（纺织化学与染整工程专业论文）涤纶长丝基布结构对pvc涂层膜结构材料性能影响的研究.pdf

摘要 本课题研究的重点是以涤纶长丝织物为基布，经p v c 涂层开发一种建筑用复 合膜材料。主要从基布组织结构、织物紧度、涂层加工工艺等方面着手，深入研 究柔性涂层织物的拉伸、撕裂、剥离性能，以进一步完善织物力学性能方面的研 究，另外对界面粘结状况进行初步研究。粘结性能好坏宏观地体现在剥离强度的 大小，涂层与底佰间的粘合力直接影响到涂层织物的剥离强度，本课题主要从织 物紧度、织物组织等方面进行剥离性能方面的研究。 研究表明，经纬纱线密度对织物物理机械性能有重要影响，在一定范围内， 增加织物密度，经纬纱的交错次数增加，经纬纱之间的摩擦阻力增加，可使织物 强度增加；织物纱线密度对撕裂强力的影响是，当密度增加，由于受力纱线根数 增加，可使撕裂强力提高，但密度增加，又会使纱线问的磨擦阻力增加，使受力 纱线根数减少，又不利于撅裂强力。经、纬向剥离强度不同主要与复合层与基布 接触面积的大小有关。织物中纱线密度对剥离强力的影响是，纱线与涂层之间接 触面积越大，则剥离强度越高。接触面积通常与织物的密度有关，织物密度越大， 纱线问的空隙越小，则复合层更好地与基布粘结在一起，使剥离强度较高。采用 捻度小的长丝在织物中纱线压扁有助于增加覆盖系数，提高剥离强度。 织物组织主要研究了平纹组织和方平组织，结果表明，方平组织较平纹组织 有明显的性能优势。在同等条件下，选用方平组织织物有助于降低断裂伸长，而 强力也无过多损失；相同条件下，方平织物的撕裂强度大大优于平纹织物，剥离 强度也大于平纹织物。 在相同条件下，线密度大的机织物强度比线密度小的高。但是线密度越大的 长丝织造起来也越困难，产生毛羽越严重，织出的织物布面瑕疵越多，线密度较 小的长丝易于提高织物紧密程度。相同条件下，线密度大的织物剥离强度高于线 密度小的织物。当织物紧度达到7 0 一9 0 时，剥离强度呈现下降趋势。纱线经过 一定程度的加捻后能提高织物的拉伸和撕裂强度，相同规格的织物应尽量使用加 捻的纱线。通常情况下，我们将机织物的经纬纱线细度配置为相同。 研究得出：建筑用膜材基佰参数选用巴拿马组织，即2 2 方平组织：采用纱 线线密度为1 1 0 0 d t e x 、1 6 7 0 d t e x 高强低缩涤纶长丝织造：同一织物上的经纬纱 线种类相同，即线密度、单丝根数、加捻数、纱线断裂强度、断裂伸长相同：设 计织物紧度为7 0 9 6 9 0 ，即线密度为1 l o o d t e x 涤纶长丝经向纬向密度分别 1 1 5 9 8 1 7 5 3 1 根l o c m ，线密度为1 6 7 0 d t e x 涤纶长丝经向纬向密度分别 9 4 6 8 - 1 4 3 1 2 根l o c z 。涂层后织物性能指标可达到拉伸强度4 0 0 0 n 5 c m 以上， 撅裂强度4 0 0 n 以上，剥离强度8 0 n 5 c m 以上。 关键词：涤纶长丝织物；聚氯乙烯( p v c ) 涂层；拉伸强度；撅裂强度；剥离强 度 a b s t r a c t t h ef o c u so ft h i sr e s e a r c hi sb a s e do np o l y e s t e rf i l a m e n tf a b r i cc o a t e dw i t hp v c t od e v e l o pac o m p o s i t em e m b r a n em a t e r i a l su s e di nc o n s t r u c t i o n f l e x i b l ec o a t e d f a b r i ct e n s i l e ，t e a r , p e e l s t r e n g t ha r es t u d i e dm a i n l yf r o mt e x t u r eo ff a b r i c ，f a b r i c t i g h t n e s s ，c o a t i n gp r o c e s sa n ds oo n ，s oa st of u r t h e ri m p r o v et h em e c h a n i c a l p r o p e r t i e so ft h ec o m p o s i t ef a b r i c i na d d i t i o nt os t u d yt h eb o n d i n gf o r c eb e t w e e n f a b r i ca n dc o a t i n g b o n d i n gq u a l i t yi r e f l e c t e di nt h es i z eo fp e e l i n gs t r e n g t h ，t h e b o n d i n gf o r c eb e t w e e nf a b r i ca n dc o m i n gh a sad i r e c ti m p a c to nt h ep e e ls t r e n g t ho f f a b r i c t h et o p i c sm a i n l yr e s e a r c h e dt h ep e e lp e r f o r m a n c ef r o mp v cm e m b r a n e t h i c k n e s sa n dt e x t u r eo ff a b r i c r e s e a r c hs h o w st h a tt h ed e n s i t yo fw a r pa n df i l l i n gy a mh a v eh a das i g n i f i c a n t i m p a c to nm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so ff a b r i c ，t oac e r t a i ne x t e n t ，w i t ht h ei n c r e a s ei nt h e d e n s i t yo ff a b r i c ，t h en u m b e ro fy a mc r o s s i n gp o i n ti n c r e a s e s ，t h ef r i c t i o n a l r e s i s t a n c eo fy a m si n c r e a s e s s ot h es t r e n g t ho ft h ef a b r i ci n c r e a s e s t h ei m p a c to f y a md e n s i t yo nt h et e a rs t r e n g t hi st h a tw h e nt h ed e n s i t yi n c r e a s e d ，d u et ot h ei n c r e a s e i nt h en u m b e ro ff o r c e dy a m ，t e a rs t r e n g t hi n c r e a s e d b u tt h ei n c r e a s ei nd e n s i t yc a n i n c r e a s ef r i c t i o nf o r c eb e t w e e nt h ey a m sa n dd e c r e a s et h en u m b e ro ff o r c e dy a r n s ，t o h a v ea na d v e r s ei m p a c to nt e a r i n gs t r e n g t h t h ed i f f e r e n c eo fw a r pa n df i l l i n gp e e l s t r e n g t hm a i n l yr e l a t e dt ot h ec o n t a c ta r e ab e t w e e nf a b r i ca n dc o a t i n g t h ei m p a c to f y a md e n s i t yo np e e l i n gs t r e n g t hi st h a tt h eg r e a t e rt h ec o n t a c ta r e ab e t w e e ny a ma n d c o a t i n g ，t h eh i g h e rt h ep e e ls t r e n g t h c o n t a c ta r e ao f f a b r i cu s u a l l ya s s o c i a t e dw i t ht h e d e n s i t y ，t h eg r e a t e rt h ed e n s i t yo ff a b r i c ，t h es m a l l e rt h eg a pb e t w e e ny a m s ，t h e c o m p o s i t el a y e r sb o n d b e t t e rw i t ht h ef a b r i ct o g e t h e r , s ot h a tt h eh i g h e rp e e l s t r e n g t hi s u s eal o wt w i s to ft h ef i l a m e n ty a ms q u a s h e di nt h ef a b r i cc o n t r i b u t e st o t h ei n c r e a s ei nt h ec o e f f i c i e n to fc o v e r a g e ，s ot oi m p r o v et h ep e e ls t r e n g t h t h ew e a v et e x t u r eo ff a b r i cm a i n l yr e s e a r c h e dp l a i na n df a n gp i n g ，r e s u l t s s h o w e dt h a tt h ep e r f o r m a n c eo fp l a i ni ss u p e r i o rt of a n gp i n g u n d e rt h es a m e c o n d i t i o n s ，t h ec h o i c eo ff a b r i cf a n gp i n gt or e d u c ee l o n g a t i o na tb r e a k ，a n dn o e x c e s s i v es t r e n g t hl o s s ；t h es a m ec o n d i t i o n s ，t h et e a rs t r e n g t ho ft h ef a n gp i n gf a b r i c c o n s i d e r a b l yb e t t e rt h a nt h ep l a i nw e a v ef a b r i c ，p e e ls t r e n g t hi sa l s og r e a t e rt h a nt h e p l a i nf a b r i c u n d e rt h es a m ec o n d i t i o n s ，t h es t r e n g t ho fh i g l ll i n e a rd e n s i t yo ft h ew o v e n f a b r i ci sh i g h e rt h a nl o wl i n e a rd e n s i t yf a b r i c h o w e v e r , t h eg r e a t e rt h eh i g hl i n e a r d e n s i t yf i l a m e n tw e a v em o r ed i f f i c u l t ，t oh a v eam o r es e r i o u sh a i r i n e s s ，t h ew e a v e d f a b r i ch a sm o r ed e f e c t s ，t h el o wl i n e a rd e n s i t yf i l a m e n ti se a s yt or a i s et h ef a b r i c t i g h t n e s s u n d e rt h es a m ec o n d i t i o n s ，t h ep e e ls t r e n g t ho fh i g hl i n e a rd e n s i t yf a b r i ci s h i g h e rt h a nt h es m a l lo n e w h e nt h ef a b r i ct i g h t n e s sg e t s7 0 - 9 0 ，t h ep e e ls t r e n g t h s h o w sar e d u c e dt r e n d a f t e rac e r t a i nd e g r e eo ft w i s t ，t h ef a b r i ct e n s i l ea n dt e a r s t r e n g t hc a nb ei m p r o v e d ，t h es a m es p e c i f i c a t i o n so ft h ef a b r i cs h o u l db ep r i o rt o u s eo ft h et w i s t i n gy a r n n o r m a l l y ，w ec h o o s et h es a m el i n e a rd e n s i t yw a r pa n df i l l i n g y a r n r e s e a r c hs h o w st h a t ：s e l e c t e d p a r a m e t e r sp a n a m a , t h a ti s ，2 2f a n gp i n g p a r a m e t e r sf o rc o n s t r u c t i o nm e m b r a n e sf a b r i c ；w e a v i n gb yt h ey a r nl i n e a rd e n s i t y l l0 0 d t e x ，16 7 0 d t e xh i g h - s t r e n g t hl o w - s h r i n k a g ep o l y e s t e rf i l a m e n t ；t h es a m ef a b r i c u s e dt h es a m et y p e so fy a r n ，t h a ti s ，l i n e a rd e n s i t y ，s i n g l e w i r er o o t ，t w i s t i n g , y a r n b r e a k i n gs t r e n g t h ，e l o n g a t i o n ；f a b r i cd e s i g n e do ft i g h t n e s si s7 0 一9 0 ，l i n ed e n s i t yo f p o l y e s t e rf i l a m e n t 1 1 0 0 d t e xa st ot h er e s p e c t i v ez o n a l d e n s i t y 1 1 5 9 8 - 1 7 5 3 1 r o o t s 10 c m ，l i n ed e n s i t yo fp o l y e s t e rf i l a m e n t16 7 0 d t e xa st ot h er e s p e c t i v ez o n a l d e n s i t y9 4 6 8 1 4 3 1 2r o o t s 1 0 0 n a f t e rt h ef a b r i cc o a t i n gp e r f o r m a n c e c a nb e a c h i e v e do v e r4 0 0 0 n 5 c mt e n s i l es t r e n g t h ，t e a rs t r e n g t ho fm o r et h a n4 0 0 n ，m o r e t h a n8 0 n 5 c i i lp e e ls t r e n g t h k e yw o r d s ：p o l y e s t e rf i l a m e n tf a b r i c ；p o l y v i n y lc h l o r i d e ( p v c ) c o a t i n g ；t e n s i l e s t r e n g t h ；t e a rs t r e n g t h ；p e e ls t r e n g t h 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特n d n 以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得云洼王些太堂或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：羹蔓7 月签字日期：呷年月，弓r 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解丞洼王些盔堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权云洼王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数掘库进行 检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学 校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：共之下日 签字同期：5 ) 0 0 7 年7 月j 弓同 导师签名：1 眵氓茜 签字同期：如q 7 年月召同 学位论文的主要创新点 一、探讨了纱线参数、基布组织结构对涂层织物各项物理机械性能的 影响规律，为产业用纺织品的开发提供基础数据； 二、确定适用于建筑膜材基布的纱线参数及织物组织，开发以涤纶长 丝织物为基布、p v c 涂层的各项物理机械性能符合要求的复合织物。 第一章绪论 1 1 膜结构发展概述 第一章绪论 膜结构是近几十年发展起来的一种新型大跨度空间结构，它是由具有优良性 能的织物( 膜材) 通过支撑构件( 如刚性梁、柱、柔性索) ，或给膜内空气加压 以一定的方式组合并施加适当的初始预张力，从而承受一定外荷载的一种空间结 构形式。 。 膜材料是这种大跨度空间结构最重要的组成部分，被称为“第五代建材。 它的作用等同于传统的刚性结构中的混凝土、钢筋等材料。早期的膜结构由于膜 材丌发的缓慢，一直处于停滞状态。直到现代，由于科学技术的发展，新材料的 出现，特别是2 0 世纪七十年代后，美国杜邦公司开发出以聚四氟乙烯为涂层 ( p t e f ) 的玻璃纤维织物作为膜材，才引发了膜结构在近几十年的突飞猛进的发 展。 膜结构材料作为膜结构建筑的一个重要组成部分，被广泛应用于各项膜结构 建筑中。如：体育场馆、文化娱乐场所、会议中心、展览馆、商场、候机大厅、 火车站、汽车站、停车棚、收费站等。 现代膜结构最初是在德国发展起来的，其基本特点、力学特性、设计方法和 其作为结构体系的潜力也是在德国得到研究的。1 9 6 7 年蒙特利尔的万国博览会 德国馆就是由该国的f r e io t t o 教授设计的，在建筑史上具有广泛的国际影响。 膜结构最初被称作“帐篷结构”，如今已成为现代建筑的有机组成部分，世界各 地建造了许多设计精良的膜结构。 1 9 7 0 年r 本大阪博览会上一座气承式膜结构的美国馆( 图1 - 1 ) ，是第一个现 代意义上的大跨度膜结构，是充气膜结构发展历史上的罩程碑。当时由于是临时 性展览建筑，采用的膜材是涂覆聚氯乙烯( p v c ) 的玻璃纤维织物，不算先进。在 7 0 年代初期，以美国杜邦、康宁公司为主的几家公司和设计单位联合丌发研制 了以玻璃纤维织物为基材，以聚四氟乙烯( p t f e ，又称特氟隆) 为涂层的新型膜 材，估计这种材料的使用年限在2 5 年以上，使膜结构从最初的临时性建筑开始 迈向永久建筑的行列。 与此同时，一种价格比较低，涂覆p v c 的聚酯织物在性能上也有很大的改进， 制造商在原来的涂层外面再加一面层，比较成熟的有聚氟乙烯( p v f ，商品名 t e d l a r ) 和聚偏氟乙烯( p v d f ) ，这种面层不仅能保护织物抵抗紫外线，而且大大 的改进了自洁性，从而把聚酯织物的使用年限提高到1 5 年，得以在永久性建筑 中使用。 天津业人学硕t 学位论文 创i1 人阪博览会茭嘲馆h 卜2h 奉富 ? 馆 如今膜结构建筑l 丌好 在全世界普及。韩田和i 奉共h 举办的2 0 0 2 年世界 杯足球赛的场馆巾，韩国赛场l o 个体育场中有5 个采丌】膜结构( 圈13 的汉城体育 场) ，而| | 术赛场的1 0 个体育场t 6 个是膜结构( 图1 4 的琦上体疗场) 。 吲1 3 川i 义城伟行场吲l _ 4h 奉埔玉体疗场 幽卜5 上海八万人体育场 幽r 6 青岛瞰中体育场 在中国，膜结构建筑起步较晚 次在大型体育场馆采用膜结构建筑。 1 9 9 7 年上海八万人体肯场( 圈卜5 ) 是我闻首 此后h 现了大批体育场馆，如上海虹口足球 场、j 州黄埔体打场、啊歧消陵体商场、 。r 岛腻- l ，诈汀场( 罔卜6 ) 、浙 l 义q 体 肯场( 闭卜7 ) 、| l ； = 汉休汀- - 心、郑州航海体订场( 幽l _ 8 ) 、成海体疗中心( 旧i9 ) 、 娴台体f - 场等，此外，会腱叶】心( 1 钾卜】0 的：会腥- i 吣) ，展览馆、剧场、b l 场、) j l l i l t t 爿i 等亦纷纷脱脱结栅建筑，虽然新的膜结f f = l 体订场或体f f 钟还在不断 涌现，m 1 17 陲i g h i i l e 还杠“符定的芹距。 幽卜7 淅江义呜体育场 幽卜8 郑州体育场 幽l _ 9 威辩体育场酗 0 。蛆会腱中心 过去人们习惯把膜结构看作帐篷，帐篷只能算l 临时建筑，小够牢嘲，不能鲫 火，又不能保暖或隔热。如今对膜结构却要刮e 1 柑看丁”o 12 建筑用纺织品 在建筑巾使用纺织品段纤维材料，虽然已有棍悠久的历史，但是它进入高速 发艟时韩u 和j 艇1 】领域的1 ：断拓宽却是近1 几年的事。址筑巾采用纺织品结构材料 仃如f 些优点： ( 1 ) 可以极人地缩托建造周螂，显并j y 约建筑材料降低建筑成本。 ( 2 ) 能搬人减轻结构的质量，纵物“外壳”的质龄j i 有砖兀、泥扶、钢材等常 天津 ：业人学硕十学位论文 用外壳材料质量的1 3 0 。 ( 3 ) 能建造大跨度建筑，这是大型公共场所、体育馆、展览厅、材料设备库房 所需要的。 ( 4 ) 能较好地承受地层等严重破坏力，不易受机械损伤。 ( 5 ) 可以随意设计各种形状的外观，可灵活安装拆卸6 1 。 1 2 1 屋面防水材料 我国传统的建筑防水材料一直都是以纸基的沥青油毡为主。纸基油毡存在着 抗拉强度低、伸长率小、弹性柔韧差、高温时流淌、低温时龟裂等致命的不足， 不适应冬夏温差大幅度变化，不能承受随房屋沉降产生的裂缝，所以其使用寿命 短，渗漏现象严重。随着我国建筑业的迅猛发展，2 0 世纪8 0 年代以后以纺织品 为基底的防水材料逐步取代了传统的油毡纸。这些防水材料主要有：聚氯乙烯 ( p v c ) 防水卷材，三元橡胶防水卷材，氯丁胶乳防水卷材，聚氨酯防水卷材，氯 化聚乙烯橡胶共混防水卷材，煤焦油防水卷材和彩色沥青瓦以及膨润土沥青防水 涂料等等。这些卷材的基布都为非织造布或机织布。其中用量较大的有聚酯纤维 和聚丙烯纤维纺粘布、粘合法非织造佰、短纤维针刺浸渍法非织造佰，也有玻璃 纤维非织造布、再生纤维非织造布，还有再生纤维与机织玻璃纤维靠的复合非织 造布等等。 屋面防水材料应具备的主要性能是韧度好、不芯吸、不脱层、耐化学药品、 阻断紫外线、阻燃和防雷等。要达到这些要求，基布的性能也应有一定的要求。 这样才能确保防水材料的品质和有利于防水工程的施工。 1 2 2 建筑用膜结构材料 膜结构是用轻质、高强度柔性薄膜材料与支撑体系相结合而形成的具有一定 刚度的稳定曲面，可承受一定载荷，能够覆盖较大空间的结构形式。 膜结构有三种类型：薄膜、网材和织物。薄膜是未经涂层和层合的薄片状透 明材料，如无色乙烯基、聚酯和聚乙烯薄膜，它比纺织品廉价，但耐用性不如纺 织品。网材为多孔性织物，如聚酯机织物涂以少量乙烯基材料。针织网材由高密 度聚乙烯、聚丙烯或氨纶纱编织而成。网材可用作挡风和遮阳等遮蔽物，但不能 防雨。薄膜和网材不能用于充气结构设计，织物结构是应用最广泛的膜结构。 目前建筑用膜结构材料大多采用涂层织物( 图卜1 1 ) 旧1 。罩层一般以机织物 作为基材，它决定膜材的力学性能( 如抗拉强度，抗撕裂强度) 以及耐热性，耐久 性，防火性：外层为涂层，它决定膜材的物理性能( 如耐候性，防污性，加工性， 耐水性，耐品，透光性) 。 l 纠l 一1 】凉j ，；母l 物纠+ q 1221 膜结构材料分类 脱结构材料主篮柏。_ 娄，常川的】| f l 结构材 ： 有聚四氟乙烯( 叮f e ) 膜村_ 手| l 加自1 层们聚氯己烯( p v c ) 膜村。 ( ”聚四氟乙烯( p 1 盹) 麒村 山p t f f 涂层和玻璃纤维织物复合彻垃。将玻璃纤维织物经过砂胶浸泡，先 制成水密土f 确，再多欢快速放入p i 溶液r l - ，使坯椰两【 l 皆有均匀的p t f e 涂层。 返种雌材t 研质t # 越，价擀也较岛。h1 i2 为p t r e 睦村的截面图。 m l 划11 2t q 膜材的械血幽 ( 2 ) p v c 麒材 聚酯纤维织物和p v c 涂层复合向成。其成用广泛价格适中。p t f e 膜材 与p v c 膜材的性能的对比情况如表卜】所示。在p v c 膜材表面涂覆聚偏氟乙烯 ( p v d f ) 或聚氟乙烯，其性能优丁纯p v c 膜材，价格相应略高】。纯p v c 脱村。 ( 3 ) e i f e 麒材 e t f e 建筑膜材足种非织物类建筑膜材，是继聚氯乙烯( p v c ) 、聚川氟己烯 ( p t f e ) 膜村之后用f 建筑结构的产品，已在幽内外一些体育场馆、濉审巾得到 应用。 山i e 生抖! j i | 工形成的薄膜，厚度通常为00 5 02 5 r a m ，督度约为 l7 5 9 c m l 。e i 雕】i j ! 材抗剪切能j 强，耐低温冲击性高，化学性能稳定，透光悱 极强，防污白沽悱好。驮坐及污迹会被m 水冲刷除去，外柱的人工清沈般伺 次。i e 建筑脱材价格在阳h 建筑膜材i 。j j u 面层彬j p v c 建筑膜村之i u j ，使川寿 藩 蕊霹 啦 天津工业人学硕士学位论文 命大于2 0 年。相对于上述织物类建筑膜材而言加工要求更为精确，由于是以气挚 的形式应用于建筑中，因此须不间断监控和补充气压9 | 。 2 0 0 8 年北京奥运会三大标志性建筑之一的国家游泳中心一“水立方 就是采 用的e t f e 膜材。 表1 - 1 玻璃纤维织物涂聚四氟乙烯和聚酯织物涂p v c 的性能对比情况表 1 2 2 2 膜结构材料的性能 ( 】) 耐久性 膜结构材料的基层织物质量轻，只有较高的机械强度，长期受力不会出现明 显的应力松弛或蠕变。中等强度的p v c 膜，其厚度仅0 6 1 m m ，但它的拉伸比强 度相当于钢材的一半；中等强度的p t f e 膜，其厚度仅0 5 m m ，但它的拉伸比强 度已达到钢材的水平。p t f e 涂层玻璃纤维膜寿命可达4 0 年，p v d f 涂层聚酯纤维 膜寿命也有1 5 年。 ( 2 ) 透光、传热性 膜材料可滤除大部分紫外线，防止内部物品褪色。其对自然光的透射率可达 2 0 ，透射光在结构内部产生均匀的漫射光，无阴影，无眩光，具有良好的显色 性。夜间在逆光照射下，其外表发光，可使建筑物成为城市的标志景观。p t f e 第一章绪论 涂层玻璃纤维膜对光线的反射率为7 3 ，透光率为1 3 ，大大减少了热量传递。 在强光照射下，膜材表面温度只比外面气温上升2 - 3 ；而一般的玻璃、聚碳酸 酯板透光率高达8 0 ，内部温度会上升很高。在结构膜下面附加一层隔热内膜， 热能效果更佳。两层膜屋顶很适用于严寒及酷热区域。单层膜材料的保温性能与 砖墙相同，优于玻璃。同其他材料的建筑一样，膜建筑内部也可采用其他方式调 节其内部温度，例如内部加挂保温层、运用变调采暖设备等。 ( 3 ) 自洁性能 p t f e 膜材和经过特殊表面处理的p v c 膜材具有很好的自洁性能，惰性涂层 不与灰尘微粒结合，雨水会在其表面聚成水珠流下，使膜材表面得到自然清洗。 这些膜材表面长久不褪色，节省维护费用t l o j 。 ( 4 ) 防火性能 如今广泛使用的膜材料能很好地满足防火需求，具有卓越的阻燃和耐高温性 能，能达到法国、德国、美国、同本等多国标准。 1 2 3 充气结构材料 充气房屋的墙和屋顶全部是涂层织物，依靠风机向屋内输送空气，用气压把 屋顶项起来。这种设施最早是在美国出现，是用氯丁胶涂在玻璃纤维或锦纶织物 上制成的充气保护体，而后这类充气罩扩展到游泳池、网球场、小型体育馆和暂 时性设施，如流动性野战医院的掩体。1 9 6 3 年纽约世界博览会和1 9 7 5 年建造的 蓬泰克运动场就是采用充气支撑结构，给人很深的印象。充气房屋由于涂层织物 的柔软性和支撑物的流动性，具有可变形的特点，受到强风袭击时，可以利用变 形的方法把破坏性的风力躲避过去，风力减小后，再恢复原来的形状，这是它独 具的优点。在进出的门道口可设置简单的气封，以减少空气的损失，当空气压力 下降过大时，室外的风机可以自动充气。如此大面积的屋顶不用柱子支撑，充气 房屋当属最优美、最经济的解决方案。 1 9 7 2 年，德国遭飓风袭击，充气房屋受到了严重的破坏。事后，人们详细 分析了破坏的原因，充气房屋得到了改进，当1 9 7 6 年再次受飓风袭击时，损失 程度大大下降。1 9 7 4 年，在迈尔建设了充气和钢架支撑结合的两层楼商业中心， 接受了1 9 7 2 年的教训，对设计的审查非常严格。这座充气式建筑由三大片气垫 组成，总长1 8 4 8 m ，宽2 9 4 m ，覆盖面积达5 5 0 0 m 2 左右，这些充气挚依靠约 2 9 5 p a ( 3 c m 水柱) 的气压撑起来，再由钢架结构支撑，所用涂层织物的基布是由 11 0 0 d t e x 高强涤纶纤维纱织造，2 2 方平组织，密度1 2 根c m ，经阻燃整理，在 反面用软聚氯乙烯涂层，涂后重8 5 0 9 m 2 。 充气涂层织物除涤纶外，也有用锦纶或维纶做基布的。基布最重要的指标是 天津j i j 业人学硕士学位论文 经过数年使用后的剩余强力，要求5 - 8 年后强力损失在1 0 以内。涂层膜的表 面会滋生微生物，应该考虑加入杀菌剂；表面沾污影响美观，故增加了聚丙烯酸 酯涂层。聚氯乙烯价格低，在撕裂强度、缝制方便、手感柔软等方面，比昂贵的 碳氟树脂玻璃纤维涂层织物还好一些，所以处于优先采用的地位。在阻燃性能方 面，涤纶比玻璃纤维差，在防沾污方面，碳氟树脂是优秀的。 展望未来，提高基布的强力将使充气房屋的跨度加大。目前用高强涤纶布， 充气房屋的跨度为7 5 m ，按其技术限度计算，可达1 5 0 m ，如用芳纶可达3 5 0 m ， 这相当于5 6 架大型喷气客机的长度。可充气的涂层织物产品，除了充气房屋之 外，还有救生设备，如救生筏。 1 2 4 遮阳篷和雨篷 遮阳篷指由建筑物支撑的伸出篷体，由轻质刚性或伸缩式骨架覆盖织物而构 成的。南篷指同时由建筑物和地面支撑的伸出篷体，由轻质骨架覆盖织物而构成 的。有时将遮阳篷和雨篷统称为遮篷。 遮篷类织物在欧洲和北美被用得较多，形式多种多样，主要有耐气候性、使 用耐久性、阻燃性和耐磨、防霉、尺寸稳定、透光度等一些特性。所用织物的主 要类型有：涂乙烯基材料的棉织物、军用帆布、层合乙烯基材料的聚酯布、原液 染色的改性腈纶等。 1 3 其他产业用涂层织物 1 3 1 广告灯箱布 广告灯箱布，或称篷体柔性灯箱布，是国内外近几年丌发的高新技术材料， 它的优点是制成的灯箱色彩鲜艳、使用寿命长、运输方便、使用安全。制作灯箱 可以即时贴透明图片也可以电脑喷涂，文字线条规整流利，图画色彩美丽柔和， 立体感强，虽然在2 0 世纪8 0 年代末才进入我国，但现在已被大量采用。 目前，国内使用的柔性灯箱布多数是舶来品，其中美国3 m 公司的产品质量 较好，国内也有多家公司生产灯箱布，如北京某公司采用高强力涤纶长丝织成“双 轴向”织物，双面涂聚氯乙烯，其强力尤其是撕裂强力很高，且有防水、阻燃、 耐寒等功能。 除上述指标外，尚需注意灯箱布的透光度和透光均匀性、白度、印刷性能、 布的均匀度、防污芯吸效应等。柔性灯箱稚因常年置于户外，r 晒阿淋，积聚灰 尘，又置身高处不易清洗，所以应有防污性和防霉性。在涂层剂中加入抗静电剂， 可减少静电吸附灰尘的现象：为了安全，选用阻燃纤维或阻燃整理基布，或在涂 第一章绪论 层剂中加阻燃剂，达到阻燃的目的。 1 3 2 防渗土工布 防渗土工布即防止水渗漏的防水织物，可以做储水池的内衬层，既防止储水 不外泄，也防止外来渗水污染池内清水；可以做屋顶、地窖和地铁通道的隔水材 料以保持干燥；可以做活动的水坝控制水面高度；可以做固定的或运输用水包； 用于家庭院子旱的临时游泳池等等。防渗土工布所用材料与一般篷盖布相同，只 是在基布的强力、耐水压方面( 包括接缝处的耐水压) 要求更高一些。与传统涂沥 青的油毛毡防渗材料相比，它的工程质量好，使用年限长，虽然第一次投资多一 些，但综合计算是节省的1 。 1 4 涂层纺织品涂层工艺 1 4 1 直接涂层 直接涂层，即不依靠媒介，直接把涂层剂涂在基材上。由于涂层剂有不同的 品种和形态，涂层产品品种也很多，所以由各种涂层机械配置成的直接涂层联合 机也有很多种。从涂层机近2 0 多年的发展可以看出，它的一个发展方向是提高 设备的精确度，例如，精度很高的刮刀和刮刀支持系统，灵敏的织物张力控制和 涂布量监察系统，既保证质量又节约能源的烘干焙固设备等，能使产品的指标精 确地控制在一定范围内。另一个发展方向是为了提高质量或保护环境，丌发了一 些新的涂层工艺和涂层剂，它们需要新的涂层设备来适应、实现生产应用，热熔 体挤出涂层机即是一例。还有一个发展方向是丌发多功能的涂层联合机，即尽可 能地扩大涂层机生产的品种范围，同时又尽可能地提高涂层机的利用效率，其目 的是使织物涂层工厂具有随市场动向而变的应变能力。 1 4 2 转移涂层 转移涂层是将涂层剂涂在片状载体( 离型纸或钢带) 上，使它形成连续的、均 匀的薄膜，然后再在薄膜上涂上粘结剂，与织物( 或起毛织物) 叠合，经过烘干和 固化，把载体剥离，涂层剂膜( 包括粘结层) 就会从载体上转移到织物上，膜的表 面也就带有离型纸的花纹，其工艺过程如图4 - 9 所示。所以，涂层剂、离型纸和 基布是转移涂层的三个组成部分。涂层剂包括皮层和粘结层，有的产品还有发泡 层、表皮层；基布是天然纤维或合成纤维的机织物、针织物、它们的起毛织物、 非织造布，离型纸有硅纸和聚丙烯纸等品种，可制成有花纹的、高光的、平光的、 消光的产品。这三个部分通过转移涂层工艺可制成鞋靴、服装、皮箱、提包等皮 天津1 ：业大学硕+ 学位论文 件，以及家具的面料。 1 4 3 凝固涂层 凝固涂层，又称湿法涂层，它的特点是在凝固浴中生成多孔性膜，这与直接 涂层、转移涂层在烘箱中成膜大相径庭，其产品性能优异，是公认的高档涂层织 物。目前，它的生产数量虽少于转移涂层产品，但由于其优异的品质一穿着舒适、 外观和手感更接近天然皮革，发展速度很快。在涂层织物生产领域，凝固涂层和 转移涂层有着同等重要的地位。 。 凝固涂层所用的涂层剂只有一种一单组分聚氨酯，成膜的机理也十分简单。 选择一种聚氨酯的溶剂主要是d m f ( n ，n 一二甲基甲酰胺) ，一种非溶剂一水，先 用d m f 把聚氨酯溶解成溶液，涂( 或浸轧) 在底布上，浸入水( 或d m f 的水溶液) 中，利用d m f 与水的混溶性，让水在涂层膜( 湿) 内置换d m f ，降低d m f 的浓度， 促使聚氨酯凝固成膜。其关键是如何稳定控制置换过程，使它既符合工艺要求， 又能获得最理想的产品性能“。 1 5 本课题研究的内容和意义 1 5 1 本课题研究的内容 本课题研究的膜材料主要是以涤纶长丝织物为基布，经p v c 涂层整理工艺而 得到的涂层织物。主要从基布组织结构、织物紧度、加工工艺等方面着手深入研 究柔性涂层织物的拉伸、撕裂、剥离性能，以进一步完善力学性能方面的研究： 另外对界面粘结状况进行初步研究，粘结性能好坏宏观地体现在剥离强度的大 小，本课题主要根据p v c 膜的厚度、织物的组织情况等来进行剥离性能这方面的 研究。涂层织物的涂层与底布问的粘合力直接影响到涂层织物的剥离强度。剥离 强度及易撕裂性要求是生产涂层织物的工艺关键。 1 5 2 本课题的意义 理论方面，通过研究涤纶长丝织物的组织结构，既可以设计出性能优良的涂 层织物，充分发挥涤纶长丝织物的各项强度性能，还可以为设计其它纤维织物的 组织结构和涂层工艺提供理论依据。应用方面，p e t + p v c 组合具有上述诸多优异 的性能，但依据国内现有工艺水平，还存在很多问题，需要研发人员进行探索解 决。课题研究的方向及预计结果将直接用于涂层纺织品的丌发。 第二章理论部分 2 1 基布材质 2 1 1 概述 第二章理论部分 基布可以是机织、针织和非织造布。当要求织物坚牢、稳定性好时，往往选 用机织物，且一般采用平纹或斜纹等简单的组织结构，有时也采用经编、非织造 缝编织物。基布的原料使用最多的是高强聚酯纤维、玻璃纤维和锦纶。大多数基 布都采用长丝而不用短纤，因为长丝强度和伸长特性好。使用收缩率较小和中等 收缩率的纱线织成的织物，不需要进行热定型，但如果使用高收缩率长丝织成的 织物，那么在涂层前一定要经过热定型，以免涂层时过度收缩。基布在织造时， 一定要保证经纱的张力均匀，否则涂层织物上会明显地出现疵点。织物的幅宽当 然越宽越好，根据结构的形状和大小，可对织物进行裁切和拼接。拼接可以采用 热压熔接以使风和雨不能透过。可采用专门技术保证熔接良好。 基布，严格地说，应随产品而定。产品的质量指标、加工工艺决定了基布的 品种和规格，基布是为了满足产品要求的。随着织物涂层工业的发展壮大，现己 出现了专为涂层织物生产的合成纤维长丝，它们在强力、耐化学药剂等方面超过 了棉纤维，但也出现一些弊病，例如，一是使涂层织物变脏，狄尘、雨水可能通 过涂层织物的边缘、接缝或涂层织物缺陷处浸入涂层织物内部，紧紧抱合在一起 的合成纤维长丝之间的缝隙形成了一根根“导管”，由这种导管侵入的现象，称 为“芯吸”。目前，已经对聚酯纤维长丝提出具备“抗芯吸”性能的要求。另一 个问题是剥离强力低。合成纤维长丝截面呈圆形，表面光洁，表面积小，对涂层 剂的粘结力比较低。而棉纤维的表面是粗糙的，截面是不规则的，而且棉纤维是 短纤维，它们靠纤维互相交缠才形成一根连续的纱，所以棉纱的表面是凹凸不平 的，它们和涂层剂之间有很好的机械粘结力。为了改善合成纤维剥离强度低这一 缺点，曾有人提议用紫外线或激光刻蚀合成纤维的表面，以增加其与涂层剂之间 的机械粘结力：或是在涂层之l ；i ，在合成纤维基布上施加粘结剂，如在合成纤维 基布上涂上多异氰酸酯，它是一种化学活性很强的粘结剂，它能与纤维、涂层剂 产生交联反应，使纤维和涂层剂形成的膜紧紧粘在一起，增加了剥离强力。但是， 这种方法使涂层剂膜和纤维粘结在一起，降低了丝条自由活动的程度，而这种自 由程度对涂层织物的撕裂强度又有决定性的影响。对于要求高撕裂强度的产品， 这是不可取的。 212 涤纶的特一眭 涤纶为聚酯类纤维巾川选螗、，“：t 蛀岛的一利一。j i 化产私袖：为雅埘术甲 般已，酯纤维。 ( i ) 址术结f f j 特征 涤纶的化学自【成为聚时苯 f 1 酸乙哺分，为： f f o cf c o o ( c h 2 ) 2 0 十。 j 人分j 链段l 打两个特蛛铣订酯驰和苯环，人分子的柔曲性羽 l 啦能力较后。 编码度为j ( ) 6 ( 】tz 。涤纶为熔体纺丝，敞常见纤维的械【f | i 为酬彤，纵向为 叫棒状。 2 ) 纤维性能 涤纶的托仲断裂强力和断裂仲长率都比棉纤维高，普通刑涤纶强度3 52 5 28 c x i e x ，仲k 牢 3 0 4 0 。但田加工过程中的拉仲倍数小刚，n r 将纤维 分为高强低伸型、中强巾仲型、和低强岛伸型。涤纶 讣负衙f 抗娈“能力很强t 叩初始模碴很高，枉常见纤维t i 一仅次r 脯纤维。涤纶的弹性优良，在i m 定仲长 时的弹性恢复年可达9 0 以1 ，仪次r 锦纶。此织物的尺i j 稳定性较好，纵物 挺括执皱。涤纶的耐磨性仪次r 耐磨性越好的锦纶。但纵物易起毛起球，儿不茹 脱落。涤纶的密度小十棉纤维而商于毛纤维，为i 3 9 9 c m 右。涤纶无吸灞基 团，故吸湿能力很差，在通常大气条件f 仪为04 左右。涤纶的染色性较姜， 染料分了难十进入纤维内部，傲染料在常温条件r 很雕上染，冈此多采j h 分散 染料进行高温商j e 染色。涤纶的耐碱性较恙，化对于酸的稳定t 较好，在1 0 0 c 丁j 的舳酸溶液中浸泡7 2 h 后，其强度几乎小损失。 涤纶骨很好的耐热性年兀热稳定