紡粘丙綸非織造布涂料染色研究

張建麗，韓 冰，馮希程

(1.河南工程學院 材料與化學工程系，河南 鄭州 450007；2.溫州歐海昌隆化纖制品廠,浙江 溫州 325014)

紡粘法非織造布的生產(chǎn)流程短、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品性能優(yōu)良，符合當今世界非織造布產(chǎn)品的發(fā)展方向[1].非織造布應用廣泛，如原料、化工輔料、加工設備；各種土工合成材料、過濾材料及原料；交通用的紡織品及內(nèi)飾品；建筑用的紡織品(包括防水材料)；醫(yī)療衛(wèi)生用紡織品、防護服、用既棄品等；造紙用紡織品及其輔料等[2].紡粘丙綸非織造布可進行不同方法的整理,包括浸漬、涂層、印花、染色、軋花、刷毛、磨毛、植絨、軋光、層合等[3].涂料染色是非織造布常用的染色方法.涂料對纖維無選擇性，與纖維間沒有親和力，借助于高分子的粘合劑、交聯(lián)劑在烘燥過程中形成類似蜂房狀結(jié)構(gòu)的網(wǎng)膜，將涂料微粒包縛或鑲嵌其中并粘著在織物上，達到染著織物的目的.本研究以自交聯(lián)型粘合劑為涂料上染的粘合成分，從粘合劑的濃度等方面對織物染色牢度、斷裂強力、透氣性能、透濕性能的影響探討了染色工藝，使染色產(chǎn)品的各項性能指標符合標準要求.

1 實 驗

1．1 材料與儀器

材料：丙論紡粘非織造布(12 g/m2，河南飄安無紡布有限公司)；

試劑：YX-105 染色粘合劑，含固量為20%，常熟市雙利亞辛物貿(mào)有限公司； 丙烯酸酯粘合劑，鄭州印染廠粘膠分廠； 白乳膠，自制； YX-201增稠劑，常熟市雙利亞辛物貿(mào)有限公司； 涂料，鄭州印染廠.

儀器：無極恒速攪拌器，鞏義市英峪予華儀器廠； 永磁直流電動機，北京京偉電器有限公司； 熱風烘箱RC-6X，軋染機RC-BO，K/S值測試儀，上海一派印染技術(shù)有限公司； M57113 型摩擦色牢度儀，青島山紡儀器有限公司； HD026N 型電子織物強力儀，通宏大實驗儀器有限公司； YG4610 數(shù)字織物透氣量儀，溫州方圓儀器有限公司； 透濕杯，石獅千禧龍工貿(mào)有限公司.

1．2 染色工藝流程

浸軋(一浸一軋)→熱風烘干(105 ℃，120 s)→焙烘(110～135 ℃，60 s)

1．3 測試方法

耐摩擦色牢度按紡織品色牢度試驗評定沾色用灰色樣卡GB/T 251-2008方法進行干摩擦牢度的等級評定.

織物強伸性按照 FZ/T 60005-1991標準測定.

透氣性按照織物透氣性試驗方法GB/T 5453-1997 標準進行透氣性試驗評定.

織物透濕性按照GB/T 12704-1991《織物透濕量測定方法 透濕杯法A法》進行測試.由下式計算透濕率[4].

式中，WVT為每平方米每天(24 h)的透濕量(g·m-2d-1)； Δm為同一試驗組合體兩次稱量之差(g)；S為試樣的試驗面積(m2)；t為試驗時間(h).

2 結(jié)果及討論

2．1 染色工藝條件確定

2.1.1 粘合劑濃度對摩擦色牢度的影響

粘合劑是涂料固著于織物的介質(zhì)，用量高時牢度好，但成本升高，并且影響織物的力學性能.采用增稠劑質(zhì)量濃度0.5%，涂料質(zhì)量濃度0.5%～2%，粘合劑質(zhì)量濃度5%～20%，一浸一軋，壓力 0.4 MPa，烘干溫度105 ℃，焙烘溫度為130 ℃，時間60 s.染色后測其干摩擦牢度，用灰色樣卡進行級別評定，結(jié)果見表1.

表1 染色織物的摩擦色牢度Tab.1 Dyed fabric friction color fastness

由表1知，在涂料質(zhì)量濃度0.5% 的情況下，隨著粘合劑濃度的增大，所染非織造布的摩擦色牢度逐漸增大，但當粘合劑質(zhì)量濃度達到10%以后，摩擦色牢度基本不變；隨著涂料濃度的增加，達到一定牢度的黏合劑用量也隨之增大，當涂料用量達到2% 時，黏合劑用量增加也難以使染色品的摩擦牢度達到3級.一般非織造布的涂料染色以淺色為宜，黏合劑用量以10% 左右即可.

2.1.2 增稠劑對摩擦色牢度的影響

增稠劑可以增加染液系統(tǒng)的粘度，使其浸軋均勻，但增稠劑的加入會增加黏合劑的用量.實驗采用一浸一軋，壓力0.4 Mpa，烘干溫度105 ℃，130 ℃焙烘60 s，粘合劑用量為10%，涂料用量為0.5%，增稠劑用量對染色織物摩擦牢度的影響見表2.

表2 摩擦色牢度隨增稠劑濃度變化Tab.2 The change of friction color fastness with the thickener concentration

由表2可知，在增稠劑濃度低時摩擦色牢度相對較好，可以達到4級，而當增稠劑用量增大到 0.75%以后，摩擦色牢度均為3級，所以增稠劑用量不宜過大，以0.5% 左右較好.

2.1.3 焙烘溫度對摩擦色牢度的影響

焙烘溫度是影響?zhàn)ず蟿┏赡さ年P(guān)鍵因素.涂料染色時隨著焙烘溫度的提高，黏合劑結(jié)膜牢度提高，選用YX-105 染色粘合劑，設計焙烘溫度為90～135 ℃，不同的焙烘溫度對染色織物摩擦牢度的影響見表3.

表3 焙烘溫度對摩擦色牢度的影響Tab.3 The effects of curing temperature on the friction color fastness

注：染色液配方為涂料質(zhì)量濃度0.5%，粘合劑質(zhì)量濃度10%，增稠劑質(zhì)量濃度2.5%.

由表3可知，隨著焙烘溫度的提高，涂料染色非織造布的摩擦色牢度提高.但當溫度升到110 ℃以上時，非織造布會有一定的收縮，并且隨著溫度的提高，收縮量也增大.特別是當溫度上升到135 ℃以上時，可以看到織物有明顯皺縮，發(fā)硬.這是因為丙綸纖維的耐熱性較差，溫度太高，分子運動加劇，原來在生產(chǎn)中由于拉伸而有序排列的大分子會解取向而卷曲，從而使織物發(fā)生熔縮.所以,對丙綸纖維的非織造布染色，焙烘溫度以110 ℃為宜.

2.1.4 焙烘時間對摩擦色牢度的影響

由于涂料染色的粘合劑成膜過程需要時間，粘合劑濃度越大，所需時間就越長.焙烘時間相同的情況下，粘合劑濃度大其粘合效果可能會變差.以涂料用量0.5%、粘合劑用量10%、增稠劑用量0.5% 來染色非織造布，110 ℃條件下不同焙烘時間的摩擦色牢度見表4.

表4 焙烘時間對摩擦色牢度的影響Tab.4 The effects of baking time on friction color fastness

由表4可知，隨著焙烘時間的延長，摩擦色牢度提高， 60 s時干摩擦色牢度達5級.如時間繼續(xù)延長，染色織物的色摩牢度不再提高，而且焙烘時間長易引起涂料色變[5].所以,針對不同濃度的涂料，應采用不同的焙烘溫度和時間.

2．2 染色后的性能測試

2.2.1 織物強伸性

沿非織造布縱、橫向分別將布樣剪成5 cm×25 cm的長條形各5塊，在HD026N型電子織物強力儀上進行實驗，預加張力為2 N，測試結(jié)果見表5.

表5 染色織物強伸性測試數(shù)據(jù)Tab.5 The test data for fabric strength and elongation

由表5可知，紡粘法非織造布的縱向強力較高，這與織物的結(jié)構(gòu)有關(guān)，在紡粘非織造布中纖維以縱向排列的方式為主，所以縱向強度比橫向強度高.涂料染色后布樣的斷裂強度有所下降，是因為在涂料染色中，雖然施加了粘合劑，使纖維間部分相互產(chǎn)生了粘合，但織物在染色液中進行處理時，由于水的作用和軋輥的擠壓，使得織物中部分粘合的結(jié)構(gòu)被破壞，兩者作用結(jié)果后者占了主導，所以使織物強力下降.染色后織物的伸長率降低較多，可能是因為在浸軋過程中織物已被拉伸的緣故.

2.2.2 織物透氣性

由于粘合劑含量的不同，對非織造布中原有孔隙的填堵程度不同，染色后織物的透氣性也不同.試驗過程中，將涂料染色前后的非織造布按粘合劑用量的變化分別測試其透氣性，見圖1、圖2和圖3.

圖1 粘合劑濃度對透氣率的影響圖Fig.1 The influence diagram of binder concentration on the permeability

圖2 透氣率隨增稠劑濃度的變化圖Fig.2 The variation diagram of permeability with the changeof concentration of thickener

圖3 涂料濃度對透氣率的影響Fig.3 The influence of coating concentration on the permeability

由圖1、2、3可知，涂料染色后丙綸紡粘非織造布的透氣性能不僅受涂料和黏合劑用量的影響，也極大地受增稠劑的影響.未染色布樣的透氣率達 7 545.6 mm/s，隨涂料染色濃度的增大織物透氣性能逐漸下降；隨著粘合劑用量的增大織物透氣性逐漸減小.增稠劑的影響較為特殊，極小濃度的增稠劑會使織物的透氣性大大降低，隨增稠劑用量的增大織物透氣性并不繼續(xù)降低.

由于涂料染色的粘合劑成膜過程中填塞了布孔或纖維空隙使織物的透氣性降低,所以隨著涂料和黏合劑用量的增加，染色體系的含固量增高，織物透氣性降低.

2.2.3 織物透濕性

采用干燥劑倒杯吸濕法進行透濕性能測試，結(jié)構(gòu)如圖4所示.干燥劑用硅膠，測試環(huán)境為(40±2)℃，濕度(90±5)%，粘合劑濃度的變化和增稠劑濃度的變化對織物透濕性的影響見圖5.

圖4 透濕杯的結(jié)構(gòu)Fig.4 The structure of breathable cup

圖5 粘合劑濃度對織物透濕性的影響Fig.5 The influence of binder concentration on water vapor permeability of fabrics

由圖5可以看出,隨著粘合劑濃度的增大，涂料染色的丙綸紡粘非織造布的透濕性逐漸降低.其原因與影響透氣性的作用過程一樣，在涂料染色的過程中，粘合劑濃度增大，使得涂料形成的膜變厚，使纖維間的間隙變小，使得涂料染色后丙綸紡粘非織造布的透濕性變差.

3 產(chǎn)品指標測試

大試產(chǎn)品由河南省紡織產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心檢測，各項指標均符合FZ/T 60005—1991標準.具體測試數(shù)據(jù)見表6.

表6 大樣測試結(jié)果Tab.6 Bulk sample test results

4 結(jié) 論

(1)紡粘丙綸非織造布涂料染色時粘合劑、增稠劑、YX-105涂料的用量分別為10%、0.5%、0.5%，焙烘溫度為110 ℃，焙烘時間以60 s為宜.

(2)涂料染色后織物的縱橫向斷裂強度、斷裂伸長率下降；涂料染色織物的透氣性、透濕性變差.

(3)整理后產(chǎn)品各項指標均符合FZ/T 60005—1991標準,該產(chǎn)品不含游離甲醛，使用安全，符合環(huán)保要求.

參考文獻：

[1] 趙 博.紡粘法非織造布設備技術(shù)及產(chǎn)品的發(fā)展趨勢[J].合成纖維，2008(4)：25-30.

[2] 四川省非織造布信息中心.非織造布/產(chǎn)業(yè)用紡織品信息[J].四川紡織科技，2000(1)：54-55.

[3] 劉 龍,靳向煜，紡粘非織造技術(shù)的進展[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品，2006(3)：9-11.

[4] 郭秉臣.非織造布的性能與測試[M].北京：中國紡織出版社，1998:130.

[5] 張春亭.涂料染色的生產(chǎn)實踐[J]. 山東紡織科技，1999(2) ：32-33.