幾年前,涂層涂覆的功能性材料還普遍使用溶劑懸浮液。后來,這種方法逐步遭到非議,因?yàn)檫@種方法對(duì)健康和環(huán)境都會(huì)帶來危害。1999年歐盟頒布了新的揮發(fā)性有機(jī)化合物排放指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)(VOC),這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)于2005年10月30日正式生效。此標(biāo)準(zhǔn)把以前許多使用的溶液都列為禁止使用范疇,否則就需要全面配備空氣過濾設(shè)備進(jìn)行處理。在多數(shù)情況下,可以用水溶性溶劑進(jìn)行替代。另外一種替代方法就是紫外線聚合涂覆方法,可以應(yīng)用于熱敏感性基層材料,如丙綸和滌綸。涂層中感光性能良好的化學(xué)物質(zhì)在紫外線的照射下會(huì)分解,產(chǎn)生聚合反應(yīng),在聚合過程中,基質(zhì)材料和SSP固態(tài)聚合物相粘合。這種工藝主要用于合成材料的涂覆生產(chǎn)過程,如聚氨酯(PUR)和聚氯乙。≒VC),很少應(yīng)用于天然材料。德國鄧肯多夫市(Denkendorf)的ITCF研究所正在進(jìn)行研究,如果能夠取得成功,這種狀況可能會(huì)得到改變。這項(xiàng)研究不但研究纖維素的衍生工藝,科研人員還嘗試?yán)醚苌w維素進(jìn)行涂層實(shí)驗(yàn),使用的是纖維素甲酸酯。在尼龍、棉纖維、聚酯纖維和聚酯超細(xì)纖維織物上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明,這種方法生產(chǎn)的材料可以在戶外使用。
泡沫技術(shù)
膠壓層和粘合材料工藝中,比較新的方法是泡沫技術(shù)。這種方法適用于依靠長展幅機(jī)處理的工藝中。正如位于德國圖賓根(Tubingen)CHR R.伯特利西(Beitlich)化工集團(tuán)的哥哈特?伯勞姆(Gerhard Blaum)博士所指出的,歐洲的涂層加工企業(yè),對(duì)泡沫涂層生產(chǎn)技術(shù)有濃厚的興趣。因?yàn)檫@種方法,在功能性涂層方面,能夠給他們帶來明顯的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。
共有三種泡沫得到應(yīng)用。不穩(wěn)定的泡沫涂在紡織品上,會(huì)立刻分解。因此,泡沫與浸漬處理無法用肉眼分辨,但這種方法生產(chǎn)成本低廉,原因是只進(jìn)行單面涂覆處理。亞穩(wěn)定泡沫材料也會(huì)產(chǎn)生分解作用,但泡沫清晰可見,例如,應(yīng)用于室內(nèi)裝潢材料背面的防火涂層。穩(wěn)定泡沫材料不會(huì)分解,能夠形成多微孔的涂層,也可以是防水的,主要取決于應(yīng)用的材料和采用的工藝過程(壓延和擠壓)。應(yīng)用這種工藝的例子是,具有多個(gè)涂層的遮掩窗簾。
噴墨顏料技術(shù)
目前,ITCF的科研人員,正在研制能夠在噴墨顏料印刷生產(chǎn)中,用紫外線進(jìn)行處理的染料配方。與傳統(tǒng)的熱溶性處理染料不同,能夠應(yīng)用紫外線進(jìn)行處理的染料包括反應(yīng)材料組、聚合材料組和成像引發(fā)劑。依靠紫外線將染料與紡織基層材料粘結(jié)在一起。正如ITCF瑞華?德斯耐德(Reinhold Schneider)博士所指出的那樣,在實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)用Mimaki JV2-130噴墨噴涂機(jī)(采用壓電技術(shù)的按需要量滴入)和ENCAD TX1500噴涂機(jī)(噴沫技術(shù)),在棉、滌綸和粘膠材料上噴涂,并立即通過紫外線進(jìn)行烘干,實(shí)驗(yàn)顯示出了非常好的效果。從目前這種方法的實(shí)際情況看,只有藍(lán)綠色和黑色的色彩飽和度、黑色的濕磨擦強(qiáng)度還需要進(jìn)一步改進(jìn)。
納米技術(shù)
到目前為此,陶瓷納米材料的應(yīng)用還很少。這類材料作為涂層中的功能性填補(bǔ)材料使用,可以提高耐磨性或熱穩(wěn)定性。目前,ITCF正在對(duì)氧化鋁、二氧化鈦、二氧化硅和硅粉末改性材料做進(jìn)一步的分析,以使其得到應(yīng)用。
在大多數(shù)情況下,尤其是使用各種膠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),都經(jīng)歷了反復(fù)實(shí)驗(yàn)的過程。瑞士的膠生產(chǎn)商EMS-Griltech公司,利用公司的應(yīng)用技術(shù)學(xué)院進(jìn)行膠的實(shí)驗(yàn)并且改進(jìn)其性能。他們發(fā)明了一種實(shí)驗(yàn)方法,可以評(píng)估膠在不同溫度和壓力下的性能。針對(duì)不同膠在特定的應(yīng)用中,要進(jìn)行分離力、以及表面結(jié)構(gòu)、延伸和收縮等情況的測(cè)試,以確定最適合的膠產(chǎn)品。
怎樣檢測(cè)蓮花效果呢?可以使用德國ITV研究所開發(fā)的再生程序,利用這個(gè)程序,可以對(duì)紡織面料和紗線的防水性、浸潤性,以及自我清潔能力進(jìn)行測(cè)試。在這個(gè)程序中,要將泥土顆粒均勻地鋪在要進(jìn)行測(cè)試的材料上(取決于要進(jìn)行測(cè)試的面積大。,然后用大小水滴將材料打濕。在打濕材料前后,都要使用立體顯微鏡和數(shù)字成像設(shè)備對(duì)顆粒的集中情況和自我清潔效果進(jìn)行測(cè)試。
時(shí)間就是金錢,即使在做實(shí)驗(yàn)過程中也是如此。ITV研究所采用時(shí)間跨度攝影術(shù)進(jìn)行耐久性測(cè)試,通過這個(gè)實(shí)驗(yàn),可以讓生產(chǎn)商了解產(chǎn)業(yè)用紡織品在戶外應(yīng)用中的壽命情況,如遮陽蓬、活動(dòng)式屋頂、屋頂結(jié)構(gòu)的隔膜、充氣屋和戶外陽光屏蔽材料等。在模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中,對(duì)于所列舉的每種情況下,都要根據(jù)使用要求的不同,分別對(duì)材料的耐久性進(jìn)行測(cè)試,采用時(shí)間跨度攝影術(shù)測(cè)試在預(yù)設(shè)的時(shí)間跨度內(nèi),織物是否能夠達(dá)到設(shè)定的值。對(duì)于在戶外使用的產(chǎn)業(yè)用紡織品來說(一般稱為戶外紡織品),不僅要模擬氣候條件,也要模擬使用地附近的工業(yè)環(huán)境。ITV正在就此研究相關(guān)的實(shí)驗(yàn)方法,并將其應(yīng)用到產(chǎn)業(yè)用紡織品中。隨后的分析研究還包括其它方面,如強(qiáng)力、彈力、脫膠、氣體和液體的不透性、耐壓性、毛細(xì)作用、表面退色情況,還包括材料表面成分作用的分析等。
建筑用紡織品
紡織品廣泛用于日光屋頂覆蓋。鋪設(shè)的方法就如同將船帆完全伸展開一樣,通常面積很大,用于露天大型運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、各種建筑物或者相互鄰近的露天建筑。材料的伸展性、耐久性和可操作性是經(jīng)常需要考慮的因素,用戶可以根據(jù)自己以往的經(jīng)驗(yàn)(參見以上實(shí)驗(yàn)程序部分的說明)得出相關(guān)的數(shù)據(jù),并使用這些材料。
相變材料
在建筑業(yè)中,已經(jīng)在使用相變材料(PCM),但對(duì)紡織領(lǐng)域來講,使用相變材料還前所未聞。這種材料應(yīng)用隔膜作為熱能存儲(chǔ)介質(zhì)、溫度調(diào)節(jié)器、防日照和防雨保護(hù)層。正如位于美國隆孟特市(Longmont)的紡織測(cè)試和創(chuàng)新研究所的巴巴拉?伯斯(Barbara Pause)博士所強(qiáng)調(diào)的,熱效率是相變材料涂層隔膜的一大優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用單層相變材料,可以代替目前使用的多層涂層結(jié)構(gòu),這樣可節(jié)約大量的材料。材料的耐久性也明顯提高,因?yàn)樗苣z的采用極大地減少了溫度波動(dòng)造成的對(duì)材料的影響。最開始的包膠難題已經(jīng)得到攻克,采用一種特殊的硅橡膠將要植入的相變材料包裹起來,使問題得到了解決?梢酝ㄟ^使用合適的硅膠將隔膜粘在一起。經(jīng)證明,一種玻璃纖維織物尤其適合于作為基層材料使用,這種織物既保證了透明,又很容易清洗。
另一種創(chuàng)新,是在屋頂隔膜中的機(jī)織玻璃纖維面料上采用雙峰聚四氟乙烯(PTFE)涂層。雙峰意味著在涂層中包含大量的達(dá)到納米水平的聚四氟乙烯顆粒。正如德國維塞達(dá)克-因杜德克斯(Verseidag-Indutex)有限公司的愛德華?鮑伯尼科(Edward Dobnik)博士所說明的那樣,從長期來講,涂層中裂縫和微小孔洞的形成,都可以通過采用雙峰聚四氟乙烯涂層得到避免,材料表面會(huì)始終保持清潔。
位于德國鮑浩森(Burghausen)的威凱化學(xué)品公司(Wacker Chemie)推出了一種新型的表面覆蓋材料。這種材料在硅涂層中加入了硬質(zhì)和軟質(zhì)的顆粒,這種結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生類似蓮花效應(yīng)的效果。威凱公司稱,經(jīng)過初步實(shí)驗(yàn)表明,這種材料具有自我清潔功能。
前景展望
紡織品功能性涂層需要依靠不同領(lǐng)域的專業(yè)人士共同進(jìn)行研究,只有通過相互之間的合作,才能最終取得商業(yè)上的成功。這一過程往往需要大量的投入,并花費(fèi)大量的時(shí)間,才能最終推向市場(chǎng),這也是大多數(shù)公司應(yīng)該考慮的關(guān)鍵因素。從另一方面講,這類高科技產(chǎn)品可以為歐洲紡織業(yè)的繁榮帶來新的市場(chǎng)機(jī)遇,因?yàn)橐7逻@類產(chǎn)品的生產(chǎn),實(shí)在是太難了。