納米面料消防衣，重量不到3 kg，比傳統(tǒng)消防衣減輕30%～60%的重量。該消防衣的設計是高性能和輕便，具備良好的防火效能，在防水透氣及活動性方面很出色，能提升消防員應變力。據(jù)報道，我國納米技術已在防水透氣、抗菌、抗紫外線、免燙及自清潔等功能面料應用上獲得成功，其中自清潔防水透氣復合型面料還獲得國際金獎。利用液態(tài)水控制技術研制的功能性面料能精確控制水份排向，特別是制成泳衣，能使接觸人體的一面保持干爽。將聚氨酯制成納米級的薄膜復合在面料上可使服裝做到耐久型免燙。目前已有納米技術方面的科研項目實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。

5　結束語

總而言之，防水透氣織物是一種高附加值的產(chǎn)品，不同生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品各有其特色，聚氨酯是一種新興的有機高分子材料，因其卓越的性能而被廣泛應用于國民經(jīng)濟眾多領域，正發(fā)揮著極大的作用。在涂層材料中，聚氨酯涂層材料具有廣泛的應用前景，其中功能性聚氨酯（調(diào)溫性，形狀記憶性）的開發(fā)及其在紡織上的應用，對改善涂層織物舒適性具有重要的意義，也是當前防水透氣織物發(fā)展的重要方向之一。通過涂料行業(yè)科技人員的不懈努力，聚氨酯涂料將會發(fā)揮出越來越重要的作用。未來以樹脂和異氰酸酯為核心的聚氨酯化學，可提供最好、最經(jīng)濟、最靈活的解決方案。眾多跨國化工企業(yè)已將業(yè)務重點和研發(fā)中心紛紛轉(zhuǎn)移至亞洲甚至我國市場，為國內(nèi)聚氨酯企業(yè)帶來新的商機，使之產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出良好發(fā)展前景。