可逆熱敏變色織物的印花工藝研究

隋 燕 玲， 王 宏 志， 趙 明， 王 博， 李 紹 權(quán)， 崔 永 珠

（1.大連工業(yè)大學(xué) 紡織輕工學(xué)院，遼寧 大連 116034；2.鐵嶺市科技情報(bào)研究所，遼寧 鐵嶺 112000）

0 引 言

傳統(tǒng)紡織品的色澤是靜態(tài)的，即紡織品經(jīng)印花或染色后，織物便呈現(xiàn)一種不變的色澤或花型［1］。隨著人們對(duì)紡織品個(gè)性化要求的心理日益增強(qiáng)和對(duì)功能性要求的提高，對(duì)服裝顏色的要求也由實(shí)用型轉(zhuǎn)向豐富多彩，而變色纖維材料正好迎合了人們的這種消費(fèi)心理，需求越來越大，其品種和產(chǎn)量都得到快速發(fā)展。隨著各種熱敏變色技術(shù)的迅速發(fā)展，微膠囊技術(shù)不僅在信息領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，而且已應(yīng)用于紡織染整工業(yè)方面［2-3］。示溫材料作為一種功能材料，能夠通過顏色的變化來控制溫度，在生產(chǎn)、生活方面有著廣闊的應(yīng)用前景［4-5］。鑒于此，目前國(guó)內(nèi)外已有各種變色纖維材料，可廣泛應(yīng)用于T 恤衫、游泳衣、兒童服裝等服飾領(lǐng)域［6］。

熱敏變色現(xiàn)象［7］指某些物質(zhì)能在特定溫度下由于結(jié)構(gòu)的變化而發(fā)生可逆性的顏色變化。在可逆變色的過程中，熱敏變色染料遇到酸性物質(zhì)，內(nèi)酯分子變?yōu)樗岱肿樱纬晒曹椊Y(jié)構(gòu)，無色化合物變?yōu)橛猩衔铮瑥亩纬深伾目赡孓D(zhuǎn)換［8］。

孫文秀等［9］概述了熱致可逆變色涂料及可逆變色涂料微膠囊化的發(fā)展應(yīng)用。胡智榮等［10］對(duì)低溫可逆變色涂料的配方工藝進(jìn)行了研究。美國(guó)已研究出溫控變色纖維，日本、歐洲某些國(guó)家將其廣泛應(yīng)用在紡織品的生產(chǎn)加工中，生產(chǎn)出趣味性比較高的產(chǎn)品。但熱致可逆變色涂料在織物印花中的應(yīng)用研究還較少。針對(duì)當(dāng)前的形勢(shì)，本文主要探討了可逆熱敏變色印花色漿的配制及印花工藝條件對(duì)織物產(chǎn)品性能的影響，同時(shí)對(duì)最終處理織物的色牢度也進(jìn)行了測(cè)試。為保證變色微膠囊不受破壞，本實(shí)驗(yàn)采用低目數(shù)的篩網(wǎng)進(jìn)行印花，以此獲得了良好的印花質(zhì)量和變色靈敏度。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料與儀器

材料：白色純棉布；可逆熱敏變色涂料（紅色、藍(lán)色，韓國(guó)產(chǎn)）；增稠劑；黏合劑。

儀器：自動(dòng)定型烘干機(jī)，LD-3642型，鶴山市宏發(fā)染整機(jī)械制造有限公司；全自動(dòng)色差計(jì)，ADCI-60-C型，北京辰泰克儀器技術(shù)有限公司；紡織品摩擦色牢度儀，Y571W，無錫紡織機(jī)械廠。

1.2 印花工藝

熱敏變色涂料印花主要采用絲網(wǎng)印花，由于涂料為微膠囊，為防止其破裂，故本實(shí)驗(yàn)采用80目的低目數(shù)絲網(wǎng)。

印花工藝：熱敏印花涂料漿的配制→白布→平網(wǎng)印花→焙烘→水洗→烘干。

1.3 性能測(cè)試

1.3.1 色差檢測(cè)

在CIE1976標(biāo)準(zhǔn)要求的條件下，通過分光光度儀測(cè)定染色布樣的亮度值L＊，色度值a＊（代表偏紅或偏綠值大小，+a＊：偏紅；-a＊：偏綠）、b＊（代表偏黃或偏藍(lán)值大小，+b＊：偏黃；-b＊：偏藍(lán)），以及與未經(jīng)染色的空白布樣作為參比試樣，與染色布樣間的亮度差值ΔL，彩度差值Δa、Δb和綜合總色差ΔE。

1.3.2 色牢度測(cè)試

對(duì)印花產(chǎn)品進(jìn)行耐摩擦色牢度的檢測(cè)，執(zhí)行GB／T 3920—1997《耐摩擦色牢度》。

1.3.3 靈敏度測(cè)試

靈敏度測(cè)試是指在設(shè)定的測(cè)試溫度條件下，將印花織物放置3min，然后再將其放在15 ℃的環(huán)境中測(cè)試其顏色恢復(fù)到原色時(shí)所需要的時(shí)間。印花織物顏色的變化過程為原色→無色→原色。通過測(cè)試恢復(fù)到原色所需要的時(shí)間來表征顏色的變化靈敏度，時(shí)間越短說明變色靈敏度越高，變色效果越好。

2 結(jié)果與討論

2.1 印花漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)印花織物ΔE 的影響

在焙烘溫度為120 ℃、焙烘時(shí)間為4 min的條件下，采用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的印花漿（藍(lán)色、紅色）進(jìn)行平網(wǎng)印花試驗(yàn)，以色差值ΔE 為縱坐標(biāo)作關(guān)系曲線圖，結(jié)果如圖1所示。

圖1 印花織物ΔE 與印花漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系曲線圖Fig.1 Relationship betweenΔEand the concentration of printing paste

由圖1可以看出，隨著印花漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，印花織物的ΔE 值逐漸增加，但水洗后織物的ΔE 值達(dá)到一定數(shù)值后開始有所下降。這是因?yàn)?，隨著印花漿濃度的增加，通過黏合劑與織物結(jié)合的變色涂料的量逐漸增加，色素量聚集使得顏色變深。根據(jù)其對(duì)織物手感和牢度的影響，實(shí)驗(yàn)選用的黏合劑和增稠劑的比例事先已確定，加入量以稠度相當(dāng)且滿足印花要求為準(zhǔn)［11］。隨著變色涂料量的增加，黏合劑與增稠劑的量相對(duì)減少，因而水洗后的印花織物呈現(xiàn)出ΔE 值略微下降的趨勢(shì)。綜合考慮，選取印花漿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%。

2.2 焙烘溫度對(duì)印花織物ΔE 的影響

在印花漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%、焙烘時(shí)間為4min的條件下，采用不同的焙烘溫度進(jìn)行平網(wǎng)印花試驗(yàn)（藍(lán)色、紅色），以色差值ΔE 為縱坐標(biāo)作關(guān)系曲線圖，結(jié)果如圖2所示。

圖2 印花織物ΔE 與焙烘溫度之間的關(guān)系曲線圖Fig.2 Relationship betweenΔEand the baking temperature

由圖2可以看出，隨著焙烘溫度的升高，印花織物的ΔE 值逐漸增加，但水洗前織物的ΔE 值變化并不明顯，而水洗后織物的ΔE 值較水洗前低，且增加到一定數(shù)值后開始下降。這是因?yàn)?，只有在溫度達(dá)到足夠高時(shí)，黏合劑中的活性基團(tuán)才能與織物發(fā)生反應(yīng)，黏合劑與織物的結(jié)合牢度決定變色涂料在水洗過程中是否容易脫落。隨著焙烘溫度的提高，變色涂料在織物上的結(jié)合更加牢固，但當(dāng)溫度到達(dá)一定值后，印花織物上的變色涂料晶格受到破壞，從而影響?zhàn)ず蟿┑慕Y(jié)合力，造成水洗后的顏色變淺。綜合考慮，選取焙烘溫度為120℃。

2.3 焙烘時(shí)間對(duì)印花織物ΔE 的影響

在印花漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%、焙烘溫度為120 ℃的條件下，采用不同的焙烘時(shí)間進(jìn)行平網(wǎng)印花試驗(yàn)（藍(lán)色、紅色），以色差值ΔE 為縱坐標(biāo)作關(guān)系曲線圖，結(jié)果如圖3所示。

圖3 印花織物ΔE 與焙烘時(shí)間之間的關(guān)系曲線圖Fig.3 Relationship betweenΔEand the baking time

由圖3可以看出，隨著焙烘時(shí)間的延長(zhǎng)，水洗前后印花織物的ΔE 值逐漸增加，超過4 min之后牢度開始下降，織物水洗前后ΔE 值的升降幅度幾乎一致。這是因?yàn)?，隨著焙烘時(shí)間的延長(zhǎng)，牢度逐漸提高，黏合劑已經(jīng)與布交聯(lián)完成。由于黏合劑是在一定溫度下通過活性基團(tuán)與布的反應(yīng)實(shí)現(xiàn)交聯(lián)反應(yīng)的［12］，如果焙烘時(shí)間較短，交聯(lián)反應(yīng)不能完成而導(dǎo)致牢度下降。只有焙烘足夠時(shí)間，黏合劑才能達(dá)到最好的性能。但并不是時(shí)間越長(zhǎng)越好，因?yàn)榻宦?lián)反應(yīng)完成后，再增加焙烘時(shí)間已不起作用，且容易造成布的變黃，變色涂料分解，影響色澤鮮艷度，并造成能源的浪費(fèi)。因此，選取焙烘時(shí)間為4min。

2.4 印花織物摩擦色牢度的檢測(cè)結(jié)果

對(duì)印花織物進(jìn)行耐摩擦色牢度檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)條件分別為重錘質(zhì)量20g，摩擦次數(shù)10次，紅、藍(lán)色印花織物的摩擦色牢度檢測(cè)結(jié)果如表1所示。采用兩種印花漿進(jìn)行印花所得的印花織物，其干摩擦牢度均為4.5級(jí)，濕摩擦牢度均為4級(jí)。

表1 印花織物摩擦色牢度檢測(cè)結(jié)果Tab.1 Rubbing fastness of the printing fabric

2.5 靈敏度測(cè)試

紅色和藍(lán)色印花織物水洗前、后變色靈敏度測(cè)試檢測(cè)結(jié)果如表2所示。由表2可以看出，印花織物可在20～55 ℃的條件下能夠?qū)崿F(xiàn)明顯的可逆變色，顏色恢復(fù)時(shí)間為4～34s。將印花織物在上述溫度范圍內(nèi)放置一段時(shí)間，再將其織物放在15℃的環(huán)境中，可恢復(fù)到原來的顏色。隨著測(cè)試溫度的不同，顏色的恢復(fù)時(shí)間也不同。此變色恢復(fù)過程在短時(shí)間內(nèi)即可完成，且變色效果極為明顯。隨著外界環(huán)境的溫度變化，印花織物的花紋顏色也不斷地變化，出現(xiàn)若隱若現(xiàn)的色彩效果。

表2 靈敏度測(cè)試檢測(cè)結(jié)果Tab.2 The color sensitivity of the printing fabric

3 結(jié) 論

可逆熱敏變色涂料印花的最佳工藝為：印花漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%，焙烘溫度為120 ℃，焙烘時(shí)間為4min?？赡鏌崦糇兩苛嫌』椢锝?jīng)水洗后，其色差值只有小幅降低，水洗牢度可達(dá)到4級(jí)，能夠滿足各項(xiàng)服用性能?？赡鏌崦糇兩苛嫌』椢锏母赡Σ晾味群蜐衲Σ晾味染_(dá)到4級(jí)，且具有良好的手感，能在印花織物的生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。印花織物在20～55 ℃的條件下能達(dá)到明顯的可逆變色，實(shí)現(xiàn)原色→無色→原色的變化過程，且顏色恢復(fù)時(shí)間在4～34s內(nèi)，變色效果極為明顯。

［1］黃慧華，劉及時(shí).幾種變色染料的變色機(jī)理以及在紡織品上的應(yīng)用［J］.化纖與紡織技術(shù)，2006（1）：24-28.

［2］江曉利，李曉葦，常聰慧.光敏熱響應(yīng)性微膠囊的光敏特性研究［J］.信息記錄材料，2006，7（4）：20.

［3］唐紫蓉，張燮.可逆有機(jī)熱變色材料［J］.華東地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，25（1）：50-54.

［4］曾盛，胡小玲，鄧娟利.示溫材料的制備及應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.材料導(dǎo)報(bào)，2005，19（1）：43-46，53.

［5］席喆，管萍，胡小玲.示溫材料的制備及示溫原理［J］.化學(xué)工業(yè)與工程，2009，26（6）：547-552.

［6］李春暖.變色纖維的開發(fā)和應(yīng)用［J］.染整技術(shù)，2006，28（9）：9-11

［7］周秀會(huì).變色織物生產(chǎn)技術(shù)［J］.產(chǎn)業(yè)用紡織品，1999，17（8）：1-4.

［8］田禾，蘇建華，孟凡順，等.功能性色素在高新技術(shù)中的應(yīng)用［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000：55-56.

［9］孫文秀，張琳，葛飛，等.熱致可逆變色涂料的發(fā)展［J］.現(xiàn)代涂料與涂裝，2009，12（3）：24-27.

［10］胡智榮，陳聲宗，鐘旭東.低溫可逆變色涂料的研究［J］.湖南大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，27（1）：35-39.

［11］趙振河，習(xí)智華.變色涂料的印花工藝研究［J］.西北紡織工學(xué)院學(xué)報(bào)，1995，9（4）：360-362.

［12］楊梅，劉靜偉，李素芝，等.可逆熱致變色涂料印花研究［J］.化纖與紡織技術(shù)，2009（3）：1-4.