純棉毛巾織物的超細涂料印花工藝探討

汪南方，翦育林，易 兵，陳建軍

(1.湖南工程學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，生態(tài)紡織材料及染整新技術(shù)湖南省高校重點實驗室，湘潭 411104；2.益陽龍源紡織有限公司，益陽 413002)

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純棉毛巾織物的超細涂料印花工藝探討

汪南方1，翦育林1，易 兵1，陳建軍2

(1.湖南工程學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，生態(tài)紡織材料及染整新技術(shù)湖南省高校重點實驗室，湘潭 411104；2.益陽龍源紡織有限公司，益陽 413002)

探討了利用超細涂料對純棉毛巾織物涂料印花的工藝.對超細涂料印花的焙烘溫度和時間，粘合劑用量等因素進行了單因素和正交實驗的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)粘合劑對摩擦牢度的影響最大，最佳印花工藝條件為粘合劑10%，焙烘150 ℃×3 min.對比普通涂料與超細涂料印花效果發(fā)現(xiàn)，超細涂料印花織物的顏色深度大于普通涂料，具有更鮮艷的顏色和更純正的色光，牢度和手感均好于普通涂料.

純棉毛巾織物；超細涂料；印花；色牢度

目前純棉毛巾織物的印花主要使用活性染料，但染料的上染率低、重復(fù)使用性能差、耐光牢度不好，存在嚴(yán)重的環(huán)境污染，有些染料還會引起人體皮膚過敏甚至致癌.涂料印花技術(shù)具有工藝簡單，節(jié)水節(jié)能，重演性好，正品率高，污染小，適合各種纖維等優(yōu)點，為人們所青睞.涂料色漿中顏料粒子的細度及其分布，對其應(yīng)用性能有重要影響[1].普通涂料色漿的平均粒徑在一般在0.5～1.0 μm之間，其分布均勻性較差，從而導(dǎo)致印花產(chǎn)品的手感差、牢度低、鮮艷度不夠，其成品的檔次無法與染料加工產(chǎn)品相媲美，附加價值比較低[3].超細涂料是一種新型的紡織品印花染色用色素材料，平均粒徑小于200 nm.超細涂料的遮蓋力好，著色力強，色澤鮮艷度高[3-6].此外，由于超細涂料的小尺寸效應(yīng)，表面能很高，吸附能力強，從而增強了與織物間的結(jié)合力，提高了織物的色牢度[3-6].因此，超細涂料克服了普通涂料的缺點，具有廣泛的應(yīng)用前景.本研究采用超細涂料對純棉毛巾進行印花，對印花效果作了比較性的研究，有助于提高紡織品涂料印染技術(shù)的應(yīng)用水平，對于擴大超細涂料的應(yīng)用范圍和革新印染技術(shù)具有重要意義.

1 實驗部分

1.1 實驗材料、藥品與儀器

1.1.1 實驗材料

21 s純棉單面割絨毛巾半漂織物(克重：300 g/cm2，益陽龍源紡織有限公司).

1.1.2 實驗藥品

涂料金黃FCGR、超細涂料金黃FCGR(湖南湘潭華瑩精化有限公司)，增稠劑DM-5228、粘合劑DM-5131(廣東德美精細化工有限公司)，其它化學(xué)試劑為市售.

1.1.3 實驗儀器

平網(wǎng)印花小樣機、Y101-2電熱干燥箱(寧波紡織儀器廠)，電腦測配色儀Dataflash100(美國Data color公司)，YG751B預(yù)制式染色牢度摩擦儀(寧波紡織儀器廠)，LSA-400間歇式小定型機(廣東宏信機械).

1.2 實驗方法

1.2.1 涂料印花工藝

工藝流程:白布→印花→預(yù)烘(80 ℃×3 min)→焙烘(150 ℃×3 min).

色漿處方(g):

涂料 6

增稠劑 2

粘合劑Y

氨水(23%) 0.5

水X

合成 100

1.2.2 正交實驗設(shè)計

影響涂料印花效果的因素主要包括涂料、粘合劑、焙烘條件以及交鏈劑等.正交試驗設(shè)計是一種合理安排、科學(xué)分析多因素試驗的數(shù)學(xué)方法，借助規(guī)格化的正交表，從眾多的試驗條件中確定若干個有代表性的試驗條件，進行有針對性地試驗，然后再對試驗結(jié)果進行綜合比較、統(tǒng)計分析，以探求各因素水平的最佳組合條件，從而得到較優(yōu)或最優(yōu)的工藝.試驗選取影響色深度K/S和摩擦牢度的三個主要因素：粘合劑(A)、 焙烘溫度(B)、焙烘時間(C).對每個因素均選用三個水平：A：5 %、10 %、15 %；B：130 ℃、140 ℃、150 ℃；C：1 min、2 min、3 min.采用(L33)正交實驗設(shè)計正交實驗表，如表1所示，以摩擦牢度和K/S為評價指標(biāo).

表1 正交實驗表

1.3 性能測試

1.3.1 色深度K/S

采用電腦測色配色系統(tǒng)Dataflash100測定印花部位的色深度K/S值，K/S值用Kubelka-Munk函數(shù)的來表示[7]：

式中:K-吸收系數(shù)；S-散射系數(shù)；R-分光反射率；K/S值越大，表示顏色越深，K/S值越小，則表示顏色越淺.

1.3.2 色度值

采用電腦測色配色系統(tǒng)Dataflash100測定印花部位的明度L*、色調(diào)a*和b*、彩度C以及色相h[7].

1.3.3 手感測試

手感評定采用主觀評價方法[8]，即采用“捏、摸、抓、看”的方法，評定織物的滑爽、軟糯、豐滿、彈性、挺括、身骨和活絡(luò)等手感特征.為了更直觀地進行比較，采用5級表示，l級最差，5級最好.

1.3.4 耐摩擦色牢度的測定

耐摩擦色牢度按GB/T 3920-2008《紡織品色牢度試驗?zāi)湍Σ辽味取窐?biāo)準(zhǔn)測試，用GB/T 251-2008《紡織品色牢度試驗評定沾色用灰色樣卡》評級.

2 結(jié)果與討論

2.1 超細涂料的印花

2.1.1 焙烘溫度

采用涂料金黃FCGR和超細涂料金黃FCGR印花后，在不同的焙烘條件下進行固色處理，實驗結(jié)果如表2所示.由表可知，隨著焙烘溫度的提高，印花織物的干濕摩擦牢度逐漸提高，溫度超過150 ℃，摩擦牢度基本上不再發(fā)生變化；在相同的焙烘條件下，超細涂料印花織物的干濕摩擦牢度比普通涂料高1～2級.溫度升高，涂料與粘合劑組成的色漿在織物上成膜作用更為顯著，牢度得到提高，但繼續(xù)提高溫度，會引起織物泛黃和損傷.超細涂料與涂料相比，比表面積增大，表面能很高，超細涂料粒子與織物結(jié)合力更強，織物的色牢度更好.從表2可以看出，隨著焙烘溫度上升，印花織物的色深度K/S變大，這是由于高溫會使織物及粘合劑膜發(fā)生黃變.因此，焙烘溫度選擇0 ℃左右為宜.

表2 焙烘溫度對印花毛巾的摩擦牢度和K/S的影響

注：焙烘時間為3 min.

2.1.2 焙烘時間

表3列出了焙烘時間對印花毛巾的摩擦牢度和色深度K/S的影響.由表可知，隨著焙烘時間的延長，涂料印花色漿更好的向纖維孔隙中擴散，在高溫焙烘下，形成堅牢度較高的印花膜，故織物的色牢度提高[9-10]，超過3 min后，摩擦牢度基本上不再發(fā)生變化.超細涂料與涂料相比，超細涂料由于比表面積增大，表面能更高，與織物結(jié)合力更強，織物的色牢度更好.表3顯示焙烘時間延長會增大色深度K/S，這是由于長時間的高溫會引起印花部位發(fā)生黃變.因此，焙烘時間選擇3 min左右為宜.

表3 焙烘時間對印花毛巾的摩擦牢度和K/S的影響

注：焙烘溫度為150 ℃.

2.1.3 粘合劑用量

分別采用普通涂料和超細涂料，改變粘合劑的用量，其印花織物的K/S和摩擦牢度結(jié)果見表4.

表4 粘合劑用量對涂料印花性能的影響

注：焙烘150 ℃×3 min.

在表4中，在不加粘合劑的情況下超細涂料的各項色牢度均優(yōu)于普通涂料.在加入相同用量的粘合劑時，超細涂料黃的摩擦牢度明顯高于涂料黃，粘合劑用量超過10%，涂料印花的摩擦牢度提高不顯著.因為涂料與纖維之間沒有親合力，它們之間的結(jié)合力由粘合劑在纖維上成膜固著作用決定.粘合劑用量提高時，織物的色深度K/S先上升而然下降，這是由于低粘合劑用量時，成膜不充分，涂料粒子在高溫下聚集成大顆粒，增大了對光的散射性，降低了涂料對織物的遮蓋力，色深度K/S較低；粘合劑用量太高，色漿膜中涂料所占的比例較低，降低了對光的吸收性，色深度K/S降低[7].

2.1.4 正交實驗

以優(yōu)化超細涂料印花工藝為目標(biāo)，粘合劑、溫度、焙烘時間為因素，K/S和干摩擦牢度為評價指標(biāo)，正交實驗結(jié)果如表5所示.

表5 正交實驗結(jié)果

從表5中可以看出，影響干摩擦牢度指標(biāo)的各因素的主次關(guān)系依次是A(R=1.67)、B(R=0.67)、C(R=0.34)排列如下：

主→次

因素：A>B>C

影響K/S值的因素主次關(guān)系是A(R=0.456)、B(R=0.456)、C(R=0.109)

主→ 次

因素：A>B>C

通過正交數(shù)據(jù)分析，求出粘合劑用量、溫度、時間對干摩擦牢度和K/S值的平均值和極差，其中粘合劑用量對干摩擦牢度和K/S值的極差最大，說明粘合劑用量對干摩擦牢度和K/S值影響最大.

當(dāng)粘合劑的用量在5 %和10 %時干摩擦牢度最大，10 %時K/S值最大.150 ℃和3 min時干摩擦牢度和K/S最好.因此粘合劑10 %，150 ℃和3 min時為最佳工藝.

2.2 常規(guī)涂料與超細涂料的印花效果比較

2.2.1 色深度K/S值

在優(yōu)化工藝下，分別采用普通涂料和超細涂料，比較其印花織物的顏色深度與粘合劑之間的關(guān)系，如圖1所示.

圖1 粘合劑(Binder)用量對超細涂料(UP)與普通涂料(CP)印花色深度的影響

從圖1可以看出，超細涂料的K/S值大約是涂料黃的四倍，這表明超細涂料的得色深度遠大于普通涂料.相同重量的兩種顏料，超細涂料粒子的總表面積大約是普通涂料的四倍.因此，表面積更大的超細涂料對纖維的吸附能力更強，能夠覆蓋更多的纖維表面積，有利于增大對光吸收系數(shù)，形成更深的顏色[7].開發(fā)超細印染涂料對于節(jié)省涂料用量，提高色牢度和手感，提高織物的透氣性，都具有重大意義.隨著粘合劑用量的增加，兩種涂料的K/S值都呈先上升后下降，可見，涂料發(fā)色強度不光與粒子的尺寸有關(guān)，還與粘合劑、增稠劑等構(gòu)成的印花配方系統(tǒng)有關(guān).

2.2.2 色度值

表6是普通涂料和超細涂料印花后織物的L*、a*、b*、C、h值.

表6 不同粘合劑用量下的印花毛巾的L*、a*、b*、C、h值

從表6可以看出，與普通涂料相比，超細涂料印花所得的飽和度C值明顯較高，明度L值稍低.產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是超細涂料的粒徑分布均勻，與織物的接觸面大，反射光的光譜帶很窄，導(dǎo)致C值高.超細涂料的粒徑小，比表面積大，對可見光的吸收增強，從而對光的反射作用減弱，導(dǎo)致明度L略微下降.此外，對比色相h可知，超細涂料印花織物的黃光比例較大，色調(diào)更偏向黃光，說明超細涂料的顏色更加鮮艷，色光更純正.

2.2.3 色牢度與手感

表7是普通涂料和超細涂料印花后織物手感和牢度.由表可知，超細涂料的摩擦牢度均高出普通涂料的摩擦牢度1級左右.這與超細涂料的小尺寸效應(yīng)和表面的聚合物分散劑對涂料顆粒的粘著作用有關(guān)[4,10].由于超細涂料尺寸小，分散均勻，滲透性好，超細涂料印花的織物較普通涂料印花的織物手感較柔軟.

表7 不同粘合劑用量下的印花毛巾的手感與牢度(級)

3 結(jié) 論

(1) 由于超細涂料獨特結(jié)構(gòu)印花后的織物表現(xiàn)出一定的色牢度.超細涂料印花織物的顏色深度遠大于普通涂料，具有更鮮艷的顏色和更純正的色光.

(2) 由粘合劑和焙烘溫度與時間構(gòu)成的單因素和正交實驗發(fā)現(xiàn)粘合劑對摩擦牢度的影響最大，最佳工藝條件為粘合劑10%，焙烘150 ℃×3 min.

(3) 對比普通涂料與超細涂料印花效果發(fā)現(xiàn)，超細涂料印花織物的顏色深度大于普通涂料，具有更鮮艷的顏色和更純正的色光，牢度和手感均好于普通涂料.

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Coating Printing of Cotton Towel by Using Ultrafine-pigments

WANG Nan-fang1,JIAN Yu-lin1,YI Bing,CHEN Jian-jun2

(1. College of Chemistry & Chemical Engineering, Hunan Institue of Engeering, Key Laboratory of EcologicalTextile Materials & Novel Dyeing and Finishing Technology, Hunan Provincial Education Department, Xiangtan 411101,China; 2. Yiyang Longyuan Textile Co. Ltd., Yiyang 413002,China)

In this paper, the coating printing of cotton towel by using ultrafine-pigments is discussed. The influence of baking condition (temperature and time) and dosage of binder on the properties of printed cotton towel is investigated by the single factor and orthogonal experiment methods. The results show that the dosage of binder has significant effect on the rubber color fastness. The optimal printing procedure is 20% binder in the color paste and baking at 150℃ for 3min.Compared with the conventional pigment, the ultra-fine pigment has higher K/S value, brighter and purer chrominance, better color fastness and handle.

cotton towel; ultrafine-pigment; printing; color fastness

2014-09-01

湖南省高?？萍汲晒a(chǎn)業(yè)化培育項目(11CY006, 11CY007)；湖南省科技計劃項目(2014FJ2013).

汪南方 (1974-)，男，副教授，研究方向：新型染整技術(shù)及助劑開發(fā).

TS194.4

B

1671-119X(2015)01-0048-05