聚氯乙烯包覆高强聚酯长丝复合丝及面料的生产

常志宏

(盖尔太平洋特种纺织品(宁波)有限公司,浙江 宁波315800)

PVC树脂包覆PET长丝生产的复合面料,是20世纪末兴起的一种新型织物,面料由聚酯纤维(或玻璃纤维)包覆PVC涂层的复合丝织造而成,具有微孔状结构,稳定性良好,可以长期使用,尺寸不容易变形,长年累月的日晒也不易变色。目前市场上其产品的生产工艺可分为两类:一是PVC包覆PET纤维;二是PET纤维浸渍PVC中。一般聚酯面料在国内基本上都是用的包覆方法(如:Feifo Special Textile(ningbo)Co.,Ltd产品);在国外,聚酯(玻璃)纤维面料用浸渍的比较多(如西班牙CITEL阳光面料)。介绍了国内广泛应用的,以聚氯乙烯(PVC)为皮层,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为芯丝经复合包覆制得的长丝及其面料的生产工艺技术[1]。

1 原料选用

包覆材料采用改性PVC粒子,芯丝选用高强度的产业用聚酯(PET)长丝或玻璃纤维。

1.1 包覆材料PVC

纯聚氯乙烯本色为微黄色半透明状,有光泽,具有阻燃、耐化学药品性高、机械强度及电绝缘性良好的优点。聚氯乙烯对光、热的稳定性较差,阳光中的紫外线和氧会使聚氯乙烯发生光氧化分解,因而使聚氯乙烯的柔性下降,最后发脆。在纯PVC中加入增塑剂、色粉、抗UV剂、热稳定剂、加工助剂、填充料等成分,制成各种颜色的改性PVC粒子,克服了PVC原有的不足,赋予材料超高的流动性能,使PVC材料能均匀地包覆在纤维的表面。制成面料的阻燃、抗紫外线等主要特性均通过PVC包覆材料的改性配方来实现特定功能。

1.2 高强度产业用聚酯丝芯丝

高模量低收缩型涤纶工业丝是聚酯纤维中的一个重要品种,具有断裂强度大、弹性模量高、延伸率低、耐冲击性好等优良性能。由于受热后收缩小,其织物具有良好的尺寸稳定性和耐热稳定性,能吸收冲击负荷,主要用于涂层织物、帘子布、输送带纬线等。它与PVC具有良好的亲合力,可简化后续加工工艺,并大大提高制品的质量。玻璃纤维(glass fiber)具有阻燃、耐腐、耐热、伸长率低、强度高、性脆易碎、不耐弯曲、化学稳定性好,隔热性好、电绝缘好等特点。表1是实际生产使用的2种材料的对比测试数据[2]。

表1 芯丝测试对比数据

虽然聚酯纤维阻燃性和尺寸稳定性不及玻璃纤维,但是其断裂伸强度和加工性能远远优于玻璃纤维,所以被广泛使用,并优先选用。

2 包芯丝生产

包芯丝生产在PVC包覆机上完成,PVC粒子经过加热和螺杆旋转增压,成熔融状,均匀包覆在芯丝上。

2.1 工艺流程

生产包覆丝工艺流程以图1四线PVC包覆机为例:包覆前,PET丝从筒子架②纱筒上引出,经过张力调节装置后,进入膜头③中,PVC熔体包覆PET(涂层)后,包覆丝经过冷却水槽④、吸水装置⑤、牵引装置⑦、在卷取装置⑧上卷绕到纱筒上。

图1 四线PVC包覆机示意图

PVC挤出机采用单螺杆挤出,螺杆长径比在25～30之间,为保证包覆丝的包覆层各段及圆周各处厚薄一致(图2),要求膜头(图3)行腔3内PVC熔体压力恒定,挤出螺杆转速变化与PET 5(图3)芯丝线速度变化(加速度)一致,芯棒6与口膜14同心度要好。

图2 包覆丝截面图(比例200∶1)

图3 膜头结构示意图

2.2 生产工艺

涤纶(或玻璃纤维)长丝通过熔融的PVC包覆后,进行均匀包覆。包覆过程要求精度较高,不仅需要解决PVC混合粒料与涤纶丝和玻纤丝的相容性,保证一定的黏合度,而且多台包覆机卷绕出的丝要达到一致性,中心均匀。挤出使用的单螺杆挤出机,机身温度160～165℃,机颈的温度165℃,机头和膜口的温度170℃,经过各道加热后,PVC熔体温度155～165℃。生产使用设备、生产品种不同,线速度也不同,且差异较大,范围在100～800 m/min之间。

2.3 丝线规格

各种类型丝的规格,满足不同规格产品指标性能的要求(见表2)。

表2 包覆丝技术指标

3 面料生产

面料采用剑杆织机生产,经纱通过智能型整经机制成织轴,无须上浆,直接在剑杆织机上织造成坯布,由于丝线纤度高刚性大、织物密度高,多使用重型织机。为保证引纬稳定性好,保证坯布质量,许多生产厂家采用德国生产的多尼尔刚性剑杆织机生产。

织物组织、编织方法多样,一般平纹、斜纹、缎纹、方平等不同的织物组织,3/1斜纹可提供双面不同颜色的效果。设计合理的织物组织结构,确保产品不同的开孔率(遮光率),保证织物具有高强度、透风,灰尘在雨水冲刷后容易自洁等特点。

热定型工序是产品质量控制的关键所在,主要消除涂层和织造生产中产生的内应力,使产品在使用过程中不变形。定型温度120～130℃,PVC表层处于半熔融状态,织物经纬丝线交织点处,经纬纱互相粘结成一体,使定型后织物结构非常稳定。

面料规格根据产品的不同遮光率档次要求,合理选用不同的丝线细度、织物经纬密度和组织结构,确保不同场合对抗紫外线、防风透气的要求。

不同规格的织物,满足不同用途对布料的各种要求(见表3)。

表3 面料技术规格标准

4 复合面料的应用

PVC树脂包覆PET长丝生产的复合面料,芯体采用高强涤纶工业长丝,皮层为耐老化、抗紫外线辐射的改性聚氯乙烯PVC材料,涤纶长丝经PVC包覆、冷却形成表面光滑、防水、防油、无毒的PVC/PET复合包覆丝。用这种复合丝生产的梭织面料,具有色彩鲜艳不褪色、强度高、耐水耐油防紫外线、耐老化、耐磨损、耐腐烂、耐化学品、无毒、表面光滑凉爽、尺寸恒定、透气性优良、使用寿命长等优点。面料自身材料和结构决定其不具有延展性,不会变形,并持久保持其平整度。

复合遮阳布料应用范围较广,广泛使用在商务、行政办公大楼、展馆展厅、图书馆、体育馆、酒店、高铁车窗、暖房、玻璃房、实验室、影院以及私人别墅、豪宅的庭院、露台、阳光屋、居室的窗户、咖啡吧、茶坊等公共场所,还用于制作沙滩椅、沙滩床、室外用椅、防滑垫、餐垫、盘垫、杯垫、桌布、地毯等。利用遮阳来体现休闲品质生活的理念,也是现代家居生活的典范[3]。

4.1 阳光面料(Sunscreen)产品

阳光面料,简而言之就是用来遮挡阳光和日照,遮盖物品起到避免与强光接触的作用,具有阻挡强光和紫外线的功效。防紫外线遮阳面料可抵挡多达95%紫外线,与其他面料相比,阻燃性能要好很多,助燃等级高,能满足高楼和公共建筑较高的防火安全标准;不同的开孔率和颜色,达到不同的透视和装饰效果,适合一般的公共场所,能与周围的环境自然融合。该面料具有遮阳、透光、通风的特性,既可消除多达86%的太阳辐射,又可保持室内空气畅通,并能清晰看到室外景物,遮阳面料具有其他面料所不具备的良好隔热性能,大大减少室内空调的使用率,广泛用在垂帘、卷帘上。

4.2 特斯林布(Textilene)产品

用于室外休闲产品,例如沙滩椅、沙滩床、室外用椅、防滑垫、餐垫、盘垫、杯垫、桌布、地毯等。产品应用上,该面料能满足重金属含量等环保指标,花型多样、美观,配色与周围环境协调,抗菌性能好,不易霉变,面料尺寸稳定、不具有延展性、不会变形,并持久保持其平整度,易清洗,可置于清水中刷洗,有较好的色牢度。

5 结语

PVC树脂包覆PET长丝制作的 复合面料发展迅速,从20世纪70年代开始很多国家的建筑遮阳行业大量采用高分子复合遮阳产品。全球高分子复合遮阳材料市场主要集中在欧洲、美国、加拿大、亚洲东南亚地区等发达国家。现在国内的高端市场,国外企业品牌产品仍占据一定市场,但有节节退缩的趋向,国内品牌企业经过多年发展积累、技术改进,技术水平有很大提高,以先锋新材料为代表的国内企业已可生产大部分市场主流产品,技术水平已接近欧美厂商。

随着科学技术的发展和进步,越来越多的新材料、新技术应用于复合面料,产品的性能在不断的提高。并能满足严格的环境保护要求,对节约能源、减少CO2等有害气体的产生以及保护环境,是巨大的贡献。

参考文献:

[1]邢声远.纺织纤维[M].北京:化学工业出版社,2005.

[2]聚氯乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PVC/PET)复合包覆丝:FZ/T 54083-2015[S].

[3]齐贵亮.塑料成型物料配制工[M].北京:机械工业出版社,2012.