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Application note A078-ST99

防水面料和纺织品应用分析

防水透气的衣服可防止雨水渗透,同时允许排汗蒸汽通过-雨中运动时的理想装备。防污面料可以保护您的衣服免受咖啡、果汁或食物污渍的侵害。这两种情况下,疏水涂层为抗湿行为保驾护航。如何在不影响纤维整体性能的情况下,使织物和纺织品具有疏水性或增加其它功能呢?

Empa,隶属瑞士技术研究所ETH,致力于材料研究,研究和应用等离子体聚合,在织物和纤维上沉积薄的纳米级层,使其表面功能化,更具体地说使其具有防水性。Bronkhorst装置在该工艺中起重要作用,特别是在聚合物的受控供应中。

防水面料和纺织品应用分析

应用要求

在Empa的低压(0,1 mbar)等离子体聚合过程中,液体硅-有机化合物六甲基二硅醚(HMDSO)被蒸发并成功被等离子体激活,最后聚合作为疏水剂沉积在纤维表面上。为了获得稳定且可再现的聚合物,必须精确控制蒸汽流量、液体HMDSO流以及载气流。HMDSO蒸汽以特定的流量引入等离子腔室,流量越高,沉积速率越快,工艺加工越快。

重要议题

  • 精确控制气/液混合
  • 稳定的蒸汽流量
  • 蒸汽流量从低到高

工艺方案

Bronkhorst CEM(受控蒸发混合)系统用于蒸发硅有机HMDSO。在该设置中,液体HMDSO在室温下从容器中抽出并通过mini CORIFLOW质量流量计测量。然后将液体HMDSO与来自EL-FLOW热式质量流量控制器的氩气载气混合并在热交换器内蒸发以进行受控加热。将蒸汽流引入在0.1mbar绝对压力下操作的等离子体反应室中。PLC系统控制整个蒸发过程。使用该设置,HMDSO蒸发范围为1g/h 到30g/h。第一个结果表明,蒸汽以稳定、准确、可重复和良好控制的方式产生。LabView软件用于简单有效地可视化蒸发过程。

目前使用的CEM系统取代了载气和涂层流量有限且耗时的传统发泡系统。通过使用CEM系统,Empa获得更高的50 ml/min的气体产率,而在早期的气泡系统中最多只能做到4-5 ml/min。同样,HMDSO液体流量也得到提升。Empa的目标是在不久的将来从实验室规模提升到工业生产规模。Empa目前使用的CEM系统是可移动的。带滑轮的紧凑装置体积小巧,从一个实验室移动到另一个实验室相当方便。紧凑型是Bronkhorst设备的另一个优势。HMDSO允许在低温下沉积聚硅氧烷涂层,使得不能承受高温涂层的纺织纤维成为可能。Empa试图在低压下进行等离子体聚合,旨在通过促进纤维表面的非均相沉积和减少化学品量来提高产量。

防水面料和纺织品应用分析工艺流程