热熔胶在防护服中的应用研究

卢森

摘要：为提升防护服的防护性能，将固含量高、使用方便、安全无毒的热熔胶材料合理应用于防护服领域，实现功能面料的粘结复合以及对防护服接缝处的加固与连接，保证防护服的密封性和安全性，提升防护服的综合性能。文章介绍了热熔胶的性质及与面料的粘结机理，对热熔胶在防护服中的应用进行了分析，展望了热熔胶在防护服领域的创新发展。

关键词：热熔胶，防护服，防护性能

0.引言

防护服具有力学性能优异、耐静水压、抗渗透等功能，可有效保护工作人员免于受到外界污染物的伤害，起到物理隔离的作用，在工业、电子、医疗、防化等领域应用广泛。特别是自2019年底，新型冠状病毒肺炎疫情大爆发，短短数月疫情肆虐、蔓延至世界各地，在对抗新型冠状病毒肺炎疫情的过程中，防护服在保护工作人员的生命安全方面发挥了举足轻重的作用。

目前，市场上防护服种类繁多，医用防护服大多都是以非织造布作为主要面料，主要包括覆膜无纺布、聚丙烯纺粘布、聚酯纤维、聚丙烯纺粘-熔喷-纺粘复合非织造布等，近几年，随着防护服使用环境的日益复杂，为了更好的平衡安全性和舒适性间的关系，一些功能型复合面料应运而生，而在材料的复合过程中，粘接剂是一种十分关键的材料。粘接剂的种类多样，其中，热熔胶是粘接剂中的重要代表，具有粘接强度高，使用安全、无毒、易操作等优势，在诸多行业扮演了重要角色，特别是近几年一些新型热熔胶的研制，使得热熔胶在防护服领域的应用大放异彩[1，2]。热熔胶在防护服中的应用主要体现在两个方面，一是作为一种粘接剂，用于复合非织造布的粘接复合;二是通过制备成热熔胶条，来对防护服的接缝处进行加固与连接，从而保证防护服的密闭性和使用安全性。目前，热熔胶正逐步取代传统的溶剂性胶水，有效解决了溶剂胶使用过程环境污染大、溶剂回收难、生产效率低下等问题。随着防护服产量的提升，对防护服综合性能的日益增高，新型热熔型粘合剂产品的引入，以其本身环保、无毒、生产线短等优势在防护服上得到了良好的应用。

1.热熔胶的性能

1.1热熔胶类型和特点

热熔胶种类繁多[3]，其中，几种主要类型热熔胶及其代表产品性能特点：柔软性好，防水特性强;强度高、弹性佳、机械性能优异、易于操作，适宜高速自动化生产、无污染、环保、高效;多用于金属材料的粘接，在电子元器件粘接上应用较多。

在防护服领域，热熔胶应用方式主要是以热熔胶膜或热熔胶带的方式对材料进行黏合，热熔胶类型主要有热塑性和反应型，热塑性胶水固化后存在的问题是高温时会软化，强度下降，胶层易开裂、脱落;湿气固化反应型聚氨酯（PUR热熔胶）属于反应型胶水，是一种新型的热熔胶，近几年在织物复合方面体现出较大的优势，其粘接机理是以异氰酸酯基（-NCO），即-N=C=O，不饱和键的存在，使得化学性质活泼，由于O原子和N原子上电子云密度大，O原子的电负性大，能够将H原子吸引过来形成-OH，但不饱和碳原子上的-OH极其不稳定，因而重新排列成氨基甲酸酯;而C原子的电子云密度最低，具有较强的正电性，因此容易受到亲核试剂的攻击。PUR热熔胶的固化过程是通过和空气中的水汽发生反应，固化速度快，提升了生产效率，还有效提升了防护服的透气性、舒适度和弹性，使得产品的质量得到了大幅提升。

2.热熔胶在防护服中的应用分析

以医用一次性防护服为例，其制作工艺流程如图1所示。

2.1热熔胶用于与非织造布的粘接与复合

对于防护服加工成型复合工艺中热熔胶的选择要求较高，多选用热熔网膜，热熔胶的黏合过程首先是对纤维材料的浸润和渗透，一般热熔胶与纤维材料的浸润越完全，则黏合效果越好，固体、液体的表面张力及固-液界面张力分别用 ，θ为接触角，其中：三力达到平衡时即构成公式： ，当θ无限接近0°，即为固体临界表面张力 ，可见，材料的 越大，则与热熔胶间的θ就越小，热熔胶就越容易浸润织物，医用防护服面料由于多采用PP、PET和PE作为主要原料。

热熔胶和纤维均属于高聚物，在一定条件下，分子或分子链段发生运动，热熔胶与纤维分子间发生相互扩散作用，通常，热熔胶与纤维间的黏合力主要有两种方式：（1）机械嵌入式结合。即热熔胶渗透到纤维间的毛细孔隙后，固化并镶嵌在纤维间，并和纤维连接在一起，其中织物表面的粗糙程度、毛细管的大小、热熔胶的黏度是影响机械嵌式结合的重要影响因素;（2）分子间作用力结合。包括范德华力、氢键和化学键。

2.2热熔胶带用于防护服缝线处的密封

一般而言，防护服的缝线处是薄弱环节，一旦处理不当，极易引起液体、病毒和细菌的进入，影响工作人员健康安全，因此，对防护服缝线处的处理十分关键。传统的处理方式是以溶剂胶的涂布为主要生产过程，该过程在生产环节需要使用大量的甲苯作为溶剂载体，对环境污染大，治理成本高，更重要的是收卷耗时长，生产效率低下;而采用热熔胶处理克服了以上问题，无需使用有毒有机溶剂，环境友好，并且大大减少生产环节的工艺，显著提升了生产效率，生产工时提高了近26倍，有效缓解生产压力，降低生产成本。

缝线处多选用热熔胶条，其中在选择热熔胶条时要依据防护面料的材质、耐温情况等进行分析，结合织物结构及规格，织物的紧度、厚度、耐温情况等进行综合考虑，这会影响到热熔粘合剂对织物的浸润，从而影响粘合强力。通常基材主要有涤纶布基、聚酯布基和PE-EVA基体，一般涤纶布、聚酯布条主要用于高端防护服;PE-EVA基多用于中低端防护服、隔离衣、手术衣等。热熔胶条的制备工艺主要有两种方式：刮胶法和流延法，其中，刮胶法胶箱施胶温度控制在130-160℃，流延法施胶温度：90-110℃，控制涂布基材距离流延头小于5cm，两种工艺均可采用风冷降温方式，收卷线速度为10-18米/Min，线速度可根据自然环境温度进行调整，1次收卷后，待冷却彻底，进行二次复卷收卷。

采用广东欣涛公司生产的热熔胶条应用于防护服，经检测，各项指标性能优异，符合实际应用要求。具体情况见表1。

3.热熔胶应用于防护服的技术关键

首先，复合过程中层压工艺参数的控制是十分关键的，热熔胶层压工艺的温度、压力、时间工艺参数会对品质产生重要影响，这主要是因为温度和时间会对热熔胶的固化率产生重要影响;其次，还要注重对热熔胶黏度及涂胶量的控制，通常，热熔胶黏度较低时，流动性大，更易于渗透面料，但如果黏度过低，就容易导致胶层“渗透”，严重影响了面料的外观品质和舒适性，但黏度过大，又会造成分离难，不利于涂层转移，因此，合理控制胶的黏度是尤为必要的，一般以涂层转移无拉丝、层压复合不透胶为宜。并且，还要合理控制胶量，如果胶量过多，影响粘接性能，胶量过高又会造成一定的浪费，提升生产成本[4]。

4.结论

目前，热熔胶在防护服上的应用价值日益凸显，开发新型热熔胶，不断适应新型纤维材料的升级是关键，今后防护服的发展趋势将是研发新型可循环多次使用的防护服和可生物降解的防護服，因此，未来防护服专用热熔胶技术也应向着反应型热熔胶以及功能型的热熔胶等为代表的趋势发展。

参考文献：

[1]崔健.PUR热熔胶在无针缝服装中的应用及展望[J].中国设备工程，2019（6）：223-225.

[2]赵国樑，黄竻丹，梁日辉，等.医用防护服材料制备与评价技术现状[J].北京服装学院学报（自然科学版），2020，40（2）：1-14.

[3]郑萌，罗鑫，陈婧泠，等.医用热熔胶的研究与应用[J].中国组织工程研究，2016，38（20）：5758-5763.

[4]张连坤，孙道林，邢利兵，等.热熔胶膜复合面料固化牢度工艺的研究[J].山东纺织科技，2016（1）：4-6.